مقايسه تأثير مجزا و تركيبي نانوسيليكا و افزودني‌هاي كاتيوني بر ويژگي‌هاي نوري لاينر سفيد بسته‌بندي

سابقه و هدف: بازيافت كاغذ باطله به عنوان يك صنعت در ايران و جهان رشد كرده است و به محيط‌زيست و انسان‌ها مزاياي زيادي ارائه مي‌دهد. زباله‌هاي شهري نيز پس از فرايندهاي بازيافت دوباره استفاده مي‌شوند. صنعت بازيافت مقوا اهميت زيست‌محيطي و اقتصادي زيادي دارد و با كمبود منابع چوبي و تقاضاي بالا براي محصولات كاغذي، نقش مهمي در توسعه صنايع مرتبط با كاغذ ايفا مي‌كند. بااين‌حال، بازيافت مي‌تواند با كاهش ويژگي‌هاي نوري كاغذ همراه باشد. استفاده از نانوذرات در صنعت كاغذسازي نيز روز به‌روز در حال گسترش است. نانوسيليكا يكي از مهمترين نانوذرات است كه به‌عنوان ماده كمك نگه‌دارنده در صنعت كاغذسازي استفاده مي‌شود. به منظور كاهش مصرف الياف بلند و به‌دست‌آوردن ويژگي‌هاي نوري مطلوب، استفاده از نانوسيليكا به‌تنهايي يا در تركيب با مواد ديگر مانند نشاسته كاتيوني و پلي‌اكريل‌آميد كاتيوني بررسي مي‌شود. هدف از اين پژوهش، مقايسه تأثير استفاده مجزا و تركيبي از افزودني‌هاي نانوسيليكا، پلي‌اكريل‌آميد كاتيوني، نشاسته كاتيوني و الياف بلند بر خواص نوري خميركاغذ لاينر سفيد است.مواد و روش ها: در اين مطالعه، براي تهيه كاغذهاي دست‌ساز از خميركاغذ سفيد با روشني حداقل 78 درصد و براقيت حداقل 45 درصد استفاده شد. خميركاغذ شيميايي الياف بلند از كرافت سوزني وارداتي از روسيه با درجه روشني 89 درصد در آزمايشگاه استفاده گرديد. براي افزودني‌ها، از پودر نانوسيليس (NanoSiO2) توليدشده توسط شركت Degussa آلمان، پلي‌آكريل‌آميد كاتيوني با نام تجاري Farinret K325 توليد شركت Degussa آلمان و نشاسته كاتيوني از شركت LyckebyAmylex اسلواكي استفاده شد. تيمارهاي مستقل شامل افزودن 10 درصد خميركاغذ الياف بلند پالايش شده، 6 درصد نانوسيليس، 5/1 درصد نشاسته كاتيوني و 15/0 درصد پلي‌آكريل‌آميد كاتيوني و تيمارهاي تركيبي شامل 6 درصد نانوسيليس و 5/1 درصد نشاسته كاتيوني و 6 درصد نانوسيليس و 15/0 درصد پلي‌آكريل‌آميد كاتيوني بود. سپس كاغذهاي دست‌ساز 127 گرمي تهيه شده و خواص نوري و ميكروسكوپي آنها ارزيابي شد.نتايج: نتايج نشان داد كه با افزودن 10% الياف بلند، روشني كاهش يافت و با استفاده از 6% نانوسيليكا، روشني بيشينه حاصل شد. همچنين، سفيدي كاغذها با 6% نانوسيليكا كمينه و با 15/0% پلي آكريل آميد كاتيوني بيشينه بود. ماتي بيشترين مقدار خود را با تركيب 6% نانوسيليكا و 15/0% پلي آكريل آميد كاتيوني نشان داد. همچنين، با افزايش ميزان پلي آكريل آميد و نشاسته كاتيوني، به‌صورت جداگانه يا تركيبي با نانوسيليكا، ماتي افزايش يافت. ضريب جذب نور در كاغذهاي داراي 6% نانوسيليكا كمينه و ضريب پخش نور در كاغذهاي حاوي 6% نانوسيليكا و 15/0% پلي آكريل آميد كاتيوني بيشينه بود. از دستگاه رنگ‌سنج براي اندازه‌گيري مؤلفه‌هاي رنگ استفاده شد و نتايج نشان داد كه افزودني‌ها تأثيري در روشني و سفيدي كاغذها داشتند. همچنين، تغييرات در طيف رنگي و ميزان تغيير رنگ نيز مشاهده شد. افزودني‌ها موجب افزايش تيرگي و تغييرات در رنگ‌هاي مختلف شدند.نتيجه گيري: استفاده از نانوسيليكا به‌صورت مجزا و در تركيب با نشاسته و پلي آكريل آميد كاتيوني، باعث افزايش روشني كاغذها مي‌شود. همچنين، استفاده از پلي آكريل آميد كاتيوني به‌صورت مجزا و در تركيب با نانوسيليكا، منجر به افزايش سفيدي و ماتي كاغذها مي‌شود. عامل روشني كاغذها كه با نماينده مؤلفه L* است، به استثناي افزودن 10% الياف بلند و 6% نانوسيليكا، كاهش يافت. ميزان تغيير رنگ كلي نيز با ∆E*، در نمونه‌هايي كه 5/1% نشاسته كاتيوني داشتند، كمترين و در نمونه‌هايي كه 15/0% پلي آكريل آميد كاتيوني داشتند، بيشترين مقدار را داشت. استفاده از برخي تيمارها مي‌تواند منجر به كاهش خواص نوري و كاهش كيفيت چاپ‌پذيري لاينر سفيد شود كه براي رفع اين مشكل مي‌توان از خميركاغذ مكانيكي رنگبري‌شده يا اندود سطح كاغذ استفاده كرد. حضور ذرات نانوسيليكا در ساختار كاغذ، باعث بهبود سطح پيوند و كاهش خلل و فرج مي‌شود كه درنتيجه به كاهش ناهمواري سطح و شكست كمتر نور منجر مي‌شود و باعث افزايش انعكاس نور و روشني كاغذ مي‌گردد.