بخشی از مقاله
چکیده:
در این مطالعه به بررسی ورقه های تهیه شده از آمیزه پلی وینیل کلراید/ اکریلو نیتریل-بوتادین رابر - - PVC - NBRجهت فراهم نمودن سطحی که خواص نوشتاری را برآورده سازد پرداخته شده است. این هدف به دو صورت کششی و استخراجی به عنوان هدف برای رسیدن به لایه ای که خواص کاغذ طبیعی را داشته باشد انتخاب گردیده است. در روش استخراجی از پلی وینیل کلراید به تنهایی و آمیزه آن با آکریلو نیتریل - بوتادین رابر - PVC - NBR - استفاده شده است و در روش کششی نیز از آمیزه پلی وینیل کلراید و آکریلونیتریل - بوتادین رابر - PVC/NBR - استفاده شده است. برای اثبات این مطلب اثرات دما، میزان کشش و سرعت کشش در حین فرآیند کشش تک جهته ورقه پرشده با پرکننده معدنی کربنات کلسیم روی خاصیت پخش شدن جوهر در مقایسه با کاغذ سلولزی معمولی از نوع A4 بررسی شده است.
نتایج بیانگر افزایش پخش شدن جوهر - یا جذب سطحی - با افزایش میزان کشش و افزایش دما می باشد، همچنین مشخص شده است که افزایش سرعت کشش باعث کاهش این خاصیت شده است. بکارگیری شکر بعنوان پرکننده قابل استخراج با استفاده از حلال آب مقادیر متوسط 35 و 40 درصد حجمی تخلخل باز را با استفاده از آزمایش ارشمیدس نتیجه می دهد همچنین بدست آمده که با کاهش اندازه ذرات شکر توزیع اندازه حفره ها کاهش می یابد همچنین آزمایش عبوردهی اسید سولفوریک در دماها و غلظت های مختلف بررسی شده است که نتایج بیانگر ارتباط مستقیم عبوردهی با میزان تخلخل و اندازه حفره ها می باشد, همچنین میزان عبوردهی با افزایش دما و غلظت افزایش می یابد, در ضمن اثر دما از غلظت در این مورد بیشتر است. خاصیت نوشتاری با مداد و خودکار نیز به ترتیب متوسط و ضعیف ارزیابی شده است. در قسمت دوم نیز اثردما, سرعت و میزان کشش روی خاصیت پخش شدن جوهر که معیاری از زبری سطح یا ناهمواری سطح است, بصورت مقایسه ای با کاغذ معمولی بررسی شده است. تصاویر مقایسه ای از سطح نمونه ها نیز نشان دهنده خواص نوشتاری نمونه های کشیده شده، کشیده نشده و کاغذ A4 می باشد.
کلمات کلیدی:کاغذپلاستیکی، پلی وینیل کلراید، اکریلونیتریل - بوتادین رابر،
میزان کشش، سرعت کشش
مقدمه:
امروزه کاغذها یکی ازانواع مواد هستند که مصرف زیادی در صنعت چاپ، نوشتن، پوشش ها، تزیینات و غیره دارند. به دلایل صرفه جویی در مصرف کاغذهای طبیعی - کاغذهای سلولزی - و همچنین دلایل اقتصادی بکارگیری فیلم های پلاستیکی که ظاهری کاغذ مانند دارند و دارای خصوصیات کاغذ طبیعی، هستند بجای کاغذ طبیعی پیشنهاد شده اند. تحقیقات و بررسی روی این نوع کاغذهای پلاستیکی ازدهه های 70 و 80 میلادی آغازشده است و هنوز هم ادامه دارد . با پیشرفت در زمینه تولید این گونه فیلم های کاغذ مانند، آنها را کاغذهای مصنوعی نامیدند 1]و.[2 فیلم های پلاستیکی که خصوصیات یکسانی همانند کاغذ سلولزی دارند با استفاده از مخلوطی از پلیمرهای ترموپلاستیک با ذرات پرکننده از قبیل Sio2 ,Tio2 ,CaCo3 و یا آلیاژهای غیرقابل امتزاج از قبیل پلی استایرن با پلی پروپیلن یا پلی اتیلن تهیه می شوند . [3] روشهای ساخت و تولید این مواد پلاستیکی که از قدیم متداول شده است بصورت زیر می باشد:
- 1 فرآیند بکارگیری اعمال شیمیایی یا فیزیکی از قبیل ساخت یک سطح متخلخل، برجسته کردن سطح و اکسیداسیون سطح فیلم پلاستیکی کشیده شده یا کشیده نشده و غیره برای بدست آوردن یک سطح کاغذ مانند[1]
- 2 فرآیند تهیه یک لایه کاغذ مانند روی سطح یک فیلم پلاستیکیآرایش یافته یا آرایش نیافته با استفاده از پوششی سطحی از پودرهای غیرآلی - معدنی - [ 1 ]
- 3 فرآیند ساخت فیلم پلاستیکی کاغذ مانند با استفاده از تشکیل یک مخلوط پلاستیکی و پرکننده [1] و روش جدیدی که برای ساخت کاغذهای مصنوعی پیشنهاد شده است بصورت زیر است:
- 4 فرآیند ساخت فیلم پلاستیکی کاغذ مانند با استفاده از تشکیل یک مخلوط پلاستیکی و پرکننده با درصد زیاد و روغن معدنی و استخراج مقداری از پرکننده و روغن معدنی پس از تشکیل فیلم [4] هر یک از این فرایندها مزایا و معایب مخصوص به خود را دارا هستند که جزئیات آنها در مرجع [1] آمده است. حرکت ها و پیشرفت های بعدی در صنعت تولید کاغذ مصنوعی با هدف رسیدن به کاغذی مصنوعی با خواص عالی و حذف معایب فرآیند - 3 - بوده است که این اهداف با استفاده از تهیه کاغذ مصنوعی که ساختاری چند لایه دارد در اکثر موارد حاصل شده است . این ساختار چند لایه شامل الف - فیلم پلاستیکی که بصورت دو جهته تحت کشش قرار گرفته است و ب - فیلم پلاستیکی حاوی ذرات پرکننده که بصورت تک جهته تحت کشش قرار گرفته است، می باشد. حرکتهای بعدی در این زمینه جهت بهبود خواصی ازقبیل:
- 1تاشدگی کاغذهای مصنوعی[5]
- 2بهبودپودرشدگیکاغذهای مصنوعی[6]
- 3 کاغذهای مصنوعی با جلا یبالا .[7] و موارد دیدیگر از این نوع صورت گرفته است.مطابقت حقیقات انجام گرفته توسط بنینگ و کالجیوس و حفره های میکرونی به سه صورت مختلف تشکیل می شوند.[8-3]
- 1 در اطراف ذرات پرکننده در داخل پلیمر اصلی
- 2در سطح مشترک آلیاژهای امتزاج ناپذیر
- 3بین فاز پیوسته آمورفو فاز ناپیوسته کریستالی در پلیمرهای نیمه کریستالی.
دراین فرآیند حفره های میکرونی در حین کشش کاغذ مصنوعی تولید می شوند. بسته به اینکه چه فرآیندی مورد استفاده قرارگیرد. اندازه های مختلفی ازحفره ها تشکیل می شود .محدوده اندازه حفره ها بین0/01 تا 2میکرون است .این حفره ها علاوه بر افزایش جذب و چسبندگی جوهر، باعث افزایش ماتی و کاهش دانسیته فیلم می شوند. لازم به ذکر است که ماتی و دانسیته از خواص خیلی مهم هر نوع کاغذ است. بیشترین تحقیقات در حال حاضر بر روی فرآیند کواکستروژن چند لایه جهت تولید کاغذهای مصنوعی بخصوص باپلی پروپیلن ایزو تاکتیک می باشد.[9-11]
شمای ساختاری کاغذ مصنوعی سه لایه درشکل1آمده است.لایه های 1و3 لایه های سطحی یا کاغذ مانند هستند که بصورت تک جهته کشیده شده اند و لایه 2 لایه اصلی است که بصورت دو جهته تحت کشش قرار گرفته است .[1]آنچه که در این تحقیق صورت پذیرفته، بررسی اثرات شرایط فرآیندی روی خواص سطحی - خاصیت جذب سطحی جوهر - ورقه های تهیه شده از آمیزه پلی وینیل کلراید/ اکریلونیتریل- بوتادین رابر - PVC/NBR - می باشد. شرایط فرآیندی نیزدما، میزان کشش وسرعت کشش می باشد.
تجربی - مواد -
پلی وینیل کلراید امولسیونی - E-PVC - به عنوان ماتریس پلیمری به کار رفته است. از اکریلو نیتریل - بوتادی ان رابر - - NBR 33 - درصداکریلونیتریل - بعنوان نرم کننده و بهبود دهنده خواص پلی وینیل کلراید استفاده شده است.کربنات کلسیم با اندازه ذرات زیر10میکرون بعنوان پرکننده معدنی بکار رفته است. از دی اکسید تیتانیم به عنوان سفید کننده و استئارات کلسیم به عنوان روان کننده و پایدار کننده حرارتی استفاده شده است.
دستگاهها
ابتدا از دستگاه دو رول - Two Roll Mill - مدل PM-3000 برای اختلاط آمیزه های پلی وینیل کلراید و اکریلو نیتریل - بوتادین رابر استفاده شده است. برای کشش و آرایش دادن نمونه ها به میزان لازم از دستگاه کشش شرکت پارس پیگیر مجهز شده به سیستم حرارت دهی - کوره فلزی عایق بندی شده - ،شکل2و3 استفاده شده است.
روشها
در این مرحله به منظور تهیه فرمولاسیون نهایی از اجزایی که در جدول زیر آمده است استفاده شده است.نسبت PVC به NBR بکار رفته در این فرمولاسیون، 60 به40بوده است.اجزاء ذکر شده در جدول 1 را ابتدا با استفاده از دستگاه دو رول به میزان کافی مخلوط نموده تا بصورت کامل هموژن شود، سپس نمونه های لازم در ضخامت های دلخواه شکل داده شده و در نهایت با استفاده از دستگاه کشش مجهز به سیستم گرمایی اعمال کشش در شرایط مختلف دمایی، سرعت و میزان کشش روی نمونه ها انجام شده است .کنترل دقیق سرعت و میزان کشش، پارامترهای مهمی در این مرحله از آزمایشات هستندکه با دقت بالایی با استفاده از دستگاه کشش صورت می گیرند.
نتایج آزمایش اصلی که بر روی نمونه ها انجام شده است بررسی خاصیت
پخش شدن جوهر که معیاری از ایجاد بی نظمی سطحی یا زبری سطح می باشد، است .همچنین در این راستا از نمونه ها مختلف با استفاده از میکروسکوپ جهت مقایسه کیفی نمونه ها عکس برداری شده است.برای این منظور با استفاده از روش فاکتوریل تعداد 27 - سه عامل در سه سطح - نمونه در دماها، سرعت ها و میزان کشش های مختلف تهیه شده است .شرایط فرآیندی در جدول 2 آمده است.لازم به ذکر است که در تمام موارد - تمام نمونه ها - مساله چروکیدگی داریم. میزان چروکیدگی با توجه به تغییر ابعاد نمونه ها با توجه به دما، سرعت و میزان کشش در حدود 20-30 درصد می باشد .نتایج حاصل از شرایط مختلف کشش :دما، سرعت و میزان کشش بر روی خاصیت پخش شدن جوهر درشکل های4 تا 12 آمده است.
