نانوالیاف سلولز

دانلود پایان نامه

درصد نانوالیاف سلولزی تهیه شده از تیمارهای مختلف به همراه پلی اکریل آمید کاتیونی در سطوح مختلف

۴-۵-۲ ویژگی های کاغذ
۴-۵-۲-۱ فیزیکی
۴-۵-۲-۱-۱ ضخامت
شکل ۴-۳۴ نشان دهنده تغییرات ضخامت در کاغذ های ساخته شده از اختلاط ۱ و ۵ درصد نانوالیاف سلولزی تهیه شده از تیمارهای مختلف به همراه پلی اکریل آمید کاتیونی در سطوح مختلف می باشد. بر اساس این نتایج، ضخامت کاغذ با افزودن پلی اکریل آمید کاتیونی کاهش یافته و کاغذ با تراکم بسیار زیاد تولید شده است. هر چند که در ابتدا نیز بدون استفاده ازپلی اکریل آمید کاتیونی نیز این اتفاق افتاده است. که در این مرحله با افزودن پلی اکریل آمید کاتیونی، کاهش بیشتری نسبت به نمونه شاهد (خمیرکاغذ سودای باگاس) در ضخامت کاغذ مشاهده شده است. چون به لحاظ طبیعی الیاف خمیرکاغذ سودای باگاس به مثابه نانوالیاف سلولزی دارای بار منفی هستند لذا همدیگر را در طی فرآیند تولید کاغذ دفع می کنند که این موضوع دلیل اصلی استفاده از پلی اکریل آمید کاتیونی است تا ایجاد کننده اتصال بین الیاف نرم و نانوالیاف سلولزی به الیاف سودای باگاس از طریق خنثی سازی بار سطحی باشد که این مکانسیم نیز در طی فرآیند پل سازی پلی اکریل آمید کاتیونی اتفاق می افتد (فورسبرگ و اشتروم۶۶ (۱۹۹۴)؛ اسکات۶۷ (۱۹۹۶)؛ نورل و همکاران۶۸، (۱۹۹۹)؛ سالمی و همکاران۶۹، (۲۰۰۹) و تایپالی و همکاران۷۰، (۲۰۱۰). همچنین نمونه ساخته شده از۵ درصد نانوالیاف سلولزی و ۳/۰ درصد پلی اکریل آمید کاتیونی دارای کمترین ضخامت بوده است و این نشان دهنده این است که این کاغذ دارای ساختارفشرده تری نسبت به سایر کاغذ های ساخته شده می باشد.

شکل ۴-۳۴ تغییرات ضخامت در کاغذ های ساخته شده از اختلاط ۱ و ۵ درصد نانوالیاف سلولزی تهیه شده از تیمارهای مختلف به همراه پلی اکریل آمید کاتیونی در سطوح مختلف

۴-۵-۲-۱-۲ چگالی
تاثیر افزودن پلی اکریل آمید کاتیونی بر روی چگالی کاغذ های ساخته شده از ترکیب ۱و ۵ درصد نانوالیاف سلولزی با تیمار های مختلف در شکل ۴- ۳۵ نشان داده شده است. همان طور که انتظار می رفت پلی اکریل آمید کاتیونی منجر به حفظ و نگهداری بیشتر الیاف نرم و به ویژه نانوالیاف سلولزی در ترکیب نهایی کاغذ شده و بنابراین کاغذ های ساخته شده دارای چگالی بیشتری خواهند شد. بیشترین چگالی مربوط به کاغذ ساخته شده از ۵ درصد نانوالیاف سلولزی با پیش تیمار آنزیمی و ۳/۰ درصد پلی اکریل آمید کاتیونی بوده که نسبت به نمونه شاهد (خمیرکاغذ سودای باگاس با ۳/۰ درصد پلی اکریل آمید کاتیونی) به مقدار ۱۵ درصد رشد داشته است. کمترین چگالی هم مربوط به خمیرکاغذ سودای باگاس بدون نانوالیاف سلولزی وپلی اکریل آمید کاتیونی بود. نانوالیاف سلولزی با پیش تیمار آنزیمی دارای قدرت بیشتری نسبت به نانوالیاف سلولزی بدون پیش تیمار در افزایش چگالی کاغذ های ساخته شده بوده است که از مهمترین دلایل آن می توان به قدرت تشکیل پیوند هیدروژنی بیشتر آن با الیاف خمیرکاغذ سودای باگاس در حضور پلی اکریل آمید کاتیونی اشاره کرد. چگالی کاغذ های ساخته شده از افزودن ۱ درصد نانوالیاف سلولزی به خمیرکاغذ سودای باگاس در حضور ۱/۰ درصد پلی اکریل آمید کاتیونی به مراتب بیشتر از ترکیب خمیرکاغذ سودای باگاس با ۳/۰ درصد پلی اکریل آمید کاتیونی بوده است که این موضوع از نقطه نظر اقتصادی نیز می تواند قابل توجه باشد.

INLINE  تیتانیوم دی اکسید

شکل ۴-۳۵ تغییرات چگالی در کاغذ های ساخته شده از اختلاط ۱ و ۵ درصد نانوالیاف سلولزی تهیه شده از تیمارهای مختلف به همراه پلی اکریل آمید کاتیونی در سطوح مختلف

۴-۵-۲-۱-۳ مقاومت نسبت به عبور هوا
شکل ۴-۳۶ نشان دهنده تغییرات مقاومت نسبت به عبور هوا در کاغذ های ساخته شده از اختلاط ۱ و ۵ درصد نانوالیاف سلولزی تهیه شده از تیمارهای مختلف به همراه پلی اکریل آمید کاتیونی در سطوح مختلف می باشد. بطور کلی مقاومت نسبت به عبور هوا با افزودن پلی اکریل آمید کاتیونی چه در مورد کاغذ های ساخته شده از ترکیب نهایی خمیرکاغذ سودای باگاس با نانوالیاف سلولزی و چه در مورد خمیرکاغذ سودای باگاس به تنهایی افزایش می یابد. همچنین بر اساس نتایج به دست آمده، مقاومت نسبت به عبور هوا با افزودن نانوالیاف سلولزی بهمراه پلی اکریل آمید کاتیونی افزایش چشمگیری پیدا کرده است و از ۳۱۲ ثانیه در مورد کاغذ های ساخته شده از خمیرکاغذ سودای باگاس به ۶۵۳۸ ثانیه در مورد کاغذ های ساخته شده از ۵درصد نانوالیاف سلولزی به همراه ۳/۰ درصد پلی اکریل آمید کاتیونی افزایش یافته است که این ترکیب دارای بیشترین مقاومت نسبت به عبور هوا در بین کاغذ های ساخته شده نیز بوده است. دلیل اصلی افزایش مقاومت نسبت به عبور هوا به ایجاد ساختار فشرده تر توسط نانوالیاف سلولزی در ترکیب با پلی اکریل آمید کاتیونی بر می گردد که منافذ بین الیاف بوسیله ساختار های نانویی الیاف سلولزی به مقدار بسیار زیادی کاهش یافته است.

شکل ۴-۳۶ تغییرات مقاومت نسبت به عبور هوا در کاغذ های ساخته شده از اختلاط ۱ و ۵ درصد نانوالیاف سلولزی تهیه شده از تیمارهای مختلف به همراه پلی اکریل آمید کاتیونی در سطوح مختلف

۴-۵-۲-۲ مکانیکی
۴-۵-۲-۲-۱ شاخص مقاومت کششی
شکل ۴- ۳۷ تغییرات شاخص مقاومت کششی در کاغذ های ساخته شده از اختلاط ۱ و ۵ درصد نانوالیاف سلولزی تهیه شده از تیمارهای مختلف به همراه پلی اکریل آمید کاتیونی در سطوح مختلف را نشان می دهد. همانطوری که انتظار م
ی رفت تغییرات شاخص مقاومت کششی در کاغذ های ترکیبی ساخته شده از ترکیبهای مختلف نانوالیاف سلولزی منجر به افزایش معنی دار شاخص مقاومت کششی کاغذهای دست ساز شده است که در نتیجه ایجاد پیوند های هیدروژنی بین الیاف خمیرکاغذ سودای باگاس و نانوالیاف سلولزی بوده است. همچنین مقاومت ساختار شبکه ای کاغذ نیز در نتیجه افزودن نانوالیاف سلولزی به دلیل درگیریهای مکانیکی ایجاد شده بین نانوالیاف سلولزی با هم و با الیاف خمیرکاغذ سودای باگاس افزایش یافته است [ هی و همکاران، ۲۰۱۲]. پیشتر نیز چنین نتایجی در مورد افزودن نانوالیاف سلولزی گزارش شده بود [ آهولا و همکاران، ۲۰۰۸؛ اریکسون و همکاران، ۲۰۰۸؛ تایپالی و همکاران، ۲۰۱۰؛ زیمرمن و همکاران، ۲۰۱۰؛ حسن و همکاران، ۲۰۱۱]. نکته بسیار حایز اهمیت در این بخش این است که شاخص مقاومت کششی با حضورپلی اکریل آمید کاتیونی افزایش بسیار زیادی یافته است و بطوریکه شاخص مقاومت کششی با افزودن ۱ درصد نانوالیاف سلولزی و ۱/۰ درصدپلی اکریل آمید کاتیونی به مقدار ۲۶ تا ۳۰ درصد به ترتیب در مورد نانوالیاف سلولزی بدون پیش تیمار آنزیمی و با پیش تیمار آنزیمی افزایش می یابد. همچنین بیشترین شاخص مقاومت کششی مربوط به کاغذ ساخته شده از ۵ درصد نانوالیاف سلولزی پیش تیمار شده با آنزیم و ۳/۰ درصد پلی اکریل آمید کاتیونی بوده است که نسبت به کاغذ ساخته شده از خمیر سودای باگاس به همراه ترکیب با ۳/۰ درصدپلی اکریل آمید کاتیونی به مقدار ۵۱ درصد رشد داشته است.

INLINE  اجتناب ناپذیری

شکل ۴-۳۷ تغییرات شاخص مقاومت کششی در کاغذ های ساخته شده از اختلاط ۱ و ۵ درصد نانوالیاف سلولزی تهیه شده از تیمارهای مختلف به همراه پلی اکریل آمید کاتیونی در سطوح مختلف

۴-۵-۲-۲-۲ شاخص مقاومت پارگی
شکل ۴- ۳۸ تغییرات شاخص مقاومت پارگی در کاغذ های ساخته شده از اختلاط ۱ و ۵ درصد نانوالیاف سلولزی تهیه شده از تیمارهای مختلف به همراه پلی اکریل آمید کاتیونی را نشان می دهد. همانطوری که ملاحظه می شود با افزودن نانوالیاف سلولزی شاخص مقاومت پارگی کاغذ های ساخته شده کاهش می یابد زیرا درصدی از الیاف سودای باگاس بوسیله نانوالیاف سلولزی جایگزین شده و از آنجایی که الیاف سودای باگاس دارای طول بلندتری نسبت به نانوالیاف سلولزی هستند بنابراین این ویژگی کاهش می یابد. نکته جالب توجه این است که شاخص مقاومت پارگی با افزودن پلی اکریل آمید کاتیونی به دلیل ایجاد پیوند های هیدروژنی بیشتر توسط الیاف ریز بهبود می یابد. کاهش شاخص مقاومت پارگی در درصد های بیشتر نانوالیاف سلولزی از ۱تا ۵ درصد دارای روند صعودی بوده است هرچند که این اختلاف در سطح اعتماد آماری ۹۵ درصد دارای تفاوت معنی داری نیست. بیشترین شاخص مقاومت پارگی به کاغذ های ساخته شده از خمیرسودای باگاس به همراه ۳/۰ درصدپلی اکریل آمید کاتیونی مربوط است. درحالیکه افزودن ۵ درصد نانوالیاف سلولزی به خمیر سودای باگاس بدون حضور پلی اکریل آمید کاتیونی کمترین شاخص مقاومت پارگی را ایجاد کرده است. کاغذهای ساخته شده از ترکیب ۱ درصد نانوالیاف سلولزی و ۹۹ درصد خمیر سودای باگاس نسبت به خمیرکاغذ سودای باگاس دارای ۱۷درصد کاهش در شاخص مقاومت پارگی بوده اند. نتایج این تحقیق با نتایج گزارش شده توسط اریکسون و همکاران (۲۰۰۸) مبنی بر کاهش شاخص مقاومت پارگی در محدوده ۳-۱۰ درصد کاغذ های حرارتی مکانیکی ساخته شده با افزودن نانوالیاف سلولزی مطابقت دارد. اما اخیراً حسن و همکاران (۲۰۱۱) گزارش کرده اند که شاخص مقاومت پارگی با افزودن نانوالیاف سلولزی تا ۳۰ درصد نیز دستخوش کاهش قابل ملاحظه ای نخواهد شد.

دیدگاهتان را بنویسید