کاربرد الیاف معدنی پشم سنگ بر ویژگی‌های مقاومتی و ماندگاری خمیر کاغذ NSSC

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی دانشگاه شهید بهشتی

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد

چکیده

رشد مصرف کاغذ و کمبود منابع لیفی، راهکارهای متنوعی را برای تأمین ملزومات ضرورت بخشیده است؛ و کاربرد الیاف معدنی در این زمینه، روشی نوین و رو به رشد است. بنابراین در این پژوهش و با هدف کاهش نیاز به الیاف گیاهی، کاربرد آن در سامانه کاغذسازی بررسی گردید. کاربرد الیاف معدنی پشم سنگ در سطوح صفر، 10، 20 و 30 درصد به­همراه 1 درصد نشاستۀ کاتیونی در خمیر کاغذ NSSC بر مقاومت­های کاغذ دست­ساز آزمایشگاهی ( 60 گرم بر متر مربع)، ماندگاری الیاف معدنی و ماندگاری کل دوغاب نشان ­داد که جایگزینی و افزایش سهم الیاف پشم سنگ به­علت قابلیت ایجاد اتصالات ضعیف­تر در مقایسه با پیوندهای بین لیفی الیاف لیگنوسلولزی، موجب کاهش شاخص‌های مقاومتی وابسته به پیوند، نظیر کشش و ترکیدن می­شود؛ در بالاترین سطح افزودن، بیشترین کاهش مقاومتی مشاهده­ شد. الیاف پشم سنگ به­علت طول و مقاومت ذاتی بیشتر، تا حدی سبب افزایش شاخص مقاومت به پارگی شد، اما در سطح جایگزینی 30 درصد و به‌سبب برتری کاهش مقاومت پیوندی بر افزایش ناشی از مقاومت ذاتی الیاف معدنی، کاهش شاخص پارگی کاغذ را در پی داشت. ایجاد شبکۀ درهم­رفتۀ الیاف آلی- معدنی در حین شکل­گیری کاغذ، ماندگاری الیاف پشم سنگ و ماندگاری کل را افزایش داد، اما تفاوت آماری معنی­داری بین سطوح 20 و 30 درصد الیاف پشم­سنگ مشاهده نشد. بنابراین و با توجه به افت شدید مقاومت­ها، سطح بهینۀ جایگزینی 20 درصد الیاف پشم سنگ در خمیر کاغذ NSSC،  شایان گزارش است. افزایش ماندگاری علاوه‌بر مزایای فنی و اقتصادی، به‌طور غیرمستقیم از جنبه­های زیست‌محیطی همچون کاهش مواد جامد آلی معلق در آب­های فرایندی، سهولت فرایندهای تصفیه و کاربرد کمتر منابع الیاف گیاهی و جنگل­ها، نیز حائز اهمیت است. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Application of Rock Wool Mineral Fibers on Strength and Retention Properties of NSSC Pulp

چکیده [English]

By Increasing demands on paper products and shortage of fiber resources, various strategies were introduced to meet the requirements. In this context, application of mineral fibers is a novel and growing approach. This study was aimed to Reduce the plant fibers by application of, mineral fiber in the papermaking system. Application of 0, 10, 20, and 30% Loadings of rock wool mineral fibers (RWMF) in incorporation with cationic starch (1%) on handsheet strengths, RWMF retention and total retention of stock were investigated. Results showed that bonding-dependent strengths, e.g. tensile and burst, were reduced by increasing the RWMF loading due to the low bonding ability of RWMF compared to the lignocellulosic fibers, while the tear index was increased up to 20% RWMF and declined then after due to higher intrinsic strength of the mineral fibers. Interwoven network creation of mineral-organic fibers during the sheet forming, enhanced the mineral and total retention value, however, despite priority of 30% over 20% substitution, there was no statistically meaningful differences. Therefore, with respect to severe reductions, the overall optimum substitution level of 20% for RWMF was reported in NSSC pulp production according to the obtained strengths results. In addition to economic and technical benefits derived from the mineral fiber application, the higher retention indirectly affects the environmental aspects such as reduction in suspended organic solids in process water, easier treatment of wastewater and lesser utilization of forest and other lignocellulosic fiber resources, all as the most important issues.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mineral fibers
  • strength properties of paper
  • NSSC pulp
  • retention
[1]. Zhang Y. H., Liang Y. J. (2004). A study of the applications of mineral fiber in place of plant fiber. China Pulp & Paper Industry Journal, 12: 56-58.

[2]. Yan L., Gang Y. (2010). A study on improving the quality of industrial wrapping paper with gypsum whiskers. China Pulp & Paper Industry Journal, 16: 27-32.

[3]. Fei, Y. Z. (2005). An experiment of the application of mineral complex fiber in bag paper and paper board. China Pulp & Paper Industry Journal, 7: 65-68.

[4]. Jinjiang P., Shan,. Zh. C. (2008). Alumino-silicate fiber paper encountered a few problems and their solutions in the process of papermaking. Shanghai Paper Making Journal, 6: 41-45.

[5]. Fei, J. Y., Shan,. Zh. C., Dongmei, Y., Jinjiang, P. (2008). Alumino-silicate fiber replace parts of plant fiber in the application of papermaking. Hunan Papermaking Journal, 3: 42-48.

[6]. Fei, J. Y., Shan,. Zh. C., Dongmei, Y., Jinjiang, P. (2008). A research on manufacturing process of alumino-silicate fiber paper. China Pulp & Paper Industry Journal, 3: 25-28.

[7]. Ye, ZH., Xin, X. X. (2010). Application of fibrous non-metallic minerals in papermaking industry. China Non-Metallic Minerals Industry Journal, 4: 5-7.

[8]. Lin, W. S., Ying, J. X., Shan, C. F., Xi, C. X. (2010). Application of inorganic mineral fiber and filler in papermaking. Journal of Qingdao University of Science and Technology, 4: 376-379.

[9]. Shan,. Zh. C., Jin j. P., Jie, B. T., Jing, W. J., Fu1, C. K. (2009). An investigation on heat insulation paper from aluminium silicate fiber. China Pulp & Paper Industry Journal, 2: 24-27.

[10]. Fe, Zh. (2006). Study and application of mineral fiber additives in newsprint production. Paper Science & Technology Journal, 5: 50-53.

[11]. He, L., Yangui, H., Shou-yao, W., Xian-nan, H. (2007). A study on the strengthening of glass fiber paper. China Pulp & Paper Industry Journal, 4: 44-46.

 [12]. Schmidt, A. C.,  Jensen, A. A.,  Clausen, A. U.,  Kamstrup, O.,  Postlethwaite D. (2004). A comparative Life Cycle assessment of building insulation products made of stone wool, paper wool and flax. The International Journal of Life Cycle Assessment, 9 (1): 122-129.

[13]. Lijin, S., Jijiao, H., Juanjuan, L., Qifeng, Y. (2009). Comparative analysis of papermaking properties between mineral composition fiber and calcium carbonate with plant fiber. Paper Science & Technology Journal, 5: 57-61.

[14]. Yun Yan, L., Liu, Q., Yuan, S. (2010). Papermaking of mineral fiber composites. Journal of Scientific and Industrial Research, 69 (3): 215-220.