عنوان :

مقاله کاغذ سازی

تعداد صفحات :۲۶

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

تولید کاغذ اساسا یک فرآیند مکانیکی است، در این فرآیند ، پدیده‌های شیمیایی نقش برجسته‌ای دارند. از تبدیل چوب به خمیر کاغذ گرفته تا تشکیل کاغذ ، اصول شیمیایی دخالت آشکاری دارند. لیگنین زدایی از یک منبع گیاهی مناسب ، معمولا چوب ، یک فرآیند شیمیایی ناهمگن است که در دما و فشار زیاد انجام می‌شود.

دامنه شیمی کاغذ ، وسیع و جالب است شامل مباحثی از قبیل شیمی کربوهیدراتها ، رنگدانه‌های معدنی ، رزینهای آلی طبیعی و سنتزی و افزودنی‌های پلیمری متعدد می‌باشد. در فرآیند تشکیل نیز تا حد زیادی شیمی کلوئید و شیمی سطح دخالت دارد. نقش پلیمر ، شیمی محیط زیست و شیمی تجزیه را نیز نباید فراموش کرد.

از آنجا که کاغذ از الیافی ساخته می‌شود که قبلا تحت تاثیر تیمارهای فیزیکی و شیمیایی قرار گرفته‌اند، سلولهای گیاهی حاصل از ترکیب شیمیایی ثابتی نسبت به ساختار منابع گیاهی اولیه برخوردار نیستند. سلولهای گیاهی عمدتا از پلیمرهای کربوهیدراتی آغشته شده به مقادیر مختلف لیگنین (یک ترکیب پلیمری آروماتیک که میزان آن با افزایش سن گیاه افزایش می‌یابد و در حین فرآیند لیگنینی شدن تولید می‌گردد) تشکیل شده‌اند. بخش کربو هیدراتی سلول بطور عمده از پلی ساکارید سلولز تشکیل شده است. بخشی از این ترکیبات شامل پلی ساکاریدهای غیر ساختمانی با وزن مولکولی کم به نام همی سلولز هستند، که نقش بسیار مهمی در خصوصیات خمیر و کاغذ دارند.

واژه های کلیدی: کاغذ،اصلاح فیبرها، سلولز، لیگنین، رزینها،

 فهرست مطالب

تاریخچه   ۱
چالش‌ ها   ۴
فرصت‌های فناوری‌نانو   ۵
پیوندزنی فیبرها با ماکرومولکول‌های طراحی شده   ۵
اصلاح فیبرها با استفاده از خود آرایی   ۶
اصلاح فیبرها با استفاده از آنزیم‌ها   ۷
بسته بندی های تعاملی   ۹
روکش‌های عملکردی   ۹
موارد میان مدت (تا سال ۲۰۱۰)   ۱۱
دید کلی   ۱۲
ترکیب شیمیایی کاغذ   ۱۳
سلولز   ۱۵
همی سلولزها   ۱۶
لیگنین   ۱۷
رزینها و مواد استخراجی   ۱۷
سیر تحولی رشد   ۱۹
مواد اولیه تهیه کاغذ   ۱۹
• تبدیل چوب به قطعات ریز :   ۱۹
• پختن چوب و تولید خمیر :   ۲۰
• شستشوی خمیر کاغذ :   ۲۰
• اعمال شیمیایی (رنگ زدایی) :   ۲۱
• خشک کردن خمیر کاغذ :   ۲۱
• پرس کردن ، برش زدن و بسته بندی :   ۲۱
منابع:   ۲۳

تاریخچه

در بین النهرین از لوحه های گلی ، در مصر (۱۸۳۸ ق.م) از پاپـیروس ، در چین از حکاکی بر روی لوحه های چوبی و نمد با قلم مو و پارچه ابریشمی ، این منظور را عملی می کردند.با توجه به اینکه صنعت ، نمد ما لی در خاور دور سنّت و متداول بود، فردی چینی به نام تسائی لون (۱۰۵ میلادی) از قطعات کهنه و اضافی ابریشم ، خمیر و بعد ورقه‌هایی به صورت نمد درست کرد و از آن به کمک قلم مو برای نقاشی و نوشتن استفاده کرد و بعد به جای ابریشم ، چوب خیزران و درخت توت را بکار گرفت. در حقیقت باید او را اولین مخترع کاغذ در دنیا دانست.

در ایران فعالیت کاغذ سازی اولین بار با تأسیس کارخانه مقواسازی و با استفاده از کاغذهای باطله درسال ۱۳۱۳ شمسی در کرج شروع شد و حدود ۱۵ سال است که با تأسیس دو کارخانه کاغذ سازی پارس در هفت تپه خوزستان و کارخانه چوب و کاغذ ایران (چوکا) در گیلان ، به صورت یک تکنولوژی مدرن و پیشرفته درآمده است.

کاغذ و مقواسازی، صنعتی سرمایه‌بر است و زمان لازم برای به‌کارگیری فرایندهای جدید در آن عموماً بسیار زیاد است. با این شرایط، تعویض تجهیزات پرهزینه فقط هنگام بازسازی‌های عمده و راه‌اندازی خطوط تولید جدید صورت می‌گیرد.
تاکنون تنها تعداد اندکی از کاربردهای فناوری‌نانو در صنعت کاغذ به کارگرفته شده است که یکی از مشهورترین آنها استفاده از نانو/ میکرو ذرات (سیلیکای کلوئیدی، هیدروکسید آلومینیوم کلوئیدی) به‌ صورت ترکیب با پلی‌الکترولیت‌های کاتیونی است. کلیه این فناوری‌ها از دهه۸۰ آغاز و محصولات جدید، در دهه ۹۰ توسعه یافتنه‌اند. دیگر فناوری‌های در حال توسعه شامل استفاده از حفاظ‌های نانوکامپوزیتی برای استفاده در بسته‌بندی غذا و عایق‌های روغن و چربی است.
فناوری‌نانو را می‌توان پل ارتباط ماشین‌آلات کاغذ‌سازی و سایر تجهیزات فرایندی به شمار آورد. می‌توان نانوفیلتراسیون را در تصفیه آب‌های فرایندی (مورد استفاده در ماشین‌ها و دستگاه‌های آسیابی تولید کاغذ و مقوا) به کاربرد و از نانوروکش‌های ضدخش برای تولید پرس‌ها و نیز ساخت اجزای مختلف ماشین‌آلات کاغذ سازی استفاده کرد.

۴۰ درصد از کاغذ و مقوای تولیدی اروپا در بسته‌بندی به‌کار می‌رود. نقش مواد کاغذی اساساً استحکام بخشیدن به بسته‌بندی‌ و در درجه دوم ایجاد ظاهری زیبا برای آن است. روکش‌ بسته‌‌بندی‌های استاندارد کاغذی را می‌توان با استفاده از ترکیب فناوری‌های مختلفی مانند لایه‌لایه سازی/ اکستروژن (lamination/extrusion)، متالیزاسیون(metallization) و روکش‌دهی انتشاری (dispersion)، به دست آورد. روکش‌دهی انتشاری مقوا، روشی است که می‌توان به‌طور توأم با روش لایه‌لایه سازی/ اکستروژن به‌کار برد. اگرچه روکش‌دهی انتشاری به شیوه سنتی، با قابلیت تولید انبوه است، اما برای تولید مناسب نیست. هم اکنون پیشنهادهای جدید در مورد روش روکش‌دهی انتشاری مانند روکش‌دهی‌های خشک و روش‌های پلاستی سُل (Plastisol) در حال توسعه‌اند. روکش‌های رنگدانه‌ای به صورت سنتی و قالب‌زنی سطحی از جمله روش‌هایی است که به دلیل برخی ویژگی‌های خاص حفاظتی برای بسته‌بندی مواد استفاده می‌شود.

قابل ذکر است که در صورت استفاده از نانوکامپوزیت‌های پایه رسی در غشاءها و روکش‌ها، خواص محافظتی بسیار مطلوب و پیشرفته‌ای به دست می‌آید که این مقوله هم‌اکنون بخش مهمی از فعالیت‌‌های تحقیق و توسعه را به خود اختصاص داده است.

بسته‌بندی هوشمند نیز از زمینه‌های بسیار مهم تحقیق و توسعه است. با ورود خصوصیات هوشمند به فرایند چاپ، مثلاً با استفاده از جوهرهایی که عملکردهای دلخواهی را به کاغذ می‌بخشد، تولید مواد بسته‌بندی مناسب، امکان‌پذیر خواهد بود. در حال حاضر، چندین فناوری برای ایجاد ویژگی‌های جدید در محصولات کاغذی، مانند تعبیه انواع مختلف آشکارسازها بر روی محصولات کاغذی، با استفاده از فناوری‌های چاپ مدرن با همراه جوهرهای ویژه و پلیمرهای رسانا، در حال بررسی است.

چالش‌ ها

با شرایطی که بدان اشاره شد، صنعت کاغذ با چالش‌هایی روبه‌رو است که در زیر به برخی از آنها اشاره می‌شود:

کاهش مقدار مواد خام و افزودنی‌های مورد نیاز برای دستیابی به ویژگی‌های مورد نیاز در کاغذ؛

بسط حوزه کاربرد کاغذ از طریق جزء جزء کردن فیبرها؛ و فناوری لایه‌بندی صفحات؛
اصلاح شیوه تشکیل، نگهداری و کنترل مواد زائد آنیونی از طریق افزودنی‌های جدید به کاغذ؛ و کنترل خواص و مشخصه‌های سطحی فیبرها؛

توسعه فناوری‌های روکش‌دهی ساختاری به منظور چاپ بهبود یافته و افزایش کارکرد سطوح کاغذی؛توسعه روکش‌های محافظ برای افزایش مقاومت مقوا در برابر آب، چربی و گاز؛ ایجاد ابزارهای هوشمند شامل حسگرها و الکترونیک مولکولی برای خدمات بسته‌بندی و سیستم‌های منطقی؛ حصول بازارهای جدید برای کاغذ؛ و برچسب‌گذاری به منظور تسهیل روند اصلاح و بازیافت فیبرها.

فرصت‌های فناوری‌نانو

پیوندزنی فیبرها با ماکرومولکول‌های طراحی شده

اخیراَ راهبردهای پلیمر‌‌یزاسیون به گونه‌ای گسترش یافته‌اند که ساخت پلیمرهای مجزا و یا ترکیبی با ساختارهای کنترل شده، دقیق و بدون نقص را امکان‌پذیر نموده‌اند. سنتز پلی آمینو اسیدها و یا پروتئین‌ها و پپتید‌های مصنوعی با استفاده از روش‌های بازسازی شده، پلیمریزاسیون حلقه گشایی (ring-opening) لاکتون‌ها و لاکتیدها، و پلیمریزاسیون رادیکالی کنترل ‌شده مونومرهای وینیل مانند پلیمریزاسیون (ATRP) و پلیمریزاسیون RAFT از آن جمله‌اند. با این روش‌های جدید، سنتز زنجیره‌های پلیمری با ساختار مولکولی مشخص، امکان‌پذیر می‌شود. به عنوان مثال ATRP را می‌توان برای پیوند زدن مونومرهای وینیل به سطوح سلولزی، که به‌وسیله آغازگرهای محدود کننده سطح مانند برومواسترها فعال شده‌اند، به‌کار برد.

چنانچه بتوان پلیمرهایی با کارکرد مناسب و طراحی شده را به سطح فیبرها متصل نمود، فیبرها هم با سیالات آلی و هم با آب سازگار می‌شوند و این عمل برای فیبرهای مقوایی به خصوص برای کاربردهای ویژه‌ای مانند کامپوزیت‌های تقویت شده فیبری، بسیار ایده‌‌آل است.

اصلاح فیبرها با استفاده از خود آرایی

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .