تأثير استفاده از پركننده معدني كربنات كلسيم رسوبي و نانوسلولز بر ويژگي‌هاي خميركاغذ و كاغذ

Effect of using PCC fillers and nanocellulose on pulp and paper properties

در این تحقیق، تأثیر استفاده از پركننده كربنات كلیسم رسوبی به‌همراه نانوسلولز به‌عنوان مقاومت‌دهنده جهت جبران كاهش مقاومت‌های كاغذ تهیه‌شده از خمیركاغذ باگاس مورد ‌بررسی قرارگرفت. سوسپانسیون نانوسلولز با خشكی 1/0 درصد یكنواخت‌شده با فراصوت به مقدار 2 درصد بر مبنای وزن خشك الیاف به خمیركاغذ دارای 15 درصد پركننده كربنات كلسیم اضافه شد و با همین نمونه بدون نانوسلولز و خمیركاغذ پایه (بدون هرگونه افزودنی) مورد‌ مقایسه قرارگرفت. كمك نگهدارنده‌ پلی‌اكریل آمید كاتیونی به میزان ثابت 14/0 درصد بر اساس وزن خشك الیاف استفاده شد. تحلیل آماری نتایج نشان داد كه با افزودن سامانه PCC و نانوسلولز به سوسپانسیون خمیركاغذ باگاس، زمان آبگیری افزایش یافت. اضافه‌شدن نانوسلولز به‌علت تشكیل كلوخه‌های چسبنده، ماندگاری ذرات پركننده را افزایش داده‌است. تصاویر الكترونی تهیه‌شده از نمونه‌های كاغذ نیز دلمه‌شدن ذرات پركننده، ماندگاری بیشتر پركننده و پراكندگی بهتر آن در شبكه كاغذ را تأیید می‌كند. به‌علاوه، در كاغذهای پرشده با PCC و نانوسلولز با ماتی و روشنی تقریباً مشابه، بطور معنی‌داری افت خواص مقاومتی ناشی از اضافه‌شدن پركننده جبران شده‌است. گرچه زمان آبگیری به‌نسبت زیاد از این خمیركاغذ یك محددویت اساسی است، ولی پیش‌تیمار پركننده با نانوسلولز قبل از اضافه‌شدن آن به خمیركاغذ می‌تواند به‌عنوان یك راهكار امیدواركننده مورد بررسی قرار گیرد.

In this research, the effect of adding precipitated calcium carbonate filler combined with nanocellulose as reinforcement was examined to compensate the strengths loss of papers made of bagasse pulp. About 2 % of nanocellulose based on oven dry fibers suspended in water with 0.1 % consistency homogenized by ultrasonic was added to the pulp having 15 % PCC filler and was compared with the same sample without nanocellulose and base pulp (without any additives). Cationic polyacrylamide retention agent was added to the pulp suspension at the constant level of 0.14 % based on oven dry fibers. Statistical analysis of results revealed that the drainage time increased by adding of PCC and nanocellulose system to the bagasse pulp suspension. Addition of nanocellulose has enlarged filler particle retention due to the formation of adhesive flocs. Prepared SEM images from paper samples confirm filler particles flocculation, larger filler retention and their better distribution in paper network. Moreover, in papers filled by PCC and nanocellulose with roughly equal similar opacity and brightness, loss of strength characteristics due to adding of filler has been compensated. Although relatively higher drainage time of this pulp suspension is a substantial limitation, but pretreatment of filler with nanocellulose prior to its addition to the pulp can be investigated as a promising alternative.