صنعت تولید کاغذ یکی از صنایع مهم و پرکاربرد در جهان است که همواره به دنبال روش‌های نوین برای بهبود کیفیت محصولات و کاهش هزینه‌ها بوده است. با توجه به افزایش نگرانی‌های زیست‌محیطی و نیاز به جایگزینی مواد شیمیایی مضر، استفاده از فناوری‌های سبز مانند نانوالیاف سلولز اهمیت ویژه‌ای یافته است. این ماده طبیعی که از منابع تجدیدپذیر به دست می‌آید، می‌تواند انقلابی در صنعت کاغذسازی ایجاد کند.
یکی از مهم‌ترین چالش‌های افزودن نانوالیاف سلولز به کاغذ، نیاز به مواد نگهدارنده و کاهش سرعت آب‌گیری در فرآیند تولید است. در این مقاله به معرفی روشی نوین می‌پردازیم که طی آن، نانوالیاف سلولز بدون نیاز به نگهدارنده به نمد تر کاغذ اضافه می‌شود و در عین حال هیچ اختلالی در سرعت آب‌گیری ایجاد نمی‌کند.
نانوالیاف سلولز (CNF) رشته‌هایی بسیار ریز از سلولز هستند که ضخامت آن‌ها در مقیاس نانو و طول آن‌ها در مقیاس میکرو است. این ویژگی‌ها موجب می‌شود سطح تماس بالایی بین الیاف ایجاد شود و استحکام کاغذ به شکل قابل توجهی افزایش یابد. نانوالیاف سلولز علاوه بر افزایش مقاومت کششی و مکانیکی کاغذ، باعث کاهش ضخامت، یکنواختی بیشتر سطح و بهبود خواص فیزیکی بدون نیاز به افزودنی‌های شیمیایی می‌شود. از آنجا که این ماده تجدیدپذیر است، نقش مهمی در حرکت به سمت تولید پایدار ایفا می‌کند.
در روش‌های قدیمی، نانوالیاف سلولز به خمیر کاغذ افزوده می‌شدند. اگرچه این کار تا حدی کیفیت محصول را بهبود می‌داد، اما مشکلاتی مانند نیاز به مواد نگهدارنده شیمیایی، کاهش سرعت آب‌گیری، افزایش مصرف انرژی در مرحله خشک‌کردن، هدر رفت نانوالیاف از توری ماشین و حتی چسبندگی به تجهیزات را به همراه داشت. این چالش‌ها باعث شد پژوهشگران به دنبال راهکاری ساده‌تر، اقتصادی‌تر و کارآمدتر باشند.
نوآوری اصلی این پژوهش در این است که نانوالیاف سلولز به جای ترکیب با خمیر، روی سطح یا بین لایه‌های نمد تر پاشیده می‌شوند. این تکنیک ساده ولی کارآمد، مانع خروج نانوالیاف در مرحله آب‌گیری می‌شود و از طرفی کیفیت محصول نهایی را به طور قابل توجهی بالا می‌برد. بررسی‌های آزمایشگاهی نشان داده است که پاشش ۲ درصد نانوالیاف بین دو لایه نمد تر در خشکی حدود ۲۰ درصد، بهترین عملکرد را ایجاد می‌کند. در این شرایط، کاغذ مقاومت کششی بالاتری پیدا کرده و قابلیت تاخوردگی آن نیز بیشتر می‌شود، در حالی که سرعت آب‌گیری و راندمان تولید تغییر منفی نداشته‌اند. همچنین تصاویر میکروسکوپی نشان داده‌اند که این روش موجب چسبندگی بهتر الیاف و کاهش فضای خالی بین آن‌ها شده است.
در مقایسه میان دو روش سنتی و نوین مشخص شد که روش قدیمی نیاز به نگهدارنده دارد و با کاهش سرعت آب‌گیری همراه است، در حالی که در روش جدید نانوالیاف بطور کامل حفظ می‌شوند و کیفیت کاغذ از نظر مقاومت، بطور چشمگیری افزایش می‌یابد. علاوه بر آن، هزینه‌های تولید نیز به دلیل حذف مواد شیمیایی و کاهش انرژی مصرفی پایین‌تر خواهد بود.
این فناوری نوین می‌تواند تحولی در تولید کاغذهای چند لایه و مقواهای بسته‌بندی ایجاد کند، زیرا هم مقاومت مکانیکی بالاتری فراهم می‌کند و هم وزن کاغذ را سبک‌تر می‌کند. همچنین برای کاغذهای چاپ و نوشتار مناسب است، چرا که سطح یکنواخت‌تر موجب کاهش مصرف جوهر و افزایش کیفیت چاپ می‌شود. در بخش محصولات خاص نیز می‌توان از این روش برای تولید کاغذهای فیلتر یا کاغذهای مقاوم در شرایط مرطوب استفاده کرد. از نظر اقتصادی، کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری تولیدکنندگان را به سمت استفاده گسترده‌تر از این فناوری سوق خواهد داد.
افزودن نانوالیاف سلولز به نمد تر کاغذ بدون نیاز به نگهدارنده، علاوه بر مزایای فنی و اقتصادی، تأثیر مهمی بر محیط زیست دارد. حذف مواد شیمیایی اضافی، کاهش آلودگی‌های ناشی از تولید، مصرف انرژی کمتر در فرآیند خشک‌کردن، همگی گام‌هایی مهم در راستای تولید سبز هستند. این رویکرد همسو با سیاست‌های جهانی برای کاهش اثرات مخرب صنایع بر طبیعت است و می‌تواند آینده صنعت کاغذ را در جهت پایداری تضمین نماید.
روش جدید افزودن نانوالیاف سلولز به نمد تر کاغذ بدون نیاز به نگهدارنده نه تنها کیفیت و مقاومت کاغذ را افزایش می‌دهد، بلکه سرعت آب‌گیری را نیز تحت تأثیر منفی قرار نمی‌دهد. این فناوری باعث کاهش هزینه‌های تولید، حفظ منابع طبیعی و افزایش ارزش تجاری محصولات کاغذی خواهد شد. در نتیجه، می‌توان آن را روشی کارآمد و پایدار برای آینده صنعت کاغذ دانست. برای مطالعه بیشتر، مقالات نانو سلولز در صنعت کاغذ را در پایگاه ScienceDirect پیشنهاد می‌شود.
برای مطالعه مقالات بیشتر درباره فناوری‌های نوین و دستاوردهای مرتبط با صنعت کاغذ، می‌توانید به بخش مقالات تاو کاغذ مراجعه کنید.
این ماده باعث افزایش مقاومت مکانیکی، بهبود سطح کاغذ و کاهش نیاز به مواد شیمیایی می‌شود.
خیر، پاشش نانوالیاف روی نمد تر هیچ تأثیری بر سرعت آب‌گیری و راندمان تولید ندارد.
کاغذهای چندلایه، مقواهای بسته‌بندی و کاغذهای چاپ و نوشتار بیشترین بهره را از این روش می‌برند.
بله، آزمایش‌ها نشان داده‌اند که این فناوری قابلیت پیاده‌سازی در مقیاس صنعتی را دارد.
حذف نگهدارنده‌های شیمیایی، کاهش هزینه‌ها و تولید کاغذی مقاوم‌تر و باکیفیت‌تر.
