اثر استفاده از نانوفیبرهای سلولزی بر خواص کاغذ باگاس

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد صنایع خمیرکاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران؛ و عضو باشگاه پژوهشگران و نخبگان دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شهرضا، باشگاه پژوهشگران جوان، شهرضا، ایران

2 استادیار گروه صنایع خمیرکاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

3 استادیار گروه مهندسی و تکنولوژی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

چکیده

در این تحقیق اثر استفاده از نانوفیبرهای سلولزی بر خواص کاغذهای دست‏سازِ ساخته‌‌شده از خمیرکاغذ صنعتی باگاس بررسی شد. نانوفیبر سلولزی که با روش سوپر‌آسیاب از آلفاسلولز صنعتی سوزنی‌‌برگان تهیه شده بود به‌‌مقدار صفر و بیست درصد وزنی به کاغذهای دست‏ساز حاصل از خمیرکاغذ صنعتی باگاس اضافه شد. نانوکاغذ متشکل از صددرصد نانوفیبر سلولزی نیز برای مقایسه تهیه شد. خواص مورد بررسی شامل زمان آب‌‌گیری خمیر، وزن پایه، ضخامت، دانسیته، شفافیت، مقاومت به کشش، و مقاومت به پارگی بودند. نتایج نشان داد که زمان آب‌‌گیری پس از افزودن نانوفیبر سلولز به خمیر‌پایه افزایش یافت. با افزودن نانو‏فیبر سلولز، شفافیت (کیفی) ظاهری و دانسیته افزایش، و ضخامت کاغذها کاهش یافت. کاغذهای حاوی بیست درصد نانوفیبر مقاومت کششی بیشتری در مقایسه با کاغذ‏های بدون نانوفیبر نشان دادند و بیشترین مقاومت کششی متعلق به نانوکاغذ (کاغذ صرفاً شامل مواد نانو) بود. به‏رغم خواص مثبت تقویت‏کنندگی نانوفیبرهای سلولزی در مقاومت کششی، با افزودن نانوفیبر سلولز مقاومت به پارگی کاغذها کاهش نشان داد؛ به‌‌طوری که کمترین مقاومت به پارگی در نانوکاغذ مشاهده شد، ولی به‏رغم کاهش مقاومت به پارگی در کاغذهای ترکیبی با شرایط مذکور، این کاهش از لحاظ آماری چندان معنی‏دار نبود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Cellulose Nanofibers on the Properties of Bagasse Paper

نویسندگان [English]

  • Mohamad Mahdi Hadilam 1
  • Elyas Afra 2
  • Hossein Yousefi 3
1 M.Sc. Graduated Student of Pulp and Paper Technology, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan. I.R. Iran. And Member of Young Researchers Club, Shahreza Branch , Islamic Azad University , Shahreza, Iran
2 Assistant Professor, Department of Pulp and Paper Technology, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan. I.R. Iran.
3 Professor, Department of Wood engineering and technology, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan. I.R. Iran
چکیده [English]

In this research, the effect of cellulose nanofibers on the properties of handsheet paper made from industrial bagasse pulp was investigated. Nanofibers, produced from alpha cellulose of softwoods using grinding method, were added 20 wt% to the handsheet paper. Nanopaper- handsheet composed of 100% cellulose nanofibers- was also prepared. Results indicated that using nanofibers increased water drainage time of the pulp. Addition of nanofibers to the handsheets increased the optical transparency and density while sheet thickness decreased. Papers made with 20 wt% nanofibers showed higher tensile strength than those prepared with pure bagasse fibers. Nanopaper possessed the highest tensile strength. Tear strength was negatively affected by using cellulose nanofibers in such a way that the lowest tear strength obtained for nanopaper. Never eless with Addition of nanofibers to the handsheets in said conditions tear strength decrease but this decreasing of statistical viewpoint wasn't meaningful.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bagasse
  • Cellulose nanofibers
  • Physical and mechanical Properties
  • super grinding
[1]. Samariha, A., and Hemmasi, A.H. (2005). Study of chemical and anatomical properties of bagasse used in pars paper factory. Journal of Agricultural Science Islamic Azad University, 13(3): 465-478.

[2]. Hassan, E. A., Hassan, M. L., and Oksman, K. (2011). Improvement of paper sheets properties of bagasse pulp with microfibrillated cellulose isolated from xylanase-treated bagasse. Wood and Fiber Science, 43(1): 1-7.

[3]. Hadilam, M. M. (2012). Production and evaluation of nanofibrillated cellulose (NFC) prepared from α-cellulose and comparative assessment of it's using in chemical paper and bleached bagasse paper. M.Sc. thesis. Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources.

[4]. Hamzeh, Y., Abyaz, A., Mirfatahi Niaraki M.O.S., and Abdulkhani, A. (2009). Application of surfactants as pulping additives in soda pulping of Bagasse. BioResources, 4(4): 1267-1275.

[5]. Ramsden, J. (2004). Nanotechnology in Coatings, Inks and Adhesives. Pira International Ltd. Leatherhead. UK.

[6]. Garland, A. (2004). Nanotechnology in Paper and Board Packaging. Pira International Ltd. Leatherhead. UK.

[7] Syverud, K., and Stenius, P. (2009). Strength and barrier properties of MFC films, Cellulose, 16: 75-85.

[8]. Aulin, C., Gällstedt, M., and Lindström, T. (2010). Oxygen and oil barrier properties of microfibrillated cellulose films and coatings. Cellulose, 17: 559–574.

[9]. Henriksson, M., Berglund, L.A., Isaksson, P., Lindström, T., and Nishino, T. (2008). Cellulose Nanopaper Structures of High Toughness. Biomacromolecules, 9: 1579–1585.

[10]. Hadilam, M., Afra, E., Ghasemian, A., and Yousefi, H. (2012). Preparation and properties of ground cellulose nanofibers. Journal of Wood and Forest Science and Technoogy, Accepted.

[11]. Yousefi, H., Faezipour, M., Nishino, T., Ebrahimi, G., and Shakeri, A. (2011). All-cellulose composite and nanocomposite made from partially dissolved micro and nanofibers of canola straw. Polymer Journal, 43: 559–564.

[12]. Taniguchi, T., and Okamura, K. (1998). New films produced from microfibrillated natural fibres. Polymer International. 47:291–294.

[13]. Scot, W. (2005). The fundamentals of paper properties. Translated in Persian by Afra, A., Aeej Publication, Tehran, Iran.

[14]. Nogi, M., Iwamoto, S., Nakagaito, N. A., and Yano, H. (2009). Optically transparent nanofiber paper. Advanced Materials, 21: 1595–1598.

[15]. Yousefi, H. Nishino, T., Faezipour, M., Ebrahimi, G., and Shakeri, A. (2011). Direct fabrication of all-cellulose nanocomposite from cellulose microfibers using ionic liquid-based nanowelding. Biomacromolecules, 12 (11): 4080-4085.

[16]. Chang, F., Lee, S.H., Toba, K., Nagatani, A., and Endo T. (2011). Bamboo nanofiber preparation by HCW and grinding treatment and its application for nanocomposite. Wood Science and Technology. 46: 393-403.

[17]. Corson, S.R. (1989). Aspects of mechanical pulp fibre separation and development in a disc refiner. Paperi Ja Puu - Paper & Timber, 71(7): 801-814.

[18]. Taipale, T., österberg, M., Nyka¨nen, 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: 1005-1020.

[19]. Alinia, S. (2011). Comparative study on the properties of paper produced from chemi-mechanical pulp (CMP) reinforced with Nanofibrillated Cellulose (NFC) and Microcrystalline Cellulose (MCC). M.Sc. thesis. Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources.

[20]. Subramanian, R., Kononov, A., Kang, T., Paltakari, J., and Paulapuro H. (2008). Structure and properties of some natural cellulose fibrils. BioResources, 3(1): 192-203.