فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

بیان مساله و اهداف: نانو الیاف ‌سلولز (CNF) در کاغذسازی بیشتر به­عنوان عامل افزایش مقاومت خشک و تر کاغذ به روش افزودن به سوسپانسیون خمیرکاغذ همراه با کمک ‌نگهدارنده و نیز به­عنوان پوشش برای بهبود ویژگی‌های ممانعتی در پایانه خشک استفاده شده است. با این وجود افزودن نانو الیاف سلولز به خمیرکاغذ مشکلاتی از قبیل کاهش سرعت آب‌گیری و سرعت تولید، هدر رفت بخشی از نانو ذرات از زیر توری ماشین کاغذسازی، چسبندگی به تجهیزات و افزایش انرژی خشک‌کردن را در پی دارد. در این پژوهش افزودن نانو الیاف سلولز به سطح و لایه میانی نمد تر با درصد خشکی مختلف خمیرکاغذ برای غلبه بر این مشکلات بررسی‌شده است.مواد و روشها: ابتدا ۲ درصد CNF به سوسپانسیون خمیرکاغذ باگاس اضافه شد و زمان آب‌گیری و میزان خروج CNF از توری کاغذسازی در دماهای مختلف (۵، ۱۵، 25، 35 و 45 درجه سانتی‌گراد) مورد بررسی قرار گرفت. سپس امکان افزودن CNF به سطح نمد تر و همچنین به میان دو لایه نمد تر بدون کمک نگهدارنده در سطح آزمایشگاهی بررسی شد. بدین منظور 1 و 2 درصد CNF روی سطح نمد تر با 4 سطح خشکی (5، 10، 20 و 35 درصد) توسط دستگاه ساخته شده در آزمایشگاه خمیر و کاغذ دانشگاه پاشیده شد تا کاغذهایی با گراماژ نهایی g/m2 2±80 به دست‌آید. روش پاشش CNF بر سطح نمد تر باعث چسبندگی بخشی از آن با کاغذ خشک‌کن‌ آزمایشگاهی شد که در صورت به‌کارگیری در صنعت امکان چسبندگی CNF به فلت پرس یا سیلندرهای خشک‌کن وجود دارد؛ بنابراین پاشش 1 و 2 درصد CNF به وسط دو لایه نمد تر (هر یک با گراماژ g/m2 1±40) با خشکی 20 درصد انجام تا این مشکل برطرف شد. در مرحله پاشش، خلأ به مدت 2 دقیقه از زیر توری برای تمام تیمارها اعمال شد در عین حال ماندگاری CNF به‌طور کامل صورت گرفت.نتایج: نتایج افزودن CNF به سوسپانسیون خمیرکاغذ نشان داد که با زیاد شدن دما از 5 به 45 درجه سانتی‌گراد زمان آب‌گیری 30 درصد کاهش اما خروج CNF از توری کاغذسازی از 20 به 41 درصد افزایش می‌یابد. به‌طور کلی افزودن نانو الیاف سلولز موجب کاهش ضخامت کاغذ­ها شد و تصاویر SEM اتصال بیشتر بین لایه‌های الیاف و فشردگی بیشتر کاغذ چندلایه را تأیید کرد. با این وجود هرچه درصد خشکی نمد تر بیشتر باشد نفوذ نانو الیاف ‌سلولز در ضخامت آن کمتر شده و تأثیر کمتری بر الیاف لایه‌های زیرین و در نتیجه بر کاهش ضخامت کاغذ نهایی داشت. تیمارهای پاششCNF به سطح و میان نمد نسبت به افزودن همان مقدار CNF به سوسپانسیون خمیرکاغذ مقاومت کششی بیشتری برای کاغذ ایجاد کرد؛ اما شاخص پارگی کلیه تیمارها از نظر آماری اختلاف معنی‌دار نداشت. همچنین تیمار پاشش 2 درصد CNF بین دو لایه نمد با خشکی 20 درصد، بیشترین مقدار شاخص کشش را در بین تمام تیمارها ایجاد کرد.نتیجه­ گیری: روش پاشش نانو الیاف ‌سلولز به سطح نمد تر با درصد خشکی بیش از ۱۰ درصد می‌تواند بدون کمک ‌نگهدارنده، هدر رفت نانو الیاف ‌سلولز را به صفر برساند و تأثیری نیز در سرعت آب‌گیری سوسپانسیون خمیرکاغذ ایجاد نکند. همچنین افزودن نانو الیاف سلولز بین دو لایه نمد تر با خشکی حدود 20 درصد باعث ماندگاری کامل آن بدون کاهش سرعت آب‌گیری و تولید و عدم چسبندگی با تجهیزات کاغذسازی باشد و ویژگی‌های مکانیکی کاغذ را بهبود دهد؛ بنابراین می‌تواند مورد بهره‌برداری واحدهای صنعتی با قابلیت تولید کاغذ چندلایه قرار گیرد.