نانوالیاف سلولزی تهیه شده از کاغذ باطله چاپ و تحریر و اثر آن بر ویژگی های کاغذ بازیافتی

در این تحقیق امکان سنجی تولید نانوالیاف سلولزی از کاغذهای باطله چاپ و تحریر و پتانسیل اولیه استفاده از آن به‌عنوان افزودنی در خمیرکاغذ بازیافتی موردتوجه قرار گرفت. الیاف اشاره‌ شده هرچند منشا بازیافتی داشتند، اما به‌سختی و پس از پیش تیمار ملایم اسیدی (افزودن اسیدسولفوریک خالص با درصد وزنی 8 درصد (اسید نسبت به الیاف) در سوسپانسیون با درصد خشکی 1 درصد در 70 درجه سانتی‌گراد به مدت یک ساعت) به کمک نیروی مکانیکی سوپر آسیاب دیسکی به نانوالیاف تبدیل شدند. آنالیز نانوالیاف تهیه‌شده به کمک میکروسکوپ الکترونی عبوری، نانو بودن ابعاد قطر این الیاف (50-25 نانومتر) و تولید موفقیت‌آمیز آن ها را نشان می داد. سپس توانایی این محصول در بهبود ویژگی های مقاومتی کاغذهای بازیافتی و همچنین تاثیر آن بر آبگیری از این الیاف به‌عنوان یکی از مهم‌ترین ویژگی های فرایندی بررسی گردید. در این راستا، این نانوالیاف سلولزی در سطوح مصرف 0، 3، 6 و 9 درصد (بر اساس وزن خشک خمیرکاغذ)، در دور همزن 1500 دور بر دقیقه به مدت 10 دقیقه به الیاف بازیافتی افزوده گردید. نتایج نشان داد نانوالیاف سلولزی افزوده‌شده به خمیرکاغذ در تمامی تیمارها تاثیر مثبتی بر ویژگی های مقاومتی داشته است به‌طوری‌که با افزایش مصرف نانو الیاف شاخص مقاومت به کشش حداکثر 31 درصد، شاخص مقاومت به پاره شدن 17 درصد بوده است. همچنین ماتی و روشنی ورقه ها براثر افزودن نانوالیاف تغییری نکرده است. به‌علاوه آبگیری از ورقه الیاف براثر افزودن نانو الیاف کاهش چشمگیری نشان داده است. نتایج این تحقیق نشان از پتانسیل نانوالیاف تهیه‌شده از الیاف بازیافتی چاپ و تحریر برای کاربرد به‌عنوان بهبوددهنده ویژگی های کاغذ به‌ویژه ویژگی های مقاومتی می باشد و می توان در تحقیقات آینده به‌صورت عمیق تر مورد کاوش قرار گیرد.

Cellulose nanofibers made from waste printing and writing papers and its effect on the properties of recycled paper

In the current research, the feasibility of producing cellulose nanofibers from waste printing and writing paper and its potential for application as an additive in recycled pulp was considered. Although the origin of pulps for producing nanofibers were recycled ones, but they were hardly converted into nanofibers by mechanical force after mild acid pretreatment by applying 8% wt. of pure sulfuric acid relative to amounts of dry fibers in the pulp suspension with 1% consistency at 70°C for 1 hour. Analysis of nanofibers by transmission electron microscopy showed the successful production of fibers with nanodiameter (2550 nanometer). Then, the ability of this product to improve the strength properties of recycled paper and also its effect on drainage of pulp (as one of the most important process properties) were investigated. In this regard, these cellulose nanofibers were added to the recycled fibers at 0, 3, 6 and 9% consumption levels (based on dry weight of pulp) with 1500 rpm agitation for 10 minutes. Results showed that all dosages of cellulose nanofibers had a positive effect on strength properties. The highest dosage of nanofibers improved the tensile and tear indices 31% and 17%, respectively. Also, nanofibers application didn’t change the opacity and brightness of the produced sheets. In addition, pulp drainage was decreased significantly by applying nanofibers. The results of current study showed the potential of nanofibers produced from recycled fibers for improving the properties of final papers, especially the mechanical ones and more aspects can be considered deeply in future investigations.