پديد آورندگان :
رضايتي چراني، پژمان دانشگاه صنعتي خاتم الانبياء بهبهان - دانشكده منابع طبيعي - گروه مهندسي صنايع سلولزي , مراديان، محمدهادي دانشگاه صنعتي خاتم الانبياء بهبهان - دانشكده منابع طبيعي - گروه مهندسي صنايع سلولزي , سعادت نيا، محمدعلي دانشگاه صنعتي خاتم الانبياء بهبهان - دانشكده منابع طبيعي - گروه مهندسي صنايع سلولزي
كليدواژه :
مقاومت كششي , نشاسته كاتيوني , نانو الياف سلولز , پلي اكريل آميد كاتيوني , كاغذسازي
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: افزودني‌هاي فراواني در پايانه تر كاغذسازي معمولاً در قسمت‌هاي متفاوتي، براي اهداف معين، استفاده مي‌شوند. هنگامي‌كه از چند افزودني به خميركاغذ استفاده مي‌شود اغلب ترتيب اضافه كردن مواد تاثير متفاوتي بر خواص كاغذ نهايي مي‌گذارد. در اين پژوهش، توالي افزودن نانوالياف سلولز، نشاسته و پلي‌اكريل‌آميد كاتيوني به خميركاغذ و اندازه‌گيري زمان زهكشي خميركاغذ، دانسيته و مقاومت كششي كاغذ دست‌ساز حاصل مورد بررسي قرار گرفت.
مواد و روش‌ها: در اين تحقيق خمير كاغذ رنگبري شده باگاس از كارخانه كاغذ پارس، نانوالياف سلولز تهيه شده به روش سوپر آسياب، نشاسته كاتيوني با درجه جايگزيني حدود mol/mol 035/0، و پلي‌اكريل‌آميد كاتيوني با وزن ملكولي زياد و شارژ الكتريكي كم مورد استفاده قرار گرفت. قبل از تهيه كاغذها نمونه‌هاي خميركاغذ پايه با افزودن 3 درصد نانوالياف سلولز با غلظت 3/0 درصد ، 1 درصد نشاسته كاتيوني با غلظت 5/0 درصد و 3/0 درصد پلي‌اكريل‌آميد كاتيوني با غلظت 05/0 درصد با توالي‌هاي متفاوت تهيه و سپس كاغذ ساخته شد. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه استفاده از اين مواد افزودني با هر توالي باعث افزايش دانسيته، مقاومت كششي و زمان زهكشي شد. اما مناسبترين توالي با استفاده از دو افزودني با ترتيب ابتدا بسپار و سپس نانوالياف سلولز به سوسپانسيون رقيق خميركاغذ بدست آمد كه تحت اين شرايط فرض مي‌شود الياف سلولز ابتدا توسط بسپار كاتيوني شبكه‌هاي بزرگ كلوخه‌اي‌شكل تشكيل دهند و سپس طي نيروهاي برشي به شبكه كوچكتر خرد شوند و بعد نانوالياف سلولز با جذب به درون شبكه موجب بهبود اتصالات و افزايش مقاومت كششي كاغذ، ضمن افزايش محدودي در زمان زهكشي شود. بين توالي‌هاي مختلف استفاده از سه ماده افزودني، شاخص مقاومت كششي و دانسيته تفاوت معني‌داري نشان نداد. اما استفاده از سه ماده افزودني در تمام حالات سبب بهبود مقاومت كششي نسبت به توالي دوتايي و كاغذ شاهد به‌طور معني-داري شده است. همچنين هنگامي‌كه ابتدا نشاسته كاتيوني افزوده شود كمترين زمان زهكشي و هنگامي‌كه ابتدا نانوالياف سلولز افزوده شود بيشترين زمان زهكشي مشاهده شد. بعلاوه در نمونه‌هاي داراي سه ماده افزودني بيشترين ضخامت در تيماري به‌دست آمد كه نانوالياف سلولز در مرحله اول به سوسپانسيون اضافه شده بود. نتيجه‌گيري: استفاده از نانوالياف سلولز همراه با نشاسته و پلي‌اكريل‌آميد كاتيوني ضمن اعمال نيروي برشي محدود مي‌تواند با ماندگاري نرمه‌هاي ميكروني و نانويي بيشتر سبب افزايش دانستيه كاغذ و زمان زهكشي شود. با ارزيابي اثرات استفاده از توالي اين افزودني‌ها بر مقاومت به كشش، دانسيته و زهكشي مي‌توان گفت كه توالي دوتايي ابتدا نشاسته كاتيوني و سپس نانوالياف سلولزي و توالي سه‌تايي ابتدا نشاسته كاتيوني و سپس نانوالياف سلولز و نهايتاً پلي‌اكريل‌آميد كاتيوني مي‌تواند به‌عنوان بهترين توالي براي كاغذسازي از خمير كاغذ سوداي باگاس براي دست‌يابي به بيشترين مقاومت كششي و كمترين زمان زهكشي معرفي شود.
چكيده لاتين :
Background and objectives: Many additives are usually used in wet end papermaking in different sections for specific goals. When using several additives, the sequence of adding materials often influences differently on final paper properties. In this research, the sequence of adding cellulose nanofibers, cationic starch and polyacrylamide to pulp and their impact on drainage time, handsheet density and tensile strength were investigated.
Materials and methods: In this research, bagasse bleached pulp from Pars paper mill, supper grinded cellulose nanofibers, cationic starch with 0.035 mol/mol substitution degree, and high molecular weight and low electrical charge cationic polyacrylamide were used. Prior to make papers, 3% cellulose nanofibers (with 0.3 % concentration), 1% cationic starch (with 0.5 % concentration), and 0.3% cationic polyacrylamide (with 0.05 % concentration) were added in different orders to bagasse pulp to make handsheets.
Results: The results showed that adding materials in every sequence increased density, tensile strength, and drainage. The best sequence of two adding materials was for adding cationic polymer firstly and cellulose nanofibers secondly to dilute pulp suspension through which it is assumed that fibers and cationic polymers make large agglomerates which break to smaller fractions afterwards with shear force. In the following, adding cellulose nanofibers and being absorbed to cellulose fiber networks resulted in paper higher tensile strength and a limited increase in drainage. Between the sequences of adding three materials, tensile index and density of papers showed no significant differences. Nevertheless, adding three materials in every sequence increased tensile strength significantly compared with two materials and control specimen. In addition, when cationic starch is added firstly the least drainage time and when cellulose nanofibers added firstly the highest drainage time were observed. Furthermore, in specimen with three adding materials, the highest thickness was measured when cellulose nanofibers had been added firstly.
Conclusion: using cellulose nanofibers together with cationic starch and polyacrylamide, while implementing shear forces, retains micro and nano fines and can increase paper density and pulp drainage time. To sum up the influences of additive sequences on tensile, density and drainage, it can be concluded that the sequence of adding two materials of cationic starch at first and cellulose nanofibers at second, and the sequence of adding three materials in the order of cationic starch, polyacrylamide, and cellulose nanofibers respectively were introduced as the best orders for papermaking from bagasse pulp to be able to gain the highest tensile strength and the least drainage time.
