بررسي مقايسه‌اي ويژگي‌هاي خميركاغذ و كاغذ تهيه‌شده به روش دي اكسيد گوگرد- اتانول- آب (SEW) و سودا از الياف باگاس

Comparative study of the characteristics of pulp and paper prepared by Sulfur dioxide-Ethanol-Water (SEW) and soda from bagasse fiber

سابقه و هدف: در مقياس جهاني توليد كاغذ روزنامه و چاپ و تحرير از خميركاغذ پسماند‌هاي كشاورزي مانند الياف باگاس به دليل محدوديت‌هاي منابع چوبي و دسترسي به فناوري توليد مناسب، مورد توجه جدي قرار گرفته است. در حال حاضر باگاس نيشكر مي‌تواند به‌عنوان مهم‌ترين و مناسب‌ترين پسماند كشاورزي ايران جهت استفاده در سرمايه‌گذاري‌هاي جديد با تكنولوژي مناسب و نوين مورد توجه قرار گيرد. مطالعه حاضر با هدف بررسي مقايسه‌اي ويژگي‌هاي خميركاغذ تهيه‌شده به روش دي اكسيد گوگرد- اتانول- آب (SEW) و سودا از الياف باگاس انجام شده است. مواد و روش‌ها: با استفاده از فرآيندهاي سودا و SEW تحت شرايط فرآيندي مختلف، مانند دماي بيشينه پخت (135 درجه سانتي‌گراد) و زمان‌هاي خميرسازي (از 30 تا 100 دقيقه)، پخت‌هاي متعددي با هدف رسيدن به عدد كاپاي حدود 20 انجام گرديد. براي خميرهاي سودا ابتدا از آب تصفيه شده براي حذف مايع پخت سياه خمير استفاده گرديد و سپس خميرها با اعمال فشار مجددا توسط آب تصفيه‌شده شستشو داده شدند. در فرآيند SEW، خمير جمع‌آوري شده پس از زهكشي كامل از مايع پخت بر روي مش 200 ابتدا بر اساس روش مشخص با استفاده از اتانول 40 درصد با دماي 60 درجه سانتي‌گراد و سپس توسط آب تصفيه‌شده شستشو داده شد. پس از انتخاب فرآيند خميرسازي به لحاظ عدد كاپا، پالايش خميرها تا حصول درجه رواني 380 ميلي‌ليتر (CSF) انجام شد. در نهايت ويژگي‌هاي خميركاغذ توليد‌شده به روش SEW براساس دستورالعمل‌هاي آئين‌نامه TAPPI مورد ارزيابي قرار گرفت و با فرآيند رايج سودا به لحاظ مقاومت‌هاي فيزيكي، مكانيكي و نوري كاغذ مقايسه گرديد. يافته‌ها: نتايج ارزيابي‌ها نشان داد كه دانسيته كاغذهاي SEW بيش‌تر از كاغذ سودا مي‌باشد و ضخامت، بالك و مقاومت به عبور هواي آن كم‌تر است. كاغذهاي SEW داراي مقاومت به تركيدن، پارگي و كششي كم‌تري نسبت به كاغذهاي سودا بودند. همچنين نتايج حاصل از ارزيابي ويژگي‌هاي نوري نشان داد كاغذهاي SEW درجه روشني بيش‌تر و زردي كم‌تري نسبت به كاغذهاي سودا داشتند. ماتي كاغذهاي SEW نسبت به كاغذهاي سودا كم‌تر بود. نتيجه‌گيري: با توجه به اينكه شيمي ليگنين‌زدايي فرآيند SEW مشابه سولفيت اسيدي است؛ از اين رو انتظار مي‌رود ويژگي‌هاي خميركاغذ آن مشابه سولفيت اسيدي باشد. بنابراين با توجه به مقاومت كم الياف خميرهاي حاصل از فرآيند SEW و نياز به دور پالايش كم اين خميرها به نظر مي‌رسد اين فرآيند از پتانسيل مطلوبي براي توليد طيفي وسيعي از خميركاغذهاي ويژه (خمير حل شونده، كاغذ ضدچربي، نانوسلولز) در كنار ساير فرآورده‌هاي با ارزش افزوده زياد برخوردار باشد. همچنين درجه روشني زياد قبل از رنگ‌بري، يك مزيت آشكار فرآيند SEW است. اين امر باعث جلوگيري از ايجاد توالي‌هاي رنگ‌بري طولاني و كاهش مصرف مواد شيميايي رنگ‌بري در راستاي توسعه پايدار صنايع خميركاغذ مي‌شود.

Background and objectives: In global scale, newspaper, printing and writing paper production from agriculture residues pulp such as bagasse fiber due to wood resource constraints and access to appropriate production process technology has been considered seriously. Nowadays, bagasse sugarcane could be the most important and the most suitable criteria into account as agricultural residues to Iran for use in new investments with appropriate and novel technology considered. The objective of this study was to investigate the comparative characteristics of pulp prepared from bagasse fiber by sulfur dioxide- ethanol- water (SEW) and soda process. Materials and methods: Using by soda and SEW processes under different process conditions such as maximum cooking temperature (135 °C) and various pulping time (from 30 to 100 min), several cooking achieve a kappa number about 20 were performed. For soda pulp, purified water was used to remove black liquor and then pulps again by water pressure washed. In the SEW process, pulp collected after complete drainage of liquor on the 200 mesh, based on method using 40 v/v.% ethanol – water solution at 60 °C and then wash by water. After selecting the pulping process in terms of kappa number, pulps were refined up to 380 ml, CSF freeness. Finally the characteristics of pulp and paper prepared by SEW process evaluated according to TAPPI standard and with traditional processes (soda) in terms of physical, mechanical and optical characteristics were compared. Results: Results showed that the density and caliper of the SEW paper is more than soda paper, bulk and air permeability is lower. SEW papers has poorer burst, tear and tensile strength than soda papers. The evaluation results of the optical properties showed that the SEW papers has higher brightness and low yellowness in comparison with soda papers. SEW papers has poorer opacity than soda papers Conclusion: Regarding to that the chemical delignification of SEW process is similar to that of acidic sulfite; It is expected to feature similar to the acidic sulfite pulp and paper. Therefore, due to low pulp fibers strength obtained from SEW process and requires far less refining the dough seems the process of the potential for a range of pulp and paper production such as special (dissolving pulp, paper greaseproof, Nano-cellulose) in other products with value-added. High brightness before bleaching is a clear advantage of the SEW solid residues which allows avoiding long bleaching sequences and reduce the use of chemical bleaching in order to sustainable development of pulp industry.