بررسی جایگزینی خمیر کاغذ الیاف بلند وارداتی با نانو الیاف سلولز و مواد کاتیونی در ساخت کاغذ بادوام

این تحقیق با هدف بررسی استفاده از نانو الیاف سلولزی و سیستم‌های دو ترکیبی نشاسته-نانو سلولز و پلی آکریل آمید-نانو سلولز برای جایگزینی با الیاف بلند شیمیایی وارداتی انجام شده است. در این بررسی خمیر الیاف بلند شیمیایی وارداتی، در 4 سطح به خمیر پنبه اضافه گردید. نانو الیاف سلولزی در سطح منفرد 5 درصد، نانو الیاف سلولزی در سطح ترکیبی 5 درصد با 1 درصد نشاسته کاتیونی و نانو الیاف سلولزی در سطح 5 درصد با 0/1 درصد پلی اکریل آمید کاتیونی به خمیر پنبه افزوده شد. نشاسته کاتیونی در سه سطح (0.5، 1 و 1.5 درصد) و پلی آکریل آمید کاتیونی نیز در سه سطح (0.05، 0.1 و 0.15 درصد) نسبت به وزن ماده خشک مصرف شد. از هرکدام از تیمارها، کاغذهای دست‌ساز 60 گرمی ساخته شد و در نهایت خواص فیزیکی، مکانیکی و نوری کاغذهای ساخته شده حاصل از خمیرکاغذهای مختلف مقایسه گردید. نتایج نشان داد که با افزایش نانوسلولز بصورت منفرد، در مقایسه با الیاف بلند وارداتی، صافی سطح، مقاومت به کشش، ترکیدن، پاره شدن کاغذ افزایش و نفوذپذیری در برابر هوا، مقاومت به تا شدن و ماتی کاغذ کاهش یافت. با افزایش نانوسلولز در ترکیب با پلی آکریل آمید کاتیونی، در مقایسه با الیاف بلند وارداتی، نفوذپذیری در برابر هوا و ماتی کاغذ کاهش و صافی سطح، مقاومت به کشش، ترکیدن، پاره شدن، و تا شدن کاغذ افزایش یافت. با افزایش نانوسلولز در ترکیب با نشاسته کاتیونی، در مقایسه با الیاف بلند وارداتی، صافی سطح ، مقاومت به کشش، ترکیدن، تا شدن افزایش ولی ماتی کاغذ کاهش یافت. نتایج fe-sem نیز نشان داد با افزایش درصد نانوالیاف سلولزی خلل و فرج بسیار کم شد. بطوریکه بر اثر افزودن 5 درصد نانو الیاف سلولزی سطح کاغذ هموارتر شد و منافذ به طور نسبی پرشدند که نتایج صافی سطح و نفوذپذیری در برابر هوا این گفته را تایید می‌کند.

Investigation of replacement of imported long fiber pulp with cellulose nanofibers and cationic materials in the production of durable paper

This study aimed to investigate the use of cellulose nanofibers and starchnanocellulose and polyacrylamidenanocellulose hybrid systems for the replacement of imported long chemical fibers in the production of these papers. In this study, imported long fiber chemical pulp was added to cotton pulp at 4 levels. Cellulose nanofibers were added to cotton pulp at a 5% level with 1% starch and 0.1% with polyacrylamide. Three levels of cationic starch and three levels of cationic polyacrylamide were also used. From each of the treatments, 60 gm2 handsheet were made finally the physical, mechanical and optical properties of the paper made from different pulps were compared. The results showed that with increasing nanocellulose individually, compared to imported long fibers, surface smoothness, tensile strength, bursting, tearing of paper increased and air resistance, folding resistance and opacity decreased. Increasing nanocellulose in combination with cationic polyacrylamide increased the paper air resistance and surface area, tensile, burst, tear, and folding strength of the paper compared to imported long fibers, air resistance and opacity. With the increase of nanocellulose in combination with cationic starch, as compared to imported long fibers, surface smoothness, tensile strength, bursting, folding increased but opacity decreased. FESEM results also showed that with increasing percentage of cellulose nanofibers, the pores decreased significantly. As a result of the addition of 5% cellulose nanofibers the surface of the paper became smoother and the pores were filled relatively, confirming the results of surface smoothness and air resistance.