تولید خمیر کاغذ شیمیائی از کاه گندم با استفاده از فرآیند کربنات

بیان مساله و اهداف: در این تحقیق، امکان تولید خمیرکاغذ از کاه گندم با استفاده از فرآیند کربنات مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نیاز روزافزون به منابع جایگزین الیاف سلولزی در صنعت کاغذسازی و کاهش دسترسی به منابع چوبی، استفاده از ضایعات کشاورزی مانند کاه گندم می تواند به عنوان یک راهکار پایدار مطرح باشد. در این راستا، فرآیند پخت کربنات سدیم به عنوان یک روش جایگزین و دوستدار محیط زیست برای استخراج الیاف سلولزی مورد ارزیابی قرار گرفته است.مواد و روشها: برای انجام این تحقیق، کاه گندم به عنوان ماده اولیه انتخاب شده و تحت فرآیند پخت با محلول کربنات سدیم در شرایط مختلف قرار گرفت. دماهای عملیاتی ۱۵۰ و ۱۷۰ درجه سانتی گراد و زمان های ۲، ۳ و ۵ ساعت مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین، میزان قلیائیت محلول پخت بر مبنای Na۲O در چهار سطح ۲۰، ۲۲، ۲۴ و ۲۶ درصد تنظیم شد. برای بهبود فرآیند جداسازی لیگنین و افزایش بازده پخت، از آنتراکینون به میزان ۱/۰ درصد وزنی به عنوان افزودنی استفاده گردید. نسبت مایع پخت به کاه (L/S) نیز در مقادیر ۴، ۶، ۸ و ۱۰ به ۱ تغییر داده شد تا تاثیر آن بر عملکرد فرآیند مشخص شود. پس از انجام فرآیند پخت، خمیرکاغذ تولیدی با استفاده از الک های مش ۲۰ و ۲۰۰ شستشو و جداسازی گردید. سپس پارامترهای عدد کاپا، بازده کل، بازده بعد از غربال و میزان وازده تعیین شد تا شرایط بهینه فرآیند پخت شناسایی شود. در ادامه، خمیرکاغذ بهینه در دو حالت پالایش شده و پالایش نشده، به کاغذ دست ساز در گراماژهای ۶۰ و ۱۲۰ گرم بر مترمربع تبدیل گردید. آزمایش های مکانیکی شامل شاخص های مقاومت به کشش، ترکیدن و پارگی بر روی کاغذهای تولیدی انجام شد تا کیفیت خمیرکاغذ حاصل از کاه گندم مورد ارزیابی قرار گیرد.نتایج: نتایج نشان داد که فرآیند پخت با کربنات سدیم در شرایط بهینه می تواند منجر به تولید خمیرکاغذی با ویژگی های مطلوب گردد. بر اساس داده های به دست آمده، بهترین شرایط برای فرآیند پخت، قلیائیت ۲۲ درصد، دمای ۱۷۰ درجه سانتی گراد، زمان ۲ ساعت و نسبت L/S برابر ۸ به ۱ تعیین شد. خمیرکاغذ تولیدشده تحت این شرایط دارای عدد کاپای ۷۲/۳۷، بازده کل ۵۲/۶۳ درصد، بازده بعد از غربال ۱۸/۵۱ درصد و میزان وازده ۴۵/۱ درصد بود که نشان دهنده عملکرد مطلوب فرآیند پخت است. تبدیل خمیرکاغذ بهینه به کاغذ دست ساز و بررسی ویژگی های مکانیکی نشان داد که در هر دو گراماژ ۶۰ و ۱۲۰ گرم بر مترمربع، نمونه های پالایش شده دارای شاخص های مقاومت بالاتری نسبت به نمونه های پالایش نشده بودند. بیشترین میزان شاخص های مقاومت به کشش، ترکیدن و پارگی در کاغذهای پالایش شده حاصل شد که نشان دهنده بهبود خواص مکانیکی با پالایش الیاف است. با توجه به کاهش کیفیت مکانیکی و افت ویژگی های کاغذهای لاینر و تست لاینر در فرآیندهای بازیافت مکرر، استفاده از خمیرکاغذ کربنات کاه گندم به عنوان یک منبع الیاف تقویتی می تواند به بهبود کیفیت این نوع کاغذها کمک کند. این موضوع اهمیت زیادی در صنعت بسته بندی دارد، زیرا استفاده از مواد بازیافتی همراه با الیاف تقویتی مناسب می تواند به افزایش مقاومت و دوام کاغذهای تولیدی منجر شود.نتیجه­ گیری: به طور کلی، این تحقیق نشان داد که خمیرکاغذ کربنات تولید شده از کاه گندم دارای ویژگی های مناسبی برای استفاده در صنعت کاغذسازی است. این روش می تواند به عنوان یک جایگزین پایدار برای الیاف بکر مطرح شده و به کاهش وابستگی به منابع چوبی و افزایش بهره وری در تولید کاغذهای بسته بندی کمک کند. با توجه به نیاز روزافزون به مواد اولیه پایدار در این صنعت، توسعه و بهینه سازی بیشتر این فرآیند می تواند تاثیر بسزایی در بهبود عملکرد و پایداری زنجیره تامین کاغذ داشته باشد.

کلیدواژه ها:

کاه گندم ، فرآیند کربنات ، الیاف بکر ، کاغذ های بسته بندی