بررسی و مقایسه ویژگی های مکانیکی و ممانعتی کاغذ سنگی و کاغذ گلاسه (بخش دوم)

در این تحقیق, برای بررسی و مقایسه کاغذ سنگی با کاغذ حاصل از الیاف چوب از نوع گلاسه, برخی ویژگی های مکانیکی و بازدارندگی لازم برای بسته بندی در دو نوع کاغذ ذکر شده ارزیابی شدند.

 

مواد و روش

کاغذ سنگی

کاغذ سنگی وارداتی از شرکت Stonagepack کانادا با گراماژ ۱۲۸ gr/m2, ماتی ۹۰%< و ضخامت ۱۲۰ میکرون خریداری شد.

 

کاغذ گلاسه

کاغذ گلاسه در گراماژهای ۱۳۰ و ۲۵۵ gr/m2, تولید کارخانه Hansol کره از بازار خریداری شد. لازم به ذکر است که گراماژهای اشاره شده به منظور مقایسه در دو حالت برابری گراماژ و دانسیته با کاغذ سنگی انتخاب شدند. کاغذ گلاسه ۱۳۰ gr/m2 تقریبا برابر با گراماژ و کاغذ گلاسه با گراماژ ۲۵۵ gr/m2 و دانسیته ۱/۰۹ gr/m3 تقریبا برابر با دانسیته کاغذ سنگی (۱/۰۷) است.

 

مواد مورد نیاز آزمون ها

مواد مورد استفاده برای انجام آزمون ها شامل کلرید کلسیم بدون آب از شرکت تتراکم, پارافین و روغن کرچک از بازار خریداری شدند.

 

روش ها

سرعت عبور بخار آب (WVTR):

سرعت عبور بخار آب از نمونه های آزمون مطابق با استاندارد TAPPI T448 در ظرفیت های مخصوصی انجام شد. در این روش, نصف ارتفاع ظرف کلرید کلسیم بدون آب ریخته شد و سپس نمونه های بریده شده به اندازه ظرف روی دهانه ظرف قرار گرفت. ظرف با حلقه دقیقا به اندازه دهانه آن بسته و به وسیله پارافیلم درزگیری شد. مجموعه نمونه و ظرف وزن شده و به مدت ۲۴ ساعت در رطوبت نسبی ۴۰% و دمای ۲۰ درجه سانتی گراد قرار گرفت. پس از این زمان, مجموعه مجددا وزن شد. سرعت عبور بخار آب طبق رابطه زیر به دست آمد:

WVTR=24X/AY

که در این رابطه X تغییر وزن بر حسب گرم, Y زمان بر حسب ساعت و A مساحت سطح مقطعی از کاغذ که در تماس با بخار آب و بر حسب متر مربع است.

 

مقاومت به عبور روغن:

اندازه گیری میزان مقاومت کاغذها نسبت به عبور روغن مطابق با استاندارد TAPPI T507 سنجیده شد. در این آزمون مقاومت کاغذها نسبت به عبور روغن کرچک (به عنوان روغن گیاهی خوراکی) بررسی شد. رنگ روغن مایع با استفاده از رنگ محلول در روغن (Sudan III) به قرمز تغییر داده شد و میزان قدرت نفوذ آنها از کاغذ در پنج تکرار مورد آزمایش قرار گرفت. در ابتدا مطابق با الگوی داده شده در این آزمون یک ستون ده لایه ای از نمونه های آزمایشی چیده شد. ترتیب قرار گرفتن لایه ها به ترتیب از پایین به بالا به صورت زیر بود:

1. پانل صاف
2. فویل آلومینیومی با ابعاد ۲۰×۲۰ cm2 که به عنوان صفحه جدا کننده یا فاصله انداز استفاده می شود.
3. کاغذ خشک کن (بلاتر) با ابعاد ۱۰×۱۰ cm2
4. نمونه کاغذ پوشش داده (سطح پوشش دار به سمت بالا قرار بگیرد)
5. کاغذ خشک کن (بلاتر) آغشته به روغن با ابعاد ۷×۷ cm2
6. فویل آلومینیومی

این ترتیب تا ده مرتبه تکرار شد. سپس بر روی این مجموعه یک پانل صاف دیگر به همراه وزنه ۴۰۰ گرمی قرار گرفت. در نهایت این مجموعه در دمای ۶۰ درجه سانتی گراد به مدت ۴ ساعت در داخل آون نگه داشته شد. میزان مقاومت کاغذهای مورد آزمایش نسبت به عبور روغن, با اندازه گیری مساحت لکه های رنگی روغن ظاهر شده در کاغذهای خشک کن بزرگتر که در زیر نمونه ها قرار داشتند توسط نرم افزار آنالیز تصویری IMAGE J سنجیده شد. با کمک این برنامه مساحت لکه ها بر حسب سانتی متر مربع تعیین و نسبت سطح رنگی شده به کل سطح خشک کن به عنوان معیاری از مقاومت به عبور روغن به دست آمد.

سنجش میزان جذب آب (Cobb Test):

این آزمایش طبق روش پیشنهاد شده در استاندارد TAPPI T441 om-9 که میزان جذب آب را برای مقوا در مدت زمان ۱۲۰ ثانیه نشان می دهد, انجام شد. در این روش کاغذ در دستگاه مخصوص این آزمون قرار گرفت و ۱۰۰ سی سی آب در داخل محفظه استوانه ای شکل ریخته شد, بعد از ۱۲۰ ثانیه آب تخلیه گردید و مقدار آب اضافی باقی مانده بر روی کاغذها به وسیله کاغذ خشک کن, گرفته شد. مقدار آب جذب شده توسط نمونه آزمایشی, به وسیله اختلاف وزن نمونه بعد و قبل از آزمایش بر حسب g/m2 از رابطه زیر به دست آمد.

x100[وزن کاغذ پوشش دار قبل از آزمون (gr)-وزن کاغذ پوشش دار بعد از آزمون (gr)]=وزن آب جذب شده توسط کاغذ (g/m2)

ویژگی های نوری:

ویژگی های درجه روشنی با استاندارد ISO 2470, ماتی  TAPPI T519 و شفافیت با دستگاه اسپکتروفتومتر اندازه گیری شدند.

 

آزمون مقاومت به ترکیدن:

این آزمون با استاندارد TAPPI T403 om-97 انجام شد.

 

آزمون مقاومت به پارگی:

اندازه گیری مقاومت به پارگی نمونه ها طبق استاندارد TAPPI T414 om-04

 

آزمون مقاومت کششی:

آزمون مقاومت کششی مطابق با استاندارد TAPPI T494 و با استفاده از دستگاه کشش SANTAM انجام شد.

لازم به ذکر است کلیه آزمون ها در پنج تکرار و رسم نمودارها و تجزیه و تحلیل داده های به ترتیب با نرم افزارهای Excel و SPSS و گره بندی تیمارها با آزمون دانکن انجام شد.

 

نتایج و بحث

سرعت عبور بخار آب

سرعت عبور بخار آب هر یک از سه نوع کاغذ در گروه بندی جداگانه قرار گرفتند و کاغذ سنگی بهترین نوع در این گروه بندی بوده است. با توجه به ترکیبات موجود در کاغذ سنگی شامل کربنات کلسیم, پلی اتیلن و رزین, میتوان گفت تعامل قوی بین ذرات معدنی, رزین و پلی اتیلن به وجود آمده استکه سبب کاهش قابل ملاحضه در انتقال بخار آب می شود. اما میزان انتقال بخار آب در دو کاغذ گلاسه هم گراماژ و دانسیته برابر با کاغذ سنگی بسیار بیشتر است. این افزایش در انتقال بخار آب در کاغذ گلاسه نسبت به کاغذ سنگی به دلیل حضور منافذ و شبکه درهم تنیده الیاف و ساختار متخلخل کاغذ است. این منافذ هرچند خیلی کوچک امکان انتقال مولکول های بخار آب را فراهم می آورد.

 

ادامه مقاله در بخش سوم…