تأثیر نانوگرافن، فلورین و زئین به عنوان رنگدانه‌های پوشش‌دهی بر ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی کاغذ چاپ و تحریر

نویسندگان

1 گروه علوم مهندسی، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران

2 گروه مهندسی چوب و کاغذ، واحد ساری، دانشگاه آزاد اسلامی، ساری، ایران

3 دانشیار دانشگاه آزاد اسلامی، واحد سوادکوه، گروه چوب و کاغذ، سوادکوه، ایران

doi
10.22034/ijwp.2025.2069658.1722
چکیده

بیان مساله و اهداف: کاغذهای تحریر تولیدی شرکت چوب و کاغذ مازندران به‌طور معمول برای چاپ کتاب‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. در حالی که کاغذهای تحریر خارجی به‌دلیل استفاده از خمیر شیمیایی از مقاومت بالایی برخوردارند، کاغذهای تحریر داخلی به‌خاطر به‌کارگیری مواد اولیه نامناسب با مشکلاتی در زمینه استحکام و ثبات ابعادی مواجه هستند. این تحقیق به دنبال بهره‌گیری از فناوری‌های نانو و پوشش‌های معدنی فلورین است که در برخی مناطق کشور به وفور یافت می‌شود. هدف اصلی این پژوهش کاهش مشکلات فیزیکی و مکانیکی کاغذهای تحریر داخلی است، به‌طوری‌که کاغذهای تولیدی این کارخانه با کیفیت بالاتری به چاپخانه‌ها و شرکت‌های معتبر چاپ در داخل کشور عرضه گردد.مواد و روش‌ها: برای این منظور، کاغذ چاپ و تحریر 70 گرمی تهیه و مورد آزمون قرار گرفت. برای اندود سطح کاغذ، ابتدا نانوگرافن، زئین و فلورین به همراه لاتکس استایرن-بوتادی ان با درصدهای وزنی مشخص به‌طور جداگانه توزین شدند. بسته به شرایط تیمار، این مواد در داخل دستگاه مخلوط‌کن با دور گردش 1500 دور در دقیقه به مدت 20 دقیقه ترکیب شدند تا یک مخلوط همگن به‌دست آید. قبل از انجام آزمون‌ها، نمونه‌های شاهد و پوشش‌داده‌شده در شرایط محیطی استاندارد (دمای 20 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی 65%) قرار گرفتند. برای تعیین ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی کاغذها، از حداقل ۱۰ تکرار برای هر نمونه بر اساس دستورالعمل‌های استاندارد استفاده شد.نتایج: در مورد خاصیت فیزیکی دانسیته، بالاترین مقدار مربوط به کاغذهای پوشش‌داده شده با زئین است. کمترین میزان جذب مربوط به کاغذهای پوشش داده شده با زئین و نانوگرافن و کمترین تخلخل مربوط به کاغذهای پوشش‌داده شده با زئین، فلورین و نانوگرافن است. این نتایج نشان دهنده ایجاد یک شبکه متراکم و مسدود شدن قابل توجه مسیر عبور آب توسط این مواد پوششی است. از نظر صافی سطح، بیشترین مقدار به کاغذهای زئین و نانوگرافن اختصاص دارد که به دلیل ساختار دو بعدی و سطح ویژه بالای نانوگرافن می‌باشد. در نهایت، بیشترین مقاومت در برابر کشش، ترکیدن و پاره شدن به ترتیب مربوط به کاغذهای پوشش داده با فلورین-گرافن و زئین-گرافن است. در واقع نانوگرافن به عنوان یک ماده تقویت‌کننده با ساختاری منظم و مقاوم، می‌تواند به بهبود خواص مکانیکی کاغذ کمک کند. این نتایج نشان‌دهنده عملکرد برتر کاغذهای پوشش‌داده شده با زئین و نانوگرافن است.نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که پوشش‌دهی باعث افزایش ضخامت و صافی سطح، کاهش جذب آب، تخلخل و مقاومت به کشش و افزایش نسبی مقاومت به پاره شدن گردید. مهم‌ترین یافته، کاهش 643 درصدی جذب آب بود. علاوه بر کاهش جذب آب، پوشش‌دهی کاغذ چاپ و تحریر با مواد نانوگرافن و فلورین نسبت به نمونه شاهد باعث افزایش 26 درصدی ضخامت و شاخص مقاومت به پاره‌شدن شد. همچنین تغییر خاصی در مقاومت به ترکیدن مشاهده نشد، اما شاخص مقاومت به کشش تا حدودی کاهش یافت.