نانوالیاف سلولزی تهیه شده از کاغذ باطله چاپ و تحریر و اثر آن بر ویژگی های کاغذ بازیافتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشیار دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

در این تحقیق امکان­سنجی تولید نانوالیاف سلولزی از کاغذهای باطله چاپ و تحریر و پتانسیل اولیه استفاده از آن به‌عنوان افزودنی در خمیرکاغذ بازیافتی موردتوجه قرار گرفت. الیاف اشاره‌شده هرچند منشأ بازیافتی داشتند، اما به‌سختی و پس از پیش تیمار ملایم اسیدی (افزودن اسیدسولفوریک خالص با درصد وزنی 8 درصد (اسید نسبت به الیاف) در سوسپانسیون با درصد خشکی 1 درصد در 70 درجه سانتی‌گراد به مدت یک ساعت) به کمک نیروی مکانیکی سوپر آسیاب دیسکی به نانوالیاف تبدیل شدند. آنالیز نانوالیاف تهیه‌شده به کمک میکروسکوپ الکترونی عبوری، نانو بودن ابعاد قطر این الیاف (50-25 نانومتر) و تولید موفقیت‌آمیز آن­ها را نشان می­داد. سپس توانایی این محصول در بهبود ویژگی­های مقاومتی کاغذهای بازیافتی و همچنین تأثیر آن بر آبگیری از این الیاف به‌عنوان یکی از مهم‌ترین ویژگی­های فرایندی بررسی گردید. در این راستا، این نانوالیاف سلولزی در سطوح مصرف 0، 3، 6 و 9 درصد (بر اساس وزن خشک خمیرکاغذ)، در دور همزن 1500 دور بر دقیقه به مدت 10 دقیقه به الیاف بازیافتی افزوده گردید. نتایج نشان داد نانوالیاف سلولزی افزوده‌شده به خمیرکاغذ در تمامی تیمارها تأثیر مثبتی بر ویژگی­های مقاومتی داشته است به‌طوری‌که با افزایش مصرف نانو الیاف شاخص مقاومت به کشش حداکثر 31 درصد، شاخص مقاومت به پاره شدن 17 درصد بوده است. همچنین ماتی و روشنی ورقه­ها براثر افزودن نانوالیاف تغییری نکرده است. به‌علاوه آبگیری از ورقه الیاف براثر افزودن نانو الیاف کاهش چشمگیری نشان داده است. نتایج این تحقیق نشان از پتانسیل نانوالیاف تهیه‌شده از الیاف بازیافتی چاپ و تحریر برای کاربرد به‌عنوان بهبوددهنده ویژگی­های کاغذ به‌ویژه ویژگی­های مقاومتی می­باشد و می­توان در تحقیقات آینده به‌صورت عمیق­تر مورد کاوش قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


[1] Mohebby Gargari, R., Shamsian, M., and Sanei Sistani, A., 2015. Paper recycling as a practical approach for sustainable development of the environment, natural resources and the preservation of national assets. International conference on sustainable development, strategies and challenges with a focus on Agriculture, Natural Resources, Environment and Tourism. 24-26 Feb. Tabriz, Iran. (In Persian)
[2] Ashori, A., Marashi, M., Ghasemian, A., & Afra, E., 2013. Utilization of sugarcane molasses as a dry-strength additive for old corrugated container recycled paper. Composites Part B: Engineering, 45(1), 1595-1600.
[3] Khosravani, A., & Rahmaninia, M., 2013. The potential of nanosilica–cationic starch wet end system for applying higher filler content in fine paper. BioResources, 8(2), 2234-2245.
[4] Viana, L. C., Potulski, D. C., Muniz, G. I. B. D., Andrade, A. S. D., & Silva, E. L. D., 2018. Nanofibrillated cellulose as an additive for recycled paper. Cerne, 24(2), 140-148.
[5] Balea, A., Sanchez-Salvador, J. L., Monte, M. C., Merayo, N., Negro, C., & Blanco, A., 2019. In Situ Production and Application of Cellulose Nanofibers to Improve Recycled Paper Production. Molecules, 24(9), 1800.
[6] Nemati, M., Seyyedmohammadi, N., Samariha, A., & Shakouri, J. S., 2011. Studying the effect of chemical additives on strength properties of recycled paper. J. Basic. Appl. Sci. Res, 1, 2314-2318.
[7] Rahmaninia, M., & Khosravani, A., 2015. Improving the paper recycling process of old corrugated container wastes. Cellulose Chemistry and Technology, 49(2), 203-208.
[8] Ghasemian, A., Ghaffari, M., & Ashori, A., 2012. Strength-enhancing effect of cationic starch on mixed recycled and virgin pulps. Carbohydrate Polymers, 87(2), 1269-1274.
[9] Chirayil, C. J., Mathew, L., & Thomas, S., 2013. Review of recent research in Nano cellulose preparation from different lignocellulosic fibers. Reviews on advanced materials science, 37, 20-28.
[10] Sayadi Milani, H., Rahmaninia, M., and Mauret, E., 2019. Feasibility of drainage improvment in recycled fibers containing nanofibers using chitosan / zeolite. National Conference on Health and Environment. June26-27 Ardabil, Iran. (In Persian)
[11] Boufi, S., Gonzalez, I., Delgado-Aguilar, M., Tarres, Q., Pèlach, M. À., & Mutje, P., 2016. Nanofibrillated cellulose as an additive in papermaking process: A review. Carbohydrate polymers, 154, 151-166.
[12] Yousefhashemi, S. M., Khosravani, A., & Yousefi, H., 2019. Isolation of lignocellulose nanofiber from recycled old corrugated container and its interaction with cationic starch–nanosilica combination to make paperboard. Cellulose, 26(12), 7207-7221.
[13] Standard test method for evaluating Laboratory beating of pulp (Valley beater method). TAPPI Test Method, T 200 sp-01, 2007
 
[14] Standard test method for evaluating Freeness of pulp (Canadian standard method). TAPPI Test Method, T 227 om-04, 2007
[15] Standard test method for evaluating ash in wood, pulp, paper and paperboard: combustion at 525°C. TAPPI Test Method, T 211 om-02, 2007
[16] Standard test method for evaluating tensile properties of paper and paperboard (using constant rate of elongation apparatus). TAPPI Test Method, T 494 om-01, 2007.
[17] Standard test method for evaluating Internal tearing resistance of paper. TAPPI Test Method, T 414 om-04, 2007
[18] Standard test method for evaluating Opacity of paper (15/d geometry, illuminant A/2°, 89% reflectance backing and paper backing). TAPPI Test Method, TAPPI Test Method, T 425 om-01, 2007
[19] Osong, S. H., Norgren, S., & Engstrand, P., 2016. Processing of wood-based microfibrillated cellulose and nanofibrillated cellulose, and applications relating to papermaking: a review. Cellulose, 23(1), 93-123.
[20] Balea, A., Merayo, N. O. E. M. Í., Seara, M. A. R. Í. A., Fuente, E. L. E. N. A., Blanco, A., & Negro, C., 2016. Effect of NFC from organosolv corn stalk pulp on retention and drainage during papermaking. Cellulose Chem. Technol, 50(3-4), 377-383.