کاغذهای فلوتینگ و کرافت لاینر با پوشش‌های GCC و اتصال دهنده PVA

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مدرس / دانشکده فنی صومعه سرا

2 دانشیار دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 استاد دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

سابقه و هدف: تحقیقات متعددی جهت بهبود خواص کاغذ صورت گرفته است و این تحقیق در جهت امکان پوشش‌دهی در فرایند تبدیلی کاغذ است. اصلاح خواص کاغذ می‌تواند کاربردهای مختلفی را برای آن به همراه داشته باشد، که به طور کلی خواص مطلوب در خواص ممانعتی، مکانیکی و نوری بیان می‌شود. هدف این مطالعه، بررسی تأثیر پوشش‌های GCC در دو نوع کاغذ پایه است، که از دو نوع ترکیب با درصد اتصال دهنده متفاوت استفاده شد.
مواد و روش‌ها: بدین منظور از دو کاغذ پایه متفاوت (کرافت لاینر و فلوتینگ کارخانه چوب و کاغذ مازندران)، روش‌های پوشش‌دهی میله‌ای و غوطه‌وری و نیز از یک اتصال دهنده (PVA) در مواد پوششی در دو سطح مصرف استفاده گردید. مواد پوشش‌دهی با مواد جامد 20 درصد، شامل GCC (100 قسمت)؛ پراکنده ساز (3/0 قسمت) و از PVA (6 و 12 قسمت) بود. ترکیب 1 با اتصال دهنده کم و ترکیب 2 با اتصال دهنده زیاد نام گذاری گردید. عملیات پوشش‌دهی غوطه‌وری به مدت یک دقیقه و پوشش‌دهی میله‌ای از طریق دستگاه آزمایشگاهی با هر دو سوسپانسیون انجام شد. مشخصات فیزیکی کاغذهای شاهد و تیمار شده مانند مقاومت به عبور هوای کاغذ، ضخامت، جرم، درجه روشنی و جذب آب (Cobb60) تعیین گردید. سپس با انجام محاسبات، مقادیر گراماژ و وزن پوشش به دست آمد و جهت انجام تجزیه واریانس کلیه اطلاعات نمونه‌ها در نرم افزار آماری SPSS 16.0 وارد شد.
یافته‌ها: اختلاف معنی‌داری در مقادیر گراماژ، ضخامت و وزن پوشش در کاغذ فلوتینگ در اثر این تیمارها دیده شد. این پوشش‌ها در کاغذ فلوتینگ و کرافت لاینر در سطح 5 درصد اثر معنی‌داری بر مقاومت به عبور هوا داشت. در حالی که با روش پوشش‌دهی میله‌ای تفاوت مقاومت به عبور هوای کاغذ در سطح 1 درصد، در کاغذ فلوتینگ با PVA کم و نیز در نمونه کرافت لاینر با PVA زیاد دیده نشد. مقدار جذب آب در نمونه‌های فلوتینگ با روش پوشش‌دهی میله‌ای با دو ترکیب PVA کم و زیاد، اختلاف معنی‌داری در سطح 5 درصد با نمونه‌های شاهد و تیمار شده غوطه‌وری نشان داد. البته در روش پوشش‌دهی میله‌ای با اتصال دهنده کم کاهش معنی‌داری در سطح 1 درصد در میزان Cobb60 دیده شد. در بین کل تیمارها، روش پوشش‌دهی میله‌ای با PVA زیاد به علت جذب آب کمتر مطلوبتر است. با توجه به وزن پوشش بیشتر در روش غوطه‌وری درجه روشنی در این نمونه‌ها، افزایش داشت. به غیر از روش میله‌ای با PVA کم، سایر تیمارها تفاوت معنی‌داری را در سطح 5 درصد در درجه روشنی کاغذ فلوتینگ ایجاد کردند. در سطح 1 درصد تفاوت معنی‌داری در درجه روشنی نمونه‌های کاغذ کرافت با هر دو ترکیب روش غوطه‌وری ایجاد شد، ولی در سطح 5 درصد روش میله‌ای با PVA کم نیز معنی‌دار گردید. ضرایب همبستگی وزن پوشش با مقاومت به عبور هوای کاغذ، ضخامت، درجه روشنی و گراماژ کاغذهای مورد آزمایش به ترتیب 549/0؛ 734/0؛ 687/0 و 489/0 تعیین گردید.
نتیجه گیری: با توجه به اطلاعات حاصل از این پژوهش، تغییرات جذب آب در بین نمونه‌ها اندک بود ولی در روش‌های میله‌ای جذب آب کاهش یافت که تاثیر مثبتی بر خواص ممانعتی و بهسازی کاغذ داشت. درجه روشنی نمونه‌های کرافت لاینر این بررسی، بسیار مناسب بود و این کاغذ تیره به درجه روشنی 57 رسید. در مواردی مانند جذب آب و درجه روشنی، ترکیب 1 (با اتصال دهنده کم) مطلوبتر از ترکیب دیگر بود. مقاومت به عبور هوا در کلیه تیمارها بهبود یافت و افزایش این زمان عبور هوا در کاغذهای فلوتینگ و به روش غوطه‌وری بارزتر بود. با توجه به بهبود مشخصات فیزیکی؛ ممانعتی و درجه روشنی کاغذهای تیمار شده، ارزش افزوده‌ای در این نمونه‌ها نسبت به گروه شاهد ایجاد گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Fluting and kraft liner papers with GCC coatings and PVA binder

نویسندگان [English]

  • rouzbeh asadi khansari 1
  • Mohammadreza Dehghani Firouzabadi 2
  • Hossein Resalati 3
چکیده [English]

Background and objectives: Several studies have been conducted to improve the paper properties and this research is for coating process in the converting operations of papers. Improvement of paper properties can cause a variety of its applications. In general, the desirable properties are expressed by barrier, mechanical and optical properties. The aim of this study was to evaluate the effect of the GCC coatings on two types of base papers with two levels of binder.
Materials and methods: For this purpose, two different base papers (kraft liner and fluting from Mazandaran pulp and paper mill), immersion and bar coating methods as well as a binder (PVA) at two levels were used. Coating material had 20% solid content, including GCC (100 parts), dispersant (0.3 parts) and PVA (6 and 12 parts). Two suspensions with low and high binder were named no.1 and no.2 combination respectively. Dip coating was performed in the two suspensions for one minute, and the bar coating was carried out by the bench coater with the same combinations. Physical characteristics such as air resistance, thickness, mass, brightness and water absorption (Cobb60) for control and treated paper were determined. After the calculation, the coating weight and grammage was obtained, and then these data were entered to SPSS 16.0 software for analysis of variance.
Results: In comparison to the control group, all the treated fluting papers showed significant difference in grammage, thickness and coating weight. The significant effect was observed on air resistance of fluting and kraft liner papers at 5% level. However there were not any differences in bar coating method on air resistance at 1% level in fluting papers with low PVA and so in the kraft liner papers with high PVA. The amount of water absorption in the treated fluting samples with low and high PVA using bar coating method indicated a significant difference at 5% level compared with treated samples in immersion method and control group. However, the Cobb60 significant reduction at 1% level was seen in the low binder combination with rod coating method. In terms of lower water absorption, rod coating with high PVA was much better than the other treatments. Due to more coating weight in the immersion method, the value of brightness increased in the immersed samples. Except rod method with low PVA, other treatments created significant differences (5%) in brightness between the treated fluting papers and control group. Kraft paper samples showed significant differences in brightness at 1% with both suspensions in immersion method, but kraft samples of bar method with low PVA were significant at 5% level. Correlation coefficients between the coating weight and air resistance, thickness, brightness as well as grammage were 0.549, 0.734, 0.687 and 0.489 in the tested papers respectively.
Conclusion: According to information of this research, changes of water absorption in samples were low, but the rod method reduced water absorption and had positive influence on paper barrier properties. Brightness of studied kraft liner was pretty good and the brightness of this brown paper reached to 57. Even in cases such as water absorption and brightness, the first composition (low binder) was better than the other suspension. The air resistance improved in all treatments and increment of this measurement is more evident in the fluting papers and the immersion method. Due to the improvement of physical properties, barrier and brightness in treated paper, made value-added papers in these samples compared to the control groups.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Paper coating
  • Value-added paper
  • GCC
  • PVC
1.Arbatan, T., Zhang, L., Fang, X., and Shen, W. 2012. Cellulose nanofibers as binder for
fabrication of superhydrophobic paper. Chemical Engineering Journal. 210: 74-79.
2.Asadi khansari, R., and Dehghani Firouzabadi, M. 2013. Introduce of new paper and
cardboard in food packaging, Journal of Packaging Science and Technology. 16: 46-57. (In
Persian)
3.Asadi khansari, R., Dehghani Firouzabadi, M., and Resalati, H. 2015. The effect of
biodegradable coatings on the barrier properties of papers. Iranian Journal of Wood and
Paper Industries (IJWP). Accepted Manuscript, Available Online from 06 September 2015.
(In Persian)
4.Bollstrom, R., Tuominen, M., Maattanen, A., Peltonen, J., and Toivakka, M. 2012. Top layer
coatability on barrier coatings. Progress in organic coatings. 73: 26-32.
5.Dehghani Firouzabadi, M., and Asadi khansari, R. 2016. Manufacturing and application of
new combinations for coating of paper and paperboard in packaging Journal of Packaging
Science and Technology. 24: 40-47. (In Persian)
6.Dellinger, D., and Elie Jr, H. 2013. Composition for use in edible biodegradable articles and
method of use. Biosphere Industries Lic. US8382888 B2.
7.Hirvikorpi, T., Vaha-Nissi, M., Harlin, A., Marles, J., Miikkulainen, V., and Karppinen, M.
2010. Effect of corona pre-treatment on the performance of gas barrier layers applied by
atomic layer deposition onto polymer-coated paperboard. Applied Surface Science. 257:
736–740.
8.Holik, H. 2006. Handbook of Paper and Board, Wiley-VCH Verlag Gmbh and Co Weinheim,
Germany. 524p.
9.Jinkarn, T., Thawornwiriyanan, S., Boonyawan, D., Rachtanapun, P., and Sane, S. 2012.
Effects of treatment time by sulphur hexafluoride (SF6) plasma on barrier and mechanical
properties of paperboard. Packaging Technology and Science. 25: 19–30.
10.Laine, C., Harlin, A., Hartman, J., Hyvärinen, S., Kammiovirta, K., Krogerus, B., Pajari, H.,
Rautkoski, H., Setälä, H., Sievänen, J., Uotila, J., and Vähä-Nissi, M. 2013.
Hydroxyalkylated xylans–Their synthesis and application in coatings for packaging and
paper. Industrial Crops and Products. 44: 692-704.
11.MirShokraei, S. 2003. Handbook for pulp and paper technologists, 2nd edition. Aeeizh Press.
501p. (Translated in Persian)
12.Pykonen, M., Silvaani, H., Preston, J., Fardim, P., and Toivakka, M. 2009. Plasma activation
induced changes in surface chemistry of pigment coating components. Colloids and Surfaces
A: Physicochem. Eng. Aspects. 352: 103–112.
13.Shawaphun, S., and Manangan, T. 2010. Paper Coating with Biodegradable Polymer for
Food Packaging, Sci., J. UBU. 1: 51-57.