تحقیق تأثیر فاینهای خمیر CMP و خمیر بروک بر آهار زنی داخلی کاغذ چاپ 13 ص

دسته بندي : دانش آموزی و دانشجویی » دانلود تحقیق
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 13 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

‏2
‏تأثیر ‏فاینهای ‏خمیر CMP‏ و خمیر بروک ‏بر آهار زن‏ی ‏داخلی کاغذ ‏چاپ
‏محمد طلایی پور.‏ ‏اس‏تادیار دانشگاه ‏آزاد ‏اسلامی ‏واحد علوم و تحقیقات تهران‏.ایران‏.
mtalaeipoor@yahoo.com
‏مهدی ‏علی زاده‏ (کارشناسی ارشد) ‏دانشگاه آزاد اسلامی ‏واحد علوم و تحقیقات تهران. ‏ایران‏.‏
mams_13852006@yahoo.com
‏چکیده
‏در این تحقیق ‏تأثیر فاینهای خمیر CMP‏ ‏و فاینهای خمیر بروک ‏بر میزان Cobb‏ ‏(میزان ‏جذب آب) ‏کاغذهای چاپ ‏مورد بررسی قرار گرفت. ‏همچنین ‏تأثیر ‏روش آهار زن‏ی ‏پیش مخلوط کردن ‏(Premixing‏)‏ ‏آهار روزین‏ -‏ ‏آلوم ‏در PH‏ خنثی ‏–‏ قلیایی ‏و نسبتهای ‏مختلف ‏آلوم به روزین ‏بر میزان Cobb‏ ‏(میزان‏‌‏جذب‏‌‏آب) ‏کاغذهای چاپ ‏مورد بررسی قرار گرفت‏. ‏روش آهارزنی ‏پیش ‏مخلوط کردن ‏باعث کاهش ‏چشمگیر ‏میزان Cobb‏ ‏گردید‏. ‏با افزایش ‏فاینهای ‏خمیر CMP‏ ‏تا 5%‏ ‏میزان Cobb‏ ‏به طور قابل ‏توجهی ‏افزایش یافت ولی با افزایش ‏بیشتر فاینهای خمیر CMP‏ ‏تا ‏10% ‏میزان Cobb‏ ‏کاهش یافت‏. ‏با افزایش ‏فاینهای ‏خمیر CMP‏ ‏تا 5%‏، افزایش فاینهای خمیر ‏بروک باعث کاهش ‏میزان Cobb‏ ‏گردیدند‏. ‏فاینهای خمیر بروک ‏و نسبتهای مختلف ‏آلوم ‏به روزین ‏به تنهایی ‏تأثیر معنی داری بر میزان Cobb‏ ‏نداشتند.
‏لغات کلیدی‏: فاین CMP‏، فاین بروک، ‏میزان Cobb‏، Premixing
‏مقدمه
‏در ساخت کاغذ، ‏آهارزنی داخلی ‏به مقاومت ‏کاغذ ‏و مقوا ‏در مقابل ‏نفوذ و جذب آب کمک ‏می‏‌‏کند. ‏مواد شیمیایی آهارزنی ‏رایج‏ ‏استفاده شده ‏شامل آهار روزین، ‏آلکیل کتن ‏دایمر‏ (AKD)‏، انیدرید ‏ساکسینیک آلکنیل‏ (ASA)‏، ‏نشاسته ‏و مشتقات ‏سلولزی ‏هستند. ‏در بین این ‏مواد شیمیایی ‏آهار زنی ‏آهارهای روزین مهمترین ‏مواد آهارزنی ‏مهمتری‏ن ‏مواد آهار زنی ‏داخلی هستند‏. بسیاری ‏از کارخانجات ‏شرایط ‏کاغذ سازی خودشان را از اسیدی ‏به خنثی ‏–‏ ق‏لیایی ‏تغییر داده ‏ا‏ند تا بتوانند از ‏پرکننده های کربنات کلسیم ‏در کاغذ چاپ ‏استفاده ‏بکنند و مقاومت کاغذ‏ را‏ ‏افزایش ‏دهند ‏و از فرسودگی ماشین کاغذ جلوگیری نمایند. ‏یکی از تکنولوژیهای ‏کارآمد، ‏ساده ‏و مفید ‏فر‏آیند پیش مخلوط ‏کردن است‏. ‏در این ‏روش روزین و آلوم‏ ‏را قبل از اضافه کردن ‏به خمیر با هم ‏مخلوط می‏‌‏کنند‏.‏ ‏دما، ‏غلظت‏ و نسبت ‏آلوم ‏به روزین ‏در مخلوط ‏آهارزنی ‏(روزین‏‌‏–‏ آلوم) ‏ب‏ر‏ درجه ‏آهارزنی ‏و میزان جذب آب ‏تأثیر می گذارد‏.
‏با افزایش ‏دمای ‏مخلوط آهارزنی ‏(روزین- ‏آلوم) ‏بارگذاری کاهش ‏یافته و کارآیی روزین‏- آلوم کاهش می‏‌‏یابد‏.‏ ‏همچنین ‏تیمار‏ ‏آهارزنی‏ در غلظت‏ پایین م‏خلوط‏ (روزین‏- آلوم) ‏ترجیح داده می‏‌‏شود. غلظت ‏پایین‏‌‏تر، ‏بارگذاری محلول ‏را بیشتر می کند که برای آهار روزین- ‏آلوم ‏مساعد است ‏البته ‏هنگامی ‏که غلظت ‏بیش از حد پایین است (نزدیک صفر) ‏بارگذاری منفی می شود و برای ‏آهار روزین‏- آلوم ‏نا مساعد است. همچنین ‏به نظر می رسد یک نسبت ‏بهینه آلوم ‏به روزین برای ‏مخلوط ‏آهار زنی ‏روزین- ‏آلوم‏ وجود دارد [2و1]‏.
‏فاین ‏در اغلب موارد به معنی ‏مواد سلولزی ریزی به کار می رود ‏که به اندازه کافی برای عبور از توری ورقه ‏ساز ماشین کاغد ‏کوچک ‏می باشند. فاینها ‏موادی ‏هستند که ‏به قدری کوچک هستند ‏که قادرند ‏از یک الک با مش 200 عبور کنند‏. وقتی ‏کاغذ سازان در مورد فاینه‏ا صحبت ‏می کنند ممکن است منظور ‏آنها الیاف ‏ریز یا همه مواد جامد ریزی باشد که در مخلوط خمیر کاغذ ‏وجود دارد و می تواند ‏از توری ‏ور‏قه ‏ساز ماشین کاغذ عبور کند. ‏ولی ‏بعضی از کاغذ سازان ‏و پژوهشگران ذراتی چون ‏پرکننده ها مثل خاک‏ ‏رس و کربنات
‏کلسیم ‏و دیگر ‏مواد سوسپانسیونی ‏را هم ج‏زو ‏فاینها رده‏ بندی می کنند.‏ ‏آنچه در این تحقیق ‏مورد نظر است‏ الیاف ‏ریزی است که می توانند ‏از الک با مش 200 ‏و یا از توری ‏ورقه ماشین ‏کاغذ ‏عبور ‏کند. ‏فاینها ‏دو دسته اند‏: ‏فاینهای اولیه ‏و فاینهای ثانویه. ‏فاینهای اولیه شامل ‏سلول های پارا‏ن‏شیمی ‏و سلولهای ‏ریزی هستند ‏که در چوب ‏وجود ‏دارند‏، ‏این نوع ‏فاینها سبب ‏حجیم شدن ‏و کدر شدن ‏ورقه ‏کاغذ می شود. فاینهای
‏2
‏ثانویه ‏در اثر پالایش ‏خمیر کاغذ ‏تولید می‏‌‏شوند که بیشتر‏ ‏در اثر ورقه‏ ورقه‏ شدن لایه های خارجی ‏الیاف‏ ایجاد ‏می‏‌‏گردند‏. ‏این ‏نوع فاینها نرم، بلند و باریک هستند ‏و برای ‏تشکیل پیوند ‏داخلی بین الیاف ‏مناسب ‏می باشند‏. مطالعات ‏نشان داده که ‏فاینها در مقایسه ‏با الیاف ‏معمولی دارای 3 تا 5 ‏برابر سطح ویژه بیشتری هستند و به طور کلی ‏هر دو نوع ‏فاینها سبب کند شدن ‏فرآیند ‏آبگیری در کاغذ می شوند‏.
‏بطور کلی ‏فاینها باعث افزایش ‏ماتی می شوند ‏و خواص مقاومتی کاغذ را بهبود ‏می بخشند [3]. ‏از جمله ‏اثرات فاینها می توان‏ به تأثیر آنها در رنگبری [5و4]، نگهداری الیاف روی توری، ‏بارهای ‏الکتریکی خمیر کاغذ، ‏واکشیدگی ‏و همکشیدگی ‏الیاف ‏و غیره ‏اشاره کرد ‏البته مقدار ‏و میزان ‏سطح ‏ویژه ‏فاینها در خمیر ‏های ‏مختلف ‏اثرات ‏گوناگونی خواهد داشت‏.
‏در این تحقیق ‏تأثیر ‏فاینهای خمیر CMP‏ ‏و خمیر بروک بر آهارزنی ‏داخلی ‏کاغذ چاپ ‏مورد بررسی قرار‏ ‏می گیرد. به هر حال ‏تنها ‏مقالات ‏کمی در مورد ‏این فرآیند ‏یعنی تأثیر ‏فاینها بر آهارزنی ‏بحث می کنند و مطالب منتشر شده ‏در این مورد ‏کم‏یاب است‏. Li‏ و همکارانش [6] به بررسی ‏فاینهای خمیر BCTMP‏ ‏(Bleached Chemi Thermo Mechanical Pulp‏)‏ ‏و اثرات آنها ‏بر بازده ‏آهارزنی ‏پرداختند‏. آنها ‏با استفاده از ‏دو روش ‏تصویر برداری SEM‏ و XPS‏ تفاوت ‏های فاین‏ BCTMP‏ ‏و خمیر BKP‏ ‏(Bleached Kraft Pulp‏) ‏را بررسی کردند‏ و دریافتند که فاینهای خمیر BCTMP‏ ‏سطح ویژه بزرگتر ‏و بار منفی ‏بیشتری ‏از فاینهای خمیر BKP‏ دارند و همچنین ‏بطور ‏مؤثری ‏کارآیی ‏رزین استر ‏و AKD‏ را کاهش می دهند. ‏ولی ‏بطور کلی در این تحقیق ‏مشخص شد که اثرات ‏منف‏ی این ‏دو نوع فاین ‏با هم مشابه ه‏ستند.‏ وجود ‏فاین خمیر‏ BCTMP‏ ‏ماندگاری ‏آنها را افزایش می دهد اگر چه ‏شدیداً درجه آهارزنی ‏در کاغذ ‏های دست ساز را در هر دوی ‏آهارزنی AKD‏ و رزین استر ‏کاهش می دهد‏. نتایج ‏نشان می دهند که وجود ‏فاینها سبب دسترسی ‏کمتر الیاف ‏به آهار می شود و تحت شرایط ‏مشابه خمیر BCTMP‏ ‏درجه آهار‏ز‏نی ‏بیشتری نسبت به خمیر BKP‏ دارد و مخصوصاً ‏الیاف ‏بدون فاین BCTMP‏ ‏نسبت به الیاف ‏بدون ‏فاین ‏خمیر BKP‏ ‏راحت تر آهارزنی ‏می‏‌‏شوند‏.
‏مواد ‏و روشها
‏مواد
‏آهار روزین‏، آلوم ‏از ‏مجتمع ‏چوب و کاغذ ‏مازندران ‏تهیه گردید ‏که تولید داخل ‏کشور ‏بودند‏.‏ خمیر CMP‏ سفید سازی نشده از خط تولید ‏کاغذ ‏روزنامه مجتمع چ‏وب و کاغذ ‏مازندران ‏تهیه شد ‏و در آزمایشگاه ‏سفید سازی گردید. ‏کاغذ چاپ ‏آماده ‏که در مجتمع ‏چوب و کاغذ مازندران ‏تولید شده ‏بود در آزمایشگاه ‏تبدیل به خمیر بر‏وک شد‏.
‏آماده سازی ‏ورقه های دست ساز
‏برای آماده سازی ورقه های دست ساز، ‏کا درجه روانی خمیر ها را ‏تعیین کردیم سپس ‏ذرات ‏فاین برای هر دو خمیر CMP‏ ‏و بروک جداسازی گردید. برای این ‏کار از الک 200 و الک ‏325 استفاده ‏شد. ‏الک 200 ‏در بالا ‏و الک 325 ‏در پایین آن قرار گرفت. ‏مقدار ثابتی ‏از خمیر روی الک 200 ‏قرار داده شد و با جت آب ‏شستشو ‏گردید بعد از زمان 20 دقیقه ‏الیافی ‏که روی الک 200 ‏وجود داشت ‏به عنوان جزء ‏الیاف ‏بلند خمیر و الیافی ‏که روی الک 325 ‏وجود داشت بعنوان فاین ‏محسوب شد. این عمل ‏برای هر دو خمیر CMP‏ ‏و‏ خمیر‏ ‏بروک ‏آن‏ انجام ‏شد با این تفاوت ‏که فقط فاین های خمیر بروک ‏مورد نیاز بود و‏ ‏از ج‏زء ‏الیاف‏ بلند ‏خمیر بروک ‏صرفنظر ‏شد. پس از جداسازی ‏الیاف ‏بلند ‏از ‏ذرات ‏فاین، ‏انواع خمیر ها ‏عبارت بودند از جزء ‏الیاف بلند ‏خمیر CMP‏، فاین CMP‏ ‏و فاین بروک. به منظور ‏پی بردن ‏به اثرات ‏ذرات ‏فاین ‏خمیر CMP‏ ‏و خمیر بروک ‏بر آهارزنی ‏داخلی کاغذ چاپ، ‏درصدهای مختلفی ‏از ذرات ‏فاین خمیر CMP‏ ‏و خمیر بروک ‏و جزء ‏الیاف بلند ‏خمیر CMP‏ ‏را با هم مخلوط کردیم‏. جدول I‏ ‏درصدهای ‏فاین CMP‏ و فاین بروک ‏و جزء ‏الیاف بلند خمیر CMP‏ ‏مخلوط ‏شده را نشان می دهد.
‏3
‏جدولI‏. ‏در صدهای فاین CMP‏ ‏و فاین ‏بروک و جزء ‏الیاف ‏بلند خمیر CMP‏.
‏برای افزودن ‏مخلوط آهارزنی‏، خمیر تا درصد خشکی 4% ‏رقیق گردید‏. بعد از ‏ر‏قیق سازی ‏خمیر‏،‏ PH‏ ‏خمیر ‏با استفاده ‏از PH‏ ‏سنج ‏اندازه گیری شد و در ‏7=PH‏ ‏تنظیم ‏گردید‏. چون PH‏ خمیرها‏ در هنگام اندازه گیری ‏پایین تر از 7 بود ‏برای رسیدن به ‏7=PH‏ ‏از NaoH‏ ‏با غلظت ‏3% ‏است‏ف‏اده ‏گردید. مواد شیمیایی ‏بصورت ‏پیش مخلوط شده در دوغاب ‏خمیر اضافه شدند‏. از آنجایی که در این تحقیق ‏از روش ‏پیش ‏مخلوط ‏کردن ‏استفاده گردید نسبتهای ‏روزین‏: ‏آلوم ‏بصورت ‏1:1، ‏1: 5/1‏ ‏و 2:1 ‏در نظر ‏گرفته ‏شده و با هم مخلوط گردیدند‏. ‏میزان ‏روزین استفاده شده ‏1% ‏وزن ‏خشک الیاف بود (gr‏15‏×‏1%)‏.‏ ‏غلظت ‏محلول Premixing‏ ‏با استفاده از آب به 3/0% ‏رسید.‏ پس از آماده سازی ‏محلولهای Premixing‏ (مخلوط آهارزنی‏)، آنها به خمیر‏‌‏ها،‏ با درصد خشکی ‏4% ‏افزوده‏ ‏شدند ‏و به مدت ‏30 ثانیه ‏خمیر ها هم زده شدند. ‏به دنبال آن ‏دوغاب ‏خمیر ‏تا 3/0 درصد ‏برای تشکی‏ل ‏ورقه ‏رقیق شد‏. کاغذهای دست‏ ‏ساز ‏طبق ‏استادارد TAPPI‏ ‏به شماره‏ ‏ 8‏-205 om‏ ‏ساخته ‏شدند. ورقه ها با استفاده ‏از یک دستگاه ‏ورقه ساز‏ از شرکت Lab Tech‏ ‏تشکیل شدند. سپس‏ با استفاده از ‏یک دستگاه ‏پرس ‏از شرکت Lab Tech‏ ‏در فشار PSI‏ 50 ‏در دو مرحله‏ ‏پرس شدند ‏و در شرایط ‏استاندارد به مدت حدود 24 ساعت ‏بر روی حلقه خشک کن ‏خشک ‏شدند. ‏پس از ‏خشک شدن، کاغذهای دست ساز ‏آماده انجام آزمون Cobb‏ ‏شدند.
‏4
‏روش های آنالیزی
PH‏ دوغاب ‏خمیر 4% ‏قبل از افزودن ‏مواد شیمیایی ‏با استفاده‏ ‏از PH‏ ‏سنج‏ مدل HI8915‏ از شرکت‏ Hanna‏ ‏تعیین شد‏. ‏میزان Cobb‏ ‏طبق ‏استاندارد‏ TAPPI‏ ‏به شماره 90‏- T441-om‏ ‏تعیین شد. بر‏ا‏ی ‏اندازه گیری ‏طول الیاف و ‏گرفتن تصویر آنها ‏از دستگاه Image Analyzer‏ ‏استفاده گردید. طول الیاف ‏هر کدام ‏از خمیرها ‏بطور تصادفی ‏اندازه گیری ‏شد. ‏ میانگین ‏طول الیاف ‏بلند خمیر CMP‏، ‏فاین CMP‏ و فاین بروک ‏به ترتیب ‏02/979 ، ‏79/ 177 و ‏33/220‏ بودند‏. ‏شکل ‏1 ‏میانگین‏ ‏طول ‏الیاف ‏اندازه گیری شده را نشان می دهد. شکل ‏های ‏2-4‏ ‏تصاویر الیاف‏ را نشان می دهد‏.
‏میانگین طول الیاف‏ ‏(میکرون)
‏شکل 1. ‏میانگین ‏طول ‏الیاف ‏یلند ‏خمیر CMP‏،‏ ‏فاینهای‏ خمیر‏ CMP‏ ‏و فاینهای خمیر بروک