تأثیر افزودن نانو چوب و نشاسته کاتیونی بر بهبود ویژگی‌های خمیرکاغذ حاصل از کارتن کنگره-ای کهنه (OCC)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد صنایع سلولزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 عضو هیات علمی، گروه علوم و مهندسی کاغذ، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 دانشیار گروه علوم و مهندسی کاغذ، گروه علوم و مهندسی کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

یکی از معایب الیاف بازیافتی کاهش قابل‌توجه مقاومت‌های مکانیکی کاغذ به دلیل کاهش پیوندهای بین الیاف است. این مطالعه باهدف بررسی تأثیر افزودن نانو الیاف چوب پالونیا و نشاسته کاتیونی بر ویژگی­های فیزیکی و مکانیکی خمیرکاغذ حاصل از کارتن کنگره­­ای کهنه (OCC) انجام‌شده است. از کارتن­های کهنه جمع‌آوری‌شده خمیرکاغذ تهیه و مقادیر مختلف نانو چوب (1، 2 و 3 درصد) و نشاسته کاتیونی (5/0، 1 و 5/1 درصد) به آن افزوده شد. از این تیمارها، کاغذهای دست‌ساز استاندارد ساخته و ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی آن‌ها بر اساس روش استاندارد TAPPI اندازه‌گیری شدند. ارزیابی خواص فیزیکی کاغذها نشان داد دانسیته و مقاومت به عبور هوا با افزودن نانو چوب- نشاسته کاتیونی در کاغذ افزایش می­یابد. همچنین بررسی نتایج نشان داد که اختلاف کاملاً معنی‌داری با 95 درصد اطمینان بین تیمارهای مختلف ‌ازلحاظ مقاومت­های مکانیکی وجود دارد. بیشترین مقادیر شاخص مقاومت به ترکیدن (173/2 کیلو پاسکال مترمربع بر گرم) مقاومت لهیدگی در حالت حلقه (4/177 نیوتن) و مقاومت به عبور هوا (9/36 ثانیه) به تیمار 5/1S3N تعلق یافت. می­توان نتیجه‌گیری نمود استفاده از مقادیر بیشتر نانو چوب به همراه ماده کمک نگهدارنده نشاسته کاتیونی موجب بهبود مقاومت­های کاغذ نهایی می­گردد.

کلیدواژه‌ها


[1] Schier, F., Morland, C., Dieter, M., & Weimar, H., 2021. Estimating supply and demand elasticities of dissolving pulp, lignocellulose-based chemical derivatives and textile fibres in an emerging forest-based bioeconomy. Forest Policy and Economics, 126: 102422.
[2] Mirshokraei, S.A., 2010. Waste paper recycling guide (edition 3), Aiij Press (Translated in Persian).
[3] Anonymous, J., 2001. A new development in molded pulp processes and packaging. IMPEPA Report. Chicago. Illinois USA.
[4] Tschirner, U., Barsness, J. and Keeler, T., 2007. Recycling of chemical pulp from wheat and corn stover, Bioresurses, 2(4): 356-543.
[5] Mohammad Nazhad, M., 2004. The influence of refining energy and intensity on enhancing the bonding potential of an OCC pulp. Appita: Technology, Innovation, Manufacturing, Environment, 57(3): 191-198.
[6] Fernando, D., Muhi, D., Engstrand, P. and Daniel, G., 2011. Fundamental under-standing of pulp property development under different thermomechanical pulp refining conditions as observed by a new Simons’staining method and SEM observation of the ultrastructure of fiber surfaces. Holzforschung, 65(6): 777–786.
[7] Jones, B.W., Venditti, R., Park, S., Jameel, H. and Koo, B., 2013. Enhancement in enzymatic hydrolysis by mechanical refining for pretreated hardwood ligno-cellulosics. Bioresource Technology, 147: 353–360.
[8] Hubbe, M.A., 2006. Bonding between cellulosic fibers in the absence and presence of dry-strength OD dry strength agents-a review. BioResources, 1(2): 281-318.
[9] BeMiller, J. N., & Whistler, R. L. (Eds.). 2009. Starch: chemistry and technology. Academic Press.
[10] Mousavi, S. M., Afra, E., Tajvidi, M., Bousfield, D. W., & Dehghani-Firouzabadi, M. (2017). Cellulose nanofiber/carboxymethyl cellulose blends as an efficient coating to improve the structure and barrier properties of paperboard. Cellulose, 24(7): 3001-3014.
[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] Klemm, D., Kramer, F., Moritz, S., Lindstrom, T., Ankerfors, M., Gray, D., and Dorris, A., 2011. Nanocelluloses: A new family of nature-based materials. Angewandte Chemie International Edition, 50: 5438-5466.
[13] Kalia, S., Boufi, S., Celli, A., & Kango, S., 2014. Nanofibrillated cellulose: surface modification and potential applications. Colloid and Polymer Science, 292(1): 5-31.
 [14] Yousefi, H., Azari, V., and Khazaeian, A., 2018. Direct mechanical production of wood nanofibers from raw wood microparticles with no chemical treatment. Industrial crops & products, 115: 26-31.
[15] Hadilam, M.M., Afra, E., Ghasemian, A. and Yousefi, H., 2014. Preparation and properties of ground cellulose nanofibers. Journal of wood and forest science and technology, 20(2):139-149. (In Persian).
[16] Hassan, M. L., Bras, J., Mauret, E., Fadel, S. M., Hassan, E. A., & El-Wakil, N.A., 2015. Palm rachis microfibrillated cellulose and oxidized-microfibrillated cellulose for improving paper sheets properties of unbeaten softwood and bagasse pulps. Industrial Crops and Products, 64: 9-15.
[17] 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): 9-14.
[18] Ghasemian, A., Ghaffari, M., and Ashori, A., 2012. Strength enhancing effect of cationic starch on mixed recycled and virgin pulps. Carbohydrate polymers, 87:1269–1274.
[19] Yousefi, H., Faezipour, M., Hedhazi, S., Mazhari Mousavi, M., Azusa, Y., and Heidari, A.H., 2013. Comparative study of paper and nanopaper properties prepared from bacterial cellulose nanofibers and fibers/ground cellulose nanofibers of canola straw. Industrial Crops and Products, 43: 732-737.
[20] Ghaderi, M., Mousavi, M., Yousefi, H., Labbafi, M., 2014. All-cellulose nanocomposite film made from bagasse cellulose nanofibers for food packaging application. Carbohydrate polymers, 104: 59-65.
[21] Mirshokraei, S.A., 2013. Pulp and paper technology (2nd edition), Aiij Press (Translated in Persian)