تاثیر به کارگیری زئولیت سنتزی 4َA به عنوان رنگدانه روی ویژگی های فیزیکی کاغذ

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دبیر آموزش و پرورش

2 عضو هیأت علمی- دانشگاه گرگان

3 استاد دانشگااه

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: استفاده از کاغذ‌‌‌های پوشش‌دهی شده به انتخاب و کاربرد پوشش نهایی کاغذ بستگی دارد. به دلیل اینکه رنگدانه بین 80 تا 95 درصد وزن پوشش را تشکیل می‌‌دهد واضح است که نوع و ویژگی‌های ذرات نقش مهمی در ساختار پوشش، ویژگی‌های نوری و ویژگی‌های کیفی چاپ نهایی کاغذ بازی می‌کند. یکی از موادی که اخیرا وارد عرصه تحقیقات مرتبط با پوشش‌دهی شده زئولیت است. هدف از انجام این تحقیق بررسی تاثیر زئولیت سنتزی 4A به عنوان رنگدانه روی ویژگی‌های فیزیکی کاغذ‌‌های پوشش‌دهی شده با رنگدانه‌های زئولیت سنتزی به صورت خالص و به صورت ترکیب شده با کربنات کلسیم رسوبی و کائولینیت می باشد.
مواد و روش ها: کاغذ مورد نیاز برای این مطالعه از نوع چاپ تحریر 75 گرمی تولید شده توسط کارخانه کاغذ کائوتا کشور فنلاند، رنگدانه‌ی زئولیت سنتزی از نوع A4 از شرکت آسی اس متریال آمریکا، کربنات کلسیم رسوبی از شرکت اوی نوردیک متریال اسپیشلتی واقع در فنلاند، کائولینیت دی جی از شرکت ایمری واقع در بلژیک، چسب مورد نیاز از نوع استایرن بوتا دی ان و از یک شرکت آلمانی به نام ترینسئو تهیه شد. وزن پوشش 14 و 30 گرم در یک طرف کاغذ و شرایط اتوزنی مختلف (دمای 70 و 90 درجه سانتی گراد، فشار اعمال شده و تعداد عبور کاغذ ثابت ) برای نمونه‌ها در نظر گرفته شد. برخی از ویژگی‌های فیزیکی کاغذهای پوشش‌دهی شده مانند ضخامت، زبری سطح، درخشش، تغییرات درخشش، ماتی، درجه روشنی، ضریب تفرق نور، سفیدی و زردی بررسی شد.
یافته‌ها: استفاده از زئولیت سبب می‌شود میزان زردی به طرز چشمگیری کاهش پیدا کند همچنین کاغذهای پوشش‌دهی شده با زئولیت از سفیدی بسیار بالائی در حد کاغذ پوشش‌دهی شده با کربنات کلسیم برخوردار هستند. درجه روشنی کاغذ‌های پوشش دهی شده با زئولیت حتی از کاغذ پوشش‌دهی شده با کربنات کلسیم نیز بالاتر است و اتوزنی سبب کاهش اندکی در میزان درجه روشنی شد. قبل از اتوزنی، کاغذ های پوشش دهی شده با کربنات کلسیم از بالاترین مقدار ضریب تفرق نور برخوردار است و بعد از اتوزنی نیز علیرغم کاهش زیاد در مقدار ضریب تفرق نور همچنان دارای بالاترین مقدار ضریب تفرق نور هستند و به همین دلیل از ماتی بسیار بالایی نیز برخوردارند. نتایج نشان داد افزودن مقدار اندکی کربنات کلسیم و کائولینیت به زئولیت ها سبب بهبود ضریب تفرق نور و بهبود ماتی آنها شده است. همچنین کاغذ پوشش‌دهی شده با زئولیت از درخشش کمی برخوردار است. اتوزنی سبب افزایش درخشش تمامی تیمارها می‌شود و این افزایش در کربنات کلسیم و کائولینیت بیشتر مشهود است. افزودن کربنات کلسیم و کائولینیت به زئولیت ها سبب بهبود میزان درخشش کاغذ پوشش‌دهی شده با آنها خواهد شد و به نظر می‌رسد به دلیل سختی بالاتر زئولیت ها نسبت به دیگر رنگدانه‌ها بهتر است از فشاری بیشتر از فشار به کار رفته در این تحقیق برای اتوزنی استفاده شود.
نتیجه گیری: در مجموع باید گفت زئولیت 4A به لحاظ ویژگی‌های فیزیکی می‌تواند جایگزین مناسبی برای کربنات کلسیم رسوبی و کائولینیت باشد. ایده‌آل‌ترین شرایط برای استفاده از زئولیت سنتزی و کاهش میزان نقایص آن ترکیب زئولیت با کربنات کلسیم و کائولینیت است.
کلمات کلیدی: پوشش دهی، ویژگی‌های فیزیکی کاغذ، زئولیت سنتزی، کربنات کلسیم رسوبی، کائولینیت

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of synthesis zeolite as pigment on paper physical properties

نویسندگان [English]

  • Seyed Mohammad Hosseini 1
  • Ali Ghasemian 3
  • Mohammadreza Dehghani 3
1 Teacher
چکیده [English]

Abstract
Background and objective: Utilizing coated papers depends on the selection and proper usage of the paper ultimate coverage structure. Since pigment forms 80 to 95 percent of the weight of the cover, it is clear that the type and characteristics of the ingredients, play an important role in the cover structure, light characteristics and the quality of printing. Zeolite is one of the substances that have recently entered the field of research in connection with coating. The aim of this study was to investigate the effects of 4A synthetic zeolite as pigment, on the physical characteristics of the coated papers with synthetic zeolite pigments in pure form and in combination with precipitated calcium carbonate and kaolinite.
Material and Methods: Requirements for this study 75 grams printing paper produced by mill Kayvta Finland, 14 and 30 grams of coating weight were considered on one side of the paper, and different calendaring conditions (70 and 90 centigrade temperature) were also considered for the samples. Some of the physical characteristics of the coated papers were considered like thickness, surface roughness, gloss, gloss variation, opacity, brightness, light scattering coefficient, whiteness and yellowness.
Results: One of the very important factors, for the consumers of coated papers is the low level of yellowish. Using zeolite makes this factor to decrease dramatically and also coated papers with zeolite benefit a high whiteness as the white papers coated with calcium carbonate. Brightness of the paper coated with zeolite is higher than the papers coated with calcium carbonate and calendaring caused a little reduction of the brightness. Before calendaring, papers coated with calcium carbonate has the highest scattering coefficient and also after calendaring, has the highest amount of light scattering coefficient despite large reduction in the amount of light scattering coefficient. And as a result of this, they have a high opacity. The results also showed that adding a small amount of calcium carbonate and kaolinite to zeolites improves light scattering coefficient and opacity of the papers. The results showed that paper coated with zeolite has a small amount of gloss. Calendaring increase the gloss of all the treatments and this increase is more evident in calcium carbonate and kaolinite. Adding calcium carbonate and kaolinite to zeolites improves the gloss of the papers coated with them and it seems that because of hardness of zeolites comparing to other pigments it is better to apply more pressure for calendaring than the pressure that was used in this research.
Conclusion: In summery it can be said that 4A zeolite can be a good alternative for precipitated calcium carbonate and kaolinite, because of its unique physical characteristics. And the most ideal condition for using synthetized zeolite and reducing the amount of its deficits is to combine it with calcium carbonate and kaolinite.

Keyword: Coating, Physical properties of paper, synthesis zeolite, precipitated calcium carbonate, kaolinite

کلیدواژه‌ها [English]

  • Coating
  • Physical properties of paper
  • synthesis zeolite
  • Precipitated Calcium Carbonate
  • kaolinite
1. Blend, M. 2001. Gloss variation of printed paper: Relationship between Topography and
Light Scattering, Doctoral Thesis, Rpyal Institute of Thechnology, Stockholm, Sweden.
2. Bristow, A. 2004. The surface paper, Chapter in The Ljungberg Textbook. Fiber and Polimer
Thechnology, KTH, Stockholm, Sweden.
3. Chen, T. 2012. The Influence of coating structure on sheet-fed offset ink setting rates, MS
thesis, Western Michigan University, Department of Paper Engineering, Chemical
Engineering and Imaging, USA.
4. Christiansson, H., and Johansson, P. 2004. Micro Gloss by STFI-Packforsk- A way of
measuring gloss quality as we perceive it. STFI-Packforsk AB product sheet, Stockholm
Sweden.
5. Donigan, D.W., Ishley, J.N., and Wise, K.J. 1996. TAPPI coating, Tappi Press, Atalanta GA,
39-49.
6. Engström, G., and Morin, V. 1997. Compression of a coating layer during alendaring. 18th
PTS Coating Symposium, Munich, 16-18 September, 189p.
7. EngstrÖm, G., and Rigdhal, M. 1992. Paper NO 3; Binder migration- Effect on Printability
and Print quality. In the doctoral thesis by EngstrÖm; Department of paper technology,
KTH.Stocholm, Sweden.
8. Gate, L.F., Windle, W., and Hine, M. 1973. The relationship between gloss and surface
microstructure of coatings, Tappi, 56(3): 61-65.
9. Kumar, N., and Bhardwaj, N. 2011. Influence of particle size distribution of calsum
carbonate pigments on coated paper whiteness, J. Coat. Technol. Res., 8(5): 613-618.
10. Lepoutre, P., and Means, G. 1978. Supercalendering and coating properties, Tappi, 61(11):
85-87.
11. Lohmander, S. 2000. Influence of shape and shape factor of pigment particles on the packing
ability in coating layers, Nordic Pulp and Paper Research Journal, 15(4): 300-305.
12. Morris, H., Sennett, P., and Drexel, R.G. (JR). 1965. Delaminated clays- physical properties
and paper coating properties. Tappi, 48(12): 688-696.
13. Pauler, N. 1991. Paper Optics, Östervala. ISBN: 91-971 765-6-7, Sweden.
14. Preston, J., Daun, M., Nutbeem, C., and Jones, A. 2000. Attaining print performance through
pigment engineering, Wochenbllat Fur Papierfabrication5-2000pp 252-265.
15. Sood, Y., Tyagi, S., Pande, P., and Tandon, R. 2010. Effect of base paper characteristics on
coated paper quality. Indian j. Chem. Technol. 17: 309-316.
16. Ström, G., Englund, A., and Karathanasis, M. 2003. Effect of coating structure on print gloss
after sheet-fed offset printing. Nord. Pulp Pap. Res. J. 18: 108-115.
17. Wygant, R., Pruett, R., and Chen, C. 1995. A review of techniques for characterizing paper
coating surfaces, structures and printability, in proceeding of coating fundamentals
symposium, TAPPI Press, Atlanta, GA, USA, 85-91.
18. Xu, R., Pang, W., Yu, J., Huo, Q., and Chen, J. 2007. Chemistry of zeolites and related
porous materials (pp. 1-13, 19-47, 176). Singapore: John Wiley and Sons (Asia) Pte Ltd.
19. Kroter, R. 2009. Coating surfaces, structures and printability. Symposium on coating
coverage, Helsinki, AEL METSKO, Helsinki.