تهران , میدان فاطمی , خیابان جویبار , کوچه میرهادی شرقی , پلاک ۱۹ , واحد ۸
تهران , میدان فاطمی , خیابان جویبار , کوچه میرهادی شرقی , پلاک ۱۹ , واحد 8
02188921613

کاربرد نانو در صنعت کاغذ

کاربرد نانو در صنعت کاغذ

علوم و فناوری نانو موجب تحول در علم مواد شده و توسعه گستره‌ ای از مواد جدید و بهبود یافته به‌ وسیله نانو ساختار ها را به دنبال دارد. این پیشرفت‌ ها برای صنعت کاغذ می‌تواند از اهمیت حیاتی برخوردار باشد.
با کاهش ابعاد نانو مواد به پایین‌تر از طول بحرانی ، رفتارهای کاملاً متفاوتی از آنها مشاهده می شود.
استفاده از خواص مواد در مقیاس نانو ، امکان ساخت مواد و ابزار با کارآیی و خواصی که دسترسی به آنها قبلاً ممکن نبوده است را فراهم می سازد.

نانو ساختار ها در اشکال مختلفی از جمله پوشش ، پودر ، کامپوزیت و دیگر شکل‌ها باعث ایجاد تحول در شماری از بخش‌های صنعتی از جمله موارد زیر می شوند :
پوشش‌ ها و رنگ ؛
حفاظت در برابر خوردگی ؛
حفاظت زیست‌ محیطی ؛
چسب و پلیمر های رسانا ؛
دارو رسانی ؛
مواد زیست‌ سازگار ؛
حفاظ‌ های کارکردی ؛
سطوح هوشمند خود تمیزکننده ؛
چاپ کارکردی ؛
مخابرات نوری ؛
جوهر و کاغذ های الکترونیکی ؛
منابع انرژی قابل حمل ؛
تصفیه آب ؛

نانو مواد شامل موارد زیر هستند :

خوشه‌ های اتمی ( نقاط کوانتومی، ماکرو مولکول‌ های معدنی، نقاط نانومتری ) ؛
گلوله‌ هایی با ابعاد کمتر از ۱۰۰ نانو متر ( مواد نانو بلوری ، نانو فازی و نانو ساختاری ) ؛
الیافی با قطر کمتر از ۱۰۰ نانو متر ( نانو میله‌ ها ، نانو صفحه‌ ها ، نانو لوله‌ ها ، نانو الیاف و سیم‌های کوانتومی ) ؛
فیلم‌ هایی با ضخامت کمتر از ۱۰۰ نانومتر ؛
نانو حفره‌ ها ؛
نانو کامپوزیت‌ ها

ترکیب نانو مواد می‌تواند شامل هر عنصر طبیعی باشد که مهمترین آن عبارتند از :
سیلیکات‌ ها ، ‌کاربید ها ، ‌نیترید ها ، اکسید ها ، بورید ها ، ‌سلنید ها ، تلورید ها ، ‌سولفید ها ، هالید ها ، آلیاژ ها ، ‌فلز ها و پلیمرهای آلی

هم‌اکنون فناوری نانو ذرات در حال تأثیر گذاری بر تعدادی از محصولات و خدمات ، از جمله صنعت کاغذ است. پیشرفت‌های اخیر موجب کاهش نیاز به مواد برای ساخت محصولات و افزایش کارآیی سوخت در خودرو ها و هواپیما ها شده است . همچنین کنترل ساختار مواد در مقیاس نانو در بهبود کارآیی مواد مغناطیسی مورد استفاده قرار می گیرد و این روند موجب افزایش کارآیی موتور ها و ژنراتور های الکتریکی خواهد شد.

از دیگر انواع مواد ، ‌ به خصوص آنهایی که در باتریها و پیل‌های سوختی به کار می روند نیز به روش‌ های مشابهی در حال بهبود و ترقی هستند و نتیجه این‌ تلاش‌ ها به صورت منابع تولید نیروی سبک و قابل حمل در تلفن‌ های همراه ، رایانه‌ های کیفی و موارد دیگر دیده می شود . در زمینه‌ کنترل خواص سطحی مواد در منسوجات ، رنگ‌ ها و پوشش‌ ها نیز‌ خواصی همچون قابلیت نفوذ هوا در مواد، ضد آب و ضد لک بودن لباس‌ ها و فرش‌ ها دیده می شود.
نانو ذرات، به علت سطح ویژه بسیار بالا کاتالیست‌ های بسیار فعالی هستند و به منظور بهبود خواص و تنوع پلاستیک‌ ها، مورد استفاده قرار گرفته‌اند . نیز در کلوئید ها و در صفحات خورشیدی ، جوهر چاپگر ها و رنگ‌ ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

رنگدانه برای جوهر 

پیشرفت‌ های اخیر در فناوری نانو ، ‌در حال ایجاد فرصت‌های جدیدی است که از سوی سازندگان و مصرف‌کنندگان جوهر مورد توجه قرار گرفته است تا خواص و کارآیی جوهر ها را افزایش دهد.
به عنوان مثال BASF تخمین می زند که این دسته از محصولات فناوری نانو ده درصد از فروش اخیرشان را شامل ‌شود . یکی از محصولات فناوری نانو در این عرصه ، رنگدانه‌ های نانو متری است که شامل دی اکسید تیتانیوم است و ظرفیت بالایی در جذب نور دارد.
هم‌ اکنون محققان در تلاشند تا با استفاده از نانو مواد و بدون استفاده از رنگدانه‌های متعارف، ‌به رنگ‌های متفاوت دست یابند.
این رنگ‌ ها که با توزیع نانو ذرات هم اندازه ایجاد می‌شوند، درست به همان شکلی که رنگ بخش‌های مختلف بال پروانه‌ ها با هم تفاوت می کند ، می باشند.
همچنین محققان در حال توسعه پلیمر های چند شاخه (hyperbranched) از پلی یورتان‌ ها هستند تا از این طریق مشکلات چاپگرهای استفاده‌ کننده از سیستم‌های جوهر متفاوت برای چاپ بر روی پلیمرهای قطبی مثل پلی استر و پلی آمید، نیز پلاستیک‌ های غیر قطبی مثل پلی اتیلن و پلی پروپیلن را حل نمایند. تعداد بسیار فراوان گروه‌ های عاملی بر روی پلیمر های چند شاخه، گروه‌های پیوندی کافی برای اتصال جوهر به نقاط چسبنده بر سطح پلیمر را ایجاد می کند.
چاپگر های جوهرافشان ، ‌زمینه دیگری برای کاربرد فناوری نانو ذرات هستند. برای مثال ، شرکت دیگوسا (Degussa) از فناوری نانو ذرات خود به منظور توسعه محدوده‌ای از رنگدانه‌ های کوچک استفاده کرده است تا پایداری رنگ بر روی سطوح را افزایش دهد. چندی پیش شرکت بزرگ Nano Products در آمریکا نیز خبر از راه‌اندازی خطوط تولید جدید با استفاده از نانو ذرات ™PureNano به عنوان جوهر را داده است. ترکیبات , رنگدانه‌ ها و پوشش‌های دی الکتریک ، هادی و مغناطیسی ، نمونه‌ هایی از جوهر و فاز های پراکنده نانو متری هستند.

پیشنهاد می کنیم مطلب ” نگاه ویژه محیط زیست به مرکب های پایه آب ” را نیز مطالعه نمائید

سیستم‌ های نگهداری

صنعت کاغذ ، سال‌ های زیادی است که از اصول علوم و فناوری نانو به‌ ویژه در زمینه شیمی تَر، برای توسعه سیستم‌ های نگهداری بهره گرفته است. یک سیستم نانو ذره اولیه – که هنوز هم مورد استفاده قرار می گیرد – یک نانو ذره آنیونی ( سیلیکای کلوئیدی ) و نشاسته کاتیونی را با هم ترکیب می کرد . نسل بعدی این سیستم که در سال ۱۹۹۲ به‌ وجود آمد شامل ذرات سیلیکای ساختاری با طراحی خاص است که به منظور ترکیب با پلی اکریلامید کاتیونی (C-PAM) سنتزی به‌وجود آمده‌اند و مشخص شده است که ساختار بسیار مرتب این نانو ذرات موجب واکنش بسیار بهتر آنها با C-PAM می‌شود. کره‌های سیلیکا در نانو ذره ساختاری ، ‌پیوندهای کوالانسی بسیار قوی سیلوکسان را به وجود می آورند که تنش‌های ماشین نمی توانند به‌ راحتی آنها را بشکنند.
در سال ۲۰۰۰ شرکت Eka Chemicals سیستم Compozil Select را ارائه کرد ، که یک سیستم نانو ذره‌ای مبتنی بر مولکول‌ های کلوئیدی سیلیکای آنیونی و ترکیبات پلیمری کاتیونی مثل صمغ ، گوار ، پلی اکریلامید ها ، ‌ نشاسته کاتیونی و آشغال‌گیرهای آنیونی است. مولکول‌ های بسیار کوچک ، سطح ویژه و دانستیه بار بسیار بالایی ایجاد می کنند. این خواص کلیدی موجب بهبود لخته‌ شدن و بهبود سیستم نگهدارنده می شوند.

پوشش‌ها

پوشش‌‌ها یکی از نانو مواد بسیار مهم هستند، که در موارد بسیاری ، ‌از پوشش‌های مقاوم نسبت به خش در شیشه‌ ها گرفته تا وسایل خود تمیز کن کاربرد دارند. یک نمونه از این موارد، پوشش کامپوزیت نانوسرامیکی از جنس آلومینا و تیتانیا با نام تجاری Nanox2613 است که شرکت Inframat آن‌را ساخته است.
دوام این نانو سرامیک آلومینا  تیتانیا در مقایسه با مشابه سرامیکی ، بین چهار تا شش برابر است و در عین حال ، فاکتور سختی آن نیز دو برابر بیشتر از نوع غیر نانومتری است. علی رغم قیمت بالای این محصول (۳۰ تا۵۰ دلار به ازای هر پوند) استفاده از آن از نظر اقتصادی به صرفه است.

به عنوان مثال ، نیروی دریایی آمریکا اکنون با استفاده از پوشش نانو ساختاری در موارد زیادی از جمله شیرهای ورود و خروج هوا در زیردریایی ها حدود ۴۰۰ هزار دلار در هر کشتی و به طور تقریبی ۲۰ میلیون دلار در ده سال آینده صرفه‌جویی خواهد کرد.
Nanox به عنوان یکی از پوشش‌ های مناسب برای تانک‌های شنی، شفت‌های پریسکوپ ، شیرها و بسیاری از ادوات مورد استفاده در محیط‌ های دریایی ارزیابی می شود. یکی از شرکت‌ های معدنی که نیکل و کبالت را از سنگ‌های معدنی به دست می آورد، از پوشش Nanox در شیرهای موسوم به ball valve استفاده کرده است. چنین شیرهایی باید در مقابل عبور دوغابی از سنگ‌ ریزه در محیط بسیار اسیدی و فشار بالا مقاومت کنند. شیرهای معمولی در چنین شرایطی فقط چند ساعت پس از جلا دهی دوام می آورند، در حالی که دوره کار شیر های پوشش‌دار به دو روز می رسد.
Nanox در صنعت خودرو سازی نیز در مواردی همچون سیستم اگزوز مورد آزمایش قرار گرفته است. شرکت‌ های نفت و گاز نیز در حال ارزیابی این پوشش برای پمپ‌های چرخشی هستند.

دیگر کاربردهای پیشنهاد شده برای Nanox ،صنایع چاپ و کاغذ سازی می‌باشد.

نوشته های مرتبط
یک پاسخ بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.فیلد های مورد نیاز علامت گذاری شده اند *