مقایسة عملکرد کایتوزان در سیستم تک و حاوی نانوذره به منزلة افزودنی پایانة تر در کاغذهای بازیافتی چاپ و تحریر

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد علوم و صنایع چوب و کاغذ دانشکدة منابع طبیعی دانشگاه تربیت مدرس نور، ایران

2 استادیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ دانشکدة منابع طبیعی دانشگاه تربیت مدرس نور، ایران

چکیده

به‏ منظور جبران برخی ویژگی‌های نامناسب کاغذهای بازیافتی، کاربرد مواد شیمیایی کمکی در پایانة تر کاغذسازی می‌تواند مؤثر باشد. در این تحقیق، عملکرد زیست‏بسپار کایتوزان به‌تنهایی و همراه نانوذرة بنتونیت به‏ منزلة افزودنی پایانة تر بر بازیافت کناره‌بری‌‏های سفید بررسی شد. بدین منظور کارآیی این زیست‌بسپار در سطوح 5/0، 1، 5/1، و 2 درصد (بر حسب وزن خشک الیاف) در دو سیستم تک و حاوی نانوذره با یک‌دیگر و با تیمار شاهد مقایسه شد. نتایج نشان داد افزودن مقادیر مختلف کایتوزان به تیمار شاهد (کاغذ فاقد کایتوزان) افزایش شاخص‏های مقاومت به کشش، مقاومت به ترکیدن، و مقاومت به پاره شدن را باعث می‏شود. همچنین، در هر دو سیستم بهبود نتایج آبگیری از خمیرکاغذ (افزایش 75/18 و 5/23 درصدی به‏ ترتیب در سیستم تک و نانوذره) و نیز ماندگاری در گذر اول (افزایش 5 و 10 درصدی به ‏ترتیب در سیستم تک و نانوذره) مشاهده شد. این در حالی بود که کایتوزان همراه نانوذرة بنتونیت عملکردی بهتر در ویژگی‏های یادشده ایجاد کرد. نکتة شایان توجه افزایش غیر قابل انتظار ویژگی‏های مقاومتی در حضور نانوذرة بنتونیت و از سوی دیگر ادامة روند افزایشی ویژگی‏های یادشده با افزایش سطوح مصرف مواد افزودنی (در محدودة آزمون‌شده در این تحقیق) بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison of Chitosan Performance in a Single or Nanoparticle System as a Wet End Additive in Recycled Printing and Writing Papers

نویسندگان [English]

  • Khosro Hosseinian 1
  • Mehdi Rahmaninia 2
  • Amir Khosravani 2
1 M.Sc. Wood & Paper Science and Technology, Natural Resources Faculty, Tarbiat Modares University, Noor, I.R. Iran
2 Assistant Professor, Wood & Paper Science and Technology Department, Natural Resources Faculty, Tarbiat Modares University, Noor, I.R. Iran
چکیده [English]

To compensate for some inferior properties of recycled papers, application of processing chemical aids such as chitosan can be quite effective in the wet end section of papermaking. In this study, the performance of chitosan biopolymer, individually or associated with nanobentonite was investigated as wet end additive on recycling process of white cuttings. For this purpose, the performance of this biopolymer at 0.5, 1, 1.5 and 2% (based on oven-dried pulp) were compared in a single polymer system or with nanobentonite. The results revealed that dosing different amounts of chitosan resulted in increasing tensile, tear and burst indices. Moreover, improvement in first pass retention (5 and 10% in single and nanoparticle system, respectively) and drainage (18.75 and 23.5% in the case of single and nanoparticle system, respectively) was observed, while the improvements resulted from nanoparticle system was more prominent according to the wet end parameters. It is noteworthy that increase in strength properties in presence of bentonite nanoparticle was unexpected, and on the other hand the more additive used, the more gains in paper strength properties and processing parameters was detected.

کلیدواژه‌ها [English]

  • nanoparticle system
  • papermaking chemistry
  • recycled papers
  • Chitosan
  • nanobentonite
[1]. Khosravani, A. and Rahmaninia, M. (2012). Paper recycling, an old but still effective solution. Lignocelluloses, 1(3): 164-165.

[2]. Rahmaninia, M., Mirshokraei, S. A., Ebrahimi, Gh., and Nazhad, M. M. (2011). Effect of cationic starch-nanosilica system on retention and drainage of washed OCC pulp. Journal of Forest and Wood Products, 64(1): 15-22.

[3]. Hubbe, M. A., Venditti, R. A., Barbour, R. L., and Zhang, M. (2003). Changes to unbleached kraft fibers due to drying and recycling. Progress in Paper Recycling, 12(3): 11-20.

[4]. Bawden, A. D. and Kibblewhite, R. P. (1997). Effects of multiple drying treatments on kraft fiber walls. Journal of Pulp and Paper Science, 23(7): 340-346.

[5]. Rahmaninia, M. and Khosravani, A. (2014). Improving the paper recycling process of old corrugated container wastes. Cellulose Chemistry and Technology, 49(2): 203-208.

[6]. Khosravani, A., Jahan Latibari, A., Mirshokraei S. A., Rahmaninia, M., and Nazhad M. M. (2010). Studying the effect of cationic starch-anionic nanosilica system on retention and drainage. Bioresources, 5(2): 939-950.

[7]. Hubbe, M. A. (2006). Bonding between cellulosic fibers in the absence and presence of dry-strength agents. Bioresources, 1(2): 281-318.

[8]. Rahmaninia, M., Rohi, M., Ramezani, O., and Zabihzadeh, S. M. (2015). The effect of pulp suspension pH on the performance of chitosan –nanobentonite as a dry strength additive in hardwood CMP pulp. Journal of Forest and Wood Products, 68 (2), 347-357.

[9]. Chattopudhyay, D. P. and Inamdar M. (2010). Aqueous behavior of chitosan. International Journal of Polymer Science, doi:10.1155/2010/939536, 1-7.

[10]. Nikolaeva, M. (2010). Measurement and improvement of wet paper web strength. Master Degree Program in Chemical and Process Engineering. Lappeenranta University of Technology: 38-40.

[11]. Vanerek, A., Alince, B., and Van de ven, T. G. M. (2006). Bentonite delamination induced by pulp fibers under high shear monitored by calcium carbonate deposition. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 280 (1-3): 1-8.

[12]. 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.

[13]. Nicu, R., Bobu, E., and Desbrieres, J. (2011). Chitosan as cationic polyelectrolyte in wet-end papermaking systems. Cellulose Chemistry and Technology, 45(1-2): 105-111.

[14]. Chi, H., Li, H., Liu, W., and Zhan H. (2007). The retention and drainage aid behavior of quaternary chitosan in papermaking system. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 297: 147–153.

[15]. Myllytie, P., Salmi, J., and Laine, J. (2009). The influence of pH on the adsorption and interaction of chitosan with cellulose. Bioresources, 4(4): 1647-1662.

[16]. Sarwarjahan, M., Noori, A., Ahsan, L., Chowdhuri, D. A., and Nasima, M. A. (2009). Effect of chitosan as dry and wet strength additive in bambo and acasia pulp. IPPTA, 21(2): 85-89.

[17]. Ashori, A., Harun, J., Zin, W. M., and Yusoff, M. N. M. (2006). Enhancing dry-strength properties of kenaf (Hibiscus Cannabinus) paper through chitosan. Polymer-Plastics Technology and Engineering, 45(1): 125-129.

[18]. Hubbe, M. A. (2005). Micro and Nanoparticles in Papermaking, J. M. Rodriguez (ed.), TAPPI Press, Atlanta, GA, USA.pp.197.

[19]. Kermanian, H., Ramezani, O., Razmpour, Z., Mahdavi, S., Rahmaninia, M., and Ashtari, H. (2013). The influence of refining history of waste NSSC paper on its recyclability. Bioresources, 8(4): 5424-5434.

[20]. Khosravani, A., Jahan Latibari, A., Tajvidi, M., Mirshokraei, S. A, and Nazhad, M. M. (2010). Studying the influence of cationic starch dosage on performance of anionic nanosilica – cationic starch system in fine paper. Journal of Forest and Wood Products, 63(1): 1-8.