تاثیر برخی مواد افزودنی در بهبود جذب آب و مقاومت‌های کاغذ تهیه شده از خمیرکاغذ کارتن کهنه

سابقه و هدف: بازیافت کاغذ علاوه بر کاهش مصرف منابع مختلف مانند آب، انرژی و نیز چوب درختان در کشورهای مختلف، به دلیل آلایندگی کمتر همواره رو به افزایش است. یکی از نقاط ضعف اصلی خمیرکاغذ کارتن کهنه، ویژگی های مقاومتی آن است که سبب محدود شدن کاربرد آن در بخش های مختلف صنعت بسته بندی شده است. در این مطالعه، به بررسی تاثیر استفاده از مواد افزودنی برای بهبود ویژگی های مقاومتی خمیرکاغذ کارتن کهنه در دو حالت تر و خشک به منظور ساخت کاغذ لاینر رویه کارتن پرداخته شده است.مواد و روش ها: خمیرکاغذ کارتن کهنه از کارتن های تولید داخل کشور تهیه شد. به منظور بررسی عملکرد و تعیین مقدار بهینه مواد افزودنی، ابتدا از نشاسته کاتیونی ذرت (با سطوح 1، 1.4 و 2 درصد)، رزین بهبوددهنده مقاومت تر کاغذ (با سطوح 1، 2 و 3 درصد)، akd (با سطوح 1، 2 و 3 درصد) و خمیرکاغذ الیاف بلند بازیافتی لفاف چای وارداتی (با سطوح 10، 15 و 20 درصد) بر اساس وزن خشک خمیرکاغذ به‌عنوان مواد افزودنی و به‌صورت جداگانه به خمیرکاغذ کارتن کهنه استفاده شد و کاغذهای دست‌ساز آزمایشگاهی با جرم پایه 120 گرم بر مترمربع ساخته شد. برای مقایسه اثر مستقل افزودنی ها، مقاومت کششی، مقاومت به ترکیدن و مقاومت به پاره شدن در دو حالت تر و خشک و مقدار جذب آب (کاپ) بر روی نمونه های آزمونی اندازه گیری شد. بر این اساس، سطح بهینه مواد افزودنی مشخص شد و بعد از تیمار ترکیب بهینه شامل خمیر کارتن کهنه و سطوح مناسب همه افزودنی ها، کاغذهای دست ساز ساخته شد و خواص مختلف آنها مقایسه آماری گردید.  نتایج: مقدار جذب آب (کاب) کاغذهای دست ساز با افزودن akd، نسبت به نمونه تا حدود 90 درصد کاهش یافت و این افزودنی توانست مقدار جذب آب کاغذ دست ساز تهیه شده از کارتن کنگره ای کهنه را تا محدوده مناسبی (حدود 20 گرم بر مترمربع) کاهش دهد. بیشترین افزایش مقاومت کششی در حالت تر کاغذ با استفاده از 3 درصد رزین مقاومت تر نسبت به شاهد حاصل شد. این رزین مقاومت کششی، ترکیدن و پاره شدن باقیمانده در کاغذ بازیافتی را در حالت تر به ترتیب در حدود 25، 46 و 58 درصد نسبت به حالت خشک حفظ کرده است و عملکرد مناسبی داشته است. نتایج نشان داد که با افزودن نشاسته کاتیونی و خمیرکاغذ الیاف بلند بازیافتی، همه مقاومت های کاغذ دست ساز در حالت خشک نسبت به نمونه شاهد، به صورت مستقل افزایش یافتند. تیمار ترکیب بهینه براساس نتایج حاصل از استفاده افزودنی ها به طور مستقل در خمیرکاغذ occ، شامل استفاده از 1 درصد نشاسته کاتیونی، 1 درصد akd و 3 درصد رزین مقاومت تر براساس ملاحظات فنی- اقتصادی انتخاب شد. استفاده از این تیمار باعث شد که میانگین مقاومت های کششی و ترکیدن در حالت خشک کاغذهای دست ساز، با افزودن 20 درصد خمیرکاغذ الیاف بلند بازیافتی اختلاف معنی داری نداشته باشد و میانگین آنها در یک گروه آماری قرار بگیرد.نتیجه گیری: استفاده از 20 درصد خمیرکاغذ الیاف بلند بازیافتی لفاف چای، موجب بهبود قابل توجه مقاومت های خمیرکاغذ کارتن کهنه در حالت خشک شده است، اما افزودن 1 درصد نشاسته کاتیونی ذرت موجب بهبود ناچیزی در مقاومت های خشک خمیرکاغذ کارتن کهنه شد. استفاده از 3 درصد رزین مقاومت تر نیز موجب بهبود معنی دار مقاومت های خمیرکاغذ کارتن کهنه در حالت تر شده است و افزودن 1 درصد akd موجب کاهش معنی دار جذب آب خمیرکاغذ کارتن کهنه تا حدود 14 گرم بر مترمربع شد. تیمار بهینه اختلاط افزودنی های شیمیایی شامل 1 درصد نشاسته کاتیونی ذرت، 1 درصد akd و 3 درصد رزین مقاومت تر برای بهبود مقاومت های تر و خشک کاغذ لاینر ساخته شده از خمیرکاغذ کارتن کهنه برای استفاده برای بسته بندی فراورده های سردخانه ای و فریزری توصیه می شود.

the effect of some additives to improve water absorption and strengths of paper prepared from old corrugated container

background and objectives: in addition to reducing the consumption of various resources such as water, energy, and wood, paper recycling is constantly increasing in different countries due to less pollution. one of the major defects of the old corrugated container (occ) is its relatively weak strength, which has limited its use in various sections of the packaging industry. in this study, the effect of using some additives was studied to improve the strengths of occ to make the top liner of cartons in both wet and dry conditions.methodology: occ was prepared from domestically produced cartons. to determine the performance and optimal amount of additives, corn cationic starch (at 1, 1.4 and, 2%), wet strength resin (at 1, 2 and, 3%), akd (at 1, 2 and, 3%), and imported tea envelope recycled long fiber paper (at 10, 15 and, 20%) were separately used as additives based on the dry weight of occ pulp. the handsheets made by laboratory sheet former with a basis weight of 120 g/m2 and then tensile, burst, and tear indices were measured at wet and dry conditions to compare the effect of additives. also, water absorption was measured by the cobb test on the test samples. the optimal level of each additive was determined based on the results, then handsheets made from optimal combination treatment including appropriate levels of all additives, and different properties of handsheets were statistically compared.results: the water absorption of handsheet was decreased by 90% compared to the control by adding akd. this additive was able to decline the water absorption of handsheet made from occ to about 20 g/m2 as the suitable range. the greatest increase of wet tensile strength of the handsheet was achieved using 3% wet strength resin compared to the control. the resin maintained the wet tensile, burst, and tear indices of the residual strength of handsheet by 25, 46, and 58%, respectively, compared to dry strengths so it has good performance. the results showed that by adding cationic corn starch and recycled long fiber paper, all the dry strengths of handsheet independently increased compared to the control. the optimal combination treatment was determined according to the independent use of additives in occ pulp, including 1% cationic starch, 1% akd, and 3% wet strength resin based on technical-economic considerations. there is no significant difference between dry tensile and burst strength of handsheet using this treatment and 20% recycled long fiber paper, which both means ranked statistically in the same group. conclusion: the use of 20% recycled long fiber paper of tea wrapper has significantly improved the dry strength of occ pulp, but adding 1% cationic corn starch to occ pulp caused a few increases of dry strength. the wet strength of handsheet was significantly improved by adding 3% wet strength resin whereas 1% akd significantly decreased the water absorption of the occ pulp to 14 g/m2. the optimal combination treatment of chemical additives including 1% cationic corn starch, 1% akd, and 3% wet strength resin improved the wet and dry strength of handsheet made from occ pulp that could be used for packaging products that should be kept in refrigerator and freezer.