تأثیر پوشش کامپوزیتی ایزوله پروتئین سویا/ نانوالیاف سلولزی بر خواص مکانیکی و ممانعتی کاغذ بسته بندی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد صنایع خمیر و کاغذ، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج

2 استادیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج

3 استادیار علوم و صنایع چوب و کاغذ، گروه سلولزی و بسته‌بندی، پژوهشکدۀ شیمی و پتروشیمی، پژوهشگاه استاندارد، کرج

چکیده

استفاده از پلیمرهای طبیعی در مقایسه با پلیمرهای سنتزی رایج در ساختار پوشش­ها، به حفظ خصوصیات زیست‌تخریب‌پذیری و قابلیت بازیافت فراورده­های کاغذی کمک می­کند. تحقیق حاضر با هدف بررسی اثر پوشش­های مانع­شوندۀ زیست­پلیمری بر خواص کاغذ بسته­بندی انجام گرفت. پوشش­های کامپوزیتی متشکل از پروتئین سویا/نانوالیاف سلولزی در پنج سطح نانوالیاف سلولزی صفر، 5، 10، 15و 20 درصد در سه وزن پوشش 5، 10و 15 گرم بر متر مربع  روی کاغذ پایه از نوع لاینر اعمال شدند. سپس مقاومت به کشش، کرنش شکست، مقاومت به ترکیدن، اختلاف رنگ، مقاومت به عبور روغن، و سرعت عبور بخار آب به‌منظور بررسی تأثیر پوشش ارزیابی شد. نتایج نشان داد که شاخص مقاومت به کشش، کرنش شکست و شاخص مقاومت به ترکیدن کاغذهای پوشش­دار با افزایش درصد نانوالیاف سلولزی و وزن پوشش افزایش یافتند. علاوه بر این اندازه­گیری­های رنگ نشان داد که پوشش‌دهی کاغذهای پایه توسط ایزوله پروتئین سویا و نانو­الیاف سلولزی موجب افزایش اختلاف رنگ و تیره­تر شدن کاغذها در مقایسه با کاغذ پایه به‌ویژه با افزایش وزن پوشش شد. همچنین هر دو ویژگی مقاومت به عبور روغن و سرعت عبور بخار آب کاغذهای پوشش­دار بهبود یافت، به‌طوری‌که در بالاترین سطح نانوالیاف سلولزی و وزن پوشش به‌ترتیب 87/86 و 61/76 درصد افزایش مشاهده شد. به­طور کلی وارد کردن نانو الیاف سلولزی در ماتریس پروتئین سویا موجب بهبود خواص ممانعتی و مکانیکی کاغذ پوشش­دار شد..

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of soy protein isolate/cellulose nanofiber composite coating on mechanical and barrier properties of packaging paper

نویسندگان [English]

  • F.K. Moakhar 1
  • M. Azadfallah 2
  • M. Jonoobi 2
  • M. Rouhani 3
1 M.Sc. Graduate of Pulp and Paper Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran
2 Assist. Professor, Wood and Paper Science& Technology Department, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran
3 Assist. Professor, Department of Paper and Packaging, Faculty of Chemistry and Petrochemical Engineering, Standard Research Institute (SRI), Karaj, I.R. Iran
چکیده [English]

The use of natural polymers in comparison with synthetic ones within coating structure would contribute to preserve recyclability and biodegradability characteristics of paper products. Hence, this study was carried out to investigate the effects of biopolymer barrier coatings on packaging paper properties. Therefore, the composite coatings consist of soy protein /cellulose nanofiber (SPI/CNF) with five levels of 0, 5, 10, 15, and 20 wt% CNF was applied at 5, 10 and 15 g/m2 coat weights on the liner base paper. In order to evaluate coatings effects, tensile strength, strain at break, burst strength, color difference, oil resistance, and water vapor transmission rate (WVTR) were considered. The results showed that the tensile index, strain at break and burst strength index of coated paper enhanced with increasing the CNF content and coat weights. Moreover, the color measurements demonstrated that coating of papers with SPI/CNF caused to more color difference in coated papers and it was darker in comparison with uncoated ones as the coat weights increased. The oil resistance and WVTR of coated papers were improved drastically and they were 86.87% and 76.61% respectively at highest CNF level and coat weight. In general, incorporation of CNF into SPI matrix led to an improvement in barrier and mechanical properties of coated paper.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soy protein isolate
  • Barrier coating
  • Packaging paper
  • Cellulose nanofibers