بخشی از مقاله
چکیده
این تحقیق به منظور بررسی تأثیر تیمار ازن و نانو سلولز بر شاخص مقاومت به کشش و زبری کاغذهای حاصل از خمیرکاغذ CMP انجام شد. برای این منظور از خمیرکاغذ CMP کارخانه چوب و کاغذ مازندران تهیه 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 دست ساز 60 گرمی ساخته و در نهایت شاخص مقاومت به کششی و زبری کاغذهای ساخته شده مورد بررسی قرار گرفت. با افزایش نانوسلولز مقاومت کششی، 14/1، درصد افزایش و زبری 12/9 درصد کاهش یافت.
کلمات کلیدی: تیمار ازن، نانوسلولز، شاخص مقاومت به کشش، زبری
مقدمه
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 افزایش سطوح نسبی پیوندها - 1RBA - و افزایش مقاومتهای کاغذ میشود .[1] 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. اضافه کردن نانو فیبر به کاغذ و مقواهای معمول، تولید محصول لایهای و پوششدهی کاغذ با مواد نانو ساختار قابل انجام است. در این بین نانو مواد زیست پایه، به خصوص نانو مواد پایه سلولزی به سبب خواص ویژه مقاومتی و ایمنی در کاربرد به واسطه زیست تخریب پذیر بودن اهمیت خاصی دارند .[2] مدنی و همکاران - 2011 - ، به بررسی جداسازی و حذف الیاف بلند ذرات NFC و تأثیر آن بر مقاومت کششی کاغذ تولیدی از خمیر شیمیایی رنگ بری شده پهن برگ پرداختند. نتایج آزمایشها نشان داد که افزودن ذرات NFC بدون الیاف بلند در مقایسه با افزودن ذرات بدون تیمار NFC، مقاومت کششی کاغذ تولیدی را به میزان قابل توجهی افزایش میدهد. از آنجاییکه استفاده از تقویت کننده های غیر طبیعی موجب بهبود ناچیز ویژگیهای مقاومتی کاغذ در قبال افزایش هزینه و مسائل زیست محیطی می شوند .[3] لاکانی و افرا - 1391 - ، به بررسی اثر مدت زمان اختلاط خمیر و سلولز نانو فیبریله شده بر خواص کاغذ پرداختند. نتایج نشان داد که با افزایش مدت زمان اختلاط تا حدود 1 ساعت زمان ابگیری افزایش و نفوذپذیری به هوا کاهش یافته است .[4] هدف اصلی این تحقیق، بررسی تأثیر ازن و نانو سلولز بر شاخص مقاومت به کششی و زبری 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 دستی2 انجام گرفت. در این تحقیق ساخت کاغذ 60 گرمی مد نظر بوده است. شاخص مقاومت به کششی و زبری، بهترتیب با استفاده از استانداردهای T403om-02، T494 om-01، 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 بر شاخص مقاومت به کشش، زبری، در سطح 5 درصد معنیدار است. اثر مستقل تیمار ازن و متقابل تیمار ازن و نانو سلولز بر شاخص مقاومت به کشش، زبری، در سطح 5 درصد معنیدار نیست.
جدول - 1 تجزیه واریانس - مقدار F و سطح معنیداری - نتایج تیمار ازن و نانو سلولز
شکل - 1 تأثیر نانوسلولز و تیمار ازن بر شاخص مقاومت به کشش
شکل - 2 تأثیر نانوسلولز و تیمار ازن بر بر زبری
اثر تیمار ازن
مقاومت به کشش شاخص مناسبتری برای تمام پیوندهای بین الیاف است که در واقع ترکیبی از سایر مقاومتها است. مقاومت به کشش شاخصی از دوام پتان سیل کشش کاغذی میباشد که در اثر نوع مصرف تحت تنش کششی قرار میگیرد. مهمترین فاکتور موثر بر مقاومت به ک شش کاغذ، تعداد و کیفیت ات صال الیاف به یکدیگر میبا شد. افزایش ات صال الیاف به یکدیگر در اثر افزایش پالایش یا پرس مرطوب و... مقاومت به ک شش کاغذ را افزایش خواهد داد. با این حال مقاومت به ک شش کاغذ همی شه کمتر از مقاومت به ک شش یک فیبر خواهد بود .[5] با انجام تیمار ازن شاخص مقاومت ک ش شی ن سبت به نمونه شاهد افزایش یافت. مهمترین فاکتور موثر بر مقاومت به کشش کاغذ، تعداد و کیفیت اتصالات به یکدیگر میباشد .[5] در مقاومت به کشش هم مقاومت اتصال بین الیاف و هم خود الیاف تحت کشش قرار میگیرند. با انجام تیمار ازن زبری نسبت به نمونه شاهد افزایش یافت.
اثر نانوسلولز
بر اثر کوچک تر شدن ابعاد تا مقیاس نانومتری سطح ویژه فیبرهای سلولزی افزایش مییابد. این به معنی قرار گرفتن تعداد بیشتر گروههای در دسترس هیدروکسیل در سطح نانو فیبرهاست که توانایی تشکیل پیوند هیدروژنی را با نانوفیبرهای مجاور دارند و
