تاثیر پلی اکریل آمید کاتیونی بر ویژگی‌های خمیر بازیافتی کارتن کنگره‌ای کهنه (occ) تقویت شده با نانو الیاف لیگنوسلولزی paulownia fortune

سابقه و هدف: یکی از معایب مهم الیاف بازیافتی کاهش قابل توجه مقاومت های مکانیکی کاغذ حاصل از آن ها به دلیل کاهش پیوندهای بین الیاف می‌باشد. پژوهش‌های فراوانی تاکنون در زمینه کاربرد نانو الیاف سلولزی در فرآیندهای تولید فرآورده‌های کاغذی گزارش شده است. نتایج پژوهش های گذشته نشان می‌دهد به‌کارگیری نانو الیاف سلولزی سبب تقویت فرآورده‌های کاغذی می‌گردد؛ اگر چه میزان این تقویت‌کنندگی با توجه به نوع نانو الیاف سلولزی به‌کار گرفته‌شده متفاوت می‌باشد. نانو الیاف لیگنو سلولزی چوب پالونیا متشکل از الیاف نانو مقیاس با ترکیب شیمیایی مشابه چوب است که به روش مکانیکی بدون استفاده از مواد شیمیایی از زیست توده لیگنوسلولزی در دمای محیط تولید می‌شود. این ماده به صورت ژل قهوه‌‌ای رنگ می‌باشد که فرآیند تولیدی کاملاً دوست دار محیط زیست دارد. تحقیق حاضر با هدف بررسی تاثیر افزودن هم زمان پلی اکریل آمید کاتیونی و نانو الیاف لیگنو سلولزی چوب پالونیا بر ویژگی‌های خمیرکاغذ حاصل از بازیافت کارتن کنگره‌‌ای کهنه (occ) انجام شده است. مواد و روش‌ها: از کارتن کنگره‌‌ای کهنه جمع‌آوری شده خمیرکاغذ بازیافی تهیه شد و بعد از پالایش و دست‌یابی به درجه روانی 20±380 میلی‌لیترcsf مقادیر مختلف نانوالیاف لیگنوسلولزی چوب پالونیا (1، 2 و 3 درصد) و پلی اکریل آمید کاتیونی (0.1، 0.2 و 0.3 درصد) به آن افزوده شد. در نهایت از این تیمارها، کاغذهای دست‌ساز استاندارد ساخته شد و ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی آن‌ها بر اساس شیوه نامه استاندارد موسسهtappi اندازه‌گیری شدند. یافته‌ها: بکار بردن نانوالیاف لیگنوسلولزی همراه با پلی اکریل آمید کاتیونی باعث افزایش قابل توجه خواص مقاومتی می‌شود. بیش ترین مقاومت‌ها در سامانه نانوالیاف لیگنوسلولزی - پلی اکریل آمید کاتیونی مربوط به نمونه‌های حاوی 1 درصد نانوالیاف لیگنو سلولزی و 0.3 درصد پلی اکریل آمید کاتیونی مشاهده شد. نتایج ارزیابی خواص فیزیکی کاغذها نشان داد که دانسیته و مقاومت به عبور هوا با افزودن نانوالیاف لیگنوسلولزی - پلی اکریل آمید کاتیونی در کاغذ افزایش می‌یابد. شواهد نشان می‌دهد افزودن هم زمان نانو الیاف لیگنوسلولزی - پلی اکریل آمید کاتیونی به خمیر حاصل از کارتن کنگره‌ای کهنه به دلیل بهبود پیوندها و همچنین کاهش تخلخل ساختار کاغذ باعث افزایش مقاومت به عبور هوا و دانسیته می‌گردد. تحلیل‌های آماری نیز نشان داد که اختلاف کاملاً معنی‌داری با 95 درصد اطمینان بین تیمارهای مختلف ‌از لحاظ مقاومت‌های مکانیکی (ترکیدن، پارگی، لهیدگی حلقوی و کششی) وجود دارد. نتیجه گیری: پلی اکریل آمید کاتیونی به دلیل بار مثبت و ساختار پلیمری خود از هدر رفت ذرات ریز نانو الیاف لیگنو سلولزی چوب پالونیا جلوگیری کرده و در نتیجه باعث افزایش مقدار نانو الیاف موجود در خمیر کاغذ شده و بهبود پیوند یابی بین الیاف ویژگی‌های کاغذ ساخته شده را سبب می‌شود. نتایج آنالیزهای آماری با 95 درصد اطمینان نشان داد بین تیمارهای مربوط به ویژگی‌های مقاومتی مانند مقاومت ترکیدن، مقاومت کششی و لهیدگی حلقه‌ای اختلاف معنی داری وجود دارد. استفاده از سطوح بهینه الیاف نانو لیگنوسلولزی می‌تواند موجب بهبود این ویژگی‌ها گردد. طبق نتایج حاصل بهترین مقدار مقاومت حاصل در بین تیمارهای مختلف در سامانه نانو الیاف لیگنو سلولزی- پلی اکریل آمید کاتیونی در نمونه‌های حاوی 1 درصد نانو الیاف لیگنو سلولزی و 0.3 درصد پلی اکریل آمید کاتیونی مشاهده می‌شود.

the effect of cationic polyacrylamide on properties of old corrugated containers (occ) recycled pulp reinforced with paulownia fortune’s nano lignocellulosic fibers

background and objectives: one of the important disadvantages of recycled fibers is the significant decrease in the mechanical strength of the resulting paper due to the reduction of the bond between the fibers. so far, many researches have been reported on the application of cellulose nanofibers in the production processes of paper products. previous research shows that the use of cellulose nanofibers strengthens paper products, although the amount of this reinforcement is different depending on the type of cellulose nanofibers used. paulownia fortune’s wood lignocellulosic nanofibers consist of nanoscale fibers with the same chemical composition as wood and are produced mechanically without the use of chemicals from lignocellulosic biomass at ambient temperature. this material comes in the form of a brown gel, which has a completely environmentally friendly production process. the objective of this study was to investigate the effect of simultaneous addition of cationic polyacrylamide and paulownia wood lignocellulosic nanofibers on the characteristics of paper pulp obtained from the recycling of old corrugated containers (occ). materials and methods: the pulp was prepared from the occ collected and after refining and obtaining a flow rate of 380 ± 20 ml, various amounts of paulownia wood lignocellulosic nanofibers (1, 2, and 3%) and polyacrylamide (0.1, 0.2, and 0.3%) was added. finally, from these treatments, standard handmade papers were made and their physical and mechanical properties were measured according to the standard guidelines of tappi institution. results: the use of lignocellulosic nanofibers with cationic polyacrylamide significantly increases the resistance properties. the highest resistance was observed using combined addition of lignocellulosic nanofibers and cationic polyacrylamide in samples containing 1% lignocellulosic nanofibers and 3% cationic polyacrylamide. the results of evaluating the physical properties of the papers showed that the density and resistance to air increased with the addition of lignocellulosic nanofibers and cationic polyacrylamide. moreover, addition of lignocellulosic nanofibers and cationic polyacrylamide to the pulp obtained from the occ increased the air resistance of paper and density due to the improvement of bonds and also the reduction of the porosity of the paper structure. statistical analysis also showed that there is a significant difference between different treatments in terms of mechanical resistance (bursting, tearing, cyclic and tensile crushing) with 95% confidence. conclusion: cationic polyacrylamide, due to its positive charge and polymer structure, prevents the loss of fine particles of paulownia’s wood lignocellulosic nanofibers, and as a result, increases the number of nanofibers in paper pulp and improves the bonding between fibers and restores lost bonds. statistical analysis also showed that there is a significant difference between different treatments in terms of mechanical resistance (bursting, tearing, cyclic and tensile crushing) with 95% confidence. the use of optimal levels of lignocellulosic nanofibers can improve these characteristics. according to the results, the best value of resistance among different treatments was observed in samples containing lignocellulosic nanofibers and 3% cationic polyacrylamide.