مجله صنایع چوب و کاغذ ایران

مجله صنایع چوب و کاغذ ایران

مقایسه کاغذهای بادوام ساخته شده از خمیرکاغذ پنبه و زیرشانه با ترکیبی از نانوالیاف سلولزی و نانوالیاف لیگنوسلولزی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشیار دانشگاه آزاد اسلامی، واحد سوادکوه، گروه چوب و کاغذ، سوادکوه، ایران
2 استادیار، گروه صنایع چوب، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران
10.22034/ijwp.2024.2027525.1659
چکیده
بیان مساله و اهداف: استفاده از فناوری­های نوین مانند به کارگیری نانو ذرات در بهبود کیفیت تولید کاغذ بادوام، افق جدیدی به وجود آورده است. به این منظور در این تحقیق، به بررسی و مقایسه کاغذهای بادوام ساخته شده از خمیرکاغذ پنبه و زیرشانه با ترکیبی از نانو الیاف سلولزی و نانو الیاف لیگنوسلولزی پرداخته شده است. هدف اصلی این مطالعه، ارزیابی تأثیر نانو الیاف بر خواص فیزیکی و مکانیکی کاغذهای ساخته شده از پنبه و زیرشانه و شناسایی پتانسیل‌های بهبود کیفیت و عملکرد آنهاست.
مواد و روشها: در این بررسی خمیرکاغذ پالایش شده الیاف پنبه، الیاف زیرشانه، نانو الیاف سلولزی، نانو الیاف لیگنوسلولزی از یک کارخانه­ی تولید کاغذ بادوام تهیه و سپس کاغذهای دست­ساز 60 گرمی ساخته شد. در نهایت، ریخت_شناسی الیاف و خواص فیزیکی و مکانیکی کاغذهای ساخته‌ شده مطابق با استاندارد مورد ارزیابی قرار گرفتند..
نتایج: نتایج به‌دست آمده نشان داد شاخص مقاومت به کشش کاغذ تهیه شده از ترکیب 5 درصد نانو الیاف سلولزی و 1 درصد نشاسته حدود 83 درصد بیشتر از کاغذ تهیه شده از 100 درصد خمیرکاغذ زیرشانه بوده است. شاخص مقاومت به ترکیدن کاغذ در ترکیب 5 درصد نانو الیاف سلولزی و 1 درصد نشاسته نسبت به ترکیب 100 درصد خمیرکاغذ زیر شانه 75 درصد بیشتر بود. شاخص مقاومت به پاره شدن کاغذ تهیه شده از ترکیب 5 درصد نانو الیاف سلولزی و 1/0 درصد پلی‌آکریلامید نسبت به ترکیب 5 درصد نانو الیاف سلولزی و 1/0 درصد پلی‌آکریلامید خمیرکاغذ زیر شانه 17 درصد بیشتر بود. صافی سطح کاغذ تهیه شده از ترکیب 5 درصد نانو الیاف لیگنوسلولزی و 1/0 درصد پلی‌آکریلامید خمیرکاغذ زیرشانه نسبت به ترکیب 5 درصد نانو الیاف لیگنوسلولزی و 1 درصد نشاسته حدود 28 درصد بیشتر بود. تخلخل کاغذ تهیه شده از ترکیب 100 درصد خمیرکاغذ حاصل از الیاف پنبه زیر شانه نسبت به ترکیب 5 درصد نانو الیاف لیگنوسلولزی و 1 درصد نشاسته حدود 433 درصد بیشتر بود. ماتی کاغذ تهیه شده از ترکیب 5 درصد نانو الیاف لیگنوسلولزی و 1/0 درصد پلی‌آکریلامید نسبت به ترکیب 100 درصد خمیرکاغذ حاصل از الیاف پنبه زیر شانه 6 درصد بیشتر بود. روشنی کاغذ تهیه شده از ترکیب 5 درصد نانو الیاف سلولزی و 1 درصد نشاسته نسبت به ترکیب 5 درصد نانو الیاف لیگنوسلولزی و 1 درصد نشاسته 18 درصد بیشتر بود.
نتیجه­ گیری: این مطالعه نشان داد که ترکیب نانو الیاف با خمیرکاغذهای حاصل از پنبه و زیرشانه می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی خواص فیزیکی و مکانیکی کاغذهای بادوام را بهبود بخشد. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که مقاومت به کشش و مقاومت به ترکیدن در کاغذهایی که حاوی نانو الیاف سلولزی بودند، به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای بالاتر از کاغذهای ساخته‌شده تنها از خمیرکاغذ زیرشانه است. همچنین، مقاومت به پاره شدن با استفاده از ترکیب نانو الیاف سلولزی و پلی‌آکریلامید بهبود یافته که نشان‌دهنده افزایش کارایی این ترکیب در افزایش استحکام کاغذ است.از سوی دیگر، صافی سطح و ماتی کاغذهای حاوی نانو الیاف لیگنوسلولزی نسبت به ترکیب‌های دیگر بهبود یافته بود که می‌تواند به کیفیت ظاهری و چاپ‌پذیری کاغذ کمک کند. تخلخل کاغذهای تولیدشده از الیاف پنبه زیرشانه به‌طور قابل‌توجهی بیشتر از ترکیب‌های نانو الیاف بود، که ممکن است بر روی جذب جوهر و سایر ویژگی‌های عملکردی تأثیر بگذارد. همچنین، روشنی کاغذها نیز با استفاده از نانو الیاف سلولزی افزایش یافت که می‌تواند بر روی استفاده‌های خاص مانند چاپ و بسته‌بندی تأثیرگذار باشد. به‌طور کلی، این تحقیق تأکید می‌کند، کاغذ بادوام تهیه شده از زیر شانه دارای ویژگی‌های مناسبی بوده است، استفاده از آن به صورت کامل یا بخش زیادی از خمیرکاغذ مورد نیاز در تولید انواع کاغذهای بادوام توصیه می­گردد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Borges, A. C., Eyholzer, C., Duc, F., Bourban, P. E., Tingaut, P., Zimmermann, T. Pioletti, D.P. and Månson, J. A. E. 2011. Nanofibrillated cellulose composite hydrogel for the replacement of the nucleus pulposus. Acta biomaterialia, 7(9), 3412-3421.
[2] Vaysi, R. and Vaghari, K. 2021. The Effect of Using Cationic Starch and Bentonite on Physical and Mechanical Properties of Old Recycled Pulp. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 36(4), 404-416.
[3] Hadilam, M. M., Afra, E. and Yousefi, H., 2013. Effect of cellulose nanofibers on the properties of bagasse paper. Forest and Wood Products, 66(3), 351-366.
[4] Henriksson, M., Berglund, L. A., Isaksson, P., Lindström, T. and Nishino, T., 2008. Cellulose nanopaper structures of high toughness. Biomacromolecules, 9(6), 1579-1585.
[5] González Tovar, I., Boufi, S., Pèlach Serra, M. À., Alcalà Vilavella, M., Vilaseca Morera, F. and Mutjé Pujol, P., 2012. Nanofibrillated cellulose as paper additive in eucalyptus pulps. BioResources, 7(4), 5167-5180.
[6] Ghahramani, S., Hedjazi, S. and Mahdani, S., 2017. Development of poplar Kraft pulp strengths with cellulose nano fiber of rice straw. Forest and Wood Products, 70(1), 157-165.
[7] Karki, S., Gohain, M. B., Yadav, D. and Ingole, P. G., 2021. Nanocomposite and bio-nanocomposite polymeric materials/membranes development in energy and medical sector: A review. International Journal of Biological Macromolecules, 193, 2121-2139.
[8] Fathi, G. and Kasmani, J. E., 2019. Prospects for the preparation of paper money from cotton fibers and bleached softwood kraft pulp fibers with nanofibrillated cellulose. BioResources, 14(2), 2798-2811.
[9] Rezayati Charani, P., Moradian, M. H. and Mousavi, S. F., 2020. Strengthening tensile strength of wet and dry layer of paper from chemical-mechanical pulp by cellulose nanofibers and PAE. Journal of Environmental Science Studies, 5(2), 2458-2465.
[10] Yousefi, H., Faezipour, M., Nishino, T., Shakeri, A. and Ebrahimi, G., 2011. All-cellulose composite and nanocomposite made from partially dissolved micro-and nanofibers of canola straw. Polymer Journal, 43(6), 559-564.
[11] Main, N. M., Talib, R. A., Ibrahim, R., Rahman, R. A. and Mohamed, A. Z., 2014. Suitability of coir fibers as pulp and paper. Agriculture and Agricultural Science Procedia, 2, 304-311.
[12] Hii, C., Gregersen, W., Chinga-Carrasco, G. and Eriksen, 2012. The effect of MFC on the pressability and paper properties of TMP and GCC based sheets. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 27(2), 388-396.
[13] Hasanjanzadeh, H. H., S. Hedjazi. and S. Mahdavi 2014. "The effect of polyelectrolyte on rice straw soda-AQ pulp drainage and of rice straw. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 29 (1), 170-181.
 
[14] 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, 2559-2567.
[15] Sehaqui, H., Berglund, L. A. and Zhou, Q., 2013. BIOREFINERY: Nanofibrillated cellulose for enhancement of strength in high-density paper structures. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 28(2), 182-189.
[16] Moradian, M. H., Rezayati Charani, P. and Saadat Niya, M., 2016. Improving paper breaking length using cellulosic nanofibers in bagasse pulp. Forest and Wood Products, 69(3), 603-614.
[17] Sodifi, B. and Sharifi, H., 2021. Investigation of barrier properties of the coated and treated papers with polycaprolactone/cellulose nanocrystals/ZnO nanoparticles. Journal of food science and technology (Iran), 17(107), 91-105.
[18] Afra, A. Mohammadi, M. Sarayian, A. and Imani, R., 2015. Production of microbial nano-silver and its use in paper to improve its antibacterial properties. Forest and Wood Products Iranian Natural Resources, 68(3), 547 – 557. (In Persian).