مقایسه تاثیر دی‌آمونیوم فسفات و سیلیکات سدیم به‌عنوان ماده پوششی بر مقاومت به آتش و ویژگی های مقاومتی کاغذ حاصل از خمیر سودای باگاس

بیان مساله و اهداف: فرآورده‌های کاغذی ذاتاً در برابر آتش بسیار آسیب‌پذیرند و به‌راحتی می‌سوزند. این موضوع در کاربردهایی مانند کاغذدیواری، روکش درب، دیوارهای پیش‌ساخته و عایق کابل‌های برق، خطرساز است. به همین دلیل، استفاده از مواد کندسوز برای ارتقای ایمنی و افزایش دوام کاغذ ضروری است.در این پژوهش، از دی‌آمونیوم فسفات و سیلیکات سدیم به‌عنوان مواد پوششی بدون هالوژن و فرمالدئید، همراه با نشاسته کاتیونی، برای بهبود مقاومت به آتش و ویژگی‌های مقاومتی کاغذ حاصل از خمیر سودای باگاس استفاده شد. هدف اصلی تحقیق، ارزیابی اثر این پوشش‌ها بر ویژگی‌های مکانیکی و حرارتی کاغذ و دستیابی به روشی ساده و کم‌هزینه برای تولید کاغذ مقاوم در برابر شعله است.مواد و روشها: در مرحله اول، کاغذ ساخته‌شده از خمیرکاغذ سودای باگاس داخلی با درجه روانی 400 میلی لیترcsf، وزن پایه g/m2 5±125 و ضخامت میانگین mm5/± 0.185 تهیه و سپس دی آمونیوم فسفات و سیلیکات سدیم در سه غلظت  (10، 20 و30 درصد) به‌عنوان مواد بازدارنده آتش به همراه 10 درصد نشاسته کاتیونی به کار گرفته شد. تهیه شد. پوشش دهی در دو حالت یک طرفه و دو طرفه با وزن پوشش  g/m2 30- 25 انجام شد. در مرحله دوم، خواص مکانیکی (کشش، ترکیدن و پاره شدن)، مقاومت کاغذ در برابر نفوذ آب (cobb) و ویژگی های مقاومت به آتش ( پایداری حرارتی، سوختن و اشتعال پذیری عمودی) اندازه گیری و نتایج حاصل از هر مرحله، آنالیز آماری شده و مورد بحث و نتیجه گیری قرار گرفت.  نتایج: پوشش‌دهی کاغذ با دی‌آمونیوم فسفات و سیلیکات سدیم در حضور نشاسته کاتیونی موجب بهبود خواص مکانیکی، آب‌گریزی و مقاومت در برابر آتش شد. کاغذهای پوشش داده‌شده با دی‌آمونیوم فسفات عملکرد بهتری نسبت به سیلیکات سدیم داشتند؛ به‌ویژه در غلظت 20% که مقاومت کششی افزایش و در غلظت 30% بازده زغال و پایداری حرارتی به‌طور چشمگیری بهبود یافت. آزمون اشتعال‌پذیری نشان داد که کاغذهای تیمارشده با دی‌آمونیوم فسفات رفتار خودخاموش‌شوندگی داشتند. نتایج آنالیز طیف سنجی تبدیل فوریه(ftir) ، سازوکار  بازدارنده شعله در فاز متراکم را تایید ‌کرد. آنالیز وزن سنجی حرارتی (tga) نمونه ‌ها، بیشترین درصد باقی‌مانده زغال را نسبت به نمونه تیمار نشده نشان داد. بر اساس مطالعه شکل گسترش شعله، ویژگی های مقاومت به آتش برای نمونه ‌های تیمارشده در مقایسه با نمونه تیمار نشده بهبود یافتند. در مجموع، هر دو ماده سبب کاهش دمای تجزیه حرارتی و افزایش باقی‌مانده زغال شدند، اما دی‌آمونیوم فسفات در بهبود هم‌زمان خواص مقاومتی و حرارتی موثرتر بود.نتیجه گیری: به‌طورکلی کاغذ های پوشش داده‌شده با دی آمونیوم فسفات در مقایسه با سیلیکات سدیم ویژگی های نسبتاً بهتری را نشان دادند. لذا نتایج پژوهش حاضر تایید می‌ کنند که با این اصلاح می‌توان کاغذ حاصل از خمیرکاغذ سودای باگاس را با ویژگی های مقاومت به آتش بسیار خوب،  بازده بالای بازدارندگی شعله و بدون انتشار هالوژن یا فرمالدئید تولید کرد. از ورق‌های کاغذ تیمارشده بر اساس روش مورد مطالعه در پژوهش حاضر می ‌توان به ‌عنوان مواد مقاوم در برابر آتش استفاده کرد.

comparison on the effect of diammonium phosphate and sodium silicate as coating materials on fire and strength properties of paper made from bagasse soda pulp

problem definition and objectives: paper products are inherently flammable and easily burn, which poses serious risks in applications such as wallpaper, door coatings, prefabricated walls, and electrical cable insulation. therefore, applying flame-retardant treatments is essential to enhance safety and durability. in this study, diammonium phosphate (dap) and sodium silicate (ss) were employed as halogen- and formaldehyde-free coating materials, along with cationic starch, to improve the fire resistance and mechanical properties of paper made from bagasse soda pulp. the main objective was to evaluate the effects of these coatings on the mechanical and thermal properties of the paper and to propose a simple, low-cost method for producing flame-resistant paper.methodology: in the first stage, bagasse soda pulp paper with a basis weight of 125±5 g/m² and a thickness of 0.185±0.05 mm was prepared. diammonium phosphate and sodium silicate were applied at three concentrations (10, 20, and 30%) together with 10% cationic starch. coating was carried out in single- and double-sided modes with a coating weight of 25–30 g/m². in the second stage, mechanical properties (tensile, burst, tear), water resistance (cobb test), and fire resistance (thermal stability, combustion, and vertical flammability) were evaluated, and the results were statistically analyzed and interpreted.results: coating the paper with diammonium phosphate (dap) and sodium silicate (ss) in the presence of cationic starch improved mechanical properties, water resistance, and fire performance. dap-coated papers showed superior performance compared to ss, particularly at 20% concentration where tensile strength increased, and at 30% concentration where char yield and thermal stability were significantly enhanced. vertical flammability tests indicated self-extinguishing behavior in dap-treated samples. ftir results confirmed the flame-retardant mechanism in the condensed phase. thermogravimetric analysis (tga) showed the highest char residue in treated samples compared to the untreated control. flame spread analysis also demonstrated improved fire resistance in treated papers. overall, both materials reduced thermal decomposition temperature and increased char residue, but dap was more effective in simultaneously enhancing mechanical and thermal properties.conclusion: overall, dap-coated paper outperformed sc-coated paper, demonstrating superior properties in fire resistance and mechanical strength. this research confirms that bagasse paper, modified through this method, can achieve excellent fire properties, high flame-retardant efficiency, and halogen/formaldehyde-free emissions. treated paper sheets produced based on the method in this study can be used as fire-resistant materials.