پديد آورندگان :
محمدزاده سقاواز، كامل دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان , رسالتي، حسين دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - گروه صنايع خمير و كاغذ , سرائيان، احمدرضا دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - گروه صنايع خمير و كاغذ , افرا، الياس دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - گروه صنايع خمير و كاغذ
كليدواژه :
كربنات كلسيم رسوبي , نشاسته كاتيوني , پلي اكريل آميد , پلي آمينو پلي آميد اپي هيدروكلرين , پلي دادمك
چكيده فارسي :
اين پژوهش به بررسي استفاده از پليمرهاي كاتيوني با هدف كاتيوني كردن سوسپانسيون ساخت كربنات كلسيم رسوبي ('PCC) بر ويژگي هاي كاغذ انجام شد. سابقه و هدف: كاغذ تركيبي از مواد ليگنوسلولزي و تركيبات غير آلي مي باشد. تركيبات غير آلي شامل افزودنيهاي عاملي و كمك فرايندي ها مي باشند، كه پر كننده هاي معدني جزء افزودنيهاي عاملي است. امروزه كمبود ماده اوليه ليگنوسلولزي و افزايش قيمت آنها موجب شده است تا صنايع كاغذسازي درصد مصرف پركننده معدني در كاغذ را افزايش دهند؛ اما پركننده هاي معدني در كنار مزيتهاي فراوان همچون بهبود ويژگي هاي نوري، بهبود چاپ پذيري كاغذ و كاهش هزينه توليد، داراي معايبي همچون عدم توزيع يكنواخت در بافت كاغذ، افت خواص مكانيكي، ماندگاري كم و ناپايداري خط توليد و در نهايت سبب افزايش بار آلودگي پساب ميشوند (1). |
در كاربرد مواد شيميايي كمك نگهدارنده PCC نشاسته كاتيوني با بار كاتيوني متوسط، بيشترين ماندگاري كل را دارد، در حالي كه نشاسته كاتيوني با بار بالا، داراي بهترين عملكرد آبگيري دارا مي باشد (12). همچنين در صورت اصلاح كربنات كلسيم رسوبي با كربوكسي متيل سلولز آلوم ماندگاري كربنات كلسيم و خواص نوري از جمله در جه روشني و ماتي به طور قابل ملاحظه نسبت به نمونه شاهد افزايش مي يابد (14).
در نهايت با توجه به مسائلي از جمله هزينه توليد، حجم پساب و بار آلودگي پساب و افزايش سرعت توليد ماشين كاغذ و همچنين لزوم توليد كاغذ با شكل پذيري و كيفيت مناسب، لازم است اثرات متقابل افزودنيهاي مختلف در كاغذ بسته به كاربرد آنها مورد بررسي قرار گيرد. بر همين اساس در اين تحقيق به بررسي تأثير حضور پليمرهاي مختلف در سوسپانسيون ساخت كربنات كلسيم رسوبي و تأثير آن در ساخت كاغذ مورد بررسي قرار گرفت. مواد و روشها: ساخت كربنات كلسيم رسوبي با استفاده از تزريق CO2 به محلول آهك و با آزادسازي CO با استفاده از هيدروليز دي متيل كربنات در محيط قليايي انجام شد. پليمرهاي كاتيوني مصرفي شامل نشاسته كاتيوني، پلي اكريل آميد، پلي آمينو پلي آميد اپي كلرهيدروين و پلي دادمك در سطوح 15 درصد وزني كلريد كلسيم محلول در سوسپانسيون ساخت كربنات كلسيم استفاده شد و در نهايت ويژگيهاي كاغذ حاوي كربنات كلسيم اصلاح شده مورد ارزيابي قرار گرفت. يافته ها: نتايج نشان داد سوسپانسيون كاتيوني حاصل از پليمرهاي مختلف، منجر به تغيير در رفتار كربنات كلسيم ساخت شده به عنوان پركننده در كاغذ ميگردد. به طور كلي كاغذهاي حاوي كربنات كلسيم اصلاح شده نسبت به كاغذهاي حاوي كربنات كلسيم صنعتي و كربنات كلسيم ساخت شده در شرايط خنثي سبب بهبود ويژگيهاي مكانيكي و نوري كاغذ به استثناي مقاومت به پارگي ميگردد. نتيجه گيري: در تحقيق حاضر، با اصلاح كربنات كلسيم رسوبي سطوح خاكستر در كاغذهاي حاوي كربنات كلسيم اصلاح شده نسبت به كاغذهاي حاوي كربنات كلسيم صنعتي و كربنات كلسيم ساخت شده در شرايط خنثي افزايش يافته است. حجيمي كاغذها كاهش أما مقاومت به عبور هواي، مقاومت كششي و مقاومت به تركيدن و ويژگيهاي نوري كاغذهاي حاوي كربنات كلسيم اصلاح شده نسبت به نمونه هاي شاهد افزايش يافته است. به طور معمول پركننده هاي معدني توانائي تشكيل پيوند با الياف سلولزي را ندارند، در نتيجه به علت محدودتر و ضعيف تر شدن پيوند بين الياف و نيز عدم شكل گيري مناسب و متعاقب آن عدم توزيع تنش در كاغذ، به ترتيب شاخصهاي مقاومت كششي و مقاومت به تركيدن كاغذ كاهش مي يابد. اما در صورت ساخت كربنات كلسيم در سوسپانسيون كاتيوني به علت بهبود سطح پيوند بين الياف به جهت حضور پليمرهاي كاتيوني در سطح كربنات كلسيم رسوبي و همچنين به دليل پراكنش يكنواخت كربنات كلسيم رسوبي در كاغذ عكس العمل متفاوتي از خود نشان داد. چرا كه با افزودن پركنندههاي كاتيوني به سوسپانسيون ساخت كاغذ نه تنها سبب افت مقاومت مكانيكي نميگردد، بلكه در برخي موارد منجر به بهبود شاخص مقاومت مكانيكي كاغذ مي گردند.
چكيده لاتين :
This research is carried out to survey the effect of using cationic polymers for
suspension cationization of precipitated calcium carbonate (PCC) synthesis on
paper properties.
Introduction: Paper is made by lignocellulosic material and inorganic compounds.
Inorganic compounds are including functional additives and process aids which
mineral fillers belong to functional additives. Todays, due to shortage and high
price of lignocellulosic raw material, papermakers raised the consumption of
mineral fillers. However, mineral fillers though have numerous advantageous like
improvement in optical properties, printability, reduce production costs, also
induces disadvantageous like weak distribution in paper structure, loss of
mechanical properties, less retention, instability of production line and increasing
effluent pollution loading (1).
The use of PCC retention aid chemicals cationic starch with medium cationic
charge induces highest retention value, while cationic starch with high charge
density results in most drainage (12).
Also in case of modified precipitated calcium carbonate with carboxyl methyl
cellulose (CMC) /alum improved filler retention and also optical properties like
brightness and opacity in comparison with control sample significantly (14).
Eventually, considering issues like production cost, effluent and its pollution
loading, enhancement of paper machine speed, and also necessity of production
paper with appropriate formation and quality, it’s necessary to study the
interactions of various additives in paper, depending on their application. Material and Methods: Synthesis of PCC carried out by injecting the carbon
dioxide (CO2) to lime solution, or releasing the CO2 thereby hydrolysis of dimethyl
carbonate in alkaline media. Cationic polymers including cationic starch,
polyacrylamide, poly amino polyamide-epichlorohydrin and poly DADMAC in
15% level were used in synthesis suspension of calcium carbonate. Finally, paper
properties filled with modified-PCC were examined.
Results: It’s found that cationic suspension of different polymers leads to variation
on synthesized calcium carbonate as papermaking filler. Generally, papers filled
with modified-PCC compared with papers contained industrial calcium carbonate
and those had synthesized calcium carbonate, improved optical and mechanical
properties in neutral media except tear strength.
Conclusion: In this study, values of ash in papers contained modified calcium
carbonate increased compared with papers with industrial calcium carbonate and
those with synthesized calcium carbonate in neutral media. Bulk of papers with
modified fillers reduced, but the air resistance, tensile and burst strengths and also
optical properties increased. Normally, since mineral fillers have no bonding ability
with cellulose fibers, so due to restricted and weaker bonds between fibers and also
lack of appropriate formation and lack of stress distribution as a result, tensile and
burst indices of paper decreased respectively. However, by synthesizing calcium
carbonate in cationic suspension, because of improved bonding area induced by
presence of cationic polymers in surface of precipitated calcium carbonate and
uniform distribution of mineral filler in paper different response found.
