بررسی خواص فیزیکی کاغذ تهیه‌شده از اختلاط خمیر LbL و خمیر پالایش‌شده با روش سطح پاسخ

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی فناوری تولید سلولز و کاغذ، دانشکده مهندسی انرژی و فناوریهای نوین، دانشگاه شهید بهشتی، زیراب،

2 دانشیار، گروه مهندسی فناوری تولید سلولز و کاغذ، دانشکده مهندسی انرژی و فناوریهای نوین، دانشگاه شهید بهشتی، زیراب

چکیده

در این تحقیق، تأثیر استفاده از خمیر تیمار لایه به لایه (LbL) بصورت اختلاط با خمیر بازیافتی پالایش‌شده بر روی خواص فیزیکی کاغذ مورد بررسی قرار گرفت. واکنش‌های لایه به لایه برای تشکیل هفت‌لایه متوالی نشاسته کاتیونی و نشاسته آنیونی انجام شد. سپس در سه سطح 10، 20 و 30 درصد، خمیر LbL به خمیر پالایش‌شده در سه سطح 10، 15 و 20 دقیقه پالایش، اضافه شد. از خمیر مخلوط، کاغذهای دست‌ساز با وزن پایه g/m2 60 تهیه و ویژگی‌های فیزیکی از جمله؛ ضخامت، دانسیته، زبری سطح و شکل‌گیری آن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تیمار LbL با استفاده از ریزنگارهای الکترونی AFM بیانگر آن است که با تیمار لایه به لایه، سطح الیاف توسط ذرات پلیمری نشاسته پوشانده شده اند. ریزنگارهای SEM نیز بر آغشتگی سطح الیاف به نشاسته و ایجاد سطوحی ناهموار تأکید دارد. تحلیل اثر متقابل عوامل متغیرها نشان داد که افزودن خمیر تیمار لایه به لایه به خمیر بازیافتی پالایش‌شده تنها بر ضخامت و زبری سطح کاغذ تأثیر معنی‌دار داشته است، در حالی‌که تغییر در زمان پالایش تأثیر معنی‌داری بر کلیه خواص فیزیکی مورد بررسی داشته است. در این بررسی، با توجه به نتایج آزمون تجزیه واریانس و اثر متقابل درصد میزان خمیر تیمار لایه به لایه و سطوح مختلف زمان پالایش بر خواص فیزیکی کاغذ با استفاده از روش سطح پاسخ، افزودن 10 درصد خمیر لایه به لایه به خمیر بازیافتی و اعمال زمان پالایش به مدت 66/18 دقیقه به عنوان شرایط بهینه انتخاب شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


-Aguilar, J., Arenas, J. and Salinas, R., 2009. Friction noise technique for the measurement of surface roughness of papers. Applied Acoustics, 70: 1235–1240.

-Balasubramanian, M., Jayabalan, V. and Balasubramanian, V., 2008. A mathematical model to predict impact toughness of pulsed current gas tungsten arc welded titanium alloy [J]. International journal of advanced manufacturing technology, 35(9/10): 852-858.

-Bhardwaj, K.N., Duong, T.D. and Nguyen, K.L., 2014. Pulp charge determination by different methods: effect of beating/refining. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 236: 39–44.

- Cochran Cox, G.M., 1962. Experimental design [M]. New Delhi: Asia Publishing House, 42(5): 304-309.

-Ellis, R.L. and Sendlachek, K.M., 1993. Recycled versus virgin-fiber characteristics: A comparison in Secondary Fiber Recycling. R. J. Spangenberg (Ed.). TAPPI Press, Atlanta, Georgia, 619p.

-Eriksson, M., Notley, S.M. and Wagberg, L., 2005. The influence on paper strength properties when building multilayers of weak polyelectrolytes onto wood fibers. Journal of Colloid and Interface Science, 292: 38-45.

-Eriksson, M., Torgnysdotter, A. and Wagberg, L., 2006. Surface modification of wood fibers using the polyelectrolyte multilayer technique: effects on fiber joint and paper strength properties. Industrial & Engineering Chemistry Research, 45: 5279–5286.

-Fernando, D., Muhic, D., Engstrand, P. and Daniel, G., 2011. Fundamental under-standing of pulp property development under different thermomechanical pulp refining conditions as observed by a new Simons’ staining method and SEM observation of the ultrastructure of fiber surfaces. Holzforschung, 65(6): 777–786.

-Gong, H., Garcia-Turiel, J., Vasilev, K. and Vinogradova, O., 2005. Interaction and Adhesion. Properties of Polyelectrolyte Multilayers. Langmuir, 21: 7545.

-Hubbe, M.A., Venditti, R.A. and Rojas, J.O., 2007. What happens to cellulosic fibers during papermaking and recycling? A Review. BioResources, 2(4): 739-788.

-Hubbe, M., 2006. Bonding between cellulosic fibers in the absence and presence of dry-strength agent-A review. Bioresource, 1: 281-318.

-Lakshminarayanan, A.K. and Balasubramanian, V., 2009. Comparison of RSM with ANN in predicting tensile strength of friction stir welded AA7039 aluminium alloy joints. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 19(1): 9-18.

-Lecourt, M., Sigoillot, J.C. and Petit-Conil, M., 2010. Cellulase-assisted refining of chemical pulps: Impact of enzymatic charge and refining intensity on energy consumption and pulp quality. Process Biochemistry, 45: 1274–1278.

-Li, H. and Peng, L., 2015. Antimicrobial and antioxidant surface modification of cellulose fibers using layer-by-layer deposition of chitosan and lignosulfonates. Carbohydrate Polymers, 124: 35–42.

-Lundstrom-Hamala, L., Johansson, E. and Wagberg, L., 2010.  Polyelectrolyte multilayers from cationic and anionic starch: Influence of charge density and salt concentration on the properties of adsorbed layers. Starch, 62: 102-114.

-Malton, S., Kuys, K., Parker, I. and Vanderhoek, N., 1998. Adsorption of cationic starch on eucalypt pulp fibers and fines. Appita Journal, 51(4): 292-298.

-Mauyer, H., 1998. Opportunities and challenges for Starch in the Paper industry. Starch/Stärke, 50: 396-402.

-Niskanen, K. and Karenlampi, N., 1998. In-plane tensile properties: in paper physics. Niskanen, K. (Eds.). Papermaking Science and Technology series No. 16. Fapet Oy, Helsinki, Ch. 5, pp. 139-191.

-Nugroho, D.D.P., 2012. Low consistency refining of mixtures of softwood & hardwood bleached kraft: Effects of refining power. M.Sc. thesis. Asian Institute of Technology, Pathumthani, Thailand.

-Roberts, J.C., Au, C.O., Clay, G.A. and Lough, C., 1986. The effect of C-labelled14 cationic and native starches on dry strength and formation. Tappi Journal, 69(10): 88-93.

-Samyn, P., Erps, J. and Thienpont, H., 2016. Relation between optical non-contact profilometry and AFM roughness parameters on coated papers with oil-filled nanoparticles. Measurement, 82: 75–93.

-Sood, Y., Tyagi, S., Tyagi, R., Pande, P.C. and Tandon, R., 2010. Effect of base paper characteristics on coated paper quality. Indian Journal of Chemical Technology, 17: 309–316.

-Wistara, N. and Xiujuan, Z., 1999. Properties and treatments of pulps from recycled paper. Part II. Surface properties   and crystallinity of fibers and fines. Cellulose, 6: 325–348.