مهدیس شفاعی: دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی
الیاس افرا : استادیار دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
علی قاسمیان: دانشیار دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
محمدرضا دهقانی فیروزآبادی: دانشیار دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
پونه ابراهیمی: استادیار دانشگاه گلستان
چكيده
امروزه ضرورت استفاده از فراورده های کاغذی در زندگی بشر احساس میشود که میتوان از مصارف کاربردی آن به تولید کاغذهای بهداشتی و مقواهای بسته بندی اشاره کرد. بهبود ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی کاغذ در مباحث کاربردی آن از اهمیت بالایی برخوردار میباشد. به منظور تأمین این هدف به صورت متداول از روشهای فرآیندی مثل پالایش و افزودن موادی چون الیاف بلند و سایر مواد شیمیایی مثل افزودنیهای مقاومت خشک و تر به خمیر استفاده میگردد. یکی از روشهای نوین در راستای بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی کاغذ، تولید نانوسلولزها[6] مثل سلولز نانو فیبریله شده[7](NFC) با نسبت قطر زیاد و سطح مؤثر و در نتیجه گروههای[8] OH در دسترس فراوان به عنوان تقویت کننده کاغذ میباشد. از طرف دیگر، در صنایع مختلف مثل صنایع بسته بندی و محصولات بهداشتی، ایجاد خواص ضدباکتری کمک شایانی به جلوگیری از توسعه و رشد باکتریها و در نتیجه ارتقاء درجه سلامت جامعه میگردد. به منظور بهبود خواص ضد باکتری کاغذ می توان از نانو مواد مختلف مثل نانو نقره، نانو دیاکسید تیتانیوم[9]، نانو اکسید روی و سایر مواد استفاده نمود. نانوذرّات اکسید نقره[10](NP) به عنوان عوامل ضدمیکروبی مورد توجّه زیادی قرار گرفته است، این مواد، دارای طول عمر بیشتری نسبت به عوامل ضدمیکروبی آلی هستند. افزایش آگاهی از بیماریهای عفونی ناشی از میکروارگانیسم های مختلف و توسعه مقاومت به آنتی بیوتیک[11]، باعث می شود، این تحقیق برای مواد جدید و کارآمد مواد ضدباکتری ضروری باشد.
واژه هاي كليدي
فنّاوری نانو، نانو سلولز فیبریله شده، نانو ذرّات نقره و کاغذ بسته بندی.
1- مقدمه
بیشک امروزه یکی از فنّاوریهایی که مقبولیت و جاذبه خاصی در میان جامعه علمی پیدا کرده و باعث بهبود خواص و ویژگی های مواد شده، فنّاوري نانو است. فنّاوري‌نانو، واژه‌اي كلي است كه به تمام فنّاوري هاي پيشرفته در عرصه كار با مقياس نانو یعنی یک تا صد نانومتر اطلاق مي‌شود]1[. فنّاوری نانو یکی از سریعترین شاخه های تحقیقاتی در حال رشد در جهان است. این فنّاوری یکی از آخرین دستاوردهای علمی است که در شاخه های مختلف دانش بشری در حال ریشه دواندن است. شناخت و استفاده موفقیتآمیز از فنّاورى نانو در صنعت چوب، تولید محصولات جدید با ارزش افزوده بالا را ممکن مىسازد. تأثیر فنّاوري نانو بر صنعت کاغذ و مقواسازي، صنعتی سرمایه بر است و زمان لازم براي به کارگیري فرآیندهاي جدید در آن بسیار زیاد است. با این شرایط، تعویض تجهیزات پرهزینه فقط هنگام بازسازي هاي عمده و راه اندازي خطوط تولید جدید انجام میشود. کلیه فنّاوري ها از دهه 80 آغاز شد و محصولات جدید در دهه 90 توسعه یافته اند. تا کنون تعداد اندکی از کاربردهاي فنّاوري نانو در صنعت کاغذ به کار گرفته شده است. به طور مثال، استفاده از نانومیکرو ذرّات (سیلیکاي کلوئیدي[12]، هیدروکسید آلومینیوم کلوئیدي[13]) به صورت ترکیب با پلیالکترولیتهاي کاتیونی[14]، حفاظهاي نانو کامپوزیتی[15] براي استفاده در بسته بندي غذا، عایقهاي روغن و چربی و تولید کاغذهای بهداشتی ضد باکتری بخشی از این کاربردهاست]1[. ایده استفاده از مواد در اندازه نانو به منظور بالا بردن عملکرد کاغذ و مقوا در تمام محدوده کاربردها از بهبود خواص نوری و مقاومتی تا تقویت خواص ممانعتی را پوشش میدهد.
رشد روز افزون مصرف مصنوعات کاغذی، نیازهای مقاومتی ویژه بالاتر در محصولات جدید، از جمله استفاده از مصنوعات سلولزی در مصارف غیرتحریر مثل محصولات بسته بندی، بهداشتی و همچنین بهبود خواصی همچون چاپپذیری و غیره نیاز به استفاده از روشها و مواد مختلف تقویتکننده ساختار کاغذ را افزایش میدهد]2[. پژوهشهاي گستردهاي براي بهبود خواص کاغذ و مقواي بسته بندي با استفاده از تقویتکننده هاي سازگار با محیط زیست در حال انجام است. یکی از راهکارهاي مناسب در بهبود خواص مقاومتی این نوع از کاغذها، استفاده از تقویت کننده ها، از جمله نانوساختارهاي سلولزي است]3[. پيشرفت در بسته بندي هوشمند در صنایع بسته بندی مواد غذایی براي افزايش عمر مفيد محصولات غذايي، هدف بسياري از شرکتها است. اين سيستمهاي بسته بندي قادر خواهند بود پارگيها و سوراخ هاي کوچک را با توجّه به شرايط محيطي(مانند تغييرات دما و رطوبت) ترميم و مصرفکننده را از فساد ماده غذايي آگاه سازند. فنّاوري نانو ميتواند در مواردي مانند افزايش مقاومت به نفوذ در پوشش ها، افزايش ويژگيهاي ديواره(مکانيکي، حرارتي، شيميايي و ميکروبي)، افزايش مقاومت در برابر گرما، جلوگیری از گسترش ميکروبهاي فعال و قارچها در سطوح بسته بندی کارساز باشد. هدف از این مقاله، چگونگی بهبود همزمان ویژگیهای مکانیکی و ضدباکتری کاغذ میباشد که برای این منظور، تولید نانوسلولز فیبریله شده ضد باکتری با استفاده از نانو ذرّات نقره مورد بررسی قرار میگیرد.