تولید خمیرکاغذ از چوب ممرز با فرایند بی‌سولفیت به‌منظور تقویت ویژگی‌های مقاومتی خمیرکاغذ شیمیایی- مکانیکی (CMP)؛ مطالعۀ موردی: کارخانۀ چوب و کاغذ مازندران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموختۀ دکتری صنایع خمیر و کاغذ، دانشکدۀ مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 دانشیار، گروه علوم و مهندسی کاغذ، دانشکدۀ مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

3 استاد، گروه علوم و مهندسی کاغذ، دانشکدۀ مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

چکیده

این تحقیق با هدف بررسی تولید خمیرکاغذ بی‌سولفیت از گونۀ ممرز به‌منظور تقویت ویژگی‌های مقاومتی خمیرکاغذ CMP انجام گرفت. خمیرکاغذ CMP براساس شرایط استاندارد صنعتی (شرکت صنایع چوب و کاغذ مازندران) و خمیرکاغذ بی‌سولفیت با استفاده از تزریق مستقیم گاز دی‌اکسید گوگرد به محلول هیدروکسید سدیم در آزمایشگاه تهیه شد. نتایج پخت خمیرکاغذ بی‌سولفیت نشان داد که با افزایش زمان پخت از 1 به 3 ساعت، بازده و عدد کاپای خمیرکاغذ کاهش می‌یابد. نتایج حاصل از اختلاط خمیرکاغذ بی‌سولفیت (10، 30 و 40 درصد) با خمیرکاغذ CMP نشان داد که با افزایش سهم خمیرکاغذ بی‌سولفیت در مخلوط خمیرهای کاغذ، ویژگی‌های مکانیکی کاغذها بهبود یافت. به‌طوری که با افزودن 40 درصد خمیرکاغذ بی‌سولفیت به خمیرکاغذ CMP، شاخص کششی، شاخص ترکیدگی، شاخص پارگی و مقاومت به تاخوری به‌ترتیب 24، 2/16، 7/13 و 2/84 درصد بهبود یافت. در نهایت، ترکیب 40 درصد خمیرکاغذ بی‌سولفیت و 60 درصد خمیرکاغذ CMP دارای بیشترین مقاومت‌ها از نظر مجموع ویژگی‌های کاغذ است. بنابراین استفاده از خمیرکاغذ بی‌سولفیت تا 40 درصد در اختلاط با خمیرکاغذ CMP سبب تولید مطلوب کاغذ روزنامه شده و توصیه می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The production of bisulfite pulp from Carpinus betulus species to enhance the strength properties of CMP pulp- Case Study: Mazandaran Wood and Paper Industries

نویسندگان [English]

  • Ahmadreza Zahedi Tabarestani 1
  • ahmadreza saraeyan 2
  • Hossein Resalati 3
  • Ali Ghasemian 2
1 Ph.D. Faculty of Wood and Paper Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources, Gorgan, I.R. Iran
2 Assoc., Prof., Faculty of Wood and Paper Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources, Gorgan, I.R. Iran
3 Prof., Faculty of Wood and Paper Engineering, Sari University of Agricultural Sciences & Natural Resources, Sari, I.R. Iran
چکیده [English]

The objective of this study was to investigate the production of bisulfite pulp from Carpinus betulus species to enhance the strength properties of the chemical mechanical pulp (CMP). CMP pulp prepared according to the industrial standards (Mazandaran wood and paper industry) and bisulfite pulp was prepared by direct injection of sulfur dioxide (SO2) gas into a sodium hydroxide solution. The results of cooking bisulfite pulp showed that by increasing of cooking time from 1 to 3 hours the kappa number decreased. The results of mixing bisulfite pulp (10, 30 and 40%) with CMP pulp showed that the mechanical properties of the paper improved with increasing the contribution of bisulfite pulp. By adding 40% bisulfite to CMP, the tensile index, burst index, tear index and folding strength improved by 24%, 16.2%, 13.7% and 84.2%, respectively. Finally, combining 40% bisulfite pulp and 60% CMP pulp showed the highest strength in terms of total paper properties. Therefore, the use of bisulfite pulp up to 40% mixed with CMP paper pulp leads to the desired production of newspaper and is recommended.

کلیدواژه‌ها [English]

  • CMP pulp
  • Bisulfite process
  • Newsprint
  • Carpinus betulus
[1]. Hosseinpour, R., Fatehi, P., Latibari, A.J., Ni, Y., and Sepiddehdam, S.J. (2010). Canola straw chemimechanical pulping for pulp and paper production. Bioresource Technology, 101(11): 4193-4197.

[2]. Liang, F., Fang, G., Jiao, J., Deng, Y., Han, S., Li, H., Tian, Q., Pan, A., and Zhu, B. (2018). Modified hydrogen peroxide bleaching of bamboo chemo-mechanical pulp using aqueous alcohol media. BioResources, 14(1): 870-881.

[3]. Sixta, H. (2006). Handbook of Pulp, Wiley Press, Germany. DOI: 10.1002/9783527619887.

[4]. Annergren, G., and Germgard, U. (2014). Process aspects for sulfite pulping. Appita Journal, 67(4): 270-276.

[5]. Croon, I., Enström, B. F., and Rydholm, S.A. (1964). On the stabilization of spruce glucomannan in two-stage sulfite cooking. Sven. Papperstidning, 67: 196-199.

[6]. Deshpande, R., Sundvall, L., Grundberg, H., and Germgard, U. (2016). The Influence of different types of bisulfite cooking liquors on pine wood components. BioResources, 11(3): 5961-5973.

[7] Fengel, D., and Wegener, G. (2011). Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reactions, Walter de Gruyter, Berlin and New York.

[8]. Zhang, H., Hou, Q., Liu, W., Yue, Z., Jiang, X., and Ma, X. (2018). Improved diffusivity of NaOH solution in autohydrolyzed poplar sapwood chips for chemi-mechanical pulp production. Bioresource Technology, 259: 61-66.

[9]. Zeinaly, F., Shakhes, J., and Firozabadi, M.D. (2009). Hydrogen peroxide bleaching of CMP pulp using magnesium hydroxide. BioResources, 4(4): 1409-1416.

[10]. Habibi, S., Ghasemian, A., Saraeyan, A.R., and Resalati, H. (2013). Improving the properties of Populus alba CMP pulp by using MOW deinked pulp. Journal of Wood and Forest Science and Technology, 20(1): 19-34.

[11]. Smook, G. (2013). Pulp and Paper Technology. Translated by Mirshokraei, S.A., Aeij Press, Tehran.

[12]. Husband, R.M. (1957). Semichemical pulping of hardwoods with sodium sulphite and sodium bisulphite, IV-effect of temperature on pH. TAPPI Journal, 40(6): 452-456.

[13]. Tatari, A., Dehghani Firouzabadi, M.R., Saraeyan, A.R., and Aryaie Monfared, M.H. (2017). Comparative study of the characteristics of pulp and paper prepared by sulfur dioxide-ethanol-water (SEW) and soda from bagasse fiber. Iranian Journal of Wood and Forest Science and Technology, 24(3): 221-239.

[14]. Tatari, A., Dehghani Firouzabadi, M.R., Saraeyan, A.R., Aryaie Monfared, M.H., and Yadollahi, R., 2017. Effects of washing method on the bagasse pulping characteristics processed by the sulfur dioxide-ethanol-water (SEW) method. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 7(4): 549-559.

[15]. Rydholm, S.A. (1965). Pulping Process, Wiley Press, USA, 439-576.

[16]. Sjöström, E. (1993). Wood Chemistry: Fundamentals and Applications. Translated by Mirshokraei, S.A., Aeij Press, Tehran.

[17]. Fodor, F., Németh, R., Lankveld, C., and Hofmann, T. (2018). Effect of acetylation on the chemical composition of hornbeam (Carpinus betulus L.) in relation with the physical and mechanical properties. Wood Material Science and Engineering, 13(5): 271-278.

[18]. Dorostan, R., Zabihzadeh, S.M., and Nazarnezhad, N. (2013). Papermaking properties of Carpinus betulus with kraft, soda and soda-urea pulping processes. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 3(2): 105-117.(In Persian)

[19]. Deshpande, R., Germgård, U., Sundvall, L., and Grundberg, H. (2016). Some process aspects on single-stage bisulfite pulping of pine. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 31(3): 379-385.

[20]. Scott, W.E., Abbott, J.C., and Trosset, S. (1995). Properties of Paper: An Introduction. TAPPI Press, Atlanta.

[21]. Clay, D.T. (2011). Evaporation principles and black liquor properties. TAPPI Kraft Recovery Short Course, 1-6.

[22]. Saraeian, A.R., and Khalili, A. (2013). Pulp Production Technology with Kraft Process. Aeij Press, Tehran.