تأثير پوشش كامپوزيتي ايزوله پروتئين سويا/ نانوالياف سلولزي بر خواص مكانيكي و ممانعتي كاغذ بسته بندي

Effect of soy protein isolate/cellulose nanofiber composite coating on mechanical and barrier properties of packaging paper

استفاده از پليمرهاي طبيعي در مقايسه با پليمرهاي سنتزي رايج در ساختار پوشش­ها، به حفظ خصوصيات زيست‌تخريب‌پذيري و قابليت بازيافت فراورده­هاي كاغذي كمك مي­كند. تحقيق حاضر با هدف بررسي اثر پوشش­هاي مانع­شوندۀ زيست­پليمري بر خواص كاغذ بسته­بندي انجام گرفت. پوشش­هاي كامپوزيتي متشكل از پروتئين سويا/نانوالياف سلولزي در پنج سطح نانوالياف سلولزي صفر، 5، 10، 15و 20 درصد در سه وزن پوشش 5، 10و 15 گرم بر متر مربع روي كاغذ پايه از نوع لاينر اعمال شدند. سپس مقاومت به كشش، كرنش شكست، مقاومت به تركيدن، اختلاف رنگ، مقاومت به عبور روغن، و سرعت عبور بخار آب به‌منظور بررسي تأثير پوشش ارزيابي شد. نتايج نشان داد كه شاخص مقاومت به كشش، كرنش شكست و شاخص مقاومت به تركيدن كاغذهاي پوشش­دار با افزايش درصد نانوالياف سلولزي و وزن پوشش افزايش يافتند. علاوه بر اين اندازه­گيري­هاي رنگ نشان داد كه پوشش‌دهي كاغذهاي پايه توسط ايزوله پروتئين سويا و نانو­الياف سلولزي موجب افزايش اختلاف رنگ و تيره­تر شدن كاغذها در مقايسه با كاغذ پايه به‌ويژه با افزايش وزن پوشش شد. همچنين هر دو ويژگي مقاومت به عبور روغن و سرعت عبور بخار آب كاغذهاي پوشش­دار بهبود يافت، به‌طوري‌كه در بالاترين سطح نانوالياف سلولزي و وزن پوشش به‌ترتيب 87/86 و 61/76 درصد افزايش مشاهده شد. به­طور كلي وارد كردن نانو الياف سلولزي در ماتريس پروتئين سويا موجب بهبود خواص ممانعتي و مكانيكي كاغذ پوشش­دار شد..

The use of natural polymers in comparison with synthetic ones within coating structure would contribute to preserve recyclability and biodegradability characteristics of paper products. Hence, this study was carried out to investigate the effects of biopolymer barrier coatings on packaging paper properties. Therefore, the composite coatings consist of soy protein /cellulose nanofiber (SPI/CNF) with five levels of 0, 5, 10, 15, and 20 wt% CNF was applied at 5, 10 and 15 g/m2 coat weights on the liner base paper. In order to evaluate coatings effects, tensile strength, strain at break, burst strength, color difference, oil resistance, and water vapor transmission rate (WVTR) were considered. The results showed that the tensile index, strain at break and burst strength index of coated paper enhanced with increasing the CNF content and coat weights. Moreover, the color measurements demonstrated that coating of papers with SPI/CNF caused to more color difference in coated papers and it was darker in comparison with uncoated ones as the coat weights increased. The oil resistance and WVTR of coated papers were improved drastically and they were 86.87% and 76.61% respectively at highest CNF level and coat weight. In general, incorporation of CNF into SPI matrix led to an improvement in barrier and mechanical properties of coated paper.