تاثیر سامانه های دلمه سازی دو جزئی و سه جزئی مبتنی بر نانوزئولیت بر ویژگی های کاغذ و خمیرکاغذ بازیافتی از OCC

سابقه و هدف: بکارگیری موثر سامانه های شیمیایی کمکی ماندگاری-آبگیری در فرایندهای کاغذسازی حاوی نرمه فراوان؛ از جنبه های مختلف فراورده ای، اقتصادی، فرایندی و زیست محیطی، اجتناب ناپذیر است و سامانه های مرکب متعددی مطرح شده اند. استفاده از ذرات نانو در پایانه تر کاغذسازی و برهمکنش این ذرات با پلی الکترولیت های کاتیونی در قالب سامانه های چندجزئی دلمه سازی به منظور بهبود کیفیت کاغذ و ویژگی های فرایندی تولید آن، بطور گسترده ای در سال های اخیر مورد توجه بوده است. نشاسته کاتیونی و پلی اکریلامید کاتیونی از پرکاربردترین پلی الکترولیت های مصرفی صنایع کاغذسازی است. زئولیت ها که مواد معدنی بومی، فراوان، ارزان و پایداری در pHهای مختلف آب هستند، کاربردهای گسترده و روزافزونی در مصارف مختلف یافته اند. به عنوان پرکننده در کاغذسازی نیز نقش های مفیدی برای آن گزارش شده است. این ماده به دلیل سطح ویژه و بار آنیونی زیاد از استعداد کاربرد به عنوان نانوذره آنیونی در سامانه های مرکب پایانه تر کاغذسازی نیز برخوردارست. مواد و روش ها: خمیرکاغذ بازیافتی از کارتن های کهنه قهوه ای (OCC) از کارخانجات داخلی و بدون هرگونه افزودنی و با درجه روانی ۳۱۵ میلی لیتر تهیه شد. نانوزئولیت با میانگین اندازه ذرات ۳۸ نانومتر از شرکت پیشگامان محیط زیست پاک، نشاسته کاتیونی با درجه استخلاف ۰۳/۰ از شرکت بوباخ ساز و پلی اکریلآمید کاتیونی با گرانروی ۵۵۰۰ سانتی پوآز از انبار مصرفی شرکت چوب و کاغذ مازندران تهیه شد. سامانه های افزودنی دو جرئی شامل به ترتیب افزودن نشاسته کاتیونی/نانوزئولیت و سه جزئی شامل به ترتیب افزودن نشاسته کاتیونی/پلی اکریلامید کاتیونی/نانوزئولیت با مقادیر کاربرد نشاسته کاتیونی در سطح %۱، پلی اکریلامید کاتیونی در سطوح %۲/۰ و صفر و نیز نانوذرات زئولیت در سطوح صفر، ۳/۰، ۲/۰، ۱/۰ درصد؛ همگی برمبنای جرم خشک خمیرکاغذ، در مقایسه با یکدیگر و تیمار شاهد بررسی شد. ویژگی های خمیرکاغذ شامل ماندگاری کل، زمان آبگیری حین ساخت کاغذ آزمایشگاهی، حجم آبگیری در آنالیزگر DDJ و نیز ویژگی های کاغذ بازیافتی دست ساز آزمایشگاهی مشتمل بر ضخامت و شاخص های مقاومت کششی، ترکیدن و پارگی برابر استاندادهای TAPPI مورد پژوهش قرارگرفت. یافته ها: نانوزئولیت به عنوان بخشی از سامانه سه جزئی منجر به تغییر معنی دار زمان آبگیری (تا %۱۶-)، حجم آبگیری (تا %۵/۸+) و ماندگاری کل (تا %۱۵+) در خمیرکاغذ بازیافتی OCC در مقایسه با تیمار شاهد گردید. در سامانه دو جزئی نیز نسبت به تیمار شاهد، تغییرات معنی دار زمان آبگیری (تا %۱۱-)، حجم آبگیری (تا %۷+) و ماندگاری کل (تا %۱۲+) مشاهده شد. همچنین ضخامت (تا %۱۸+)، شاخص کشش (تا %۵۵+)، شاخص ترکیدن (تا %۱۰۱+) و شاخص پارگی (تا %۲۰+) کاغذ تولیدشده از سامانه سه جزئی نسبت به تیمار شاهد تغییرات معنی داری داشت. سامانه دو جزئی نیز نسبت به تیمار شاهد واجد تغییرات معنی داری در ضخامت کاغذ (تا %۸+)، شاخص کشش (تا %۱۷+)، شاخص ترکیدن (تا %۳۷+) و شاخص پارگی (تا %۶+) بوده است. تغییرات معنی داری با افزایش سطح کاربرد نانوزئولیت در هر یک از سامانه های دو و سه جزئی مشاهده شد. با این حال سطح متوسط مطالعه شده آن (%۲/۰) در مجموع از برتری برخوردار بوده-است. نتیجه گیری: نانوزئولیت بواسطه سطح ویژه بسیارزیاد، متخلخل و آنیونی، عمدتا بهبود معنی داری را در عملکرد هر یک از پلیمرهای کاتیونی نشاسته و پلی اکریلامید در خمیرکاغذ و کاغذ تولیدی از بازیافت کارتن های کنگره ای کهنه نشان داد. بهبود دلمه سازی ظریف اجزای دوغاب منجر به ارتقای ماندگاری و آبگیری از خمیرکاغذ و نیز ویژگی های ساختاری و مقاومتی کاغذ گردید. شدت تاثیرگذاری آن در حضور دو پلیمر CPAM و نشاسته کاتیونی بیش از تلفیق دو تایی آن با نشاسته کاتیونی بوده تا جائیکه سامانه سه جزئی در مقایسه با سامانه دو جزئی از برتری معنی داری در تمامی ویژگی های خمیرکاغذ و کاغذ برخوردار بوده است. علاوه بر نتایج مثبت مشاهده شده در این پژوهش، دسترسی بومی و ارزان، گستره وسیع pH عملکردی نانوزئولیت و نقش آن در جذب آلاینده ها، کاربرد آن در واحدهای بازیافت OCC را می تواند پیشنهادنماید.

کلیدواژه ها:

نانوزئولیت ، نشاسته کاتیونی ، CPAM ، سامانه های دلمه سازی ، خمیرکاغذ و کاغذ بازیافتی