تعيين سطح مناسب افزودن كربنات كلسيم به خمير كرافت تيمارشده با نانوسيليكا

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

در اين تحقيق، سطح افزودن پركنندۀ كربنات كلسيم رسوبي به الياف كرافت تيمارشده با روش لايه‌به‌لايه بررسي شد. براي اين­منظور، در گام اول آزمايش، الياف كرافت با سه ­لايه نشاستۀ كاتيوني-نانوسيليكاي آنيوني- نشاستۀ كاتيوني تيمار شد. از الياف تيمارنشده و تيمارشده، كاغذ دست­ساز استاندارد با وزن پايۀ 3±60 گرم بر متر مربع تهيه شد. ارزيابي مقاومت­ها نشان داد كه با جذب سه لايۀ يادشده توسط الياف كرافت، شاخص كششي كاغذ از N.m/g 96/23 به N.m/g 48/38، شاخص تركيدن از kPa.m2/g 46/1 به kPa.m2/g 58/3 و شاخص پارگي كاغذ از mN.m2/g 14/9 به mN.m2/g 99/15 افزايش يافت. تصاوير SEM نيز ژلاتيني شدن سطح الياف در اثر جذب نشاستۀ كاتيوني و توسعۀ سطح پيونديافته بين الياف را در شبكۀ الياف تأييد مي­كند. در گام دوم، پركنندۀ كربنات كلسيم رسوبي در سه سطح 5، 10 و 15 درصد به خمير سه­لايۀ تيمارشدۀ كرافت اضافه شد و افت مقاومت­ها با سطح مقاومت­هاي خمير تيمارنشده مقايسه و ارزيابي شد. شاخص كششي، شاخص تركيدن و شاخص پارگي كاغذ با افزودن 10 درصد پركننده به‌ترتيب N.m/g 01/24، kPa.m2/g 20/1 و mN.m2/g 49/9 اندازه­گيري شد. براساس آزمون تجزيۀ واريانس، نتايج اين بخش نشان داد كه مي­توان تا حدود 10 درصد پركنندۀ كربنات كلسيم رسوبي به خمير كرافت تيمارشده با روش لايه‌به‌لايه افزود. همچنين تصاوير SEM تهيه‌شده بيانگر ماندگاري پركنندۀ كربنات كلسيم و توزيع به­نسبت يكنواخت آن در شبكۀ الياف به‌خصوص در مناطق آغشته به نشاستۀ كاتيوني است. كليدواژه‌ها

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.