بررسی تأثیر مستقل و ترکیبی افزودنی‌های مختلف بر خواص کاغذ لاینر و فلوتینگ از OCC

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی چوب و کاغذ، واحد سوادکوه، دانشگاه آزاد اسلامی، سوادکوه، ایران.

2 گروه صنایع چوب، دانشگاه فنی و حرفه ای، تهران، ایران

3 بخش تحقیقات علوم چوب و فرآورده‌های آن، مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

     این تحقیق با هدف بررسی مقایسه­ای اثر مجزا و ترکیبی نانولیگنوسلولز، پلی اکریل آمید کاتیونی، نشاسته کاتیونی و الیاف بلند وارداتی در ساخت کاغذ لاینر و فلوتینگ بازیافتی انجام شد. تیمارهای مستقل خمیرکاغذ کارتن کهنه (OCC) با افزودنی­ها شامل  15 درصد خمیرکاغذ الیاف بلند پالایش شده، 6 درصد نانوالیاف لیگنوسلولزی، 5/1 درصد نشاسته کاتیونی و 15/0 درصد پلی اکریل آمید کاتیونی بودند. تیمارهای ترکیبی شامل 6 درصد نانوالیاف لیگنوسلولزی و 5/1 درصد نشاسته و نیز 6 درصد نانوالیاف لیگنوسلولزی و 15/0 درصد پلی آکریل آمید کاتیونی بودند. از تیمارهای ذکرشده کاغذهای دست­ساز با گراماژ ۱۲۷ گرم بر مترمربع ساخته شد و در نهایت خواص فیزیکی، مکانیکی و ساختار میکروسکوپی این کاغذها آزمون گردید. نتایج نشان داد با افزودن الیاف بلند وارداتی و نانو الیاف لیگنوسلولزی دانسیته کاغذ دست­ساز نسبت به شاهد کاهش ‌یافته است. همه افزودنی‌های مختلف به‌صورت مجزا و ترکیبی، موجب افزایش مقاومت کششی و ترکیدن کاغذهای دست­ساز شد. همچنین مقاومت به پاره­شدن کاغذهای دست­ساز به­جز تیمار ترکیبی نانو و نشاسته کاتیونی نسبت به شاهد افزایش یافت. استفاده از 6 درصد نانولیگنوسلولزی و 15/0 درصد پلی­اکریل­آمید کاتیونی منجر به بیشترین افزایش در مقاومت­های له‌شدگی کاغذ دست­ساز (RCT و CMT) نسبت­ به شاهد شده است. عکس­های میکروسکوپ الکترونی حکایت از کاهش نسبی خلل‌وفرج در کاغذهای دست­ساز تهیه شده از تیمارهای ترکیبی دارد که می­تواند بر قابلیت آبگیری خمیرکاغذ OCC اثر منفی داشته باشد.

کلیدواژه‌ها


-Afra, E., 2005. The Fundamentals of Paper Properties, Aeej Publication, Tehran, Iran.
-Afra, A., Mohammadi, M., Imani, R., Narchin, P. and Roshani, Sh., 2015. Improving the antibacterial properties of hygiene papres using silver nanoparticles. Journal of Wood and Forest Science and Technology Research, 22 (2): 119–135.
-Ek, M., Gellerstedt, G. and Henriksson, G., 2014. Pulp and Paper Chemistry and Technology, Volume 4, Paper Products Physics and Technology, 251p.
-Glittenberg, D., and Tippett, R. J., 2005. Highli Effective Corn Starch in the Wet-End as a Low-Cost Alternative to Popato Starch. Professional papermaking, (1): 44-48.
-González, I., Boufi, S., Pèlach, M. A., Alcalà, M., Vilaseca, F., and Mutjé, P., 2012. Nanofibrillated cellulose as paper additive in eucalyptus pulps. BioResources, 7(4): 5167-5180.
-Hadilam M. M., Afra, E. and Yousefi, H., 2013. Effect of Cellulose Nanofibers on the Properties of Bagasse Paper. Forest and Wood product. 66(3): 351-366. (In Persian).
-Hassan, E. A, Hassan, M. L. and Oksman, K., 2011. Improving bagasse pulp paper sheet properties with microfibrillated cellulose isolated from xylanase-treated bagasse. Wood and Fiber Science. 43(1): 76-82.
-Heermann, M. L., Welter, S. R., & Hubbe, M. A., 2006. Effects of high treatment levels in a dry-strength additive program based on deposition of polyelectrolyte complexes: How much glue is too much?. TAPPI journal, 5(6): 9.
-Henriksson, M., 2008. Cellulose nanofibril networks and composites; preparation, structures and properties. Doctoral dissertation. KTH Chemical Science and Engineering. Royal institute of technology. SE-100 44 Stockholm, Sweden, 51p.
-Heydari, H., Ebrahimpour Kasmani, J., and Mahdavi, S., 2020. Utilization of nano-ligno-cellulose to be replaced with the imported longfiber pulp in durable paper made from waste lint pulp, Forest and Wood Products, 73(2): 151-162.
-Hubbe, M. A., Jackson, T. L., and Zhang, M. I. N., 2003. Fiber surface saturation as a strategy to optimize dual-polymer dry strength treatment. Tappi journal, 2(11): 7-12.
-Kajanto, I., and Kosonen, M., 2012. The potential use of micro-and nanofibrillated cellulose as a reinforcing element in paper. Journal of Science & Technology for Forest Products and Processes, 2(6): 42-48.
-Kang, T., 2007. Role of external fibrillation in pulp and paper properties. Helsinki University of Technology.
-Khalili, A., Ghasemian, A., Saraeian A.R., Dahmardeh galehnow, M., and Manzorolajdad, S.M., 2009. Study on the mechanical and optical properties of kraft liner paper produced from mixing of OCC and virgin hardwoods kraft pulp, Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 24 (2): 264-274.
-Kiaei, M., Samariha, A., and Farsi, M. 2016. Effects of montmorillonite clay on mechanical and morphological properties of papers made with cationic starch and neutral sulfite semichemical or old corrugated container pulps, BioResources 11(2): 4990-5002.
-Lagaron, J.M., Catala, R., and Gavara, R., 2004, Structural characteristics defining high barrier properties in polymeric materials, Materials Science and Technology, 20: 1–7.
-Madani, A., Kiiskinen, H., Olson, J.A., and Martinez, D.M., 2011, Fractionation of micro fibrillated cellulose and its effects on tensile index and elongation of paper, Nordic Pulp & Paper Research Journal, 26: 745-772.
-Merrette, M. M., Tsai, J. J., and Richardson, P. H., 2005. U.S. Patent No. 6,843,888. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.
-Minor, J. L., and Atalla, R. H. 1992. Strength loss in recycled fibers and methods of restoration. MRS Online Proceedings Library (OPL), 266.
-Mirshokraei, S. A., 2004. Pulp and paper technologists, 2th Ed., Ayig, Tehran, 501 p. (In Persian).
-Mazlana Main, N., Talib, R., AbdulRahman, R., ZuriyatiMohamed, A., Ibrahim, R., Adnan, S., 2015. Effect of amphoteric and cationic polyacrylamide on the structural and strength properties of coir paper, Procedia Manufacturing, 2: 28-34.
-Pourkarim Dodangeh, H., Jalali Torshizi, H., Rudi, H., and Ramezani, O., 2016. Performance of nano fibrillated cellulose (NFC) and chitosan bio-polymeric system on recycled pulp and paper properties of old corrugated containers (OCC). Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 7(2): 297-309.
-Pourkarim Dodangeh, H., Jalali Torshizi, H., and Rudi, H., 2021. Cationic PolyAcrylamide/ Cellulose Nanofibril Polyelectrolytes Effect on Suspension and Network Properties of Packaging Recycled fibers. Journal of Applied Research of Chemical-Polymer Engineering, 5(1): 3-15.
-Rezayati Charani, P., Dehghani-Firouzabadi, M., Afra, E., Blademo, Å., Naderi, A. and Lindström, T., 2013. Production of microfibrillated cellulose from unbleached kraft pulp of Kenaf and Scotch Pine and its effect on the properties of hardwood kraft: microfibrillated cellulose paper. Cellulose. 20(5): 2559-2567.
-Sanchez-Salvador, J. L., Balea, A., Monte, M. C., Negro, C., Miller, M., Olson, J., and Blanco, A. 2020. Comparison of mechanical and chemical nanocellulose as additives to reinforce recycled cardboard, Scientific Reports, 10(1): 1-14.
-Scott, E. W., Abbott, J. C., and Trosset, S., 1995. Properties of Paper: An Introduction, Atlanta, GA, TAPPI Press, 192 p.
-Tajik M., Jalali Torshizi H., Resalati H., and Hamzeh Y., 2018. Effects of Cationic Starch in the Presence of Cellulose Nanofibrils on Structural, Optical and Strength Properties of Paper from Soda Bagasse Pulp, Carbohydrate Polymers, 8(1):194.
-Xhanari, K., Syverud, K. and Stenius, P., 2013. Emulsions stabilized by microfibrillated cellulose: the effect of hydrophobization, concentration and o/w ratio. Journal of dispersion science and technology, 32(3): 447-452.
-Yousefhashemi, S.M., Khosravani, A., and Yousefi, H., 2019. The effect of addition of lignocellulosic nanofiber produced from old corrugated container pulp on recycled paperboard properties, Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 9 (4): 575-583.