بخشی از مقاله
چکیده
این تحقیق به منظور بررسی تأثیر تیمار ازن و نانو سلولز بر شاخص مقاومت به ترکیدن و مقاومت به عبور هوا کاغذهای حاصل از خمیرکاغذ CMP انجام شد. برای این منظور از خمیرکاغذ CMP کارخانه چوب و کاغذ مازندران استفاده شد. تیمار ازن در سه سطح 0، 0/4، 0/8 ، درصد و در دمای معمولی انجام شد. پس از تیمار ازن نانوسلولز در سه سطح 0 - ، 5 و 10 درصد - افزوده و کاغذهای د ست ساز 60 گرمی ساخته و در نهایت شاخص مقاومت به ترکیدن و مقاومت به عبور هوا کاغذهای ساخته شده مورد بررسی قرار گرفت. با انجام تیمار ازن مقاومت به ترکیدن، و مقاومت به عبور هوا، نسبت به نمونه شاهد به ترتیب 5/8، 3/4، درصد افزایش یافت. با افزایش نانوسلولز شاخص مقاومت به ترکیدن و مقاومت به عبور هوا نسبت به نمونه شاهد به ترتیب 15/9 و 34/8 درصد افزایش یافت.
کلمات کلیدی: تیمار ازن، نانوسلولز، شاخص مقاومت به ترکیدن و مقاومت به عبور هوا
مقدمه
استفاده از روشهای مکانیکی - فرایندهای مختلف پالایش - یا شیمیایی - تیمارهای قلیایی - برای افزایش کیفیت الیاف، تولید-کنندگان را قادر به تولید کاغذ باکیفیتتری نموده که ارزش افزوده بیشتری را ایجاد نموده است .[1] روشهای مورد استفاده بهمنظور تولید یک کاغذ باکیفیت از یک ماده اولیه سلولزی مانند خمیرکاغذ CMP یدبا کاملاً گزینشی و موثر باشد. یکی از این روشها که در جهت افزایش کیفی برخی مقاومتهای کاغذ موثر است، استفاده از تیمار ازن هست. تیمار ازن سبب جدا شدن لیگنین1 از سطح الیاف و اکسیداسیون2 الیاف شده و با افزایش میزان نرمهها در خمیرکاغذ سبب افزایش پتانسیل ایجاد پیوند میشود. زانوتی و مکدونگ - 2002 - 3، در جهت ارتقاء ویژگیهای خمیرکاغذ OCC، استفاده از سطوح مختلف ازن در درصد خشکی متوسط خمیرکاغذ را مورد بررسی قرار دادهاند. علاوه بر خمیرکاغذ OCC، خمیر کاغذهای مورد استفاده در تولید کاغذ کرافت لاینر و کاغذ کنگرهای میانی ورق کارتن نیز بررسی شد .[2] مقایسهای بین عملکرد ازن و تأثیر عملکرد قلیایی و پالایش که هر دو بهعنوان عامل ارتقاء مقاومت خمیرکاغذ هستند نیز انجام شد. با مطالعه تأثیر عملکرد و واکنش ازن بر خمیر کاغذهای با عدد کاپای زیاد میتوان چگونگی تأثیر لیگنینزدایی توسط ازن بر قابلیت ایجاد پیوند و یا اتصال را ارزیابی کرد. یکی از هدفهای اصلی کاربرد نانوفیبر سلولز در کاغذ بهبود ویژگیهای جلوگیری کنندگی آن میباشد. از نانو مواد افزودنی میتوان برای بهبود خواص خمیرکاغذ و کاغذ تهیه شده از الیاف ضعیفتر استفاده کرد. ایده استفاده از نانو مواد به منظور افزایش عملکرد کاغذ و مقوا، تمام محدوده خواص و ویژگیهای کاربردی کاغذ، یعنی از بهبود خواص نوری تا تقویت خواص ممانعتی نسبت به آب و هوا و تقویت خواص مکانیکی و مقاومتی را پوشش میدهد .[3] هنریکسون و همکاران از نانو فیبریلهای سلولزی چوب برای تولید نانوکاغذهای سلولزی متخلخل با سختی بالا استفاده کردند. آنها موفق به ساخت نوعی نانوکاغذ با مقاومت کششی 214Mpa شدند که این مقاومت از مقاومت کششی چدن بیشتر و در حد مقاومت کششی فولاد است . [4] هدف اصلی این تحقیق، بررسی تاثیر ازن و نانو سلولز بر شاخص مقاومت به ترکیدن و مقاومت به عبور هوا کاغذهای حاصل از خمیرکاغذ شیمیایی مکانیکی میباشد.
روش تحقیق
خمیرکاغذ شیمیایی مکانیکی رنگبری شده از برج ذخیرهسازی خمیرکاغذ CMP کارخانه چوب و کاغذ مازندران تهیه شد. نانوسلولز از شرکت نانو نوین پلیمر تهیه شد و در 3 سطح 0، 5، و 10 درصد نسبت به وزن خشک خمیرهای کاغذ استفاده گردید. جهت تولید ازن از دستگاه ازن ژنراتور مدل SS2 ساخت شرکت شمیم شریف استفاده شد. جهت تیمار ازن از راکتور پلاکسی گلاس و در دمای معمولی استفاده شد. پس از افزودن خمیرکاغذ داخل راکتور در سه سطح 0، 0/4 و 0/8 درصد وزن خشک خمیرکاغذ، ازن اضافه شد. این عمل تا زمانی ادامه داشت که ازن بهطور کامل مصرف شد. پس از تیمار نمونهها با ازن، نانوسلولز در سه سطح وزنی 0، 5 و 10 درصد با خمیر شیمیایی مکانیکی مخلوط شد و سپس اختلاط حاصل بر روی همزن مغناطیسی به مدت 30 دقیقه در دمای اتاق همزده شدند. ساخت کاغذ دستساز بر اساس آئیننامه استاندارد شماره SCAN C- 26: 67 و با استفاده از دستگاه کاغذساز دستی4 انجام گرفت. در این تحقیق ساخت کاغذ 60 گرمی مد نظر بوده است. مقاومت به عبور هوا و شاخص مقاومت به ترکیدن، بهترتیب با استفاده از استانداردهای T494 om-01، T809 om-99، آئیننامه TAPPI بر روی کاغذهای دستساز انجام گرفت . طرح آزمایشیمورد استفاده در این تحقیق، از نوع کاملاً تصادفی بوده و جهت پردازش نتایج حاصل از اندازهگیریها از نرمافزار SPSS - نسخه - 11/5 استفاده شد. به منظور تجزیه و تحلیل دادهها از تجزیه واریانس یکطرفه و جهت مقایسه میانگینها از آزمون دانکن استفاده شد.
نتایج و بحث
در این بررسی تیمار ازن در سه سطح مختلف 0، 0/4 و 0/8 درصد و نانو سلولز در سه سطح 0، 5 و 10 درصد مورد بررسی قرار گرفت. مقدار F و سطح معنیداری در جدول 1 نشان داده شده است. اثر مستقل نانوسلولز مقاومت به عبور هوا، شاخص مقاومت به ترکیدن، در سطح 5 درصد معنیدار است. اثر مستقل تیمار ازن و متقابل تیمار ازن و نانو سلولز بر مقاومت به عبور هوا، شاخص مقاومت به ترکیدن، در سطح 5 درصد معنیدار نیست.
جدول - 1 تجزیه واریانس - مقدار F و سطح معنیداری - نتایج تیمار ازن و نانو سلولز
شکل 1 و 2 اثرات تیمار ازن و نانو سلولز را بر شاخص مقاومت به ترکیدن و مقاومت به عبور هوا کاغذهای دستساز را نشان میدهد.
شکل - 1 تأثیر نانوسلولز و تیمار ازن بر مقاومت به عبور هوا
شکل - 2 تأثیر نانوسلولز و تیمار ازن بر شاخص مقاومت به ترکیدن
اثر تیمار ازن
با انجام تیمار ازن مقاومت به ترکیدن نسبت به نمونه شاهد افزایش مییابد. مقاومت به ترکیدن از جمله مقاومتهایی است که به طول فیبر و میزان پیوند بین الیاف بستگی دارد ولی بیش تر تحت تأثیر اتصال بین الیاف است. مقاومت به ترکیدن متناسب است با متوسط طول الیاف بهتوان یک .[6-5] نمونه شاهد، دارای انعطافپذیری کمتر الیاف و پیوند ضعیف بین الیاف است. با تیمار ازن بهدلیل ایجاد اتصالات هیدروژنی بیشتر، پیوند بین الیاف افزایش یافته و در نتیجه مقاومت به ترکیدن نیز افزایش مییابد. با انجام تیمار ازن مقاومت به عبور هوا نسبت به نمونه شاهد کاهش مییابد.
