ملیحه کرمی:  دانشجوی کارشناسی ارشد صنایع خمیر و کاغذ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.

حسین رسالتی: استاد گروه صنایع خمیر و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.

احمدرضا سرائیان: دانشیار گروه صنایع خمیر و کاغذ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.

محمدرضا دهقانی: دانشیار گروه صنایع خمیر و کاغذ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.

چكيده

این مطالعه اطّلاعاتی راجع­ به کاربردهای خمیر حل­ شونده و مشتقات حاصل از آن ارائه می­دهد که برخی از این مشتقات در صنعت بسته­ بندی از گذشته تا به امروز مورد استفاده قرار گرفته است. خمیرهای حل­شونده دارای مقدار زیادی آلفا- سلولز[1] هستند که خواص ویژه­ای مثل سطح درجه روشنی زیاد و توزیع وزن مولکولی یکنواخت دارند. خمیرهای حل­ شونده برای تولید محصولات متفاوت مشتق شده­ ی سلولزی استفاده می­شوند. مزیت مشتقات سلولز نسبت به سلولز، قابلیت انحلال آن­ها در حلال­های رایج تجاری است. ویژگی قابل حل بودن مشتقات سلولزی باعث می­شود که استفاده از این مشتقات توسط فنّاوری مناسب جهت تولید الیاف، لایه­ ها، فیلم­های سلولزی، پلاستیک­ها با مواد محلول در آب امکان­ پذیر گردد.

 واژه هاي كليدي

خمیر حل­شونده، مشتقات خمیر حل­ شونده، بسته­ بندی، آلفا- سلولز و فیلم­های سلولزی.

 

1- مقدمه

درجات خمیر حل­ شونده در سوئد و استرالیا در سال 1930 طی جنگ جهانی دوم تولید شد]2[. از نظر تجاری خمیر حل­ شونده­ ی در دسترس یا به اصطلاح سلولز شیمیایی، دارای بازده کم(35-30%)، مقدار سلولز زیاد(98-90%)، مقدار همی سلولز کم(10-1%)، لیگنین[2] باقی­مانده کم(<%05/0)، مقدار مواد استخراجی و مواد معدنی کم، درجه روشنی زیاد و توزیع وزن مولکولی یکنواخت، می­باشد] 3، 4، 5و 6 [. خمیر حل­ شونده می­تواند برای تولید محصولات متنوع بر پایه سلولز استفاده شود. هنگام تولید خمیر حل­ شونده برای ساخت محصولاتی از قبیل کربوکسی­متیل سلولز[3]، ویسکوز[4]، فیلم سلولز، پوست سوسیس[5]، ساخت منسوجات، گونه­ هایی از محصولات اتری[6] و سلولز استری[7]، تعیین کیفیت خمیر ضروری است. کیفیت خمیر حل­ شونده بستگی به خواص مواد خام چوب و پردازش خمیر دارد 4، 6، 7، 8، و 9 [. دو روش عمده برای تولید خمیر با این خواص، فرآیندهای سولفیت اسیدی[8] و پیش­ هیدرولیز[9] کرافت[10] هستند. فرآیند خمیر حل­ شونده­ ی سولفیت، رایج­ترین فرآیند از نظر دمای بالا و اسیدی ته­ی بیشتری در مقایسه با شرایط پخت برای تولید محصولات کاغذی استفاده می­کند] 3 و 9[. همچنین فرآیندهای ارگانوسالو[11] به­ عنوان روش­های خمیرسازی متناوب پیشنهاد شده است]10[. فرآیندهای خمیرسازی اسیدی جدید از قبیل استوسالو[12]، فورماسل[13] و میلوکس[14] نیز نتایج امیدوارکننده­ای نشان داده­ اند]10 و 11[. در این فرآیندها هدف، تخریب لیگنین و همی­ سلولزها و افزایش حذف آن­ها به وسیله­ ی استخراج قلیایی طی توالی رنگ­بری است. اعمال فرآیند پیش­ هیدرولیز کرافت در پیش­ تیمار اسیدی قبل از مرحله خمیرسازی قلیایی جهت تخریب همی­ سلولزها اجازه می­دهد حذف، طی پخت راحت­ تر انجام شود. استخراج قلیایی سرد بعد از توالی  رنگ­بری می­تواند همی­ سلولز باقی­مانده را جهت به دست آوردن درجات خمیر برای کیفیت زیاد کاربرد نهایی حذف کند. در سوزنی برگان، استخراج قلیایی سرد خمیرهای پیش­ هیدرولیز کرافت، می­تواند خمیرهایی با میزان تقریباً 1% مانان[15] و زایلان[16] تولید کند. خمیرهای پهن­ برگان می­توانند به میزان5/0 و 1% مانان و زایلان برسند. در مقابل فرآیند کرافت، متداول همی­ سلولزهای باقی­مانده را برخلاف حمله قلیایی مقاوم می­کند و بنابراین از تولید کیفیت قابل قبول خمیرهای حل­ شونده با وجود پیش­ تیمار در واحد رنگ­بری جلوگیری می­کند. استخراج قلیایی سرد از خمیر کرافت سوزنی برگان به طور تاریخی درجات خمیر نیترات تولید می­کند]12[. خمیرهایی که در ابتدا برای آماده­ سازی مشتقات شیمیایی سلولز در نظر گرفته شدند اغلب به­ عنوان خمیر حل­شونده یا خمیر با آلفای زیاد است که به آن ها اشاره  می­شود. بسته به پالایش خمیرها، آن­ها می­توانند به خمیرهایی برای اصلاح یا مشتقات سلولز تقسیم شوند، هر دسته به­ خودی­ خود  نشان­ده نده­ی تقاضای کیفیت و واکنش­ پذیری نزدیک به مواد شیمیایی ویژه در مسئله است]5[. برای تولید خمیر حل­شونده از منابع مختلف سلولز استفاده می­شود. حدود 85% از حجم کل سلولزهای مشتق شده از چوب]6[ در اصل از پهن­ برگان(راش[17] و اکالیپتوس[18]) یا سوزنی­ برگان(نوئل[19] و کاج) تهیه می­شود. تفاوت­های آشکار بین این دو گونه­ ی چوبی، شکل و طول الیاف از هر دسته است]6[. اکثر تولیدکنندگان جهانی، خمیر حل­ شونده را با استفاده از فیبر[20] سوزنی­ برگان، فرآیند سولفیت اسیدی و سولفات می­سازند. فرآیند سولفیت اسیدی، رایج تر است که تقریباً 65% از کل تولید خمیر حل­ شونده را دربر می­گیرد و فرآیند پیش­ هیدرولیز کرافت، تقریباً 25% را دربرمی­گیرد]6[. مزیت­های فرآیند سولفیت اسیدی شامل میزان بازیابی بالا از مواد شیمیایی غیرآلی پخت و رنگ­ بری عاری از کلر [21](TCF) می­باشد. یکی از معایب آن این است که خمیر با توزیع وزن مولکولی گسترده از سلولز حاصل می­شود]9[. سلولز، رایج­ترین پلی­مر در اطراف ماست که در دیواره­ ی سلولی گیاهان سبز و جلبک­ها یافت می­شود و می­تواند به وسیله­ ی انواع مشخصی از باکتری­ها تولید شود]13[. برای واکنش­های مشتق­ سازی مهم است که واکنش با گروه­ های هیدروکسیل[22] روی کربن­های دو و سه که به طور جنبشی مطلوب هستند، انجام شود در حالی که جانشینی روی کربن شش از نظر ترمودینامیکی[23] پایدارتر است]7 و 13[. کارآیی تبدیل سلولز به مشتقات ویژه، بستگی به مقدار لیگنین و همی­ سلولز[24] خمیر حل­ شونده دارد. درجه روشنی زیاد (مقدار لیگنین باقی­مانده کم در خمیر) برای تولید مشتقات بیشتر سلولز الزامی است. برای مثال، درجه روشنی خمیر حل­شونده شدیداً وابسته به رنگ محصول لیف رایون[25] است. از سوی دیگر، واکشیدگی الیاف، پالایش­ پذیری، زانتات[26]، ویسکوز[27]، خواص مقاومتی و بازده نهایی ویسکوز می­تواند تحت تأثیر سطوح همی­ سلولز زیاد در سلولز قرار گیرد. اصلاح فرآیند تولید در خمیرسازی و مراحل رنگ­ بری توسعه داده شده است. این­ها مستلزم طولانی کردن زمان پخت و آغاز لیگنین­ زدایی با اکسیژن به عنوان یک مرحله پیش­ رنگ­بری برای حذف لیگنین اضافی می­باشند. در صنعت بسته­ بندی نیز از برخی مشتقات سلولز برای تهیه فیلم­های سلولزی استفاده می­شود. بسته­ بندی در بهترین تعریف به­ عنوان، یک سامانه هماهنگ توصیف می­شود که هدف از آن آماده­ سازی کالا جهت حمل­ و­ نقل، توزیع، انبارکردن، فروش و مصرف می­باشد. فیلم­ های مورد استفاده در بسته­ بندی، معمولاً زیست تخریب­ پذیر، تجدید شدنی، شفاف، مقاوم به نفوذ رطوبت و گازها و حتّی برخی از آن­ها خوراکی هستند. هدف از این مطالعه، بررسی ویژگی­ها، کاربردها و مشتقات خمیر حل­شونده و نقش برخی مشتقات آن در صنعت بسته­ بندی است.

5- Alipha - cellulose

6- Lignin

7- Carboxymethyl cellulose

8- Viscos

9- Skin Sausage

10- Ether products

11- Esther Cellulose

1- Acid sulfide

2- Hydrolysis

3- Kraft

4- Organosolve

5- Acetosolve

6- Formacell

7- Milox

8- Mannan

9- Xylan

10- Beech

11- Eucalyptus

12- Spruce

13- Fiber

14- Totally colorine free

15- Hydroxyl

16- Thermodynamic

17- Hemicellulose

1- Rayon

2- Xanthate

3- Viscosity

مجموع رتبه (0)

0 از 5 ستاره
افزودن نظر
  • اولین نظر را شما بدهید