نوع مقاله : خمیر کاغذ و کاغذ

نویسندگان

• رامین ویسی ¹
• داوود مجلسی ²

¹ دانشیار دانشگاه آزاد اسلامی واحد چالوس

² کارشناسی ارشد، صنایع چوب و کاغذ، کارخانه کاغذسازی کاوه،، ساوه، ایران

چکیده

سابقه و هدف: افزایش وابستگی تولید کاغذ به منابع الیاف بازیافتی و افت تدریجی کیفیت الیاف در اثر چرخه‌های متعدد بازیافت، یکی از چالش‌های اساسی صنعت کاغذسازی محسوب می‌شود. کاهش طول، انعطاف‌پذیری و توانایی ایجاد پیوندهای مؤثر بین‌الیافی، موجب تضعیف خواص مقاومتی و ساختاری کاغذ شده و به‌ویژه در تولید مقوای بسته‌بندی، محدودیت‌های قابل ملاحظه‌ای ایجاد می‌کند. در چنین شرایطی، به‌کارگیری افزودنی‌های شیمیایی و تقویت‌کننده‌های فیبری می‌تواند راهکاری برای جبران بخشی از ضعف‌های ساختاری خمیر بازیافتی باشد. با وجود این، شناسایی سطح بهینه مصرف موادی چون نشاسته کاتیونی و آلوم، و همچنین تعیین میزان مناسب اختلاط الیاف بلند وارداتی، نیازمند بررسی‌های آزمایشگاهی دقیق است. بر این اساس، هدف این مطالعه ارزیابی نقش سه عامل یاد شده و برهم‌کنش آن‌ها بر خواص فیزیکی و مقاومتی کاغذ تولیدشده از خمیر بازیافتی است.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش، خمیر بازیافتی کارخانه کاوه پس از پالایش آزمایشگاهی و تنظیم درجه روانی تا حدود 300 CSF به‌عنوان پایه تیماری مورد استفاده قرار گرفت. نشاسته کاتیونی پس از آماده‌سازی و ژلاتینه‌سازی در چهار سطح ۰، ۱، ۵/۱ و ۲ درصد وزنی به دوغاب افزوده شد. آلوم با خلوص ۱۷ درصد و pH اسیدی نیز در سطوح ۰، ۵/۱ و ۲ درصد اعمال گردید. برای ارزیابی تأثیر تقویت فیبری، الیاف بلند وارداتی پس از خمیرسازی در سطوح صفر، ۱۰ و ۱۵ درصد با خمیر پایه مخلوط شد. سپس کاغذهای دست‌ساز با وزن پایه ۱۳۰ گرم بر مترمربع مطابق استانداردهای TAPPI تهیه و آزمون‌های مقاومت کششی، پارگی، ترکیدن، RCT و CMT و نیز ویژگی‌های فیزیکی نظیر جذب آب و ضخامت انجام پذیرفت. تحلیل آماری داده‌ها با طراحی فاکتوریل و آزمون‌های ANOVA و دانکن صورت گرفت.
نتایج: نتایج نشان داد نشاسته کاتیونی در تمامی سطوح مصرف اثر مثبت و معنی‌داری بر شاخص‌های مقاومتی دارد، با این تفاوت که سطح 5/1 درصد بیشترین تأثیر را ارائه کرد. این امر بیانگر نقش کلیدی این افزودنی در تقویت پیوندهای یونی و هیدروژنی و کاهش فواصل بین‌الیافی است، که در نهایت موجب تراکم ساختار کاغذ و افزایش مقاومت‌های مکانیکی می‌شود. در مقابل، استفاده از آلوم در سطوح بالاتر از مقدار بهینه منجر به افت مقاومت‌های فیزیکی و مکانیکی گردید؛ به‌ویژه در تیمار 2 درصد، کاهش معنی‌داری در مقاومت کششی، پارگی و ترکیدن مشاهده شد. چنین رفتاری می‌تواند به تغییر بار سطحی الیاف، تضعیف پیوندهای بین‌الیافی و ایجاد ساختار فیبری شکننده‌تر نسبت داده شود. از سوی دیگر، الیاف بلند وارداتی با فراهم کردن شبکه‌ای مستحکم‌تر و انعطاف‌پذیرتر، سبب بهبود قابل توجه مقاومت‌های مقاومتی شدند. افزایش سهم این الیاف به ۱۵ درصد بیشترین اثر تقویتی را ایجاد کرد و در برهم‌کنش با نشاسته کاتیونی، نتایج به‌طور بارزی ارتقا یافت. ترکیب ۱۵ درصد الیاف بلند و 5/1 درصد نشاسته کاتیونی به‌عنوان بهترین تیمار معرفی شد، که بالاترین سطح استحکام کششی، پارگی و ترکیدن را رقم زد. بررسی رفتار فیزیکی نیز نشان داد. نشاسته کاتیونی موجب کاهش جذب آب و افزایش تراکم ساختار کاغذ می‌شود، در حالی که آلوم جذب آب را افزایش داد. افزوده شدن الیاف بلند نیز با ایجاد توده فیبری حجیم‌تر، ضخامت کاغذ را افزایش داد.
نتیجه ‌گیری: به‌طور کلی، نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که ترکیب صحیح افزودنی‌های شیمیایی و فیبری می‌تواند کیفیت کاغذ تولیدشده از خمیر بازیافتی را به‌طور قابل توجهی ارتقاء دهد. به‌ویژه استفاده هم‌زمان از نشاسته کاتیونی در سطح 5/1 درصد و الیاف بلند وارداتی در سطح ۱۵ درصد، اثربخش‌ترین راهبرد برای بهبود ویژگی‌های فیزیکی و مقاومتی کاغذ ارزیابی شد. این یافته‌ها می‌تواند به‌عنوان راهکار عملی برای بهبود بهره‌وری خطوط تولید مبتنی بر خمیر بازیافتی و کاهش اتکا به الیاف بکر مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

• آلوم
• نشاسته کاتیونی
• الیاف بلند وارداتی
• خمیرکاغذ بازیافتی

موضوعات

• خمیر کاغذ و کاغذ