ویژگی های فیزیکی، بیومتریک و شیمیایی چوب اکالیپتوس میکروتکای منطقه ایرانشهر و ویژگی های فیزیکی، مکانیکی و نوری خمیر های کاغذ کرافت حاصل از این گونه مورد بررسی و اندازه گیری قرار گرفت. وزن مخصوص خشک و بحرانی برای چوب درون به ترتیب برابر 0/854 و 0/758 و برای چوب برون به ترتیب 0/773 و 0/673 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد. طول الیاف 818/25، قطر کلی الیاف 12/65، ضخامت دیواره الیاف 3/75 و قطر حفره سلولی 5/15 میکرومتر اندازه گیری شد. ترکیبات شیمیایی تشکیل دهنده چوب در چوب درون و چوب برون به ترتیب بر اساس چوب عاری از مواد استخراجی به این شرح بود: سلولز 39/5 و 42 درصد، همی سلولزها 15/1 و 24/63 درصد، لیگنین 31 و 28 درصد، مواد استخراجی 14 و 4/5 درصد، خاکستر 0/4 و 0/87 درصد. خمیر کاغذ کرافت با شرایط زیر تهیه شد: قلیائیت موثر 16، 18 و 20 درصد، سولفیدیته 15، 25، 35 و 45 درصد، زمان 90، 135 و 180 دقیقه، دما 160 درجه سانتی گراد و نسبت l/w برابر 5 به 1. بعد از اندازه گیری مقادیر بازده و عدد کاپای خمیر های حاصل از تیمار های مختلف آزمایشی، تعداد 4 تیمار آزمایشی به عنوان تیمارهای بهینه تعیین شده و از هر کدام، خمیر کاغذ به مقدار کافی تهیه شد. درجه روانی خمیرهای حاصل از تیمارهای بهینه به وسیله عمل پالایش به حدود 400 (csf) رسانده شد. سپس از هر تیمار بهینه ورقه های کاغذ دست ساز به تعداد کافی ساخته و ویژگی های فیزیکی، مکانیکی و نوری آنها شامل وزن پایه، ضخامت، دانسیته، بالک، مقاومت کششی، مقاومت به پاره شدن، مقاومت به ترکیدن، طول پاره شدن، درجه روشنی و ماتی تعیین شد. آزمون تجزیه واریانس در مورد هر یک از ویژگی های فوق انجام شده و مقایسه میانگین ها در موارد مورد نیاز توسط آزمون دانکن انجام شد. نتایج نشان داد که کاغذ های دست ساز حاصل از خمیر کرافت تهیه شده با شرایط: قلیائیت موثر 18 درصد، سولفیدیته 25 درصد و زمان 135 دقیقه دارای بهترین مجموع ویژگی های مکانیکی و نوری بودند. کلیه ویژگی های اندازه گیری شده با تمامی اطلاعات موجود و قابل دسترس در مورد گونه های اکالیپتوس میکروتکا و کاملدولنسیس و غیره در سطح کشور و در مواردی خارج از کشور مورد مقایسه و تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.نتایج بررسی نشان داد که گونه اکالیپتوس میکروتکای منطقه ایرانشهر در مقایسه با سایر موارد یاد شده، از ویژگی های مناسبی برای تهیه خمیر کاغذ کرافت برخوردار بوده و توسعه کشت آن در منطقه توصیه می گردد.

نتایج نشان داد که بازده خمیر کاغذ چوب اکالیپتوس، 18/45 و 28/42 درصد، بیشتر از بازده خمیر کاغذ ساقه پنبه، 96/40 و 23/34 درصد، به ترتیب برای خمیر کاغذ های با تزریق تک مرحله ای و چند مرحله ای بود. عدد کاپا ی خمیر کاغذ های ساقه پنبه نسبت به خمیر کاغذهای چوب اکالیپتوس بیشتر بود و این تفاوت برای خمیر های با تزریق تک مرحله ای بیشتر از خمیر های با تزریق چند مرحله ای بود. ساخت کاغذ های دست ساز و اندازه گیری ویژگی های فیزیکی و مکانیکی آن ها بر اساس دستور العمل های استاندارد tappi انجام گرفت. کاغذ های ساخته شده از خمیر کاغذ چوب اکالیپتوس در مقایسه با خمیر کاغذ ساقه پنبه ضخامت و شاخص مقاومت به ترکیدن بیشتری داشتند. خمیر کاغذ های حاصل از تزریق تک مرحله ای از شاخص مقاومت به پارگی بیشتری برخوردار بودند.

این تحقیق به منظور مقایسه خمیر کاغذ سودا و سودا آنتراکینون از ساقه پنبه با پوست انجام گرفت. در این بررسی مقادیر ماده شیمیایی، زمان پخت و آنتراکینون به عنوان عوامل متغیر و سایر عوامل شامل دما و نسبت مایع پخت به ماده اولیه به عنوان عوامل ثابت در نظر گرفته شد. مقادیر 20، 25 و 30 درصد قلیا و زمان پخت های 1، 5/1، 2، 5/2 و 3 ساعت برای تهیه خمیر کاغذ سودا و مقادیر 20 و 25 درصد قلیا همراه با 15/0 درصد آنتراکینون در همان محدوده های زمانی ذکر شده برای تهیه خمیر کاغذ سودا آنتراکینون در نظر گرفته شد. دمای بیشینه 160 درجه سانتی گراد و نسبت مایع پخت به ماده اولیه 5 به 1 بود. ویژگی های شیمیایی ماده اولیه، میزان بازده کل، بازده پس از غربال، وازده، عدد کاپا و ویسکوزیته اندازه گیری شد سپس به منظور ساخت کاغذهای دست ساز 15 تیمار از 25 تیمار انتخاب و تا رسیدن درجه روانی به 25 ± 375 میلی لیتر (csf) پالایش شد، سنجش ها بر اساس استاندارد tappi انجام گرفت. تجزیه و تحلیل ویژگی های کاغذ دست ساز با استفاده از طرح کاملا تصادفی و گروه بندی میانگین ویژگی های حاصله با استفاده از آزمون آماری دانکن انجام شد. نتایج نشان دادند که با افزایش درصد قلیا و زمان پخت در هر یک از خمیرهای کاغذ سودا و سودا آنتراکینون، بازده کل و عدد کاپا کاهش یافته است. کاهش عدد کاپا به ازای کاهش بازده در خمیر کاغذ سودا آنتراکینون نسبت به خمیر کاغذ سودا بیشتر بود. در کل با افزایش مقدار قلیا و زمان پخت در خمیر کاغذ سودا و سودا آنتراکینون و همچنین سودا آنتراکینون نسبت به سودا ویژگی های فیزیکی (ضخامت، دانسیته، بالک و مقاومت به عبور هوا) و مکانیکی (مقاومت به پاره شدن و مقاومت به ترکیدن) بهبود یافته است. بیشترین مقدار بازده در قلیای 20 درصد و زمان پخت 1 ساعت و بیشترین مقاومت به پاره شدن و ترکیدن در قلیای 25 درصد و زمان پخت 3 ساعت بدست آمد.

این پژوهش با هدف تولید خمیر حل شونده یا آلفا-سلولز از باگاس انجام پذیرفت. معمولا از آلفا-سلولز برای تولید مشتقات سلولزی استفاده می کنند که مزیت آنها نسبت به سلولز قابلیت انحلال آنها در حلال های رایج تجاری است. خمیرهای حل شونده دارای آلفا-سلولز و درجه روشنی زیاد، و همی سلولزها، خاکستر و مواد استخراجی کم هستند و توزیع وزن مولکولی یکنواخت دارند در این بررسی، خرده باگاس ها در مرحله پیش استخراج تحت شرایط اسیدی ضعیف با استفاده از اسید استیک در دمای بیشینه 165 درجه سانتی گراد جهت دست یابی به افت بازده هدف در محدوده 20 و 30 درصد در مرحله پیش استخراج تیمار شدند. از هر دو نوع خمیر پیش استخراج شده، با استفاده از فرآیند سودا-آنتراکینون در دمای بیشینه 165 درجه سانتی گراد خمیرکاغذ قابل رنگ بری با عدد کاپای حدود 12 تولید گردید. نمونه های خمیرکاغذ تولید شده در شرایط بهینه با استفاده از سیستم رنگ بری بدون کلر عنصری(ecf) و توالی a-d0-ep-d1-p رنگ بری شدند. نتایج نشان داده است که با افزایش میزان افت بازده یا خروج عمدتا همی سلولزها از خرده باگاس در مرحله پیش استخراج، درصد آلفا-سلولز در خمیر حل شونده افزایش می یابد، ولی درجه روشنی و درجه پلیمریزاسیون خمیر در نمونه با افت بازده 20 درصد بیشتر از 30 درصد بوده است. به علاوه، مقدار آلفا-سلولز حدود 92 درصد با درجه پلیمریزاسیون حدود 870 در خمیرحل شونده ی باگاس، کاربرد آن را در تولید مشتقاتی مثل استات و نیترات سلولز محدود می کند، اما می توان از آن برای ساخت فراورده هایی از قبیل ویسکوز رایون و کربوکسی متیل سلولز استفاده نمود.

کاغذها دارای انواع گسترده ای می باشند که برخی از آن ها نظیر کاغذهای اسکناس، بسته بندی و بهداشتی با توجه به نوع مصرف نیازمند ایجاد خواص ضدباکتری نیز می باشند. این قبیل کاغذها روزانه به میزان زیادی در بین افراد مختلف دست به دست می شوند و در تماس مستقیم با بدن قرار دارند که آن ها را جزء مهمترین عوامل انتقال میکروارگانیسم های بیماری زا می سازد. درحال حاضر متداولترین ماده ای که به عنوان عامل ضدباکتری شناخته شده است نانو نقره می باشد. نانونقره دارای خصوصیاتی همچون تأثیر بسیار زیاد و سریع، عدم افزایش مقاومت و سازگاری در میکروارگانیسم¬ها می باشد. در مقابل این ویژگی های پسندیده نانوذرات نقره ناپایدار هستند، تمایل شدیدی به توده شدن داشته و دارای ساختاری آبگریز می باشند. نانوذرات رس دارای بارسطحی زیاد، ساختار لایه ای و آبدوست می باشند که می توانند گزینه ای مناسب برای رفع این مشکلات باشند. در این پژوهش سعی شده است با فرآوری نانوهیبرید نقره- رس ماده ای ضدمیکروب با مجموع خصوصیاتی بهینه تولید شود. برای تحقق این هدف ابتدا نانوهیبرید نقره- رس از ترکیب دو نوع مونت موریلونیت طبیعی ویا آسیاب شده با نیترات نقره به روش احیاء با سدیم بورهیدرید فرآوری گشت و نانوذرات نقره تحت نیروی الکترواستاتیکی روس سطح نانورس قرار گرفتند. برای تعیین اندازه و درصد ماندگاری نانونقره در نانوهیبریدها از تست های زتاسایزر، afm، جذب اتمی و icp استفاده شد. سپس کاغذهای مورد نظر از 5 تیمار نانو نقره، نانورس و نانورس آسیاب شده و نانوهیبرید نقره- رس با نانورس وبا نانورس آسیاب شده در 3 سطح مصرف نقره 5/12، 25 و ppm 50 و نانوهیبرید نقره-رس و نانوهیبرید نقره- رس آسیاب شده در 3 سطح 10، 15 و 20% تهیه شدند. به منظور بررسی نحوه پراکنش نانوذرات مختلف روی سطح الیاف و بررسی اثر نانورس روی ماندگاری و عدم توده شدن نانوذرات نقره در حالت نانوهیبرید و همچنین اندازه ذرات نقره روی سطح رس از آنالیز عنصری، نقشه پراکنش عناصر (map) و تصاویر fesem استفاده گردید. ویژگی بیولوژیکی کاغذهای تهیه شده در برابر هردو نوع باکتری گرم مثبت و گرم منفی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین ویژگی های فیزیکی، مقاومتی و نوری کاغذها مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که نانوهیبریدها توانستند معایب موجود در نانونقره را برطرف نمایند و با افزایش سطح ویژه و پایداری نانونقره در نانوهیبرید منجربه افزایش خواص ضدمیکروبی آن شوند. همچنین ساختار آبدوست مونت موریلونیت توانست آبگریزی نانو نقره را بهبود بخشد. در بررسی خواص مقاومتی نیز مشاهده شد که مقاومت به پارگی و مقاومت به ترکیدگی با افزایش سطح مصرف مواد افزودنی شدیداً کاهش یافتند.

روش های شیمیایی و فراصوتی برای مرکب زدایی مخلوط کاغذ باطله اداری مقایسه شدند. مرکب-زدایی شیمیایی در زمان ثابت 15 دقیقه و در ph قلیایی و مرکب زدایی فراصوتی در چهار زمان 5، 10، 15 و 20 دقیقه و در ph خنثی انجام شد. برای حذف ذرات مرکب از روش شناورسازی استفاده شد. نتایج نشان داد که در کاغذهای حاصل از تیمار مرکب زدایی شیمیایی، مقادیر ویژگی های مکانیکی در مقایسه با نمونه شاهد (بدون مرکب زدایی) و همین طور کاغذ های حاصل از تیمارهای فراصوتی 15 و 20 دقیقه کاهش یافتند، اما ویژگی های نوری کاغذهای حاصل از تیمار شیمیایی از کاغذعای حاصل از هر دو تیمار دیگر بیشتربود. رتبه بندی تیمارهای آزمایشی نشان داد که تیمار فراصوتی 20 دقیقه و 15 دقیقه به ترتیب در رتبه های اول و دوم و تیمار شاهد و تیمار مرکب زدایی شیمیایی در رتبه های بعدی قرار گرفتند. لذا می توان نتیجه گرفت که تیمارهای فراصوتی 20 و 15 دقیقه، علی رغم ویژگی های نوری اندکی کمتر از تیمار شیمیایی، در مجموع وضعیت برتر و بهتری نسبت به سایر تیمارهای آزمایشی دارند. یعنی این که تیمار فراصوتی قادر به ایجاد ویژگی های مکانیکی و نوری برتر یا حداقل معادل با تیمار متداول شیمیایی در کاغذهای حاصل می باشد.

فرآیند خمیرسازی دی اکسید گوگرد- اتانول- آب (sew) می تواند به عنوان یک فرآیند هیبریدی بین فرآیند خمیرسازی سولفیت اسیدی و حلال آلی در نظر گرفته شود. این فرآیند به منظور جداسازی ترکیبات اصلی مواد لیگنوسلولزی (سلولز، همی سلولز ها و لیگنین) اخیرا مورد توجه قرار گرفته است. مطالعه حاضر با هدف مقایسه خمیرسازی سودا و sew از باگاس و ویژگی های دو خمیر به دست آمده در هر دو فرآیند با هدف رسیدن به عدد کاپای حدود 20 انجام گردید. بازده خمیر فرآیندهای سودا و sew در این عددکاپا به ترتیب 6/52 و 33/38 درصد به دست آمد. خمیرهای مذکور تا حصول درجه روانی 380 استاندارد کانادایی پالایش شدند. انرژی مصرفی برای پالایش خمیر sew به مراتب کم تر از خمیر سودا بود؛ به طوری که برای رسیدن به درجه روانی فوق الذکر برای خمیرهای sew و سودا به ترتیب 2000 و 5000 دور پالایش نیاز بود. نتایج ارزیابی ها نشان داد که دانسیته کاغذهای sew بیش تر از کاغذ سودا می باشد و ضخامت، بالک و مقاومت به عبور هوای آن کم تر است. کاغذهای sew دارای مقاومت به ترکیدن، پارگی و کششی کم تری نسبت به کاغذهای سودا بودند. نتایج حاصل از ارزیابی ویژگی های نوری نشان داد کاغذهای sew درجه روشنی بیش تر و زردی کم تری نسبت به کاغذهای سودا داشتند. ماتی کاغذهای sew نسبت به کاغذهای سودا کم تر بود. ویژگی l,a,b نیز نشان داد که رنگ کاغذهای سودا نسبت به کاغذهای sew به سمت تیره شدن تمایل پیدا کرده است، به طوری که مقدار شاخص l* (روشنی) در فرآیند سودا نسبت به sew کاهش و مقادیر شاخص های رنگی (a* و b*) افزایش نشان دادند.

در رنگ بری متداول با پراکسید هیدروژن از هیدروکسید سدیم به عنوان منبع قلیا استفاده می شود، اما قلیائیت زیاد هیدروکسید سدیم در فاز اول رنگ بری باعث عیوبی همچون تیره شدن قلیایی، کاهش بازده خمیرکاغذ و افزایش اکسیژن خواهی شیمیایی در پساب می شود. یک راه حل برای داشتن قلیائیت کمتر، استفاده از هیدروکسید منیزیم است. لذا در تحقیق حاضر اثر جایگزینی جزئی تا کامل هیدروکسید سدیم توسط هیدروکسید منیزیم به عنوان منبع قلیا برای رنگ بری با پراکسید هیدروژن خمیرکاغذ روزنامه مرکب زدایی شده بررسی شد. بعد از انجام عملیات مرکب زدایی و رنگ بری خمیرکاغذ روزنامه با پراکسید هیدروژن، مقادیر درجه روشنی، ماتی و ویژگی های مقاومتی (شامل مقاومت به کشش، پاره شدن و ترکیدن) اندازه گیری شدند. همچنین مقدار پراکسید هیدروژن باقی مانده، ph و بار اکسیژن خواهی شیمیایی از پساب رنگ بری نیز تعیین شد. نتایج نشان داد با جایگزینی جزئی تا کامل هیدروکسید سدیم توسط هیدروکسید منیزیم، در سطح اطمینان آماری 99 درصد، بین ویژگی های نوری و مقاومتی کاغذهای حاصل از تیمارهای آزمایش اختلاف معنی داری وجود ندارد. از طرف دیگر، مقدار اکسیژن-خواهی شیمیایی پساب کاهش یافت و مقادیر بازده خمیرکاغذ و پراکسید هیدروژن باقی مانده افزایش یافتند. لذا با توجه به ویژگی های نوری و مقاومتی خمیرکاغذ رنگ بری شده و همچنین، منافع اقتصادی و زیست محیطی حاصل، جایگزینی هیدروکسید سدیم توسط هیدروکسید منیزیم برای رنگ بری با پراکسید هیدروژن خمیرکاغذ روزنامه باطله مرکب زدایی شده توصیه می شود.

در این پژوهش تاثیر استفاده از خمیر سودا و کرافت پوست و ساقه کنف در بهبود خواص کاغذ بسته بندی بازیافتی مورد بررسی قرار گرفت. گیاه کنف (رقم کوبا از گونه hibiscus canabinus) مورد استفاده در این تحقیق از مزرعه تحقیقاتی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، واقع در کیلومتر پنج جاده گرگان- ساری، تهیه شد. مقداری از ساقه های کنف پوست کنی و پوست حاصل به قطعاتی با طول تقریبی 2/5 سانتی متر، تبدیل گردید. بخش دیگر ساقه ها به طور کامل به قطعات 2/5 سانتی متری تبدیل شدند. در مرحله بعدی چیپس های تولیدشده توسط دو فرایند سودا و کرافت به طور جداگانه تبدیل به خمیرکاغذ شدند. خمیرهای حاصل دارای عدد کاپای ثابت 25 بودند ولی بازده خمیرسازی برای فرایندهای سودا و کرافت پوست بترتیب 54/10 و 55/02 بود و برای خمیرهای سودا و کرافت حاصل از کل ساقه کنف بترتیب 41/25 و 48/23 بود. خمیر بازیافتی نیز توسط بازکردن الیاف مخلوط کاغذهای بسته بندی تهیه گردید. برای رسیدن به درجه روانی 400 میلی لیتر استاندارد کانادایی، خمیرهای تهیه شده توسط دستگاه کوبنده pfi مورد پالایش قرار گرفت. میزان اختلاط خمیر پوست کنف با خمیر بازیافتی بترتیب 20 و 80 درصد و برای خمیر کل ساقه کنف و خمیر بازیافتی برابر 50 درصد بود. از خمیرهای تولید شده کاغذ دست ساز تهیه و خواص فیزیکی و مقاومتی آنها ارزیابی گردید. بیشترین و کمترین مقادیر خواص فیزیکی و مکانیکی کاغذهای دست ساز تهیه شده از کنف به ترتیب مربوط به خمیر کرافت پوست و خمیر سودای ساقه کنف بود. در اختلاط خمیر بازیافتی با خمیر کنف، بهترین خواص فیزیکی و مکانیکی مربوط به اختلاط 50 درصد خمیر کرافت کل ساقه با 50 درصد خمیر بازیافتی بود. کمترین مقاومت ها نیز مربوط به خمیر 100 درصد بازیافتی بود. همچنین اختلاف قابل توجهی بین خمیرهای کرافت و سودای پوست کنف مشاهده نشد.