بخشی از مقاله
چکیده
امروزه با معرفی مواد افزودنی جدید، تحقیقات در زمینه بهبود ویژگیهای کاغذ مثل مقاومت تر و خشک به طور گسترده در جریان میباشد که با هدف کاهش هزینهها و دستیابی به خواص مناسبتر انجام میشود. در مورد فرآورده واجد مقاومت تر موضوع مهم انتخاب ماده شیمیایی مقاوت تر و چگونگی عمل آن است. به منظور ایجاد مقاومت تر از رزینهای مقاومت تر استفاده میشود که با ایجاد پیوندهای عرضی در انواع کاغذ از جمله کاغدهای بهداشتی، حوله و سفره بهداشتی، کاغذ مخصوص صافی، کاغذ برچسب، کاغذ اسناد بهادار، کاغذ دیواری و غیره مقاومت تر ایجاد خواهد کرد.
یکی از مهمترین مواد ایجاد کننده مقاومت تر موقت، پلی اکریل آمید گلی اکسال دار 1 - GPAM - میباشد. گلی اکسال یک ترکیب آلدئیدی و دارای پیوندهای عرضی از نوع همی استال است که با تشکیل پیوند گروههای آلدئیدی در رزین و گروههای هیدروکسیل در سطح لیف، مقاومت تر موقت ایجاد میکند. موقتی بودن مقاومت تر ایجاد شده نسبت به مواد مشابه دیگر که دارای مقاومت دائمی هستند، موجب واپاشیدگی آسان آنها در آب، در صورت مصرف در موارد بهداشتی و نیز عدم بروز مشکلات بازیافت در صنایع مربوطه میشود که اهمیت و ضرورت استفاده از این ماده را در مصارف ذکر شده آشکار میسازد.
مقدمه
در خلال جنگ جهانی دوم، نیاز به کاغذهای مقاوم در حالت تر سرآغاز توسعه رزینهای مقاومت تر شد. در اروپا، اولین کاغذ با مقاومت تر در آلمان در سال 1939 و با افزودن پلی اتیلن ایمین - PEI - 2 به خمیرکاغذ ساخته شد. سپس مطالعات فشردهای منجر به توسعه رزینهای مقاومت تر مبتنی بر استفاده از فرآلدئید گردید که موثرتر و ارزان تر از PEI است.[1]
در گذشته رزینهای اوره فرمالدئید و ملامین فرمالدئید مهمترین رزینهای مقاومت تر در صنایع کاغذسازی اسیدی بودند اما به دلیل جلوگیری از انتشار فرمالدئید و گرایش کارخانههای کاغذسازی به ویژه کاغذهای بهداشتی به pH خنثی و قلیایی، استفاده از این رزینها در بسیاری از کشورهامحدود و بعضاً متوقف شده است. به طور کلی رزینهای صنعتی مقاومت تر شامل سه گروه عمده رزینهای ملامین و اوره - فرمالدئید، رزینهای بسپاری آمین و اپی کلرو هیدرین تیمار قلیایی داده شده و رزینهای پلی اکریل آمید گلیاکسالدار - GPAM - 1 تقسیم میشوند.[1]
جدول یک انواع رزینهای بهبود مقاومت تر کاغذ و دامنه pH عملکرد آنها را نشان میدهد. به طور کلی رزینهای مقاومت تر در فرآوردههای کاغذی - جدول - 1 با دو مکانیسم حفاظتی و تقویتی عمل میکنند: در مکانیسم حفاظتی پس از جذب سطحی و نفوذ احتمالی رزین به درون دیواره سلولی لیف - بسته به زمان تماس و وزن مولکولی رزین - ، رزین با خود پیوند عرضی برقرار مینماید. در این مکانیسم حفاظتی، دو حالت مجزا میتواند روی دهد:
الف - رزین دارای وزن مولکولی زیاد بر روی سطح لیف پیوند عرضی با آن ایجاد نموده که از تورم لیف در تماس با آب جلوگیری میکند.
ب - رزین به درون دیواره سلولی نفوذ کرده و در آنجا پیوند عرضی با خود برقرار میکند و شبکهای نفود کننده با دیواره سلولی لیف تشکیل خواهد داد. در مکانیسم تقویتی که رزین با ترکیبات لیفی واکنش داده و پیوندهای کووالانسی را با لیف تشکیل میدهد، نیز دو حالت میتواند روی دهد:
الف - رزین دارای وزن مولکولی زیاد بر روی سطح لیف پیوندهای عرضی ناهمسان برقرار نموده که ممکن است منجر به پیوندهای کووالانسی بین لیفی شود.
ب - رزین در درون دیواره سلولی نفوذ و پیوند عرضی ناهمسان بین خود و لیف برقرار می نماید که منتهی به ایجاد شبکه سلولزی با پیوندهای عرضی متراکم می شود 1]و.[3 در سال 1950 خانوادهای از مواد افزودنی مقاومت تر و خشک کاغذ با نام پلی اکریل آمیدها توسعه پیدا کرد. پلی اکریل آمیدها به صورت یک بسپار خطی غیر یونی ساخته میشوند.
وزن مولکولی آنها از چند هزار تا چند میلیون گرم بر مول متغیر است و با توجه به شرایط بسپارش ممکن است به صورت پودر، محلول در آب تهیه شود .[8] پلی اکریل آمیدها و همبسپارهای آن از مهمترین و رایجترین بسپارهای محلول در آب میباشند که کاربرد زیادی در صنایع مختلف از جمله صنایع کاغذسازی دارند و به طور عمده به عنوان زلالساز در تصفیه آب و پساب، ماندگار کننده و بسپار مقاومت تر و خشک بهکار میروند.
از ویژگیهای پلی اکریل آمید قابلیت دستیابی به وزنهای موکولی زیاد، قیمت مناسب، انحلال پذیری در شرایط گوناگون و قابلیت تهیه به شکل غیر یونی، آنیونی و کاتیونی است. پلی اکریل آمید کاتیونی با ساز و کار جاذبه الکترواستاتیکی روی لیف ماندگار و با ساز و کار پل زنی باعث ماندگاری نرمهها و مواد آنیونی شده و با تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین گروههای آمیدی نوع اول بسپار و گروهای هیدروکسیل سطح سلولز باعث افزایش مقاومت خشک کاغذ میشود .[2] یکی از خواص مهم کاغذ به ویژه کاغذهای بهداشتی حفظ مقاومت آنها پس از خیس شدن میباشد. یکی از رزینهایی که به این منظور در محصولات کاغذی به خصوص کاغذهای بهداشتی جایگزین شده است پلی اکریل آمید گلیاکسالدار میباشد که به عنوان یک رزین مقاومت تر موقت در شرایط متفاوت ساخت میشود.
ایجاد مقاومت مرطوب در مدت زمان کم - حدود یک ساعت - برای بازیافت راحتتر محصولات کاغذی مانند کاغذهای بهداشتی و لیوانهای یکبار مصرف و همچنین مسائل زیست محیطی یک مزیت مهم استفاده از پلی اکریل آمید گلیاکسالدار محسوب میشود. متداولترین مواد مصرفی برای ایجاد پیوندهای عرضی در کاغذ، استفاده از آلدئیدها و دی آلدئیدها مثل فرمالدئید، گلوتارآلدئید و گلیاکسال و سایر ترکیبات مثل پلی ونیل الکل، پلی ونیل آمین، پلی آمید اپی کلرو هیدرین و.. میباشند که باعث ایجاد مقاومت تر در کاغذ میشود .[2]
