تاثیر اسپری نانوکیتوزان، نانو سلولز و DTPA بر ویژگی‌های نوری کاغذ حاصل از خمیرکاغذ شیمیایی- مکانیکی(CMP )

Abstract

سابقه و هدف: امروزه با افزایش جمعیت، افزایش تقاضای مصرف کاغذ و مقوا و همچنین محدودیت بیشتر مواد اولیه مصرفی، تولید کاغذ از خمیرکاغذ های پربازده و مکانیکی جایگاه ویژه و خاص خود را پیدا کرده است. این خمیرکاغذها راندمان بیش از 85 درصد دارند و مقدار ماده چوبی حل شده در آن ها کمتر از خمیرهای شیمیایی و نیمه شیمیایی است، اما بعلت وجود لیگنین، مواد عصاره‌ای و یون‌های فلزی موجود در این خمیرکاغذ ها، مصرف آن ها را به زمان های کوتاه مدت محدود کرده است و در طولانی مدت دچار برگشت روشنی و زردشدگی نوری می‌شوند. این تحقیق با هدف تاثیر افشاندن DTPA، نانوسلولز و نانوکیتوزان بر ویژگی‌های نوری خمیرکاغذ شیمیایی- مکانیکی (CMP) انجام گرفت. مواد و روش ها: به همین منظور، ابتدا مقداری ازخمیرشیمیایی-مکانیکی(CMP) رنگبری شده کارخانه چوب و کاغذ مازندران به عنوان نمونه شاهد انتخاب شد. از خمیرکاغذ‌های مذکور کاغذهایی با وزن پایه gr/m2 60 تهیه شد. در این تحقیق، نانوسلولز از نوع نانوسلولز فیبریله شده، با پتانسیل زتا منفی، که با روش مکانیکی تهیه شده، از شرکت دانش بنیان نانونوین پلیمر( پارک علم و فن آوری مازندران)(ساری-ایران)، با متوسط قطر الیاف 35 نانومتر و درصد خلوص حدود 99 درصد خریداری و در 2سطح 0 و 2 درصد بر روی کاغذ های حاصل از خمیرکاغذ CMP افشانده شد. نانوکیتوزان نیز که به صورت پودری کرم رنگ و شفاف می‌باشد، از شرکت Seafresh کشور تایلند با وزن ملکولی 270 کیلودالتون، درجه استیلاسیون 93 درصد تهیه شد. محلول نانوکیتوزان در 2سطح 0 و 2 درصد بر روی کاغذ های حاصل از خمیرکاغذ CMP افشانده شد. دی اتیلن تری آمین پنتا استیک اسید (DTPA) با مقدار مواد جامد 50 درصد و ویسکوزیته cps 25 از شرکت DIPER-Samchun (کره جنوبی) تهیه گردید. ابتدا مقداری DTPA بصورت محلول 0/5 درصد آماده سازی و سپس بر روی کاغذ های دست ساز افشانده شد. بعد از ساخت کاغذهای دست‌ساز 60 گرمی، عملیات افشاندن بر روی سطح تعدادی از نمونه‌های آزمونی با استفاده از 2 درصد نانو کیتوزان، 2 درصد نانوسلولز و 0/5 درصد DTPA ، به‌صورت جداگانه و همزمان و در زمان20 ثانیه و در فاصله 20 سانتی‌متر انجام شد. سپس با رعایت شرایط استاندارد، ویژگی‌های نوری نمونه ها شامل روشنی، ماتی، زردی و سبزرنگی کاغذ ها با استفاده از آزمون‌های استاندارد TAPPI و ASTMاندازه‌گیری شد.یافته های تحقیق: نتایج این پژوهش نشان داد که با افشاندن DTPA، نانوسلولز و نانوکیتوزان روشنی، زردی، سبزرنگی، فاکتور L* و ماتی افزایش و فاکتورa* در کاغذ حاصل روند کاهشی را نشان داده است. با افشاندن نانوسلولز بر روی نمونه‌های آزمونی اکثر ویژگی‌های نوری بجز زردی کاغذ حاصل بهبود معنی‌داری از خود نشان داده است. در این حالت مناسب‌ترین ویژگی‌ها در کاغذ حاصل از افشاندن DTPA و همچنین در تیمار افشاندن هم‌زمان DTPA، نانوسلولز و نانوکیتوزان بر روی کاغذ های دست ساز مشاهده گردید، که باعث افزایش و بهبود تمامی ویژگی های نوری بصورت معنی‌داری شده است، که می‌توان آن را به عنوان تیمار برتر انتخاب و معرفی کرد. نتایج ارزیابی برگشت درجه روشنی کاغذ حاصل از خمیر کاغذ CMP نشان داد که اغلب تیمارها منجر به کاهش نسبی برگشت درجه روشنی کاغذ شده است. در بین تیمارهای مختلف، کمترین مقادیر برگشت درجه روشنی در کاغذ حاصل از افشاندن DTPA 5/0 درصد و بیشترین آن با افشاندن نانوکیتوزان بر روی کاغذ حاصل به‌دست آمده‌ است. نتایج ارزیابی تصاویر SEM نمونه های آزمونی نیز نشان داد که در مقایسه با نمونه شاهد، با افشاندن نانو کیتوزان و نانوسلولز و همچنین در تیمار افشاندن هم‌زمان DTPA، نانوسلولز و نانوکیتوزان کاغذ حاصل دارای ویژگی‌های سطحی و ساختاری مطلوب‌تری بوده و وجود فضاهای خالی (حفره‌) کمتر و سطح اتصال بیشتری الیاف در نمونه‌های آزمونی آن، می تواند ویژگی‌های نوری مطلوب‌تری را از خود دهد.نتیجه گیری: نتایج نشان داد که با افشاندن نانوسلولز، نانو کیتوزان و DTPA بر روی نمونه‌های آزمونی، خواص نوری، روشنی، سبزی، ماتی، فاکتور a* ، فاکتور l* ، زردی و برگشت روشنی بهبود یافته است. علاوه بر این، در بین تیمارهای مختلف، تیمار افشاندن با DTPA در کهنه شدگی حرارتی طولانی مدت و استفاده از نانو کیتوزان و نانو سلولز در کهنه شدگی حرارتی کوتاه‌مدت، اثرات قابل‌توجهی بر پایداری روشنی و کاهش بازگشت رنگ کاغذ داشته، در نتیجه، دوام کاغذ در برابر تخریب حرارتی افزایش یافته است.

Keywords

• نانوکیتوزان
• dtpa
• نانوسلولز
• خمیرکاغذ cmp
• ویژگی های نوری
• برگشت روشنی