به گزارش ایسنا، وقتی کاغذ خشک می‌شود و متعاقباً دوباره خیس می‌شود، ویژگی‌های آن به طور دائمی تغییر می‌کنند. این پدیده به عنوان «Hornification» شناخته می‌شود.

به نقل از فیز، بررسی جدید پژوهشگران سوئدی نشان می‌دهد این فرآیند پیچیده‌تر از آن چیزی است که پیشتر تصور می‌شد و دما، رطوبت و نوع الیاف همگی نقش‌های تعیین‌کننده‌ای را در آن دارند. الیاف موجود در محصولات کاغذی در طول فرآیند Hornification، بخشی از توانایی خود را در جذب آب از دست می‌دهند. این امر پیامدهای قابل توجهی را برای همه چیز از تولید کاغذ گرفته تا بازیافت به همراه دارد که در آنها کنترل استحکام و دوام مواد بسیار مهم است.

«بیورن سیوستراند»(Björn Sjöstrand)، دانشیار مهندسی شیمی «دانشگاه کارلستاد» (Karlstad University) و سرپرست این پروژه گفت: Hornification اساساً بیشتر درباره حذف آب است تا اضافه کردن گرما و این بدان معناست که ما می‌توانیم در واقع ویژگی‌های ماده را تحت کنترل درآوریم و از کاهش استحکام جلوگیری کنیم.

یکی از شگفت‌انگیزترین یافته‌ها این است که Hornification با افزایش دما به طور پیوسته افزایش نمی‌یابد. در عوض، یک منطقه شیب مشخص در دمای ۴۰ تا ۶۰ درجه سلسیوس وجود دارد که در آن تغییرات ساختاری در الیاف حداقل هستند و ماده در قوی‌ترین حالت خود قرار دارد. این الگو اکنون در چندین نوع خمیر کاغذ تأیید شده است و به مشاهدات جداگانه گزارش‌شده در پژوهش‌های پیشین اعتبار می‌بخشد.

این پژوهش، نکته‌ای را نیز مشخص کرد که پیشتر نامشخص بود. نکته این است که در درجه اول، حذف آب به شکل‌گیری فرآیند Hornification می‌انجامد، نه خود گرما. هنگامی که اثر دمای بالا از فرآیند خشک کردن جدا شد، نتایج نشان دادند که گرما به تنهایی تقریباً هیچ تأثیری را بر ساختار الیاف ندارد. این امر تصویر واضح‌تری را از آنچه واقعاً درون ماده اتفاق می‌افتد، ارائه می‌دهد.

نتایج بیشتر نشان می‌دهند که خمیر کاغذ چوب سفت بیشتر از خمیر کاغذ چوب نرم تحت تأثیر قرار می‌گیرد، زیرا الیاف چوب سفت، ساختار پیچیده‌تری دارند و پیش از خشک شدن در آب بیشتر متورم می‌شوند و این به فروپاشی بیشتر و Hornification قوی‌تر طی روند خشک شدن در مقایسه با الیاف چوب نرم می‌انجامد. یکی دیگر از قطعات مهم پازل این است که پژوهشگران یک رابطه خطی را بین از دست دادن استحکام مواد و درجه Hornification شناسایی کرده‌اند. این بدان معناست که اکنون می‌توان تغییرات ساختاری میکروسکوپی را مستقیماً با استحکام کاغذ مرتبط دانست؛ چیزی که قبلاً فاقد مبنای کمّی مشخصی بود.

پژوهش حاضر، این نظریه را تقویت می‌کند که Hornification در درجه اول توسط پیوند هیدروژنی بین الیاف کنترل می‌شود و در عین حال نشان می‌دهد که چگونه تعامل بین دما، از دست دادن رطوبت و نوع الیاف، نحوه توسعه این فرآیند را تعیین می‌کند. با کسب اطلاعات بیشتر درباره آنچه در سطح الیاف اتفاق می‌افتد، صنعت می‌تواند فرآیندها را بهینه‌سازی کند کرده و افت کیفیت را در طول استفاده مجدد کاهش دهد.

این پژوهش در «Nordic Pulp & Paper Research Journal» به چاپ رسید.

انتهای پیام