تعیین سطح مناسب افزودن کربنات کلسیم به خمیر کرافت تیمارشده با نانوسیلیکا

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، واحد سوادکوه، دانشگاه آزاد اسلامی، سوادکوه، ایران

2 کارشناس ارشد علوم و صنایع چوب و کاغذ

3 استادیار گروه مهندسی پالایش زیستی، دانشکدۀ مهندسی انرژی و فناوریهای نوین، دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

در این تحقیق، سطح افزودن پرکنندۀ کربنات کلسیم رسوبی به الیاف کرافت تیمارشده با روش لایه‌به‌لایه بررسی شد. برای این­منظور، در گام اول آزمایش، الیاف کرافت با سه ­لایه نشاستۀ کاتیونی-نانوسیلیکای آنیونی- نشاستۀ کاتیونی تیمار شد. از الیاف تیمارنشده و تیمارشده، کاغذ دست­ساز استاندارد با وزن پایۀ 3±60 گرم بر متر مربع تهیه شد. ارزیابی مقاومت­ها نشان داد که با جذب سه لایۀ یادشده توسط الیاف کرافت، شاخص کششی کاغذ از N.m/g 96/23 به N.m/g 48/38، شاخص ترکیدن از kPa.m2/g  46/1 به kPa.m2/g  58/3 و شاخص پارگی کاغذ از mN.m2/g  14/9 به mN.m2/g  99/15 افزایش یافت. تصاویر SEM نیز ژلاتینی شدن سطح الیاف در اثر جذب نشاستۀ کاتیونی و توسعۀ سطح پیوندیافته بین الیاف را در شبکۀ الیاف تأیید می­کند. در گام دوم، پرکنندۀ کربنات کلسیم رسوبی در سه سطح 5، 10 و 15 درصد به خمیر سه­لایۀ تیمارشدۀ کرافت اضافه شد و افت مقاومت­ها با سطح مقاومت­های خمیر تیمارنشده مقایسه و ارزیابی شد. شاخص کششی، شاخص ترکیدن و شاخص پارگی کاغذ با افزودن 10 درصد پرکننده به‌ترتیب N.m/g 01/24، kPa.m2/g  20/1 و mN.m2/g  49/9 اندازه­گیری شد. براساس آزمون تجزیۀ واریانس، نتایج این بخش نشان داد که می­توان تا حدود 10 درصد پرکنندۀ کربنات کلسیم رسوبی به خمیر کرافت تیمارشده با روش لایه‌به‌لایه افزود. همچنین تصاویر SEM تهیه‌شده بیانگر ماندگاری پرکنندۀ کربنات کلسیم و توزیع به­نسبت یکنواخت آن در شبکۀ الیاف به‌خصوص در مناطق آغشته به نشاستۀ کاتیونی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determination of suitable level of calcium carbonate to the kraft pulp treated by nanosilica

نویسنده [English]

  • Hamid Rudi 3
چکیده [English]

The main goal of this study was to explore the level of adding precipitated calcium carbonate (PCC) filler to the kraft fibers which treated by Layer-by-Layer (LbL) method. The kraft fibers treated by three layers of cationic starch-nanosilica-cationic. Then, the standard handsheets (60±3 g/m2) were made from untreated and treated fibers. The results showed that by using 3-layers treating of kraft fibers, tensile index was improved from 23.96 N.m/g to 38.50 N.m/g. In addition, the burst and tear index was increased from 1.46 kPa.m2/g to 3.58 kPa.m2/g and 9.14 mN.m2/g to 15.99 mN.m2/g respectively. Also, the SEM images illustrated the fibers surface gelation due to the cationic starch absorption and an improvement of bonded area in fibers network. Furthermore, the three levels of PCC filler (5, 10, and 15%) were added to the 3-layer treated kraft pulp and strengths loss was evaluated and compared to the untreated pulp. Tensile, burst, and tear index were measured and they were 24.01 N.m/g, 1.20 kPa.m2/g and 9.49 mN.m2/g respectively by adding 10% of filler. According to the ANOVA test, the results revealed that it is possible to add 10% of PCC filler to the kraft pulp which treated with LbL method. Furthermore, SEM images indicated the retention as well as relatively uniform distribution of the PCC filler in the fibers network particularly in the area which impregnated with cationic starch.  

کلیدواژه‌ها [English]

  • Kraft pulp
  • PCC
  • Cationic starch
  • nanosilica
  • Tensile index