بررسی مقایسه‌ای اثر تیمار پوششی سیلیکات سدیم و نانورس بر ویژگی‌های مقاومت به آتش و مکانیکی کاغذ حاصل از خمیر سودای باگاس

کاغذ های سلولزی به‌دلیل ویژگی ‌هایی مانند وزن سبک، قابلیت بازیافت و زیست‌تخریب‌پذیری، در صنایع مختلف از جمله بسته‌بندی، ساختمان و دکوراسیون کاربرد گسترده ای دارند. با این حال، وجود گروه‌های عاملی هیدروکسیل و ساختار متخلخل آنها، سبب کاهش مقاومت در برابر حرارت و آتش می شود و استفاده از این مواد را محدود می سازد. به‌منظور ارتقای ویژگی‌های مکانیکی و مقاومت حرارتی، در این پژوهش، از تیمار پوششی سیلیکات سدیم و نانورس مونت‌موریلونیت همراه با نشاستة کاتیونی بر روی کاغذ حاصل از خمیر سودای باگاس استفاده شد. محلول پوشش دهی در غلظت‌های 10، 20 و 30 درصد اعمال و نمونه‌ها از نظر ویژگی‌های فیزیکی، مکانیکی و حرارتی ارزیابی شدند. نتایج نشان داد که تیمار با سیلیکات سدیم، در غلظت 20 درصد بهترین بهبود در ویژگی‌ های مقاومتی و در غلظت 30 درصد، بیشترین مقاومت در برابر اشتعال را فراهم می‌کند. در آزمون اشتعال‌پذیری عمودی نیز هر دو تیمار موجب کاهش زمان سوختن و افزایش طول زغال شدند. اما، سیلیکات سدیم با تشکیل لایة معدنی سرامیکی پایدار، در کاهش گسترش شعله و افزایش بقایای زغالی برتری داشت. این لایه نه تنها مانع نفوذ اکسیژن به بافت سلولزی شد بلکه از پیشرفت سریع تخریب حرارتی جلوگیری کرد. آزمون وزن‌سنجی حرارتی tga نشان داد که تیمار سیلیکات سدیم موجب افزایش دمای آغاز تخریب و افزایش درصد زغال باقیمانده در دمای 600 درجة سلسیوس شد. نتایج طیف‌سنجی ftir نیز افزایش شدت پیوند های سیلیکاتی و کاهش بیشتر گروه‌ های هیدروکسیل را تایید کرد .در مجموع، تیمار با سیلیکات سدیم برتری داشته و می ‌تواند رویکردی کارآمد برای تولید کاغذ های مقاوم به حرارت، در کاربرد های صنعتی باشد.

comparative study of the effect of sodium silicate and nanoclay coating treatments on the fire resistance and mechanical properties of paper made from soda bagasse pulp

cellulosic papers, due to their light weight, recyclability, and biodegradability, are widely used in industries such as packaging, construction, and decoration. however, the presence of hydroxyl functional groups and a porous structure reduce their heat and fire resistance, limiting applications. to improve mechanical properties and thermal resistance, this study applied sodium silicate and montmorillonite nanoclay coatings combined with cationic starch on paper produced from soda bagasse pulp. coating solutions at concentrations of 10, 20, and 30% were tested, and samples were evaluated for physical, mechanical, and thermal properties. results showed that sodium silicate at 20% concentration provided the greatest improvement in strength, while 30% concentration offered the highest fire resistance. in vertical flammability tests, both treatments reduced burning time and increased char length. sodium silicate performed better by forming a stable ceramic-like mineral layer that reduced flame spread and increased char residue. this layer not only prevented oxygen penetration into the cellulose matrix but also inhibited rapid thermal degradation. thermogravimetric analysis (tga) indicated that sodium silicate increased the onset temperature of degradation and char yield at 600 °c. fourier-transform infrared spectroscopy (ftir) further confirmed enhanced silicate bonding and greater reduction of hydroxyl groups. overall, sodium silicate treatment showed superior performance and can be considered an effective method for producing heat-resistant papers for industrial applications.