کاغذ کی صنعت میں سیلولوز ایتھر

یہ مقالہ پیپر سازی کی صنعت میں سیلولوز ایتھرز کی اقسام، تیاری کے طریقے، کارکردگی کی خصوصیات اور اطلاق کی حیثیت کا تعارف کرتا ہے، سیلولوز ایتھرز کی کچھ نئی اقسام کو ترقی کے امکانات کے ساتھ پیش کرتا ہے، اور پیپر سازی میں ان کے اطلاق اور ترقی کے رجحان پر بحث کرتا ہے۔

کلیدی الفاظ:سیلولوز ایتھر؛ کارکردگی؛ کاغذ کی صنعت

سیلولوز ایک قدرتی پولیمر مرکب ہے، اس کی کیمیائی ساخت ایک پولی سیکرائیڈ میکرومولیکول ہے جس میں اینہائیڈرس ہےβ-گلوکوز بنیادی رنگ کے طور پر، اور ہر بیس رنگ میں ایک بنیادی ہائیڈروکسیل گروپ اور ایک سیکنڈری ہائیڈروکسیل گروپ ہوتا ہے۔ اس کی کیمیائی ترمیم کے ذریعے سیلولوز مشتقات کی ایک سیریز حاصل کی جا سکتی ہے۔ سیلولوز ایتھر کی تیاری کا طریقہ یہ ہے کہ سیلولوز کو NaOH کے ساتھ ری ایکٹ کیا جائے، پھر مختلف فنکشنل ری ایکٹنٹس جیسے میتھائل کلورائیڈ، ایتھیلین آکسائیڈ، پروپیلین آکسائیڈ وغیرہ کے ساتھ ایتھریفیکیشن ری ایکشن انجام دیا جائے، اور پھر حاصل کرنے کے لیے ضمنی پروڈکٹ نمک اور کچھ سیلولوز سوڈیم کو دھویا جائے۔ مصنوعات. سیلولوز ایتھر سیلولوز کے اہم مشتقات میں سے ایک ہے، جسے طب اور حفظان صحت، روزانہ کیمیائی صنعت، کاغذ سازی، خوراک، ادویات، تعمیرات، مواد اور دیگر صنعتوں میں بڑے پیمانے پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ حالیہ برسوں میں، بیرونی ممالک نے اس کی تحقیق کو بہت اہمیت دی ہے، اور لاگو بنیادی تحقیق، عملی اثرات، اور تیاری میں بہت سی کامیابیاں حاصل کی گئی ہیں۔ حالیہ برسوں میں، چین میں کچھ لوگوں نے آہستہ آہستہ اس پہلو کی تحقیق میں حصہ لینا شروع کیا ہے، اور ابتدائی طور پر پیداواری مشق میں کچھ نتائج حاصل کیے ہیں۔ لہذا، سیلولوز ایتھر کی ترقی اور استعمال قابل تجدید حیاتیاتی وسائل کے جامع استعمال اور کاغذ کے معیار اور کارکردگی کو بہتر بنانے میں بہت اہم کردار ادا کرتا ہے۔ یہ ایک نئی قسم کا پیپر میکنگ ایڈیٹیو ہے جو ترقی کے قابل ہے۔

1. سیلولوز ایتھرز کی درجہ بندی اور تیاری کے طریقے

سیلولوز ایتھرز کی درجہ بندی کو عام طور پر ionicity کے مطابق 4 زمروں میں تقسیم کیا جاتا ہے۔

1.1 Nonionic سیلولوز ایتھر

غیر آئنک سیلولوز ایتھر بنیادی طور پر سیلولوز الکائل ایتھر ہے، اور اس کی تیاری کا طریقہ سیلولوز کو NaOH کے ساتھ رد عمل کرنا ہے، اور پھر مختلف فنکشنل مونومرز جیسے مونوکلورومیتھین، ایتھیلین آکسائیڈ، پروپیلین آکسائیڈ، وغیرہ کے ساتھ ایتھریفیکیشن ری ایکشن کرنا ہے، اور پھر اسے دھو کر حاصل کیا جاتا ہے۔ ضمنی پروڈکٹ نمک اور سیلولوز سوڈیم، جس میں بنیادی طور پر میتھائل سیلولوز ایتھر، میتھائل ہائیڈروکسی ایتھائل سیلولوز ایتھر، میتھائل ہائیڈروکسی پروپیل سیلولوز ایتھر، ہائیڈروکسی ایتھائل سیلولوز ایتھر، سیانو ایتھائل سیلولوز ایتھر اور ہائیڈروکسی بٹائل سیلولوز ایتھر شامل ہیں۔

1.2 اینیونک سیلولوز ایتھر

اینیونک سیلولوز ایتھرز بنیادی طور پر سوڈیم کاربوکسی میتھائل سیلولوز اور سوڈیم کاربوکسی میتھائل ہائیڈروکسیتھائل سیلولوز ہیں۔ تیاری کا طریقہ یہ ہے کہ سیلولوز کو NaOH کے ساتھ ری ایکٹ کیا جائے اور پھر کلورواسیٹک ایسڈ، ایتھیلین آکسائیڈ اور پروپیلین آکسائیڈ کے ساتھ ایتھر کو باہر لے جائیں۔ کیمیائی رد عمل، اور پھر ضمنی پروڈکٹ نمک اور سوڈیم سیلولوز کو دھو کر حاصل کیا جاتا ہے۔

1.3 کیشنک سیلولوز ایتھر

Cationic سیلولوز ایتھرز میں بنیادی طور پر 3-chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride سیلولوز ایتھر شامل ہیں، جو NaOH کے ساتھ سیلولوز کے رد عمل سے اور پھر cationic etherifying agent 3-chloro-2-hydroxypropyl Trimethyl ammonium echloride کے ساتھ رد عمل ظاہر کر کے تیار کیا جاتا ہے۔ اور پھر ضمنی پروڈکٹ نمک اور سوڈیم سیلولوز کو دھو کر حاصل کیا جاتا ہے۔

1.4 Zwitterionic سیلولوز ایتھر

zwitterionic سیلولوز ایتھر کی مالیکیولر چین میں anionic گروپس اور cationic گروپس دونوں ہوتے ہیں۔ اس کی تیاری کا طریقہ سیلولوز کو NaOH کے ساتھ رد عمل ظاہر کرنا ہے اور پھر monochloroacetic acid کے ساتھ رد عمل ظاہر کرنا ہے اور cationic etherification agent 3-chloro-2-hydroxypropyl Trimethylammonium chloride کو etherified کیا جاتا ہے، اور پھر اس کے بعد پروڈکٹ نمک اور سوڈیم سیلولوز کو دھو کر حاصل کیا جاتا ہے۔

2. سیلولوز ایتھر کی کارکردگی اور خصوصیات

2.1 فلم کی تشکیل اور آسنجن

سیلولوز ایتھر کی ایتھریفیکیشن اس کی خصوصیات اور خصوصیات پر بہت زیادہ اثر ڈالتی ہے، جیسے حل پذیری، فلم بنانے کی صلاحیت، بانڈ کی طاقت اور نمک کی مزاحمت۔ سیلولوز ایتھر میں مکینیکل طاقت، لچک، گرمی کی مزاحمت اور سردی کے خلاف مزاحمت ہے، اور اس میں مختلف رال اور پلاسٹکائزرز کے ساتھ اچھی مطابقت ہے، اور اسے پلاسٹک، فلمیں، وارنش، چپکنے والے، لیٹیکس اور ڈرگ کوٹنگ میٹریل وغیرہ بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

2.2 حل پذیری

سیلولوز ایتھر میں پولی ہائیڈروکسیل گروپس کی موجودگی کی وجہ سے پانی میں اچھی حل پذیری ہوتی ہے، اور مختلف متبادلات کے مطابق نامیاتی سالوینٹس کے لیے مختلف سالوینٹ سلیکٹیوٹی ہوتی ہے۔ میتھیل سیلولوز ٹھنڈے پانی میں گھلنشیل، گرم پانی میں گھلنشیل، اور کچھ سالوینٹس میں بھی گھلنشیل ہے۔ میتھائل ہائیڈروکسیتھائل سیلولوز ٹھنڈے پانی میں گھلنشیل، گرم پانی اور نامیاتی سالوینٹس میں گھلنشیل ہے۔ تاہم، جب methylcellulose اور methylhydroxyethylcellulose کے آبی محلول کو گرم کیا جاتا ہے تو، methylcellulose اور methylhydroxyethylcellulose کو تیز کیا جائے گا۔ میتھائل سیلولوز کو 45-60 پر تیز کیا جاتا ہے۔°C، جبکہ مخلوط ایتھریفائیڈ میتھائل ہائیڈروکسیتھائل سیلولوز کا ورن کا درجہ حرارت 65-80 تک بڑھ جاتا ہے۔°C. جب درجہ حرارت کو کم کیا جاتا ہے تو، ورن دوبارہ گھل جاتی ہے۔ Hydroxyethylcellulose اور سوڈیم carboxymethylcellulose کسی بھی درجہ حرارت پر پانی میں گھلنشیل اور نامیاتی سالوینٹس (چند مستثنیات کے ساتھ) میں اگھلنشیل ہوتے ہیں۔ اس خاصیت کو استعمال کرتے ہوئے، مختلف آئل ریپیلنٹ اور حل پذیر فلمی مواد تیار کیا جا سکتا ہے۔

2.3 گاڑھا ہونا

سیلولوز ایتھر کولائیڈ کی شکل میں پانی میں تحلیل ہوتا ہے، اس کی viscosity سیلولوز ایتھر کے پولیمرائزیشن کی ڈگری پر منحصر ہوتی ہے، اور اس محلول میں ہائیڈریٹڈ میکرو مالیکیولز ہوتے ہیں۔ میکرو مالیکیولز کے الجھنے کی وجہ سے، محلول کا بہاؤ رویہ نیوٹنین سیالوں سے مختلف ہوتا ہے، لیکن ایک ایسا رویہ ظاہر کرتا ہے جو قینچ کی قوت سے تبدیل ہوتا ہے۔ سیلولوز ایتھر کی میکرومولیکولر ساخت کی وجہ سے، محلول کی viscosity ارتکاز میں اضافے کے ساتھ تیزی سے بڑھتی ہے اور درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ تیزی سے کم ہوتی ہے۔ اس کی خصوصیات کے مطابق، سیلولوز ایتھرز جیسے کاربوکسی میتھائل سیلولوز اور ہائیڈروکسیتھائل سیلولوز کو روزانہ کیمیکلز کے لیے گاڑھا کرنے والے، کاغذ کی کوٹنگز کے لیے پانی کو برقرار رکھنے والے ایجنٹوں، اور تعمیراتی ملمع کاری کے لیے گاڑھا کرنے والے کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔

2.4 انحطاط پذیری

جب سیلولوز ایتھر پانی کے مرحلے میں تحلیل ہوجائے گا، بیکٹیریا بڑھیں گے، اور بیکٹیریا کی نشوونما انزائم بیکٹیریا کی پیداوار کا باعث بنے گی۔ انزائم سیلولوز ایتھر سے متصل غیر متبادل اینہائیڈروگلوکوز یونٹ بانڈز کو توڑتا ہے، پولیمر کے رشتہ دار مالیکیولر وزن کو کم کرتا ہے۔ لہٰذا، اگر سیلولوز ایتھر کے آبی محلول کو زیادہ دیر تک ذخیرہ کرنا ہو تو اس میں پریزرویٹوز کو شامل کرنا ضروری ہے، اور اینٹی بیکٹیریل خصوصیات والے سیلولوز ایتھرز کے لیے بھی کچھ جراثیم کش اقدامات کیے جانے چاہئیں۔

3. کاغذ کی صنعت میں سیلولوز ایتھر کا اطلاق

3.1 کاغذ کو مضبوط کرنے والا ایجنٹ

مثال کے طور پر، CMC کو فائبر ڈسپرسنٹ اور کاغذ کو مضبوط کرنے والے ایجنٹ کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے، جسے گودا میں شامل کیا جا سکتا ہے۔ چونکہ سوڈیم کاربوکسی میتھائل سیلولوز میں گودا اور فلر ذرات جیسا ہی چارج ہوتا ہے، اس لیے یہ فائبر کی یکسانیت کو بڑھا سکتا ہے۔ ریشوں کے درمیان بانڈنگ اثر کو بہتر بنایا جا سکتا ہے، اور جسمانی اشارے جیسے کہ تناؤ کی طاقت، پھٹنے کی طاقت، اور کاغذ کی برابری کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، Longzhu اور دیگر لوگ 100% بلیچ شدہ سلفائٹ لکڑی کا گودا، 20% ٹیلکم پاؤڈر، 1% منتشر روزن گلو استعمال کرتے ہیں، pH قدر کو ایلومینیم سلفیٹ کے ساتھ 4.5 پر ایڈجسٹ کرتے ہیں، اور زیادہ viscosity CMC (viscosity 800~1200MPA) ڈگری کا استعمال کرتے ہیں۔ متبادل کی شرح 0.6 ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ CMC کاغذ کی خشک طاقت کو بہتر بنا سکتا ہے اور اس کی سائزنگ ڈگری کو بھی بہتر بنا سکتا ہے۔

3.2 سطح کے سائز کا ایجنٹ

سوڈیم کاربوکسی میتھائل سیلولوز کو کاغذ کی سطح کی طاقت کو بہتر بنانے کے لیے کاغذ کی سطح کے سائز کے ایجنٹ کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ پولی وینیل الکحل اور تبدیل شدہ نشاستے کے سائز کرنے والے ایجنٹ کے موجودہ استعمال کے مقابلے اس کے استعمال سے سطح کی طاقت میں تقریباً 10 فیصد اضافہ ہو سکتا ہے، اور خوراک کو تقریباً 30 فیصد تک کم کیا جا سکتا ہے۔ یہ کاغذ سازی کے لیے سطح کے سائز کا ایک بہت ہی امید افزا ایجنٹ ہے، اور نئی اقسام کے اس سلسلے کو فعال طور پر تیار کیا جانا چاہیے۔ کیشنک سیلولوز ایتھر میں کیشنک نشاستے سے بہتر سطح کے سائز کی کارکردگی ہے۔ یہ نہ صرف کاغذ کی سطح کی طاقت کو بہتر بنا سکتا ہے بلکہ کاغذ کی سیاہی جذب کرنے کی کارکردگی کو بھی بہتر بنا سکتا ہے اور رنگنے کے اثر کو بڑھا سکتا ہے۔ یہ سطح کے سائز کو بڑھانے والا ایجنٹ بھی ہے۔ Mo Lihuan اور دیگر نے کاغذ اور گتے پر سطح کے سائز کے ٹیسٹ کرنے کے لیے سوڈیم کاربوکسی میتھائل سیلولوز اور آکسیڈائزڈ نشاستہ استعمال کیا۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ CMC کا سطح کے سائز کا مثالی اثر ہے۔

میتھائل کاربوکسی میتھائل سیلولوز سوڈیم کی ایک مخصوص سائزنگ کارکردگی ہے، اور کاربوکسی میتھائل سیلولوز سوڈیم کو گودا سائز کرنے والے ایجنٹ کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس کی اپنی سائزنگ ڈگری کے علاوہ، کیشنک سیلولوز ایتھر کو پیپر میکنگ ریٹینشن ایڈ فلٹر کے طور پر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے، باریک ریشوں اور فلرز کی برقراری کی شرح کو بہتر بنایا جا سکتا ہے، اور کاغذ کو مضبوط کرنے والے ایجنٹ کے طور پر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔

3.3 ایملشن سٹیبلائزر

سیلولوز ایتھر کو ایملشن کی تیاری میں بڑے پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے کیونکہ اس کے پانی کے محلول میں گاڑھا ہونے کے اچھے اثرات ہوتے ہیں، جو ایملشن ڈسپریشن میڈیم کی چپچپا پن کو بڑھا سکتا ہے اور ایملشن کی ترسیب اور استحکام کو روک سکتا ہے۔ جیسے سوڈیم کاربوکسی میتھائل سیلولوز، ہائیڈروکسی ایتھائل سیلولوز ایتھر، ہائیڈروکسی پروپیل سیلولوز ایتھر وغیرہ کو سٹیبلائزر اور حفاظتی ایجنٹوں کے طور پر اینیونک ڈسپرزڈ روزن گم، کیشنک سیلولوز ایتھر، ہائیڈروکسی ایتھائل سیلولوز ایتھر، ایتھرائل سیلولز، ایتھر سیلولوز وغیرہ استعمال کیا جا سکتا ہے۔ سیلولوز ایتھر وغیرہ کو کیشنک ڈسپرس روزن گم، اے کے ڈی، اے ایس اے اور دیگر سائزنگ ایجنٹوں کے لیے حفاظتی ایجنٹ کے طور پر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ Longzhu et al. 100% بلیچڈ سلفائٹ لکڑی کا گودا، 20% ٹیلکم پاؤڈر، 1% منتشر روزن گلو استعمال کیا، ایلومینیم سلفیٹ کے ساتھ pH ویلیو کو 4.5 پر ایڈجسٹ کیا، اور زیادہ viscosity CMC (viscosity 800~12000MPA.S) استعمال کیا۔ متبادل کی ڈگری 0.6 ہے، اور یہ اندرونی سائز کے لئے استعمال کیا جاتا ہے. یہ نتائج سے دیکھا جا سکتا ہے کہ CMC پر مشتمل روزن ربڑ کی سائزنگ ڈگری واضح طور پر بہتر ہوئی ہے، اور روزن ایمولشن کی استحکام اچھی ہے، اور ربڑ کے مواد کی برقراری کی شرح بھی زیادہ ہے۔

3.4 پانی کو برقرار رکھنے والا ایجنٹ

یہ کاغذ کی کوٹنگ بائنڈر، cyanoethyl سیلولوز، hydroxyethyl سیلولوز، وغیرہ کی کوٹنگ اور پروسیسنگ کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، کیسین اور لیٹیکس کے حصے کو بدل سکتے ہیں، تاکہ پرنٹنگ کی سیاہی آسانی سے گھس سکے اور کنارے صاف ہوں۔ Carboxymethyl سیلولوز اور hydroxyethyl carboxymethyl سیلولوز ایتھر کو روغن کو پھیلانے والے، گاڑھا کرنے والے، پانی کو برقرار رکھنے والے ایجنٹ اور سٹیبلائزر کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، لیپت کاغذ کی کوٹنگز کی تیاری میں پانی کو برقرار رکھنے والے ایجنٹ کے طور پر استعمال ہونے والے کاربوکسی میتھائل سیلولوز کی مقدار 1-2% ہے۔

4. کاغذ کی صنعت میں استعمال ہونے والے سیلولوز ایتھر کی ترقی کا رجحان

خاص افعال کے ساتھ سیلولوز کے مشتقات حاصل کرنے کے لیے کیمیائی ترمیم کا استعمال قدرتی نامیاتی مادے سیلولوز کی دنیا کی سب سے بڑی پیداوار کے نئے استعمال کو تلاش کرنے کا ایک مؤثر طریقہ ہے۔ سیلولوز کے مشتق اور وسیع افعال کی بہت سی قسمیں ہیں، اور سیلولوز ایتھرز کو ان کی بہترین کارکردگی کی وجہ سے بہت سی صنعتوں میں لاگو کیا گیا ہے۔ کاغذی صنعت کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے، سیلولوز ایتھر کی ترقی کو درج ذیل رجحانات پر توجہ دینی چاہیے:

(1) سیلولوز ایتھرز کی مختلف تفصیلات کی مصنوعات تیار کریں جو کاغذی صنعت کی ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہیں، جیسے کہ مختلف درجات کے متبادل، مختلف viscosities، اور مختلف رشتہ دار مالیکیولر ماسز کے ساتھ مختلف کاغذی اقسام کے انتخاب کے لیے۔

(2) سیلولوز ایتھرز کی نئی اقسام کی نشوونما میں اضافہ کیا جانا چاہیے، جیسے کاغذ سازی برقرار رکھنے اور نکاسی آب کے لیے موزوں cationic cellulose ethers، سطح کے سائز کرنے والے ایجنٹس، اور zwitterionic cellulose ethers جو کوٹنگ لیٹیکس سیل Cyanoethyl کی جگہ لینے کے لیے تقویت دینے والے ایجنٹ کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اور بائنڈر کی طرح۔

(3) سیلولوز ایتھر کی تیاری کے عمل اور اس کی تیاری کے نئے طریقہ پر تحقیق کو مضبوط بنائیں، خاص طور پر لاگت کو کم کرنے اور اس عمل کو آسان بنانے پر تحقیق۔

(4) سیلولوز ایتھرز کی خصوصیات پر تحقیق کو مضبوط بنائیں، خاص طور پر فلم بنانے کی خصوصیات، بانڈنگ کی خصوصیات اور مختلف سیلولوز ایتھرز کی گاڑھا کرنے کی خصوصیات، اور پیپر میکنگ میں سیلولوز ایتھرز کے اطلاق پر نظریاتی تحقیق کو مضبوط کریں۔