بررسي خواص فيزيكي كاغذ تهيه‌شده از اختلاط خمير LbL و خمير پالايش‌شده با روش سطح پاسخ

Analysis of Papers Physical Properties Made from Mixing LbL-treated and Refined Pulp by Response Surface Method

در این تحقیق، تأثیر استفاده از خمیر تیمار لایه به لایه (LbL) بصورت اختلاط با خمیر بازیافتی پالایش‌شده بر روی خواص فیزیكی كاغذ مورد بررسی قرار گرفت. واكنش‌های لایه به لایه برای تشكیل هفت‌لایه متوالی نشاسته كاتیونی و نشاسته آنیونی انجام شد. سپس در سه سطح 10، 20 و 30 درصد، خمیر LbL به خمیر پالایش‌شده در سه سطح 10، 15 و 20 دقیقه پالایش، اضافه شد. از خمیر مخلوط، كاغذهای دست‌ساز با وزن پایه g/m2 60 تهیه و ویژگی‌های فیزیكی از جمله؛ ضخامت، دانسیته، زبری سطح و شكل‌گیری آن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تیمار LbL با استفاده از ریزنگارهای الكترونی AFM بیانگر آن است كه با تیمار لایه به لایه، سطح الیاف توسط ذرات پلیمری نشاسته پوشانده شده اند. ریزنگارهای SEM نیز بر آغشتگی سطح الیاف به نشاسته و ایجاد سطوحی ناهموار تأكید دارد. تحلیل اثر متقابل عوامل متغیرها نشان داد كه افزودن خمیر تیمار لایه به لایه به خمیر بازیافتی پالایش‌شده تنها بر ضخامت و زبری سطح كاغذ تأثیر معنی‌دار داشته است، در حالی‌كه تغییر در زمان پالایش تأثیر معنی‌داری بر كلیه خواص فیزیكی مورد بررسی داشته است. در این بررسی، با توجه به نتایج آزمون تجزیه واریانس و اثر متقابل درصد میزان خمیر تیمار لایه به لایه و سطوح مختلف زمان پالایش بر خواص فیزیكی كاغذ با استفاده از روش سطح پاسخ، افزودن 10 درصد خمیر لایه به لایه به خمیر بازیافتی و اعمال زمان پالایش به مدت 66/18 دقیقه به عنوان شرایط بهینه انتخاب شد.

In this study, the effect of using Layer-by-Layer (LbL) treated pulp as mixed with refined OCC recycled pulp was investigated on paper physical properties. The LbL treatments were conducted to build 7 consecutive cationic and anionic starch layers. Afterwards, at three levels of 10, 20 and 30 percent, LbL-treated pulp was added to the 10, 15 and 20 minutes refined pulp. From mixed pulp, handsheets with basis weight of 60 g/m2 were prepared and its physical properties including: thickness, density, roughness and formation was examined. The results of LbL treatment using AFM micrographs indicated that the surface of fibers was covered with starch polymer particles by means of Layer-by-Layer treatment. Also, SEM micrographs confirm starch impregnated fibers surface and formation of rough surfaces. Analysis mutual effect of independent variables revealed that addition of LbL-treated pulp to the refined recycled pulp had only significant effect on paper thickness and surface roughness, while variation of refining time had significant influence on all physical properties. In current research, considering the results of ANOVA test and the mutual effect of the content of LbL-treated pulp and different refining time levels on the paper physical properties using response surface methodology, adding of 10 % of LbL-treated pulp to the OCC pulp and applying the refining time of about 18.66 minutes was selected as optimum condition.