وبلاگ

از تست مقاومت کششی کاغذ گرفته تا تعیین جذب آب به روش کاب (Cobb) و اندازه‌گیری روشنایی و کدورت، هر یک از این آزمون‌ها نقشی حیاتی در کنترل کیفیت، بهینه‌سازی فرآیند تولید و در نهایت رضایت مشتری دارند.

مقدمه: چرا آزمون‌های کاغذ و مقوا در آزمایشگاه سلولزی اهمیت دارد؟

کاغذ و مقوا، مانند هر ماده صنعتی دیگری، دارای ویژگی‌های خاصی هستند که باید اندازه‌گیری شوند. انجام تست‌های کاغذ و مقوا در آزمایشگاه سلولزی مزایای زیر را به همراه دارد:

1. تضمین کیفیت محصول نهایی: با انجام آزمایش‌های متعدد روی نمونه‌ها، اطمینان حاصل می‌شود که محصول نهایی با استانداردهای تعیین‌شده مطابقت دارد، چه این استانداردها ملی باشند (استاندارد ملی ایران) و چه بین‌المللی (مانند ISO و TAPPI).

2. بهینه‌سازی فرآیند تولید: با شناسایی نقاط ضعف و قوت محصول، می‌توان فرآیند تولید را اصلاح کرده و کیفیت را بهبود بخشید.

3. اطمینان از انطباق با استانداردهای ملی و جهانی (ISO و TAPPI): انطباق با استانداردهای مرجع، ورود محصولات به بازارهای داخلی و خارجی را تسهیل می‌کند. یکی از مهم‌ترین استانداردهای مرجع در این زمینه، استاندارد بین‌المللی ISO 12625 است که به طور خاص برای محصولات بافت نرم (تیشو) و کاغذهای بهداشتی تدوین شده و روش‌های آزمون استاندارد را برای این محصولات تعیین می‌کند.

4. کاهش هزینه‌ها و ضایعات: با شناسایی به‌موقع عیوب، می‌توان از تولید محصولات نامرغوب جلوگیری کرده و در هزینه‌ها صرفه‌جویی نمود.

5. ایجاد اعتماد در مشتری: ارائه محصولاتی با کیفیت تضمینی و دارای مستندات آزمایشگاهی معتبر، اعتماد مشتریان را جلب کرده و مزیت رقابتی ایجاد می‌کند.

بخش اول: مفاهیم پایه و استانداردهای مرجع

۱. اسلامپ (گرماژ)

گرماژ یا وزن پایه یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های کاغذ و مقوا است و نشان‌دهنده جرم یک متر مربع از ورق کاغذ بر حسب گرم می‌باشد. این پارامتر به طور مستقیم بر استحکام، ضخامت و قیمت تمام‌شده محصول تأثیر می‌گذارد. برای مثال، کاغذ کرافت با گرماژ ۱۰۵ گرم برای کاربردهای مختلف از جمله طراحی و چاپ استفاده می‌شود.

۲. نوع الیاف

کاغذ و مقوا از الیاف سلولزی (گیاهی) ساخته می‌شوند. نوع، طول و نحوه اتصال الیاف، تأثیر مستقیم بر ویژگی‌های نهایی محصول دارد. به عنوان مثال، کاغذ کرافت از خمیر کاغذ تولید شده و دارای کشسانی بالا و مقاومت زیاد در برابر پارگی است.

۳. فرآیند تولید

روش‌های تولید کاغذ (مانند روش کرافت) و همچنین عملیات تکمیلی (مانند آهارزنی) نقش کلیدی در تعیین خواص محصول نهایی ایفا می‌کنند.

۴. استاندارد ملی ایران

در ایران، استانداردهای ملی متعددی توسط مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران (ISIRI) برای صنایع سلولزی تدوین شده است. برخی از مهم‌ترین آنها عبارتند از:

• ISIRI ۳۰۵۴: کاغذ الینر

• ISIRI ۳۴۸۸: کاغذ فلوتینگ

• ISIRI ۸۲۷۳-۲: اندازه‌گیری ویژگی‌های کششی و ازدیاد طول با سرعت ثابت

• ISIRI ۴۳۱۷: خمیر کاغذ، کاغذ و…

• ISIRI ۱۳۳: روش نمونه‌برداری از کاغذ و مقوا برای آزمون

• ISIRI ۳-۱۲۹۵: تعیین زبری/صفای کاغذ (روش‌های نفوذ هوا)

۵. استانداردهای بین‌المللی

• ISO ۵۳۵: تعیین میزان جذب آب کاغذ و مقوا (روش کاب)

• ISO ۲۱۴۴: تعیین باقیمانده (خاکستر) در احتراق در ۹۰۰ درجه

• ISO ۱۲۶۲۵-۸: بافت نرم و محصولات (خشک)، تعیین زمان جذب آب و ظرفیت جذب آب

• ISO ۲۴۹۳: ۲۰۲۰ - استاندارد بین‌المللی تخصصی کاغذ و مقوا (استقامت و مقاومت خمشی)

• TAPPI T ۴۰۳: تست استحکام ترکیدگی کاغذ

• TAPPI T ۸۰۷: تست استحکام ترکیدگی برای مقوا

• TAPPI T ۴۴۱: جذب آب کاغذ و مقوا

بخش دوم: تجهیزات ضروری و پرکاربرد در آزمایشگاه سلولزی

یک آزمایشگاه سلولزی مجهز باید دارای تجهیزات زیر باشد:

بخش سوم: دسته‌بندی انواع آزمون‌های کاغذ و مقوا

الف) آزمون‌های فیزیکی و ابعادی

۱. تعیین وزن پایه (گرماژ) کاغذ و مقوا

گرماژ، یکی از مهم‌ترین پارامترهای فیزیکی کاغذ است که به عنوان مبنای بسیاری از قیمت‌گذاری‌ها عمل می‌کند. برای تعیین آن، یک نمونه با ابعاد دقیق (اغلب ۱۰×۱۰ سانتی‌متر) توسط کاتر دایکات برش داده می‌شود و سپس وزن آن با ترازوی دقیق اندازه‌گیری می‌گردد. نتیجه بر حسب گرم بر متر مربع (g/m²) گزارش می‌شود. این تست برای انواع کاغذها از جمله کاغذ کرافت با گرماژهای ۱۳۰، ۱۷۰ تا ۲۰۰ گرم که در تولید ساک‌های دستی کاغذی استفاده می‌شوند، کاربرد دارد.

۲. ضخامت‌سنجی کاغذ و مقوا

اندازه‌گیری ضخامت کاغذ (که گاهی با آن اشتباه گرفته می‌شود) توسط یک میکرومتر یا ضخامت‌سنج با صفحه فشار مشخص انجام می‌شود. این تست برای تعیین یکنواختی کاغذ در طول عرض رول، ارزیابی کیفیت کاغذهای باریک و ضخیم مانند مقوا و کاغذهای چند لایه بسیار مهم است. این موضوع به ویژه در محصولاتی مانند کیسه سیمان کاغذ چند لایه اهمیت دارد، زیرا لایه‌های اضافی قدرت، دوام و مقاومت در برابر رطوبت کیسه را افزایش می‌دهند.

۳. تعیین زبری (Roughness) و صافی (Smoothness) کاغذ

زبری کاغذ تأثیر زیادی بر کیفیت چاپ و میزان جذب جوهر دارد. روش‌های مختلفی مانند روش نفوذ هوا (روش Bendtsen و Sheffield) برای اندازه‌گیری آن وجود دارد که بر اساس میزان هوای عبوری از بین کاغذ و یک سطح صاف کار می‌کند. استاندارد ملی ایران شماره ۳-۱۲۹۵ (کاغذ و مقوا – تعیین زبری/صفا) روش‌های نفوذ هوا، به ویژه دستگاه شفیلد را برای این منظور تعیین کرده است.

ب) آزمون‌های مکانیکی و استحکامی

۱. تست مقاومت کششی (Tensile Strength) و ازدیاد طول (Elongation)

این تست برای تعیین حداکثر نیروی کششی که نمونه کاغذ قبل از پاره شدن می‌تواند تحمل کند، انجام می‌شود. طبق استاندارد ISIRI ۸۲۷۳-۲، نمونه کاغذ درون گیره‌های یک دستگاه تنسایل تستر که با سرعت ثابت حرکت می‌کند قرار می‌گیرد و نیروی وارده و تغییر طول نمونه تا لحظه گسیختگی اندازه‌گیری می‌شود. نتایج حاصل شامل موارد زیر است:

• استحکام کششی (Tensile Strength): حداکثر نیروی کششی (نیوتن بر متر) که نمونه می‌تواند تحمل کند.

• ازدیاد طول بهنگام گسیختگی (Elongation at Break): درصد افزایش طول نمونه در لحظه پاره شدن. کاغذ کرافت به دلیل الیاف تصفیه نشده دارای ویژگی کشسانی بالاست.

• جذب انرژی کششی (Tensile Energy Absorption - TEA): انرژی کل جذب شده در واحد سطح نمونه تا لحظه گسیختگی.

این تست برای طیف وسیعی از محصولات سلولزی، از کاغذهای نرم و باریک (مانند دستمال کاغذی) گرفته تا مقواهای ضخیم کاربرد دارد.

۲. تست مقاومت به تاخوردگی (Folding Endurance)

این آزمون برای تخمین توانایی کاغذ در برابر خمش، تاخوردگی و چین خوردگی در خط تا استفاده می‌شود. در دستگاه تاخوردگی MIT، یک نوار باریک از نمونه‌ی کاغذ یا مقوا به‌صورت رفت و برگشتی از یک نقطه خاص خم می‌شود. دستگاه تعداد دفعات خمش را تا لحظه پاره شدن کامل نمونه شمارش می‌کند. این تست برای مقواهای بسته‌بندی و کاغذهای لاینر که در معرض خمش‌های مکرر هستند، کاربرد زیادی دارد. این تست به طور کامل با روش ISO ۵۶۲۶ مطابقت دارد.

۳. تست مقاومت به ترکیدگی (Bursting Strength)

این تست به روش هیدرولیکی انجام می‌شود و استحکام کاغذ یا مقوا را در برابر پارگی ناگهانی تحت فشار عمودی اندازه‌گیری می‌کند. استانداردهای TAPPI T ۴۰۳ (برای کاغذ) و TAPPI T ۸۰۷ (برای مقوا) این تست را تشریح می‌کنند. استحکام ترکیدگی با استحکام کششی همبستگی زیادی دارد.

۴. تست مقاومت به پارگی (Tearing Resistance)

این آزمون نیروی مورد نیاز برای ادامه پارگی کاغذ پس از ایجاد یک برش اولیه در نمونه را اندازه‌گیری می‌کند. این تست مخصوصاً برای کاغذهای کرافت و بسته‌بندی بسیار مهم است.

ج) آزمون‌های شیمیایی

۱. تعیین جذب آب کاغذ و مقوا (Cobb Test)

این تست که بر اساس استاندارد ISO ۵۳۵ (و همچنین TAPPI T 441) انجام می‌شود، میزان آهارزنی کاغذ را نشان می‌دهد. مقدار آهار (مواد دافع آب) تعیین می‌کند که کاغذ چقدر آب جذب می‌کند. برای کاغذهایی که در معرض رطوبت قرار می‌گیرند (مانند مقوای خارجی کارتن)، جذب آب کم (آهارزنی بالا) مطلوب است. اما برای کاغذهای توالت و دستمال کاغذی که نیاز به جذب دارند، جذب آب بالا (آهارزنی پایین) مطلوب است. نحوه کار: وزن نمونه خشک، در معرض آب قرار گرفتن برای مدت معین (مثلاً ۶۰ یا ۱۸۰ ثانیه) و وزن مجدد نمونه، میزان آب جذب شده را بر حسب g/m² نشان می‌دهد. کاغذ کرافت با مقدار Cobb بیشتر یا مساوی ۶۰ گرم بر متر مربع، جذب جوهر بالایی دارد.

۲. تعیین میزان رطوبت کاغذ (Moisture Content)

با استفاده از انکوباتور یا ترازوی رطوبت‌سنج، این تست کاهش وزن کاغذ را پس از خشک شدن کامل اندازه‌گیری می‌کند. میزان رطوبت تأثیر مستقیم بر ابعاد، استحکام و قابلیت چاپ‌پذیری کاغذ دارد.

۳. تعیین میزان خاکستر (Ash Content)

این تست با سوزاندن کامل نمونه کاغذ در دمای بالا (مثلاً ۵۲۵ یا ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد) و اندازه‌گیری وزن باقیمانده غیرآلی (مواد معدنی مانند کربنات کلسیم، خاک رس و غیره) انجام می‌شود. استاندارد ISO ۲۱۴۴ برای این منظور تدوین شده است. این تست به تولیدکنندگان کمک می‌کند تا میزان پرکننده‌های معدنی (فیلرها) را در محصول خود کنترل کنند.

۴. تعیین pH کاغذ

این تست، اسیدیته یا قلیایی بودن کاغذ را که مستقیماً بر ماندگاری آن تأثیر می‌گذارد، تعیین می‌کند.

۵. تعیین کلرید و سولفات محلول در آب

این تست برای اطمینان از میزان ناخالصی‌های یونی در کاغذ که ممکن است باعث خوردگی یا مشکلات دیگر در کاربردهای حساس شوند (مانند کاغذهای بایگانی) انجام می‌شود. روش تعیین میزان کلرید محلول در آب و سولفات‌های محلول در آب نیز توسط استانداردهای ملی مربوطه تعیین شده است.

۶. تعیین باقیمانده (خاکستر) در احتراق در ۹۰۰ درجه

این روش که بر اساس استاندارد ISO ۲۱۴۴ است، برای انواع خمیر، کاغذ و مقوا معتبر بوده و حد پایین تعیین آن تقریباً ۰.۲ درصد است. این روش نیاز به وزن حداقل ۱۰ میلی‌گرم از باقی مانده دارد و دو بار انجام می‌شود تا دقت نتیجه تضمین گردد.

د) آزمون‌های نوری (اپتیکال)

۱. تعیین روشنایی (Brightness)

این تست میزان بازتاب نور آبی را از سطح کاغذ اندازه‌گیری می‌کند و برای کاغذهای تحریر، چاپ و تحریر (مانند کاغذ A4) بسیار مهم است.

۲. تعیین کدورت (Opacity)

کدورت نشان می‌دهد که چقدر متن چاپ شده در پشت کاغذ دیده می‌شود (پشت نویسی). دستگاه کدورت سنج درصد نوری را که از کاغذ عبور نمی‌کند اندازه‌گیری می‌کند. کدورت بالاتر به این معنی است که نور بهتر از نفوذ جلوگیری می‌کند و برای جلوگیری از پشت نویسی مطلوب است. استاندارد TAPPI/ANSI T ۴۵۳ نیز اثر گرمای خشک را بر ویژگی‌های نوری مانند روشنایی، زردی و کدورت بررسی می‌کند.

۳. تعیین رنگ (Color)

اندازه‌گیری رنگ کاغذ با استفاده از سیستم‌های استاندارد (مانند CIELAB) انجام می‌شود و برای کاغذهای رنگی و سفید اهمیت دارد.

بخش چهارم: ملاحظات قبل از شروع آزمایش‌ها (پیشنیازها)

پیش از شروع هرگونه آزمون‌های کاغذ و مقوا، یک سری مراحل مقدماتی طبق استاندارد ISIRI ۱۳۳ (روش نمونه‌برداری از کاغذ و مقوا برای آزمون) باید انجام شود:

۱. شرط‌سازی نمونه (Preconditioning): قبل از انجام تست، نمونه‌ها باید در یک اتاق با شرایط دمایی و رطوبتی کنترل‌شده (معمولاً ۲۳ درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ۵۰ درصد) برای مدت معینی نگهداری شوند تا رطوبت آن‌ها با محیط اطراف متعادل شود.

۲. روش صحیح نمونه‌برداری (Sampling): نمونه‌ها باید به روشی استاندارد از مکان‌های مختلف رول کاغذ برداشته شوند تا نماینده کاملی از کل محصول باشند. این امر به ویژه برای کاغذهای نازک و حساس مانند کاغذ تیشو که نرمی و جذب آن‌ها بسیار مهم است، ضروری می‌باشد.

۳. آماده‌سازی آزمونه (Test Specimen Preparation): پس از برداشت نمونه، با استفاده از کاتر دایکات مخصوص، آزمونه‌ها با ابعاد دقیق استاندارد (به عنوان مثال ۱۰×۱۰ سانتی‌متر برای تست گرماژ یا نوارهای باریک برای تست کشش) برش داده می‌شوند.

بخش پنجم: جداول مرجع شماره استانداردها و کاربردها

جدول ۱: شماره استانداردهای ملی ایران (ISIRI) برای صنایع سلولزی

نکته کلیدی: قبل از انجام هر آزمونی، حتماً آخرین نسخه استاندارد ملی مرتبط را از وبسایت رسمی سازمان ملی استاندارد ایران (ISIRI) تهیه کنید.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

انجام آزمون‌های استاندارد کاغذ و مقوا در آزمایشگاه سلولزی یک ضرورت انکارناپذیر برای صنایع کاغذسازی و سلولزی، تولیدکنندگان محصولات کاغذی، واحدهای کنترل کیفیت، آزمایشگاه‌های تخصصی، خریداران و بازرگانان این حوزه است. این تست‌ها که بر اساس استانداردهای ملی (ISIRI) و بین‌المللی (ISO و TAPPI) طراحی شده‌اند، ابعاد گوناگونی از جمله ویژگی‌های فیزیکی (گرماژ و ضخامت)، مکانیکی (مقاومت کششی و تاخوردگی)، شیمیایی (آهار، رطوبت، خاکستر) و نوری (روشنایی، کدورت و رنگ) کاغذ و مقوا را پوشش می‌دهند.

همان‌طور که در این راهنما ملاحظه کردید، از Dia-Cutter و کاتر گرماژ گرفته تا تنسایل تستر، کاب تستر، ضخامت سنج، دستگاه تعیین خاکستر، نرمی سنج و دستگاه‌های پیشرفته سنجش رنگ و روشنایی، هر کدام نقش بی‌بدیلی در تضمین کیفیت محصول نهایی ایفا می‌کنند. نرمی سنج دستمال کاغذی، تست فشار عمودی کارتن (BCT) و IBT از جمله تجهیزات تخصصی‌تری هستند که برای محصولات خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اگر شما نیز به دنبال تجهیز یک آزمایشگاه سلولزی، انجام تست‌های تخصصی بر روی محصولات خود یا خرید کاغذ و مقوا با کیفیت تضمینی هستید، می‌توانید از تجربیات و مشاوره‌های تخصصی ما در داروخانه آنلاین و واحد تخصصی سلولزی بهره‌مند شوید. برای کسب اطلاعات بیشتر، درخواست انجام تست‌های تخصصی، مشاوره و ثبت سفارش، با کارشناسان آزمایشگاه بهساز تماس حاصل نمایید.