تأثیر آهاردهی با آلکیل کتون دایمر (AKD) بر ویژگی‌های خمیر وکاغذ تهیه‌شده از الیاف بازیافتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی پالایش زیستی، دانشکده مهندسی انرژی و فناوریهای نوین، دانشگاه شهید بهشتی، زیراب، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی پالایش زیستی، دانشکده مهندسی انرژی و فناوری‌های نوین، دانشگاه شهید بهشتی، زیراب، ایران

3 استادیار، استادیار، گروه مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

چکیده

DOR:98.1000/1735-0913.1398.34.112.66.1.1578.1610
امروزه برای کاغذسازان ویژگی ممانعتی در برابر جذب آب انواع کاغذهای بسته‌بندی که بیشتر از الیاف بازیافتی تهیه می-شوند، از اهمیت زیادی برخوردار است. در این تحقیق، اثر عامل آهار آلکیل کتون دایمر (AKD) بر ویژگی‌های کاغذهای تهیه‌شده از الیاف بازیافتی صنایع خمیر و کاغذ اترک بررسی شده‌است. آهاردهی سوسپانسیون خمیرکاغذ با AKD در سطوح 0، 5/0، 1 و 5/1 درصد برمبنای وزن خشک خمیرکاغذ در pH خنثی (7) مطابق استاندارد TAPPI اعمال شد. سپس با تهیه کاغذهای با گراماژ g/m2 60±3، آزمون کاب (60 ثانیه) و ویژگی‌های مختلف آن مورد ارزیابی قرار گرفت. براساس تحلیل آماری نتایج، میزان مصرف تا 1 درصد AKD بر مبنای خشک خمیرکاغذ، سطح بهینه آن برای آهاردهی داخلی الیاف بازیافتی مورد بررسی می‌باشد. در این سطح AKD، جذب آب از مقدار g/m2 ±7 4/174 در نمونه کاغذهای بدون آهار به حدود g/m2 ±1 7/24 در کاغذ آهارشده با AKD کاهش یافت. زاویه تماس قطره آب با سطح کاغذ از 2/35 درجه به 1/109 درجه افزایش یافت. شاخص کششی کاغذ آهارشده با 1 درصد AKD تا حدود N.m/g 01/1±2/33 باندازه 4/2 واحد نسبت به کاغذ پایه افزایش یافت. بنظر می‌رسد این پدیده به‌علت قابلیت AKD در برقراری پیوندهای هیدروژنی ‌باشد که همزمان با ایجاد آبگریزی کاغذ، منجر به توسعه قابلیت پیوندیابی شبکه کاغذ شده است. همچنین تیمار AKD ماتی کاغذ را بطور معنی‌داری افزایش داده است. این امر را نیز می‌توان به افزایش ماندگاری پرکننده در بستر فیبری الیاف نسبت داد که منجر به توسعه شکست نور از سطح کاغذ می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


- Ahmad, S., Sharma, R., Raj, K., Mediratta, R., Prasad, K. and Ashok, K., 2007. Alkaline Sizing (AKD) With GCC Filler: Our Experience. TAPPI Journal, 19(4): 123-127.

- Arcudi, F., Cavallaro, G., Lazzara, G., Massaro, M., Milioto, S., Noto, R. and Riela, S., 2014. Selective functionalization of halloysite cavity by click reaction: structured filler for enhancing mechanical properties of bionanocomposite films. The Journal of Physical Chemistry C, 118(27): 15095-15101.

- Avitsland, G.A. and Wagberg, L., 2005. Flow resistance of wet and dry sheets used for preparation of liquid packaging board, Nordic pulp and paper research journal, 20(3): 345-353.

- Avitsland, G.A., Sterner, M., Wagberg, L. and Odberg, L., 2006. AKD sizing of TCF and ECF bleached Birch pulp characterized by peroxide edge wicking index. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 21(2): 237-244.

- Bildik, A.E., Hubbe, M.A. and Gurboy, K.B., 2016. Alkyl Ketene Dimer (AKD) Sizing Treatment and Charge Interactions in Recycled Paper. Appita Journal, 69(4):331-338.

- 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.

- Elyasi, Bakhtyari, S., Jalali Torshizi, H. and Resalati, H., 2016. Alkyl Ketene Dimer (AKD) Sizing of Recycled-Virgin Cardboard with Engineered Heterogeneous Layers under Neutral and Alkaline Condition. J. of Wood & Forest Science and Technology, 23(1):1-19.

- Elyasi, S., Jalali Torshizi, H. and Resalati, H., 2016. Effect of Alum Consumption Levels in Alum-Rosin Sizing on Multilayered Paperboard Properties. Journal of Forest and Wood Product, 14(69): 375-385.

- Guo, F., Wen, Q., Peng, Y. and Guo, Z., 2017. Multifunctional hollow superhydrophobic SiO2 microspheres with robust and self-cleaning and separation of oil/water emulsions properties. Journal of Colloid and Interface Science, 494: 54-63.

- Hamzeh, Y. and Rostampour Haftkhani, A., 2008. Principales of Pepermaking Chemistry. University of Tehran press, 424p. (In Persian).

- Hamzeh, Y., Ekhtera, M.H., Abdolkhani, A., Izadyar, S. and Pourtahmasi, K., 2008. Sizing Mechanism of Recycled Test Liner Using Poly Aluminum Chloride and Rosin under Neutral Condition. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 23(1): 40-49.

  - Hubbe, M.A., 2006. Paper’s resistance to wetting – A review of internal sizing chemicals and their effects. BioResources, 2(1):106–145.

- 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.

- Isogai, A., Kitaoka, C. and Onabe, F., 1997. Effects of Carboxyl Groups in Pulp on Retention of Alkyl ketene Dimer. Journal of Pulp and Paper Science,23(5): 215-219. 

- Jalali Torshizi, H., Mirshokraie, S.A., Faezipour, M., Hamzeh, Y. and Resalati, H., 2010. Application of galbanum gum (ferula gummosa) polysaccharide as a natural polymer to improve dry strength properties of recycled papers obtained from old corrugated cartons. Iranian Journal of Polymer Science and Technology, 23(4): 345-353.

- Janzadeh, H., Hedjazi, S., Yousefi, H., Mahdavi, S. and Abdolkhani, A., 2014. The effect of using cellulose nanofibers and cationic starch on the properties of soda-AQ pulp from rice straw. Journal of Forest and Wood Products, 67(1): 105-117.

- Karademur, A., 2002. Quantitative determination of AKD retention in paper made on a pilot paper machine. Turkish Journal of Agriculture and forestry, 26: 253-260.

- Khosravani, A. and Rahmaninia, M., 2012. Paper recycling, an old but still effective solution. Lignocellulose Journal, 1(3): 164-165.

- Lindstrom, T. and Eklund, D., 1991. Water Penetration and Internal Sizing. Chapter VIII in Paper Chemistry: an Introduction, DT Paper Science Publication, 305: 192-222.

- Naijian, F., Resalati, H., Rudi, H., Jalali-Torshizi, H. and Pirmoradian, K.,2017. Effect of alum-cationic rosin consumption level on the properties of papers made from recycled white sheets trimmings. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 32(2): 238-250.

- Rudi, H.R., Borhani, A. and Hamzeh, Y., 2016. Effect of modified layering treatment on the properties of papers made from recycled fibers. Journal of Wood & Forest Science and Technology, 23 (3): 107-124.

- Seppanen, R., 2007. On the internal sizing mechanisms of paper with AKD and ASA to surface chemistry, wettability and friction. Dissertation. KTH, Royal Institute of Technology. Stockholm. Sweden.

 - Si, Y. and Guo, Z., 2016. Eco-friendly functionalized superhydrophobic recycled paper with enhanced flame-retardancy. Journal of Colloid and Interface Science, 477: 74-82.

- Todorova, D., Bencheva, S., Todorova, K. and Tosunov, R., 2008. Influence of the Alkyl Ketene Dimmer (AKD) sizing on the furnish behavior and paper properties. Journal of University of Chemical Technology and Metallurgy, 43(4): 388-393.

- Wen, Q., Guo, F., Yang, F. and Guo, Z., 2017. Green fabrication of coloured superhydrophobic paper from native cotton cellulose. Journal of Colloid and Interface Science, 497: 284-289.

- Wen, Z.G., Xu, C. and Zhang, X.Y., 2015. Integrated control of emission reductions, energy saving, and cost–benefit using a multi-objective optimization technique in the pulp and paper industry, Environ. Sci. Technol. 49: 3636–3643.

- Zhang, M., Hao, N., Song, S., Wang, J., Wu, Y. and Li, L., 2014. Investigation of the mixed refining of a novel fly ash-based calcium Silicate filler with fiber. BioResources, 9(3): 5175-5183.

- Zou, Y., Hsieh, J.S., Wang, T.S., Mehnert, E. and Kokoszka, J., 2004. The mechanism of premixing rosin sizes for neutral-alkaline papermaking. Tappi Journal, 3(9): 16-18.