فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

بیان مساله و اهداف: در میان خمیرکاغذهای با بازده بالا، خمیرکاغذ شیمیایی–مکانیکیCMP)) پهن‌برگان کاربرد گسترده‌ای در تولید کاغذهای چاپ و نوشتاری دارد. با این حال، کیفیت پایین خواص نوری و مکانیکی کاغذهای حاصل از این خمیرکاغذ، چالشی اساسی در کاربرد صنعتی آن به شمار می‌رود. در این پژوهش، به‌منظور ارتقای این ویژگی‌ها، شرایط بهینه استفاده از نانوکیتوزان، روشن‌کننده نوری (OBA) و پلی‌آکریل‌آمید بررسی شد. هدف اصلی تحقیق، دستیابی به خواص نوری و مکانیکی مطلوب در کاغذهای تولیدشده از خمیر CMP  بود. برای این منظور، از تحلیل خطی و بررسی اثرات متقابل متغیرها بهره گرفته شد. نتایج این مطالعه می‌تواند به‌عنوان مبنایی علمی برای بهبود فرآیند تولید و ارتقای کیفیت کاغذ در صنایع کاغذسازی مورد استفاده قرار گیرد.مواد و روشها: در این پژوهش، به‌منظور بهبود خواص نوری و مکانیکی کاغذ، از خمیرکاغذ CMP رنگ‌بری شده استفاده شد. نانوکیتوزان (2 و 0،1 درصد)، پلی‌آکریل‌آمید (1 و 5/0، 0) و OBA (1 و 5/0، 0 درصد) بر مبنای وزن خشک خمیر به سوسپانسیون کاغذ افزوده شدند. طراحی آزمایش به روش باکس-بنکن و مدل‌سازی سطح پاسخ (RSM) با نرم‌افزارDesign Expert V13 انجام گرفت. در مجموع 15 آزمایش طراحی شد و نانوکیتوزان، پلی‌آکریل‌آمید و OBA به‌عنوان متغیرهای مستقل و خواص نوری و مکانیکی کاغذ به‌عنوان متغیرهای وابسته در نظر گرفته شدند. کاغذهای دست‌ساز با وزن پایه 60 گرم بر مترمربع تهیه و خواص آن‌ها اندازه‌گیری شد. داده‌ها با آنالیز واریانس و مدل‌سازی سطح پاسخ تحلیل گردید. نتایج منجر به ارائه مدل ریاضی فرآیند و تعیین شرایط بهینه افزودنی‌ها جهت دستیابی به بالاترین کیفیت خواص نوری و مکانیکی کاغذ گردید.نتایج: آزمون آنالیز واریانس نشان داد که مدل درجه دوم، بهترین تطابق را با داده‌های آزمایشگاهی ارائه می‌دهد (66/91=R2) که بیانگر دقت و قابلیت پیش‌بینی بالای مدل است. نتایج نشان دادند که تأثیر متغیرهای مستقل یعنی نانوکیتوزان و OBA بر بهبود خواص کاغذهای دست‌ساز از نظر آماری معنی‌دار است. افزودن پلی‌آکریل‌آمید تأثیر معنی‌داری بر خواص بهینه کاغذ نداشت. در بررسی تأثیر نانوکیتوزان، افزایش غلظت نانوکیتوزان تا سطح 1 درصد منجر به بهبود خواص بهینه کاغذ شد. افزایش بیشتر از این مقدار (بیش از 1 درصد) منجر به کاهش خواص بهینه گردید. افزایش مقدارOBA  تا سطح 75/0 درصد به بهبود قابل توجه خواص کاغذ منجر می‌شود، اما افزودن بیشتر (تا سطح 1 درصد) باعث کاهش خواص بهینه با شیب ملایمی شد. OBA مؤثرترین عامل در بهبود متغیرهای پاسخ شناسایی شد. این نتایج نشان‌دهنده اهمیت بهینه‌سازی دقیق مقادیر نانوکیتوزان و OBA برای دستیابی به حداکثر کیفیت خواص نوری و مکانیکی کاغذهای دست‌ساز است.نتیجه ­گیری: این پژوهش با هدف بررسی و بهینه‌سازی اثر نانوکیتوزان،  OBA و پلی‌آکریل‌آمید کاتیونی بر خواص نوری و مکانیکی خمیرکاغذ CMP رنگ‌بری شده، با بهره‌گیری از روش سطح پاسخ انجام شد. نتایج نشان داد OBA بیشترین و پلی‌آکریل‌آمید کمترین تأثیر را بر بهبود ویژگی‌های کاغذ داشتند. شرایط بهینه شامل 21/1 درصد نانوکیتوزان، 1 درصد OBA و 2/0 درصد پلی‌آکریل‌آمید تعیین گردید که منجر به بیشینه‌سازی شاخص ترکیبی خواص نوری و مکانیکی (04/1) شد. بر این اساس، یافته‌ها می‌تواند به‌عنوان راهبردی کاربردی برای ارتقای کیفیت کاغذهای تولیدی از خمیر CMP در صنایع کاغذسازی مورد استفاده قرار گیرد.