استفاده از نانوالیاف لیگنوسلولزی به‌جای الیاف بلند وارداتی در کاغذهای بادوام تهیه‌شده از خمیرکاغذکاغذ ضایعات لیفی پنبه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد گروه مهندسی چوب و کاغذ، واحد سوادکوه، دانشگاه آزاد اسلامی، سوادکوه، ایران

2 دانشیار گروه مهندسی چوب و کاغذ، واحد سوادکوه، دانشگاه آزاد اسلامی، سوادکوه، ایران

3 دانشیار، بخش تحقیقات علوم چوب و فرآورده‌های آن، مؤسسۀ تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

این تحقیق به‌منظور جایگزینی خمیرکاغذ الیاف بلند شیمیایی وارداتی با افزودن نانوالیاف لیگنوسلولزی (NLCF) و سیستم‌های دوترکیبی نانونشاستۀ کاتیونی و نانوپلی‌آکریل‌ آمید کاتیونی (CPAM) به خمیرکاغذ تهیه‌شده از ضایعات لیفی پنبه (زیرشانه) برای تهیۀ کاغذهای بادوام انجام گرفت. خمیرکاغذ شیمیایی وارداتی در سه سطح 10، 20 و 30 درصد، NLCF در سطح 5 درصد و همراه با نشاستۀ کاتیونی در سطح 1 درصد یا همراه با CPAM در سطح 1/0درصد به خمیرکاغذ زیرشانه افزوده شدند. همچنین نشاسته و CPAM در سه سطح به‌صورت مجزا در خمیرکاغذ زیرشانه استفاده شدند. کاغذهای دست‌ساز 60 گرمی از 13 ترکیب خمیرکاغذ ساخته شدند و خواص فیزیکی، مکانیکی و نوری آنها طبق استاندارد اندازه‌گیری شد. براساس نتایج، افزودن 1 درصد نشاستۀ کاتیونی به خمیرکاغذ زیرشانه می‌تواند خواص مناسبی (به‌جز زردی کاغذ) را نسبت به استفاده از الیاف بلند به‌دست دهد. همچنین افزودن NLCF رنگبری‌نشده موجب افت روشنی و افزایش زردی کاغذها شده و در مقایسه با افزودن خمیرکاغذ الیاف بلند، موجب کاهش مقاومت به تاخوردگی و صافی کاغذ شده است که ممکن است به‌دلیل تجمع ذرات نانو در سطح کاغذ طبق عکس‌های میکروسکوپ روبشی باشد. افزودن 05/0 درصد CPAM به‌جز مقاومت به تاخوردگی، در مقایسه با استفاده از خمیرکاغذ الیاف بلند در خمیرکاغذ ضایعات لیفی پنبه، سبب بهبود خواص کاغذ شد. پراکنش ذرات در سیستم دوترکیبی نانونشاستۀ کاتیونی تا حدودی بهبود یافت که موجب بهبود مقاومت‌های کاغذ نسبت به افزودن NLCF و نیز نانو-CPAM در خمیرکاغذ زیرشانه شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Utilization of nano-ligno-cellulose to be replaced with the imported long- fiber pulp in durable paper made from waste lint pulp

نویسندگان [English]

  • Hatef Heydari; 1
  • Jafar Ebrahimpour Kasmani 2
  • Saeed Mahdavi 3
1 M. Sc. Graduate, Department of Wood and Paper Engineering, Savadkooh Branch, Islamic Azad University, Savadkooh, I.R. Iran
2 Assoc., Prof., Department of Wood and Paper Engineering, Savadkooh Branch, Islamic Azad University, Savadkooh, I.R. Iran
3 Assoc., Prof., Wood and Forest Products Research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, I.R. Iran
چکیده [English]

This study was done to replace the imported long-fiber chemical pulp (LFCP) by adding nano lignocellulose fiber (NLCF) and dual composition of nano-cationic starch (CS) and nano- cationic polyacrylamide (CPAM) for preparing durable paper made from waste lint recycling combing machine. For this purpose, 5% unbleached NLCF and 1% CS or 0.1% CPAM were mixed to waste lint pulp (WLP) as the control. The LFCP was added to the WLP in three amounts of 10%, 20%, and 30%. Also, CS and CPAM at three levels were used separately in WLP. Handsheets were made from 13 types of pulp compositions in grammage of 90 g/m2 and their physical, mechanical and optical properties were measured according to the relevant standards. Based on the results, addition of 1% CS to the control pulp (except for the paper yellowness) could be a good substitution for the LFCP. Also, the addition of NLCF resulted in a significantly decrease of handsheet’s brightness and an increase of handsheet’s yellowness. Furthermore, double fold endurance and softness of handsheets decreased compared with the LFCP, which might be due to the accumulation of NLCF on the surface of the paper according to SEM images. The addition of 0.05% CPAM except for double fold endurance could improve the paper properties compared with using LFCP in WLP. Nano-particle dispersion somewhat improved using dual composition systems and the addition of nano-CS revealed that the paper strength improved compared with using NLCF alone and nano-CPAM.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Long fiber pulp
  • physical
  • mechanical
  • and optical properties
  • waste lint
  • durable paper
  • nano-lignocellulose fiber

مراجع

[1]. Fathi, G., and Kasmani, J. E. (2019). Prospects for the preparation of paper money from cotton fibers and bleached softwood kraft pulp fibers with nanofibrillated cellulose. BioResources, 14(2): 2798-2811.
[2]. Osong, S.H., Norgren, S., and Engstrand, P. (2014). Paper strength improvement by inclusion of nano-lignocellulose to Chemi-thermomechanical pulp. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 29(2): 309-316.
[3]. Mohieldin, S.D., Zainudin, E.S., Paridah, M.T., and Ainun, Z.M. (2011). Nanotechnology in Pulp and Paper Industries: A Review. Composite Science and Technology, Trans Tech Publications, Switzerland, Vols. 471-472: 251-256. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.471-472.251
[4]. Asadpour, G., Resalati, H., Dehghani, M. R., Ghasemian, A., and Mohammad Nazhad, M. (2015). Comparison of using single and dual retention aid system on newspaper pulp properties. Wood and Forest Science and Technology, 22(2):75-93. (In Persian).
[5]. Hassan, E. A, Hassan, M. L. and Oksman, K. (2011). Improving bagasse pulp paper sheet properties with microfibrillated cellulose isolated from xylanase-treated bagasse. Wood and Fiber Science, 43(1): 76-82.
[6]. González, I., Boufi, S., Pèlach, M. A., Alcalà, M., Vilaseca, F., and Mutjé, P. (2012). Nanofibrillated cellulose as paper additive in eucalyptus pulps. BioResources, 7(4): 5167-5180.
[7]. Sehaqui, H., Zhou, Q., and Berglund, L. A. (2013). Nano fibrillated cellulose for enhancement of strength in high-density paper structures. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 28(2): 182-189.
[8]. Petroudy, S. R. D., Syverud, K., Chinga-Carrasco, G., Ghasemain, A., and Resalati, H. (2014). Effects of bagasse microfibrillated cellulose and cationic polyacrylamide on key properties of bagasse paper. Carbohydrate Polymers, 99(2): 311–318.
[9]. Moon, D., Sagisaka, M., Tahara, K., and Tsukahara, K. (2017). Progress towards sustainable production: environmental, economic, and social assessments of the cellulose nanofiber production process. Sustainability, 9(12), 2368: 1-16.
[10]. RezayatiCharani, P., and Moradian, M.H. (2019). Utilization of cellulose nanofibers and cationic polymers to improve breaking length of paper. Cellulose Chemistry and Technology, 53(7-8): 767–774.
[11]. Ghofran, R., Moradian, M.H., Saadatnia, M.A., and Rezayati Charani, P. (2016). Application off cellulose nanofibers to be replaced with the imported long-fiber pulps in papers made from bagasse. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 7(4): 523-536.
[12]. Hamzeh, Y., and Rostampour-Haftkhani, A. (2008). Principals of Papermaking Chemistry. University of Tehran Press, Tehran, Iran.
[13]. Nazeri, A. (2007). Study the effects of fines particles on properties of physical and optical newsprint made from chemical-mechanical pulp. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 22(1): 29-40.
[14]. Kasmani, J. E., Mahdavi, S., Alizadeh, A., Nemati, M., and Samariha, A. (2013). Physical properties and printability characteristics of mechanical printing paper with LWC. BioResources, 8(3): 3646-3656.
[15]. Yousefi, H., Faezipour, M., Nishino, T., Shakeri, A., and Ebrahimi, G. (2011). All-cellulose composite and nanocomposite made from partially dissolved micro- and nanofibers of canola straw. Polymer Journal, 43(6): 559-564.
[16]. Osong, S.H., Norgren, S., and Engstrand, P. (2014). Paper strength improvement by inclusion of nano-ligno-cellulose to Chemi-thermomechanical pulp. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 29(2): 309-316.
[17]. Akbarpour, A., and Resalati, H. (2011). The effect of different concentrations of cellulase enzyme on optical and physical properties of ONP deinked pulp. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 2(1): 1-15.
[18]. Tajik, M., Resalati, H., Hamzeh, Y., Torshizi, H. J., and Kermanian, H. (2016). Improving the properties of soda bagasse pulp by using cellulose nanofibers in the presence of cationic polyacrylamide. BioResources, 11(4): 9126-9141.
[19]. Moradian, M.H., RezayatiCharani, P., and Saadatnia, M. (2015). improving paper breaking length using cellulosic nano fibers in bagasse pulp. Forest and Wood product, 69(3): 603–614. (In Persian).
[20]. Goli, M., Zabihzade, M., Mahdavi, S., and Sadaghifar, H. (2016). The effect of TCF bleaching before and after refining on the CMP pulp properties. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 31(3): 510-521.
[21]. Yazdani aghmashhadi, O., Asadpour atoee, Gh., Rasooly garmaroody, E., and Imani, R., (2015). Application of nano silver in the production of antibacterial bank-note. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research. 31(1):166-179.
[22]. Davodian, H., Asadpour, Gh., and Zabihzadeh, S.M. (2017). Effect of using dual composition of cationic starch-nano silica and nano cellulose-poly acrylamide on physical and strength properties of cotton papers. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 33(3): 428-437.
[23]. Hagemeyer, R. W. (1997). Pigments for Paper: A Project of the Coating Pigments Committee of TAPPI's Coating and Graphic Arts Division. TAPPI Press, Atlanta, GA.
نشریه جنگل و فرآورده های چوب
دوره 73، شماره 2
شهریور 1399
صفحه 151-162

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار