تاثیر کمپلکس نانوسلولز- پلی دادمک (p-DADMAC) بر ویژگی های خمیرکاغذ و کاغذ بازیافتی از آخال قهوه ای (OCC)

سابقه و هدف: نقصان دسترسی به آخال­های تمیز و با پیشینه بازیابی اندک و نیز الیاف بکر در سالیان اخیر در کشور، منجر به کاهش شدید کیفیت فراورده­های کاغذی بسته­بندی و نیز فرایند تولید کاغذ بازیافتی شده است. استفاده از مواد افزودنی شیمیایی راهکاری کارآمد در بهبود ویژگی­های خمیرکاغذ و کاغذهای بازیافتی محسوب می­شود. در این میان کاربرد مواد مبتنی بر زیست توده مانند نانوسلولز و نیز مواد چند کاربردی مانند پلیمر کاتیونی دی­آلیل دی­متیل آمونیوم کلراید (پلی دادماک) از جنبه­های مختلف فنی و زیست محیطی رو به گسترش و مورد توجه است. بنابراین در راستای بهبود ویژگی­های فراورده و فرایند تولید، تاثیر نانوسلولز و پلی­دادمک به­عنوان پلیمرهای دارای ظرفیت های مزبور، در مقیاس آزمایشگاهی مورد پژوهش قرار گرفت.مواد و روش­ها: خمیرکاغذ بازیافتی از آخال قهوه­ای OCC از کارخانه های داخلی و بدون هرگونه افزودنی و با درجه روانی ۳۵۰ میلی­لیتر تهیه شد. مواد شیمیایی پلی دی­آلیل دی­متیل آمونیوم کلراید کاتیونی (پلی­دادماک) با وزن مولکولی متوسط از شرکت Sigma Aldrich و نانوالیاف سلولزی با میانگین قطر ۳۵ نانومتر از شرکت نانونوین پلیمر خریداری ­شد. مواد شیمیایی مزبور در چهار سطح مصرف صفر، ۱/۰، ۱۵/۰ و ۲/۰ بر مبنای جرم خشک خمیرکاغذ بررسی گردید. تاثیر کاربرد پلیمرهای مزبور به صورت منفرد و ترکیبی بر ویژگی­های خمیرکاغذ شامل­ درجه روانی، ماندگاری کل و اتلاف مواد در آنالیزگر DDJ و نیز ویژگی­های کاغذ بازیافتی دست­ساز آزمایشگاهی مشتمل بر دانسیته و شاخص­های مقاومت کششی، ترکیدن و پارگی برابر استاندادهای TAPPI مورد پژوهش قرار گرفت.نتایج: کاربرد منفرد پلیمر­کاتیونی p-DADMAC (سامانه وصله­زنی) منجر به افزایش درصد ماندگاری کل اجزای دوغاب خمیرکاغذ بازیافتی شد، اما افزایش میزان مصرف تغییر محسوسی را در ماندگاری کل نداشت. همچنین میزان مواد عبورکرده از توری DDJ را کاهش داده و نیز افزایش درجه روانی خمیرکاغذ از ۳۵۰ میلی­لیتر در نمونه شاهد و فاقد هرگونه افزودنی به ۴۳۰ میلی­لیتر در کمترین سطح کاربرد آن (۱/۰%) را سبب شده است. همچنین به طور چشمگیری دانسیته ظاهری را ارتقا داده که افزایش سطح مصرف آن نیز تاثیر معنی­داری بر این ویژگی ساختاری کاغذ نداشته است. کاربرد منفرد p-DADMAC و افزایش درصد افزودن آن به خمیرکاغذ بازیافتی به طور نسبی تغییراتی را عمدتا افزایشی اما محدود، در مقاومت به کشش و ترکیدن کاغذ بازیافتی به وجود آورده است. نانوالیاف سلولزی نیز به صورت کاربرد منفرد منجر به افزایش ماندگاری خمیرکاغذ، دانسیته، شاخص­های کشش و ترکیدن کاغذ، کاهش درجه روانی و اتلاف مواد از خمیرکاغذ و نیز افت شاخص پارگی ­گردید. ماهیت آنیونی، سطح ویژه بالا و دارای ظرفیت پیوندهای هیدروژنی سبب این نتایج گزارش شد. کاربرد نانوالیاف سلولزی پس از پلی­دادمک به خمیرکاغذ به­عنوان سامانه مرکب در پایانه تر کاغذسازی، بر ماندگاری روی توری افزوده است که در قالب کاهش اتلاف مواد قابل گزارش است. همچنین غالبا از تاثیر معنی­داری نامطلوب شدیدی بر درجه روانی برخوردار بوده و آبگیری را کندتر و سخت­تر کرده است. کاربرد نانوسلولز پس از p-DADMAC نیز با توجه به درصد افزودن هریک از افزودنی­های مزبور، تاثیرات متفاوتی عمدتا افزایشی بر ویژگی­های مقاومتی کششی، ترکیدن و پارگی داشته است.نتیجه­ گیری: نشان داده شد که به استثنای تاثیر نامطلوب کاهنده کاربرد منفرد نانوسلولز بر شاخص پارگی و درجه روانی، در سایر حالت­های کاربرد منفرد و ترکیبی افزودنی­های شیمیایی نانوسلولز و پلی دادماک، افزایش تمامی ویژگی­های مقاومتی و دانسیته کاغذ، بهبود سهولت آبگیری از خمیرکاغذ، افزایش ماندگاری خمیرکاغذ به هنگام شکل­گیری و کاهش اتلاف مواد در مقایسه با تیمار شاهد قابل دستیابی است. بااین حال، کاربرد منفرد پلیمر کاتیونی نسبت به کاربرد منفرد نانوسلولز و نیز ترکیبی آنها، شرایط بهتری را در خمیرکاغذ از منظر ماندگاری و آبگیری پدیدار نمود. البته روند تغییرات ویژگی­های مقاومتی نیز وابسته به درصدهای کاربرد ترکیبی دو ماده شیمیایی متفاوت بوده است.

کلیدواژه ها:

پلی دادمک ، نانوسلولز ، ماندگاری ، آبگیری ، مقاومت های مکانیکی ، خمیرکاغذ و کاغذ بازیافتی