تبلیغات
فیزیک - فناوری نانو و صنعت کاغذ
فیزیک
دبیرستان دخترانه علامه محمدتقی جعفری استان کرمانشاه
گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من
درباره وبلاگ


وبلاگ جهاد علمی در آبان ماه 91 شروع به فعالیت در عرصه فیزیک کرده است و امید است بتواند مورد رضایت شما قرار گیرد.

مدیر سایت: مهسا احمدی

دبیر محترم: خانم تمله

مدیر وبلاگ : مهسا احمدی
نویسندگان
نظرسنجی
اطلاعات شما در مورد نانو در چه حد میباشد؟





برچسبها

صنعت کاغذ و مقوا سازی ، صنعتی سرمایه بر است وزمان لازم برای به کارگیری فرایندهای جدید در آن عموما بسیار زیاد است . با این شرایط ، تعویض تجهیزات پرهزینه فقط هنگام بازسازی های عمده و راه اندازی خطوط تولید جدید صورت می گیرد . تا کنون تنها تعداد اندکی از کاربردهای فناوری نانو در صنعت کاغذ به کار گرفته شده است که یکی از مشهورترین آنها استفاده از نانو/ میکرو ذرات (سیلیکای کلوئیدی ، هیدروکسید آلومینییم کلوئیدی ) به صورت ترکیب با پلی الکترولیت های کاتیونی است . کلیه این فناوری ها از دهه 80 آغاز ومحصولات جدید ، در دهه 90 توسعه یافته اند . دیگر فناوری های در حال توسعه شامل استفاده از حفاظ های نانو کامپوزیتی برای استفاده در بسته بندی غذا و عایق های روغن و چربی است . فناوری نانو را می توان پل ارتباطی ماشین آلات کاغذ سازی وسایر تجهیزات فرایندی به شمار آورد . می توان نانو فیلتراسیون را در تصفیه آب های فرایندی ( مورد استفاده در ماشینها ودستگاههای آسیابی تولید کاغذ ومقوا ) به کار برد و از نانو روکشهای ضد خش برای تولید پرس ها ونیز ساخت اجزای مختلف ماشین آلات کاغذ سازی استفاده کرد .

فهرست

1- وضعیت کنونی کاغذ سازی و بسته بندی با نانو

صنعت کاغذ و مقواسازی، صنعتی سرمایه بر است و زمان لازم برای به کارگیری فرایندهای جدید در آن عموماً بسیار زیاد است. با این شرایط، تعویض تجهیزات پرهزینه فقط هنگام بازسازی های عمده و راه اندازی خطوط تولید جدید صورت می گیرد. تاکنون تنها تعداد اندکی از کاربردهای فناوری نانو در صنعت کاغذ به کارگرفته شده است که یکی از مشهورترین آنها استفاده از نانو/ میکرو ذرات (سیلیکای کلوئیدی، هیدروکسید آلومینیوم کلوئیدی) به صورت ترکیب با پلی الکترولیت های کاتیونی است. کلیه این فناوری ها از دهه80 آغاز و محصولات جدید، در دهه 90 توسعه یافتنه اند. دیگر فناوری های در حال توسعه شامل استفاده از حفاظ های نانوکامپوزیتی برای استفاده در بسته بندی غذا و عایق های روغن و چربی است.

فناوری نانو را می توان پل ارتباط ماشین آلات کاغذ سازی و سایر تجهیزات فرایندی به شمار آورد. می توان نانوفیلتراسیون را در تصفیه آب های فرایندی (مورد استفاده در ماشین ها و دستگاه های آسیابی تولید کاغذ و مقوا) به کاربرد و از نانوروکش های ضدخش برای تولید پرس ها و نیز ساخت اجزای مختلف ماشین آلات کاغذ سازی استفاده کرد.

40 درصد از کاغذ و مقوای تولیدی اروپا در بسته بندی به کار می رود. نقش مواد کاغذی اساساً استحکام بخشیدن به بسته بندی و در درجه دوم ایجاد ظاهری زیبا برای آن است. روکش بسته بندی های استاندارد کاغذی را می توان با استفاده از ترکیب فناوری های مختلفی مانند لایه لایه سازی/ اکستروژن (lamination/extrusion)، متالیزاسیون(metallization) و روکش دهی انتشاری (dispersion)، به دست آورد. روکش دهی انتشاری مقوا، روشی است که می توان به طور توأم با روش لایه لایه سازی/ اکستروژن به کار برد. اگرچه روکش دهی انتشاری به شیوه سنتی، با قابلیت تولید انبوه است، اما برای تولید مناسب نیست. هم اکنون پیشنهادهای جدید در مورد روش روکش دهی انتشاری مانند روکش دهی های خشک و روش های پلاستی سُل (Plastisol) در حال توسعه اند. روکش های رنگدانه ای به صورت سنتی و قالب زنی سطحی از جمله روش هایی است که به دلیل برخی ویژگی های خاص حفاظتی برای بسته بندی مواد استفاده می شود.

قابل ذکر است که در صورت استفاده از نانوکامپوزیت های پایه رسی در غشاءها و روکش ها، خواص محافظتی بسیار مطلوب و پیشرفته ای به دست می آید که این مقوله هم اکنون بخش مهمی از فعالیت های تحقیق و توسعه را به خود اختصاص داده است.

بسته بندی هوشمند نیز از زمینه های بسیار مهم تحقیق و توسعه است. با ورود خصوصیات هوشمند به فرایند چاپ، مثلاً با استفاده از جوهرهایی که عملکردهای دلخواهی را به کاغذ می بخشد، تولید مواد بسته بندی مناسب، امکان پذیر خواهد بود. در حال حاضر، چندین فناوری برای ایجاد ویژگی های جدید در محصولات کاغذی، مانند تعبیه انواع مختلف آشکارسازها بر روی محصولات کاغذی، با استفاده از فناوری های چاپ مدرن با همراه جوهرهای ویژه و پلیمرهای رسانا، در حال بررسی است.

2- چالش ها صنعت کاغذ و فواید نانو

با شرایطی که بدان اشاره شد، صنعت کاغذ با چالش هایی روبه رو است که در زیر به برخی از آنها اشاره می شود:

  • کاهش مقدار مواد خام و افزودنی های مورد نیاز برای دستیابی به ویژگی های مورد نیاز در کاغذ؛بسط حوزه کاربرد کاغذ از طریق جزء جزء کردن فیبرها؛
  • و فناوری لایه بندی صفحات؛اصلاح شیوه تشکیل، نگهداری و کنترل مواد زائد آنیونی از طریق افزودنی های جدید به کاغذ؛ و کنترل خواص و مشخصه های سطحی فیبرها؛ توسعه فناوری های روکش دهی ساختاری به منظور چاپ بهبود یافته و افزایش کارکرد سطوح کاغذی؛
  • توسعه روکش های محافظ برای افزایش مقاومت مقوا در برابر آب، چربی و گاز؛
  • ایجاد ابزارهای هوشمند شامل حسگرها و الکترونیک مولکولی برای خدمات بسته بندی و سیستم های منطقی؛
  • حصول بازارهای جدید برای کاغذ؛ و برچسب گذاری به منظور تسهیل روند اصلاح و بازیافت فیبرها.
  • بهبود ویژگی های عملکردی چوب و همزمان با آن، حفظ جنبه های زیبایی ظاهری محصولات چوبی جامد؛

امکان های جدید به منظور غلبه بر ویژگی هایی از چوب که موجب نامرغوبی آن می شود مانند:

  • نفوذپذیری در برابر رطوبت؛
  • پوسیدگی میکروبی؛
  • پوسیدگی در اثر حرارت؛
  • انواع جدیدی از چسب ها و روکش های سطحی با مقاومت افزایش یافته برای:
  • شرایط متفاوت رطوبتی؛
  • شرایط متفاوت آب و هوایی؛
  • قرارگیری در معرض اشعه فرابنفش؛
  • ترکیب محصولات چوبی با دیگر مواد مورد کاربرد در فناوری های جدید؛
  • بهبود عملکرد چوب در برابر آتش به منظور حفظ خواص عملکردی ذاتی چوب، اثرات اکوسیستمی و نیز تقویت منابع مواد خام تجدید پذیر؛
  • آزادسازی تدریجی ترکیبات ضد میکروبی

3- فرصت های فناوری نانو در فیبرهای مقوایی (پیوندزنی فیبرها با ماکرومولکول های طراحی شده)

اخیراَ راهبردهای پلیمر یزاسیون به گونه ای گسترش یافته اند که ساخت پلیمرهای مجزا و یا ترکیبی با ساختارهای کنترل شده، دقیق و بدون نقص را امکان پذیر نموده اند. سنتز پلی آمینو اسیدها و یا پروتئین ها و پپتید های مصنوعی با استفاده از روش های بازسازی شده، پلیمریزاسیون حلقه گشایی (ring-opening) لاکتون ها و لاکتیدها، و پلیمریزاسیون رادیکالی کنترل شده مونومرهای وینیل مانند پلیمریزاسیون (ATRP) و پلیمریزاسیون RAFT از آن جمله اند. با این روش های جدید، سنتز زنجیره های پلیمری با ساختار مولکولی مشخص، امکان پذیر می شود. به عنوان مثال ATRP را می توان برای پیوند زدن مونومرهای وینیل به سطوح سلولزی، که به وسیله آغازگرهای محدود کننده سطح مانند برومواسترها فعال شده اند، به کار برد.

چنانچه بتوان پلیمرهایی با کارکرد مناسب و طراحی شده را به سطح فیبرها متصل نمود، فیبرها هم با سیالات آلی و هم با آب سازگار می شوند و این عمل برای فیبرهای مقوایی به خصوص برای کاربردهای ویژه ای مانند کامپوزیت های تقویت شده فیبری، بسیار ایده آل است.

4- اصلاح فیبرها با استفاده از خود آرایی

در اواخر دهه 90 کشف شد که با استفاده از اصلاح سطوح به وسیله پلیمرها یا نانوذرات با بار مخالف، امکان تشکیل لایه های نازک خودسامان کنترل شده، روی زیرلایه های جامد وجود دارد.

از آن زمان به بعد تحقیقات نظری قابل ملاحظه ای روی این موضوع عملی، متمرکز شد و امروزه وسایل ساطع کننده نور و لایه های با برهم کنش الکترونیکی یا شیمیایی از دستاوردهای این تحقیقات است. همچنین ثابت شده است که این روش را می توان برای تولید فیبرهای سلولزی و فیبرهای رسانا به کار برد.

روش دیگری نیز برای هنگامی که سطوح با استفاده از کمپلکس های پلی الکترولیتی (PEC) به عمل می آیند توسعه داده شده است. با این روش، عملکردی تقریباً مشابه روش پلی الکترولیت چند لایه ای (PEM) امکان پذیر می شود که در این روش تعداد مراحل نصف مراحل روش قبلی است. همچنین می توان پلی الکترولیت ها و نانوذرات را با هم ترکیب نمود و در نهایت ذرات بسیار کوچک تری به دست آورد. با توجه به گسترش سریع نانوذرات می توان محصولاتی چوبی تولید کرد که دارای دامنه خواص وسیعی هستند.

ترکیب انواع جدید پلی الکترولیت ها، روش های پلیمریزاسیون و انواع پلیمرهای خود ساخته، فرصت های قابل توجهی را در هر دو زمینه PEC و PEM پیش روی ما قرارمی دهد. همچنین اخیراً ثابت شده است که رسوب دادن انواع مختلفی از ترکیبات اسیدی سیلیس دار درون دیواره فیبرها، روش بسیار مؤثری برای ایجاد یک ساختار از پیش تعیین شده و نیز افزودن خواص عملکردی اساسی و ویژه به فیبرهاست.

5- اصلاح فیبرها با استفاده از آنزیم ها

در دهه اخیر، آنزیم های تک عضوی زیادی به صورت تجاری تولید و در دسترس قرار گرفته اند. این آنزیم ها قادر به اصلاح و یا کاهش میزان انتخاب پذیری بالای سلولز بوده و کاربردهای فنی بسیار گسترده ای در مواد شوینده و فرایندهای ویژه ای مانند جوهرزدایی در صنعت کاغذ پیدا نموده اند. با استفاده از آنزیم های تک عضوی، انجام اصلاحات سطحی ویژه روی فیبرها، به منظور فعال نمودن و تغییر خواص آنها با روش های متداول امکان پذیر می شود.

می توان روش های آنزیمی را در تلفیق با روش های فیزیکی و شیمیایی برای ساخت موادی با عملکرد بسیار بالا و قابل استفاده در محصولات تعاملی به کار برد. آنزیم ها ابزارهای ایده آلی برای تولید فیبرهای زیست تعاملی هستند.

آنزیم سلوبایوز د هیدروژناز، مورد مناسبی برای کاربرد در حسگرهای زیستی آمپرسنج است. این آنزیم در ترکیب با لایه های سطحی رسانای فیبرهای چوبی، یک حسگر زیستی آمپرسنج کاغذی را به وجود می آورد.

اطلاعات رو به گسترش در مورد ریزساختار چوب و سایر مشتقات آن، که در طی پنج سال اخیر جمع آوری شده است را می توان همراه با فناوری زیست تقلید (biomimetic)، برای ساخت موادی با عملکرد بالا و بی نظیر مانند فیبرهای تعاملی به کار گرفت. همچنین از سلولزهای میکروفیبری که از طریق یک روش فعال سازی آنزیمی تولید می شوند برای ساخت نانومواد کامپوزیتی با شکل و کاربردهای جدید استفاده کرد.

کاربرد دیگر فناوری زیست تقلید، تولید چوب پنبه مصنوعی (پلیمر گیاهی موجود در ریشه و پوست درخت)، است که می توان از آن به عنوان مقاوم ترین و آبگریز ترین ماده چوبی نام برد. این ماده را می توان با استفاده از محصولات جانبی صنعت کاغذسازی پلیمریزه کرده، و آن را برای ساخت مواد ضد رطوبت - مناسب برای استفاده در گوشی های همراه- به کار برد.مثال آخر، کاربرد زایلوگلوکان در اصلاح آنزیمی سلولز به منظور ساخت شبکه های فیبری است.

6- بسته بندی های تعاملی

محصولات الکترونیک چاپی طی 15 سال اخیر پیشرفت چشمگیری نمودند و هم اکنون نیز با سرعت فوق العاده ای در حال گسترش می باشند. از جمله بازارهای الکترونیک چاپی می توان به بسته بندی های هوشمند، نمایشگرهای کاغذی پیشرفته، حسگرها و اسباب بازی های تعاملی با مبنای کاغذ های ساده برای بچه ها اشاره کرد.

پیشرفت در این زمینه به حدی است که امکان ساخت نمایشگرها/OLEDS، ترانزیستورها OTFTS برای کاربرد در مدارهای منطقی ساده، دکمه های فشاری برقی، حسگرها و آنتن های کاغذی را فراهم آورده است.

7- روکش های عملکردی

در حوزه فناوری روکش دهی، حداقل دو زمینه بسیار وسیع وجود دارد که عبارتند از: روکش های میکرو و نانوساختاری و روکش های نانوکامپوزیتی.

روش روکش دهی تیغه ای (blade coating) یک شیوه متداول در صنعت کاغذسازی است. در این روش هیچ ساختار خاصی تشکیل نمی شود؛ زیرا فشار بالای تیغه موجب شکسته شدن تعاملات کلوئیدی در طی فرایند روکش دهی می شود.

فناوری های جدید روکش دهی مانند روکش دهی پاششی و روکش دهی اکستروژنی/ غشائی، زمینه را برای روکش دهی میکرو و نانوساختاری فراهم آورده اند. کاربردهای این فناوری چند منظوره است؛ روکش دهی ساختاری می تواند روکش های حجیمی را با خواص بسیار ممتاز و ویژگی خشک کنندگی سریع جوهر ایجاد نماید. ساختار سطح روکش ها زمینه هایی از ساخت سطوح مافوق آبگریز و مافوق جاذب برای کاربردهای بسیار گسترده ارائه می دهد.

در روکش های نانوکامپوزیتی از ناهمسان گردی بسیار زیاد نانورس ها برای افزایش مقاومت روکش ها در برابر آب، چربی و گازها استفاده می شود. روکش های نانوکامپوزیتی قادر به ایجاد لایه های بسیار نازک، فوق العاده مستحکم و ضد خراش هستند.

با استفاده از نانوذراتی مانند دی اکسید تیتانیوم می توان روکش هایی مقاوم در برابر اشعه فرابنفش یا دیگر پدیده های نوری خاص تولید کرد.

8- موانع فناوری نانو در بسته بندی و ساخت کاغذ و مقوا

ابداع فناوری های جدید، خود می تواند موانعی در بخش های بعدی ایجاد کند. برای مثال توسعه نانوروکش ها، خود مستلزم ایجاد برخی تغییرات در فناوری چاپ همچون تغییر فرمولاسیون جوهرهاست. این امر برای یک زنجیره چند بخشی، مانند کارگاه های چاپ به عنوان یک مانع به حساب می آید؛ زیرا روند انطباق بازار با فناوری های جدید در این صنعت بسیار کند است.

بنیادی ترین ابداعات فناوری نانو نیازمند برقراری تعامل میان اکثریت اعضای بازار است و تلاش برای ایجاد چنین تعاملاتی، اغلب به وسیله سیاست های رقابتی محدود می شود.

9- کاربرد چوب پلاستیک (کامپوزیت با فناوری جدید)

این محصول به دلیل خواص و ویژگیهایی که دارد در زمینه کاربرد بسیار متنوع و گسترده می باشد چرا که از این کامپوزیت محصولات بسیار متنوعی را می توان تولید نمود . محصولات تولیدی از این کامپوزیتها مورد مصرف بخشهای مختلفی از قبیل ساختمان سازی، خودروسازی (وسایل تزئینی داخلی)، دکوراسیون، راه آهن، کشتی سازی(عرشه) و … می باشد.

کاربرد کنونی این کامپوزیتها بیشتر به مواردی همچون تزئین کردن، روکش کاری و چهارچوبها و قالبهای پنجره باز می گردد و از آنجائیکه کامپوزیتهای چوب پلاستیک (WPC) ترکیبی ازالیاف و مواد پلاستیکی و مواد افزودنی هستند لذا می توان بسته به نوع کاربرد محصول، خواص مدنظر مصرف کننده از قبیل مقاومت در برابر آتش، اصطلاک، عایق صوت بودن، استحکام و سختی مناسب و … را در آن لحاظ نمود که این امر خود از برتریها و ویژگیهای خوب این محصول بشمار می آید.

کامپوزیتهای چوب پلاستیک به روش اکستروژن و با قالبهای متفاوت به شکل نهایی تبدیل میشود. این کامپوزیتها محصولات چوبی هستند که نیازی به فرآوری بعدی ندارند و در برابر شرا یط جوی، رطوبت و قارچ ها مقاوم هستند از این رو برای استفاده در فضای باز که الوارهای پرداخت نشده کارایی نداشته ، بسیار مناسب هستند . همچنین این محصولات دارای خواص پلاستیکی هستند که از نظر محیط زیستی و عملکرد بسیار ممتاز هستند. از کامپوزیتهای فیبرچوب_پلاستیک همچنین برای استعمال در داخل و خارج ساختمان نیز بهره می گیرند. موارد مصرف این کامپوزیتها در کشورهای صنعتی پیشرفته بگونه ای است که در اکثر صنایع کاربرد دارند . بطور مثال از این کامپوزیتها در ساخت سفالهای سقفی، اسکله دریایی، ملزومات اداری، ابزارآلات، قالبها، الوارهای سقفی و سایر محصولات استفاده می کنند.

همانطور که اشاره شد موارد مصرف از این کامپوزیتها بسیار گسترده و متنوع می باشد اما به نظر میرسد کاربرد بارز این محصول در تخته های کف(Deck) الوار، مبلمان اداری , چهارچوب ها، پروفیل و اجزاء در و پنجره، قرنیزها، نرده ها، قفسه بندی، عرشه کشتی ها، باراندازهای بندر،روکشکاری عمودی و افقی خارجی، تابلوی مغازه ها، داخل قایقها، تراورس های ریل راه آهن، کابینت وپیشخوان آشپزخانه و … می باشد. که البته مصارف ساختمانی عمده بازار مصرف این محصول راتشکیل میدهد.





نوع مطلب : فناوری نانو، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
مهسا احمدی
یکشنبه 19 آذر 1391
پنجشنبه 16 شهریور 1396 02:48 ق.ظ
Saved as a favorite, I love your site!
دوشنبه 13 شهریور 1396 02:58 ب.ظ
My relatives every time say that I am killing my time
here at net, but I know I am getting experience all the time by reading such
pleasant articles.
دوشنبه 25 اردیبهشت 1396 01:42 ب.ظ
Thankfulness to my father who informed me regarding this blog, this blog is in fact awesome.
جمعه 1 اردیبهشت 1396 03:14 ب.ظ
Right here is the perfect site for anybody who would like to find
out about this topic. You realize a whole lot its almost tough to argue with you (not that I actually would want to…HaHa).
You definitely put a fresh spin on a topic that has been written about for years.
Excellent stuff, just great!
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر




آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
امکانات جانبی