اثر اصلاح کربنات کلسیم رسوبی با نشاستة کاتیونی و کیتوزان و تأثیر آن بر ویژگیهای کاغذ چاپ و تحریر | ||
| نشریه جنگل و فرآورده های چوب | ||
| دوره 79، شماره 2، تابستان 1405، صفحه 175-187 اصل مقاله (764.47 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/jfwp.2026.417658.1399 | ||
| نویسندگان | ||
| فاطمه هراتی مقدم؛ قاسم اسدپور* ؛ سید مجید ذبیح زاده؛ سید حسن شریفی | ||
| گروه مهندسی صنایع چوب و فرآورده های سلولزی، دانشکدة منابع طبیعی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران. | ||
| چکیده | ||
| مقدمه: در صنعت کاغذسازی، استفاده از پرکنندههای معدنی بهعنوان راهکاری مؤثر برای کاهش هزینة تولید و بهبود خواص نوری کاغذ، از اهمیت ویژهای برخوردار است. کربنات کلسیم رسوبی (PCC) بهدلیل قیمت مناسب، در دسترس بودن و توانایی بالا در افزایش روشنی و ماتی کاغذ، یکی از پرکاربردترین پرکنندهها در تولید کاغذهای چاپ و تحریر محسوب میشود. با وجود این مزایا، استفاده از PCC با چالشهای مهمی از جمله کاهش ماندگاری پرکننده در شبکة الیافی و افت قابلتوجه خواص مقاومتی کاغذ همراه است. این مسئله عمدتاً ناشی از ضعف برهمکنشهای سطحی بین ذرات PCC و الیاف سلولزی آنیونی بوده و منجر به خروج پرکننده در فرآیند آبگیری و کاهش مقاومت مکانیکی کاغذ میگردد. در سالهای اخیر، اصلاح سطحی پرکنندهها با استفاده از پلیمرهای کاتیونی و زیستسازگار، بهویژه نشاستة کاتیونی (CS) و کیتوزان (CH)، بهعنوان رویکردی مؤثر برای افزایش همسازگاری پرکننده و الیاف مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این پژوهش، بررسی اثر اصلاح سطحیPCC با نشاستة کاتیونی، کیتوزان و ترکیب این دو پلیمر، و همچنین ارزیابی نقش پلیآکریلآمید کاتیونی (CPAM) بهعنوان کمکنگهدارنده بر ماندگاری پرکننده و خواص نوری، ساختاری و مقاومتی کاغذ چاپ و تحریر میباشد. روش پژوهش: در این تحقیق، کربنات کلسیم رسوبی بهصورت جداگانه با نشاستة کاتیونی، کیتوزان و مخلوط نشاسته وکیتوزان اصلاح سطحی شد. فرآیند اصلاح شامل تهیة دوغاب پرکننده، افزودن پلیمرهای کاتیونی تحت شرایط کنترلشدةpH و دما، و سپس خشککردن و آسیاب نمونههای اصلاحشده بود. کاغذهای دستساز با استفاده از خمیر الیاف بلند وارداتی و با وزن پایة حدود ۶۰ گرم بر مترمربع تهیه شدند. در برخی تیمارها، پلیآکریلآمید کاتیونی بهعنوان کمکنگهدارنده به سیستم افزوده شد. آزمونهای مختلف شامل تعیین درصد خاکستر (بهعنوان شاخص ماندگاری پرکننده)، درجة روشنی، ماتی، چگالی ظاهری و شاخصهای مقاومتی کششی، ترکیدن و پارگی مطابق با استانداردهای Technical Association of the Pulp and Paper Industry (TAPPI) انجام گرفت. یافته ها: نتایج نشان داد که اصلاح سطحی PCC با نشاستة کاتیونی، در مقایسه با کیتوزان، عملکرد مطلوبتری در بهبود همزمان ماندگاری و خواص مکانیکی دارد. اگرچه افزودن پلیآکریلآمید کاتیونی در هر دو سیستم (نشاسته و کیتوزان) باعث افزایش چشمگیر ماندگاری پرکننده شد، اما نشاستة کاتیونی بهدلیل پایداری بیشتر و ایجاد پیوندهای مؤثرتر با الیاف، بهویژه در خواص مقاومتی (کشش و ترکیدن)، برتری قابلتوجهی از خود نشان داد. این عملکرد مطلوب ناشی از ایجاد پیوندهای الکترواستاتیکی قوی بین نشاستة کاتیونی و ذرات کربنات کلسیم رسوبی، و همچنین پیوندهای هیدروژنی مؤثر بین نشاستة کاتیونی و الیاف سلولزی است. علاوه بر افزایش ماندگاری، این تیمار موجب بهبود قابلتوجه خواص نوری کاغذ، شامل افزایش درجة روشنی و ماتی شد. همچنین خواص مقاومتی کاغذ از جمله مقاومت کششی، مقاومت در برابر ترکیدن و مقاومت در برابر پارگی بهطور معنیداری بهبود یافت. در مقابل، اصلاح PCC با کیتوزان بهتنهایی نتایج محدودی بههمراه داشت. این موضوع به کاهش بار کاتیونی مؤثر کیتوزان در شرایط فرآیندی، بهویژه در اثر شستوشوی اسیدی و pH نزدیک به خنثی، نسبت داده شد که منجر به جذب ناکافی کیتوزان بر سطح PCC گردید. استفاده از ترکیب نشاسته و کیتوزان نیز نسبت به اصلاح صرفاً با نشاسته، بهبود چشمگیری ایجاد نکرد و عملکرد این سیستم عمدتاً وابسته به حضور نشاسته کاتیونی بود. کاربرد CPAM در اغلب موارد موجب افزایش ماندگاری پرکننده شد اما در برخی ترکیبات باعث دلمه شدن بیش از حد و افت برخی خواص مکانیکی شد. نتیجهگیری: در مجموع، نتایج این پژوهش نشان میدهد که اصلاح سطحی کربنات کلسیم رسوبی با نشاستة کاتیونی، روشی کارآمد، زیستسازگار و قابلاعتماد برای بهبود همزمان ماندگاری پرکننده و خواص نوری و مقاومتی کاغذ چاپ و تحریر است. در مقابل، استفاده از کیتوزان نیازمند کنترل دقیق شرایط فرآیندی بهمنظور حفظ بار کاتیونی و کارایی آن میباشد. این یافتهها میتوانند مبنایی مناسب برای توسعة راهکارهای سبز و بهینه در صنعت کاغذسازی فراهم آورند. | ||
| کلیدواژهها | ||
| اصلاح پرکننده؛ خواص مقاومتی و نوری؛ کاغذسازی؛ کربنات کلسیم رسوبی؛ کیتوزان؛ نشاسته | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 176 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 29 |
||