تأثیرنحوه اختلاط نانوالیاف لیگنوسلولزی با خمیرکاغذ بازیافتی در حضور سیستم میکروذره بر ویژگی‌های کاغذ نهایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار دانشگاه تربیت مدرس

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

چکیده

بازیافت کاغذ از جمله فرایندهای صنعتی متداول و ارزشمند در دنیا می‌باشد. اما در حین این فرایند، بعضی از انواع کاغذهای بازیافتی دچار افت برخی از ویژگی‌های مقاومتی می‌شوند. یکی از روش‌های بهبود این ویژگی‌ها، استفاده از مواد افزودنی همچون نانوالیاف لیگنوسلولزی می‌باشد. برخلاف بسیاری از افزودنی‌ها، به نظر می‌رسد ساختار فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد این نانوالیاف در پراکنش آن در خمیرکاغذ و عملکرد آن موثر باشد. برای بررسی این مساله، در این تحقیق دو روش اختلاط متداول (با همزن مکانیکی) و شدید (با پراکنده‌ساز) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش شدت اختلاط سبب پراکنش بهتر نانوالیاف لیگنوسلولزی در سوسپانسیون الیاف می‌گردد و بر اثر آن شاخص مقاومت به کشش از حدود N.m/g 21 در روش اختلاط متداول به N.m/g 30 در روش اختلاط شدید افزایش یافته است. همچنین از آنجایی که اختلاط نانوالیاف سبب کاهش آبگیری از ورقه الیاف می‌شود؛ پس از تعیین روش مناسب اختلاط، تأثیر سیستم میکروذره کایتوزان- بنتونیت برای بهبود آبگیری بررسی شد. نتایج نشان داد که سیستم مزبور در این تحقیق توانسته علاوه بر حفظ یا بهبود ویژگی‌های مقاومتی، باعث افزایش مناسب ویژگی‌های آبگیری گردد؛ به طوری که آبگیری از حدود ml CSF 132 در روش اختلاط متداول به ml CSF 189 در روش اختلاط شدید رسید.

کلیدواژه‌ها


[1] Abdollahbeigi, M., 2021. An Overview of the Paper Recycling Process in Iran. Journal of Chemical Reviews, 3(1), 1-19.
[2] Amiri, E., Rahmaninia, M., and Khosravani, A., 2019. Effect of Chitosan Molecular Weight on the Performance of Chitosan-silica Nanoparticle System in Recycled Pulp. BioResources, 14(4), 7687-7701.
[3] Viana, L. C., Potulski, D. C., Muniz, G. I. B. D., Andrade, A. S. D., and Silva, E. L. D., 2018. Nanofibrillated cellulose as an additive for recycled paper. Cerne, 24(2), 140-148.
[4] Hamzeh, Y., Sabbaghi, S., Ashori, A., Abdulkhani, A., and Soltani, F., 2013. Improving wet and dry strength properties of recycled old corrugated carton (OCC) pulp using various polymers. Carbohydrate polymers, 94(1), 577-583.
[5] Rahmaninia, M. and Khosravani, A. M. I. R., 2015. Improving the paper recycling process of old corrugated container wastes. Cellulose Chemistry and Technology, 49(2), 203-208.
[6] Howard, R. C., and Bichard, W., 1992. The basic effects of recycling on pulp properties. MRS Online Proceedings Library (OPL), 266.
[7] Rahman, M. O., Hussain, A., and Basri, H., 2014. A critical review on waste paper sorting techniques. International journal of environmental science and technology, 11(2), 551-564.
[8] Delgado-Aguilar, M., González, I., Pèlach, M. A., De La Fuente, E., Negro, C., and Mutjé, P., 2015. Improvement of deinked old newspaper/old magazine pulp suspensions by means of nanofibrillated cellulose addition. Cellulose, 22(1), 789-802.
[9] Rantanen, J., and Maloney, T. C., 2013. Press dewatering and nip rewetting of paper containing nano-and microfibril cellulose. Nordic Pulp & Paper Research Journal, 28(4), 582-587.
[10] Ghasemian, A., Ghaffari, M., and Ashori, A., 2012. Strength-enhancing effect of cationic starch on mixed recycled and virgin pulps. Carbohydrate Polymers, 87(2), 1269-1274.
[11] Osong, S. H., Norgren, S., and Engstrand, P., 2016. Processing of wood-based microfibrillated cellulose and nanofibrillated cellulose, and applications relating to papermaking: a review. Cellulose, 23(1), 93-123.
[12] Taipale, T., Österberg, M., Nykänen, A., Ruokolainen, J., and Laine, J., 2010. Effect of
microfibrillated cellulose and fines on the drainage of kraft pulp suspension and paper strength. Cellulose, 17(5), 1005-1020.
[13] Bossu, J., Eckhart, R., Czibula, C., Winter, A., Zankel, A., Gindl-Altmutter, W., and Bauer, W., 2019. Fine cellulosic materials produced from chemical pulp: the combined effect of morphology and rate of addition on paper properties. Nanomaterials, 9(3), 321.‏
[14] Yousefhashemi, S. M., Khosravani, A., and 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.
[15] Campano, C., Merayo, N., Balea, A., Tarrés, Q., Delgado-Aguilar, M., Mutjé, P., and Blanco, Á., 2018. Mechanical and chemical dispersion of nano cellulose to improve their reinforcing effect on recycled paper. Cellulose, 25(1), 269-280.
[16] Tajik, M., Torshizi, H. J., 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, 194, 1-8.
[17] He, M., Yang, G., Cho, B. U., Lee, Y. K., and Won, J. M., 2017. Effects of addition method and fibrillation degree of cellulose nanofibrils on furnish drainability and paper properties. Cellulose, 24(12), 5657-5669.
[18] Balea, A., Merayo, N., Seara, M., Fuente, E., Blanco, A., and Negro, C., 2016. Effect of NFC from organosolv corn stalk pulp on retention and drainage during papermaking. Cellulose Chemistry and Technology, 50, 377-383.
[19] Merayo, N., Balea, A., de la Fuente, E., Blanco, Á., and Negro, C., 2017. Synergies between cellulose nanofibers and retention additives to improve recycled paper properties and the drainage process. Cellulose, 24(7), 2987-3000.
[20] Petroudy, S. R. D., Syverud, K., Chinga-Carrasco, G., Ghasemain, A., and Resalati, H., 2014. Effects of bagasse microfibrillated cellulose and cationic polyacrylamide on key properties of bagasse paper. Carbohydrate Polymers, 99, 311-318.
[21] Taheri, A. A., Rahmaninia, M., and Khosravani, A., 2022. Interaction of the electrical conductivity of recycled pulp colloidal suspension with chitosan and bentonite as a papermaking additive system. BioResources, 17(1), 1805-1817.
[22] TAPPI T 200 sp-01., 2007. Laboratory beating of pulp (Valley beater method).
[23] TAPPI T 494 om-01., 2007. Tensile properties of paper and paperboard (using constant rate of elongation apparatus).
[24] SCAN-P 29:95., 1995. Bending resistance.
[25] TAPPI T 414 om-04., 2007. Internal tearing resistance of paper.
[26] TAPPI T 227 om-04., 2007. Freeness of pulp (Canadian standard method).
[27] TAPPI T 261 cm-00., 2007. Fine fraction by weight of paper stock by wet screening.
[28] Hollertz, R., Durán, V. L., Larsson, P. A. and Wågberg, L., 2017. Chemically modified cellulose micro-and nanofibrils as paper-strength additives. Cellulose, 24(9), 3883-3899.
[29] Rahmaninia, M., Rohi, M., Hubbe, M. A., Zabihzadeh, S. M. and Ramezani, O., 2018. The performance of chitosan with bentonite microparticles as wet-end additive system for paper reinforcement. Carbohydrate polymers, 179, 328-332.
[30] Sabazoodkhiz, R., Rahmaninia, M., and Ramezani, O., 2017. Interaction of chitosan biopolymer with silica nanoparticles as a novel retention/drainage and reinforcement aid in recycled cellulosic fibers. Cellulose, 24(8), 3433-3444.