مقایسه اثر نانوذرات سیلیکاسل و بنتونیت بر عملکرد نشاسته کاتیونی به لحاظ قابلیت آبگیری، ماندگاری و ویژگی های مقاومتی کاغذ بازیافتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، مازندران

2 استادیار، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، مازندران

چکیده

تولید انواع تست لاینر و فلوتینگ از کارتن‌های کنگره‌ای کهنه، یکی از رایج‌ترین فرآیندهای بازیافت کاغذ در ایران می‌باشد. این نوع کاغذ، دارای وزن پایه زیاد و حاوی مقادیر قابل توجهی قطعات ریز لیفی و غیرلیفی است و لذا معمولا آبگیری از این نوع مقوا و نیز ماندگاری ذرات ریز، از معضلات اینگونه کارخانجات به‌حساب می‌آید. از این‌رو در چنین مواردی استفاده از مواد کمک آبگیری/ماندگاری، مانند سیستم‌های برپایه نانوذرات می‌تواند راهگشا باشد. درهمین ارتباط از رایجترین و پرمصرف‌ترین انواع نانوذرات مورد استفاده در صنعت کاغذ، دو نوع نانوذره سیلیکای‌ کلوییدی و بنتونیت هستند که به همراه پلی الکترولیت‌های کاتیونی در پایانه تر کاغذسازی قابل استفاده می‌باشند. بنابراین در این مطالعه، اثر نانوذرات بنتونیت و سیلیکاسل، بطور مقایسه‌ای، بر عملکرد نشاسته‌کاتیونی به لحاظ قابلیت آبگیری، ماندگاری و ویژگی‌های مقاومتی مقوای حاصل از بازیافت کارتن‌های کنگره-ای کهنه مورد بررسی قرارگرفت. نتایج بررسی ابعاد این دو نوع نانوذره نشان داد، هرچند میانگین ضخامت ورقه‌های بنتونیت (حداکثر 22 نانومتر) از میانگین ابعاد نانوذره کروی سیلیکای کلوییدی (کمتر از 50 نانومتر) کوچکتر بوده است اما به لحاظ شاخص ماندگاری، برخلاف نانوسیلیکا، اثر نانوبنتونیت- نشاسته کاتیونی معنی‌دار نبود. در خصوص قابلیت آبگیری، با افزودن هر دو نوع نانوذره نانوسیلیکا و نانوبنتونیت، این ویژگی بهبود قابل ملاحظه‌ای ( حتی تا مقدار 186% در خصوص نانوسیلیکا) داشته است. از سوی دیگر، استفاده از نشاسته کاتیونی در کاغذ دست‌ساز، سبب بهبود شاخص‌‌های مقاومت به کشش و پاره‌شدن گردید، در حالی‌که این ویژگی‌ها با افزودن نانوذرات، کاهش یافت. همچنین مقاومت پیوند درونی کاغذ، با افزودن نشاسته کاتیونی و نانوسیلیکا افزایش فوق‌العاده‌ای (تا 354%) نشان داد. در نهایت به طور کلی، در خمیر کاغذ OCC، سیستم نشاسته کاتیونی- نانوسیلیکا به لحاظ قابلیت آبگیری، ماندگاری ذرات ریز و همچنین ویژگی‌های مقاومتی، عملکرد بهتری نسبت به سیستم نشاسته کاتیونی- نانوبنتونیت داشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


-Asadpour,  Gh.,  Resalaty, H., Dehghani, M.R. and Ghasemian, A., 2012. The influence of cationic polymer type, cationic poly acryl amid and cationic starch, on performance of nano silica for newspaper pulp and paper improvement. Journal of Wood & Forest Science and Technology, 19(3):77-94.

-Darvishzadeh, O., Jahan Latibari, A., Sepidehdam, J. and Tajdini, A., 2014. Effect of Simultaneous Addition of Cationic Starch and Bentonite on Some Properties of Writing and Printing Paper. Journal of Forest and Wood Products (JFWP), Iranian Journal of Natural Resources, 66(4):519-527.

-Hedberg, F., and Lindstorm, T., 1993. The Degree of Substitution Cationic Starch in Papermaking Systems, Nordic Pulp Paper Research Journal, 4(2):278-284.

-Hubbe, M. A., 2005. Emerging technologies in wet- End Chemistry, Pira International Ltd, 91pp.

-Jalali Torshizi, H., Zare Bidoki, S., Ramezani, O. and Rudi, H., 2014. Effect of cationic poly acrylamide - nano bentonite system on retention, drainage and properties of recycled paper from OCC. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 29(3):474-483.

-Khosravani, A., Latibari, A.J., Mirshokraei, S.A., Rahmaninia, M. and Mohammad Nazhad, .M., 2010. Studying the effect of cationic starch-anionic nanosilica system on retention and drainage. BioResources,5(2): 939-950.

-Lima, D.U., Oliveira, R.C., and Buckeridge, M.S., 2003. Seed storage hemicelluloses as wet-end additives in papermaking. Carbohydrate polymers 52, 367-373.

-Moberg, K., 1993. A Visual Perspective on Microparticles, TAPPI Papermakers Conf Proc, TAPPI PERSS, Atlanta, p.115-121.

-Putz, H., J., 1999. Papermaking Science and Technology, Book 7, Recycled Fiber and Deinking, Chapter 4, Recovered Paper Grades, Quality Control and Recyclability, Finland, Fapet Oy.

-Rahmaninia, M., and Khosravani, A., 2015. Improving the paper recycling process of old corrugated container wastes. 49 (2): 203-208.

-Rahmaninia, M., Mirshokraei, S. A., Ebrahimi, Gh. and Mohammad Nazhad, M., 2011. Effect of Cationic Starch-Nanosilica System on Retention and Drainage of Washed OCC Pulp. Journal of Forest and Wood Products (JFWP), Iranian Journal of Natural Resources, 64(1):15-22.

-Roberts, J.C., Au, C.O., Clay, G.A., and Lough, C., 1986. The effects of C14-labled Cationic and Native Starches on Dry Strength and Formation, TAPPI J. 69(10):88.

-Roberts, J.C., Au, C.O., Clay, G.A., and Lough, C., 1986. The effects of C14-labled Cationic and Native Starches on Dry Strength and Formation, TAPPI J. 69(10):88.

-TAPPI T 205 om-88, 2002. Forming handsheets for physical tests of pulp.

-TAPPI T 227 om-04, 2002. Freeness of pulp (Canadian standard method).

-TAPPI T 261 cm-00, 2002. Fines fraction by weight of paper stock by wet screening.

-TAPPI T 403 om-91, 2002. Bursting strength of paper.

-TAPPI T 419 om-89, 2002. Starch in paper

-Yoshizawa, J., Isogai,A., and Onabe, F., 1998. Analysis and Retention Behaviour of Cationic and Amphoteric Starches on Hand Sheets, JPPS 24(7):212.