آزمایشگاه سلولزی
آزمایشگاه صنایع سلولزی آریسا، بعنوان آزمایشگاهی مجهز، خدمات آزمون ویژه منسوجات سلولزی را به عنوان همکار سازمان غذا و دارو و سازمان ملی استاندارد ارائه نموده و با تکیه بر دانش فنی، تجهیزات استاندارد و مستندات کیفیت توانسته مورد اعتماد نام های تجاری معتبر قرار گیرد. آزمایشگاه سلولزی آریسا ضمن ارزیابی انطباق با استاندارد ملی ایران، استانداردهای بین المللی را نیز مد نظر قرار داده و انواع فرآورده های سلولزی نظیر پوشک، نوار و پد بهداشتی، دستمال کاغذی،کاغذ توالت، حوله کاغذی و مواد اولیه سلولزی و …. را مورد مطالعه و آزمون های کنترل کیفیت قرار می دهد.
کاغذ سازی با نانوالیاف سلولزی
امروزه از نانوالیاف سلولزی برای ساخت محصولات مختلف از جمله مقوا و کاغذ استفاده می شود. نانوالیاف سلولزی از خمیر کاغذ حاصل از منابع لیگنوسلولزی مختلف و با روش های متنوعی ساخته می شود.
کیفیت این مواد می تواند با روشهای مختلف مورد ارزیابی قرار بگیرد. در این میان، شاخص های رئولوژی نانو الیاف سلولزی یکی از ساده ترین و کم هزینه ترین روش ها، برای پیش بینی عملکرد آنها در صورت استفاده برای ساخت کاغذ و مقوا محسوب می شود.
آزمایشگاه سلولزی آریسا در این بخش به طور مشخص، بر روابط بین شاخص های رئولوژی نانو الیاف سلولزی بر خصوصیات نهایی محصولات کاغذی پرداخته است.
نانوالیاف سلولزی و کاغذ سازی
صنایع کاغذ و مقوا به عنوان یکی از صنایع مهم اشتغال زا در جامعه محسوب می شوند. محصولات این صنایع نقش مهمی در بخش های مختلفی از جامعه مانند ارتباطات، بسته بندی و بهداشتی ایفاء می کنند و متناسب با تغییرات سطح زندگی بشریت همواره در حال ارتقاء کیفیت می باشد.
برای تولید این محصولات از مواد سلولزی و غیر سلولزی متنوعی در محیط آبی استفاده می شود که رفتار رئولوژی این مواد به عنوان یک سیال در فرآیندهای تبدیل به محصول می تواند نقش مهمی در شناسایی عملکرد آنها در حین فرآیند تولید و نیز بر ویژگیهای محصولات نهایی داشته باشد.
رئولوژی: علم تغییر شکل و جریان مواد تحت شرایط کنترل شده می باشد.
یکی از اولین پژوهشهای منتشر شده در خصوص رئولوژی این مواد در صنایع کاغذسازی و آزمایشگاه سلولزی مربوط به سال ۱۹۶۰ می باشد که بر رفتار جریان تبدیل چوب به خمیرکاغذ و سپس نوار کاغذ و تغییر شکل کاغذ در طول فرایند تبدیل به کاغذ نهایی تمرکز دارد.
پژوهش مهم دیگری نیز در سال ۲۰۰۸ به مطالعه مروری خصوصیات جریان سوسپانسیون الیاف خمیر کاغذ و پوشش دهی کاغذهای رنگی به عنوان سیالات غیرنیوتنی پرداخته است .
تقسیم بندی نانو سلولزها
نانو سلولزها عموماً به سه شاخه ( سلولز باکتری، و نانوالیاف سلولزی نانو کریستال سلولزی ) تقسیم میشوند.
در این بخش ، به طور مشخص بر روابط بین شاخص های رئولوژی نانوالیاف سلولزی به عنوان کوچکترین واحد الیاف گیاهی که دارای دستجاتی از رشته های سلولزی با مناطق بی شکل و منظم، دارای پهنای ۵-۲۰ نانومتر و طول چند صد نانومتر- بر خصوصیات نهایی محصولات کاغذی پرداخته شد.
کاربرد نانوالیاف سلولزی
نانوالیاف سلولزی CNFs به روش های شیمیایی، مکانیکی، ترکیبی از مکانیکی و شیمیایی و بعضاً همراه با تیمارهای آنزیمی تولید می شوند که به دلیل سطح ویژه، ضریب لاغری، مدول یانگ زیاد و همچنین هزینه کم، فراوانی، تجدیدپذیری و زیست تخریب پذیری برای کاربردهای مشابه در قیاس با رقبای خود، به عنوان معرف های چندکاره در زمینه های مختلف مثل کاغذ، فیلمهای بسته بندی، فرآورده های مرکب مهندسی، مواد زیست پزشکی، هیدروژلها، آئروژل ها و ابرخازن ها کاربرد دارند.
در خصوص خصوصیات رئولوژی ژل نانوالیاف سلولزی از خمیر کاغذهای مختلف موارد دیگری نیز گزارش ،ًعموما است شده عملکرد مواد ساخته شده بر پایه CNFs به شدت به خصوصیات آنها، مانند اندازه سه بعدی، بار الکتریکی سطحی، درجه بلوری، ضریب لاغری، ریزساختار پراکنش و ویژگی های رئولوژی وابسته است.
بنابراین، محصولاتی که در آنها از CNFs استفاده شده است می توانند با خصوصیات انحصاری تولید شوند. بنابراین شناخت روابط بین خصوصیات CNFs با خصوصیات محصولات تولیدی برای آشکارسازی و کاربردی کردن عملکرد CNFs میتواند مفید باشد. به همین دلیل، بررسی عوامل فرآیند تولید، ساختار، مرفولوژی و رفتار رئولوژی CNFs در سالهای اخیر همواره مورد توجه پژوهشگران بوده است.
براساس این پژوهشها، مشخص شده است که رفتار رئولوژی CNFs شبه پلاستیک و تیکسوتروپی (وابسته زمان) ،ضمن در است CNFs تولیدی از منابع سلولزی مختلف، نظر به تفاوت در ترکیبات شیمیایی، درجه بلوری، درجه فیبریلی شدن، ضریب لاغری، طول الیاف و مراحل تولید خصوصیات متمایزی دارند که ضرورت دارد برای استفاده هدفمند CNFs در کاغذسازی، روابط بین خواص رئولوژی CNFs و خصوصیات محصولات کاغذ و مقوا برای ارزیابی عملکرد CNFs مورد بررسی قرار گیرد.
خصوصیات نانو الباف سلولزی
با وجود اینکه رئولوژی سوسپانسیون خمیر کاغذ برای کاغذ سازی به طور گسترده مورد بررسی قرار گرفته است و خصوصیات رئولوژی CNFs نیز به طور گسترده بررسی شده است اما گزارش های محدودی در خصوص اثر خصوصیات رئولوژی نانو سلولز در کاغذ سازی گزارش شده است، که در آنها هم به بررسی محدود اکتفا شده است، بنابراین در پژوهش حاضر به بررسی مروری رئولوژی ژل نانوالیاف سلولزی به عنوان نوعی سیال غیرنیوتنی برای تولید کاغذ و مقوا پرداخته می شود.
استفاده از علم رئولوژی با توجه به تنوع منابع لیگنوسلولزی مورد استفاده و روش های تولید نانوالیاف سلولزی از آنها می تواند روش اقتصادی تری برای شناسایی و معرفی خصوصیات و عملکرد نانوالیاف سلولزی تولید شده باشد.
عملکرد و خصوصیات نانو الیاف سلولزی در آزمایشگاه سلولزی از طریق بررسی شاخص های رئولوژی، می تواند قابلیت آن در بهبود ویژگی های کاغذ تولیدی را نشان دهد.بنابراین انتظار می رود با شناسایی شاخص های رئولوژی ژل و حتی سوسپانسیون نانو الیاف تولیدی از خمیر کاغذهای مختلف در آزمایشگاه سلولزی، قبل از تولید کاغذ و مقوا، بتوان قابلیت آنها را در اصلاح خصوصیات محصول تولیدی پیش بینی کرد.
دسته بندی سیالات
از لحاظ علم رئولوژی، سیالات با توجه به پیروی از قانون نیوتن، به دو دسته نیوتنی و غیرنیوتنی تقسیم می شوند. در سیالات نیوتنی، گرانروی فقط تابع دما، فشار و مستقل از شدت جریان اعمال شده (سرعت برشی) است. همچنین رابطه تنش برشی نیز در این نوع سیالات با سرعت برشی خطی است.
در حالی که، در سیالات غیرنیوتنی، گرانروی علاوه بر دما و فشار، تابعی از سرعت برشی می باشد و رابطه تنش برشی نیز در این نوع سیالات با سرعت برشی غیرخطی است. این سیالات با توجه به رابطه آنها با زمان به دو گروه مستقل از زمان، شامل سیالات شبه پلاستیک ، برش- سخت (دیلاتانت) ، برش- نرم، شبه پلاستیک با نقطه تسلیم برابر با نقطه پلاستیک و سیالات وابسته به زمان، شامل: سیالات تیکسوتروپیک (کاهش گرانروی با گذشت زمان) و رئوپکسی (افزایش گرانروی با گذشت زمان) تقسیم می شوند.
ژل نانوالیاف سلولزی
ژل نانو الیاف سلولزی امروزه با روشهای مختلفی تولید و برای کاربردهای متنوع از جمله تولید فرآورده های کاغذ و مقوا مورد تحقیق و پژوهش می باشد. یکی از بهترین و ساده ترین روشهای ارزیابی کیفیت این ژلهای تولیدی از منابع گوناگون و با روشهای مختلف، ارزیابی شاخص های رئولوژی آنها مثل نقطه تسلیم، ضریب میرایی و رابطه مدولهای ذخیره و اتلاف با درصد خشکی می باشد.
این شاخص ها نه تنها تفاوت کیفی ژل ها را نسبت به هم مشخص می سازند، بلکه میزان توانمندی آنها را از طریق آشکارسازی قابلیت الاستیکی بودنشان، برای تقویت ویژگی های استحکامی مثل شاخص های کششی و ترکیدگی در محصول کاغذ و مقوا مشخص خواهد نمود. در مجموع ژل نانو الیاف سلولزی در دسته ژل های ویسکوالاستیک قرار می گیرد که بیشتر بودن شاخص های ویسکوالاستیک آن، در درصد خشکی یکسان، نشانه همگنی و ضریب لاغری بیشتر و در نهایت قابلیت بیشتر در تقویت خواص استحکامی محصولات کاغذ و مقوا را دارد.
