بخشی از مقاله
چکیده:
با توجه به اینکه ماده اولیه براي تهیه کیسه چاي کالایی وارداتی است بنابراین تولید یا جایگزینی آن با مواد مناسب دیگر امري ضروري به نظر می رسد. از این رو در این تحقیق نحوه تولید و خصوصیات فیلم استات سلولز براي کاربرد به عنوان کیسه هاي چاي بررسی شد: براي تولید فیلم داراي تراوایی بالا فرمول هاي مختلف با تغییر در نسبت حلال - استون - : غیر حلال - اتانول - و غلظت هاي مختلف پلیمر تهیه شد و خصوصیات فیزیکی فیلم هاي تولید شده بررسی گردید. نسبت حلال به غیر حلال عامل موثر در تولید فیلم بود به طوري که در یک نسبت 6:4 فیلم با کیفیت مورد نظر تولید شد. با افزایش غلظت استات سلولز، تراوایی کاهش، ویژگیهاي مکانیکی، حلالیت و کدورت افزایش و درجه سفیدي فیلم تغییري نکرد. با این وجود نسبت حلال به غیر حلال اثر بیشتري روي تراوایی داشت. نتایج نشان داد استفاده از غلظت %5 با نسبت حلال به غیرحلال 6:4 سبب تولید فیلم با کیفیت مطلوب به منظور استفاده به عنوان کیسه چاي میگردد.
واژه هاي کلیدي : استات سلولز، فیلم، تراوایی، تغییر فاز
-1مقدمه
کیسه هاي چاي کاغذي داراي جذب نور کم است در رطوبت بالا مقاوم است. ویژگی اصلی آن انتشار سریع عصاره چاي است و از دیگر ویژگیهاي آن ساختار یکنواخت کاغذ است .[5] کیسه هاي کاغذي چاي داراي %85-60 الیاف طبیعی و %15-40 الیاف سنتزي مقاوم به حرارت هستند، لایه دوم که مقاوم به حرارت است به منظور دوخت حرارتی در دو طرف لایه اول قرار می گیرد. وزن واحد سطح کاغذ 15-10 g/m2 است .[11] با توجه به اینکه کیسه چاي در ایران کالایی وارداتی است بنابراین تولید یا جایگزینی آن با مواد مناسب دیگر امري ضروري به نظر می رسد. استات سلولز یکی از مشتقات استري سلولز می باشد که درواقع ترکیبی از از دي استات و تري استات است .[7]
زنجیره سلولزي در 2 یا سه موقعیت از موقعیت هاي - 2، 3یا - 6 داراي گروه هیدروکسیل آزاد، با استفاده عامل استیل کننده که یک اسید است، در حضور یک حلال آلی به استات سلولز تبدیل می شود .[7] ویژگی هاي متنوع آن استحکام، زیست تخریب پذیري، مقاومت به رطوبت و قیمت نسبتا پایین است[3] .در مطالعاتی از این پلیمر براي تهیه بسته بندي ها غذایی [16 ,8 ,6] و در داروسازي براي تهیه قرص ها و مواد پوشش دهنده براي کنترل رهایش دارو [17] استفاده شده است. همچنین این نوع پلیمر براي تهیه فیلم و غشا کاربرد گسترده دارد .[12]با توجه به این ویژگی ها، فیلم متخلخل استات سلولز می تواند به عنوان جایگزین کیسه هاي فوري استفاده شود.
یکی از روش هاي تولید فیلم متخلخل تغییر فاز است .[4] در این روش از یک حلال و از یک غیر حلال1 استفاده می شود. انتخاب حلال [15 ,12] و غیر حلال مناسب و نسبت این دو [16 ,15 ,8] و همچنین غلظت پلیمر [17 ,15 ,8] بر ویژگی هاي مورفولوژیکی، ساختار و تولید فیلم اثر می گذارد. در مطالعه اي سیلپاتکینا - 1972 - 2، نشان داد که حلال استون نسبت به دي متیل فورمامید ساختار نرم و فیلم با منافذ بیشتر تولید می کند. پرپکین - 1975 - 3، نشان داد که سایز و تعداد حفرات در غشا می تواند با تغییر نسبت - آب - غیر حلال در محلول پلیمر کنترل شود. لی4 و همکاران - 2006 - ، اثر دو حلال غیر فرار ان متیل پرولیدون و گاما بوترولاکتون را روي ساختار تعیین کرده و سپس اثر نسبت هاي مختلف این حلال ها روي ساختار و تولید غشا بررسی کردند و نشان دادند مورفولوژي غشا با انتخاب مناسب مخلوط حلال ها کنترل میشود .[12]
در بررسی هاي متعددي که جمیلی5 و همکاران - 2009 - ، انجام دادند با تغییر در غلظت استات سلولز و تغییر نسبت استون - حلال - به آب - غیر حلال - می توان فیلم ها با مورفولوژي هاي مختلف بدست آورد .[9 , 8] تاکنون استفاده از الکل به عنوان غیر حلال در نسبت هاي مختلف و با این روش تولید فیلم انجام نشده است. با توجه به اینکه ماده اولیه براي تهیه کیسه چاي در ایران کالایی وارداتی است لذا در این تحقیق امکان تولید فیلم استات سلولز بررسی وو اثر نسبت استون - حلال - به اتانول - غیر حلال - و غلظت استات سلولز - پلیمر - بر برخی ویژگی هاي فیلمهاي تولید از جمله خاصیت عبور آب و خصوصیات فیزیکی آنها بررسی شد.
-2مواد و روش ها
مواد
استات سلولز 22188 از شرکت سیگما آلدریچ تهیه شد، همچنین از گلیسرول و استون %99 مرك و اتانول %96 تجاري ایرانی استفاده شد.
روش ها
-1-2 تهیه محلول تشکیل دهنده فیلم: به روش تولید فیلم یو٦و همکاران و یوان٧ و همکاران [17 ,16] با تغییرات کمی تولید شد.مقدار حلال غیر حلال در سه نسبت 9:1 - ،8:2، - 6:4 و غلظت پلیمر در سه سطح %2/5 - ، %5 ، - %10 استفاده شد و در مجموع 9 نوع فیلم تهیه شد.
-2-2 عبور آب خالص:8 حجم آب عبور داده شده از مقطع فیلم تحت فشار 1 اتمسفر اندازه گیري شد و با فرمول زیر Jw - L/m 2h - محاسبه شد. V حجم آب فیلتر شده - L - ، A سطح فیلم - m2 - ، t زمان .[4] - h - -3-2 عبور بخار اب:9 از روش ASTME96 استفاده شد .[2]
-4-2 خواص مکانیکی: به روش ASTMD882-91 اندازه گیري شد. تست کششی انجام شد و مدول الاسستیسیته - - Y MPa و افزایش طول در نقطه شکست - - %EAB و استحکام کششی - - TS MPa بدست آمد.[1]-5-2 میزان حلالیت در آب:مقدار وزن خشک فیلم حل شده در آب طی 24 ساعت غوطه وري در آب بدست می آید.[13]
-6-2 اندیس سفیدي: براي اندازه گیري رنگ از نمونه عکس گرفته شد و با نمونه شاهد مقایسه شد و فاکتور هاي L a b بدست آمد و با فرمول زیر درجه سفیدي - - WI بدست آمد.[10] -7-2 کدورت: با استفاده از اسپکتروفتومتر در طول موج 600nm با استفاده از فرمول زیر بدست آمد. x ضخامت فیلم می باشد.
-8-2 تحلیل آماري: آزمایش WVP و خواص مکانیکی و حلالیت در سه و رنگ سنجی در پنج تکرار در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شدند.تحلیل و ارزیابی - ANOVA - با استفاده از مدل خطی - G.L.M - نرم افزار آماري SAS در سطح احتمال %5 و ازمون LSD براي تایید وجود اختلاف بین میانگین ها انجام گرفت.
-3 نتایج
-1-3 عبور آب: یکی از مهمترین ویژگی هاي فیلم متخلخل است که در مورد فیلم با کاربرد مورد نظر اهمیت خاص پیدا می کند هرچه سرعت عبور بیشتر باشد PWF بیشتر است عبور آب در کیسه هاي چایی بسیار بالا است و نفوذ آب بعد از 2 ثانیه شروع می شود. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، در مورد فیلم هاي متخلخل استات سلولز دیده شد که درسه تیمار با نسبت 9:1 عبور بسیار ناچیز می باشد و می توان از آن صرف نظر کرد. همچنین در مورد نسبت 8:2 تنها در مورد %2/5 ، 28 - L/m2h - عبور داشتیم و در دو غلظت دیگر صفر بود و در سه فرمول با نسبت 6:4 عبور در غلظت هاي %2/5 و %5 عبور بالا بود.
در غلظت %10 نیز عبوري دیده نشد. این گزارشات حاکی از ان است که نسبت ترکیبی حلال به غیر حلال در تعیین ساختمان متخلخل اثر زیادي دارد. نتایج با نتایج کارهاي انجام شده مطابقت دارد. با افزایش مقدار غیر حلال تعداد منافذ بیشتر شده و عبور بالا می رود، به این دلیل که با تغییر در نسبت بین استون و الکل حلالیت استات سلولز تغییر می کند و همچنین سیستم جداسازي فاز تغییر میکند.[14] مقدار PWF براي غشاهاي مشابه تا 120 - L/m2h - با افزایش مقدار نرم کننده افزایش یافت. میزان عبور در فیلم هاي 3و 6 نیز به ترتیب 408,5و642,82 بود.که بیشتر از غشاهاي مشابه می باشد .[4] حروف متفاوت نشان دهنده اختلاف معنی دار در سطح %5 می باشند. با توجه به نتایج بدست آمده از ویژگی عبور آب و اینکه، ویژگی لازم براي کاربرد مورد نظر می باشد فیلم هایی که عبور نداشتند حذف شدند البته براي بررسی اثر غلظت بر خصوصیات دیگر، روي سه نوع فیلم با نسبت 6:8 ازمایشات بعدي انجام شد.
