تاثیر پیش اختلاط کربنات کلسیم رسوبی با پروتئین سویا ایزوله بر ویژگی های کاغذ بازیافتی چاپ و تحریر

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد دانشکده مهندسی فناوریهای نوین، دانشگاه شهید بهشتی،

2 استادیار، دانشکده مهندسی فناوریهای نوین، دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

سابقه و هدف: کاغذ به‌عنوان کامپوزیتی از الیاف لیگنوسلولزی، افزودنی‌های معدنی و آلی شناخته می‌شود. کمبود الیاف لیگنوسلولزی و نیز جنبه‌های فنی، زیست محیطی و اقتصادی، بطور روزافزونی مصرف پرکننده‌های معدنی در کاغذسازی را افزایش داده‌است. افزودن پرکننده‌ها به خمیرکاغذهای بازیافتی، مضاعف‌شدن مزایا را دربر داشته؛ که اخیراً مورد توجه قرار گرفته‌است. در این راستا، تأثیر کربنات کلسیم رسوبی (PCC) و نیز پیش‌اختلاط آن با پروتئین سویا ایزوله بر ویژگی‌های کاغذ بازیافتی از کاغذهای باطله چاپ و تحریر بررسی‌شد.
سابقه و هدف: کاغذ به‌عنوان کامپوزیتی از الیاف لیگنوسلولزی، افزودنی‌های معدنی و آلی شناخته می‌شود. کمبود الیاف لیگنوسلولزی و نیز جنبه‌های فنی، زیست محیطی و اقتصادی، بطور روزافزونی مصرف پرکننده‌های معدنی در کاغذسازی را افزایش داده‌است. افزودن پرکننده‌ها به خمیرکاغذهای بازیافتی، مضاعف‌شدن مزایا را دربر داشته؛ که اخیراً مورد توجه قرار گرفته‌است. در این راستا، تأثیر کربنات کلسیم رسوبی (PCC) و نیز پیش‌اختلاط آن با پروتئین سویا ایزوله بر ویژگی‌های کاغذ بازیافتی از کاغذهای باطله چاپ و تحریر بررسی‌شد.
مواد و روش‌ها: خمیرکاغذ بازیافتی از کاغذهای باطله چاپ و تحریر و فاقد افزودنی از نقطه قبل از ارسال به ماشین کاغذ در کارخانه اترک تهیه‌شد. پرکننده کربنات کلسیم رسوبی در سطوح 10، 12 و 15 درصد جرم کاغذ و پروتئین سویا در سطوح 10 و 15 درصد جرم PCC بطور منفرد و نیز بصورت پیش‌اختلاط یافته به دوغاب خمیرکاغذ بازیافتی اضافه‌شد. کاغذهای دست‌ساز با گرماژ g/m23 ±60 تهیه‌شد و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، ویژگی‌های روشنی، ماتی، ضخامت، گرماژ، حجیمی و شاخص مقاومت به ترکیدن در کاغذهای آزمایشگاهی مورد مقایسه قرارگرفت.
یافته‌ها: تصاویر SEM حضور پرکننده در ساختار کاغذ و نیز دلمه‌شدن آنها بر اثر کاربرد پلیمر پروتئین را تائیدنمود. افزایش کاربرد پرکننده کربنات کلسیم رسوبی بجای الیاف بازیافتی منجر به کاهش پیوسته ضخامت، گرماژ و مقاومت ترکیدن و افزایش پیوسته حجیمی و روشنی کاغذ گردید. کاربرد منفرد پروتئین سویا بدون پرکننده منجر به افزایش گرماژ و ضخامت و کاهش شاخص ترکیدن گشته و تاثیری بر دیگر ویژگیها نداشته‌است. پیش‌اختلاط پرکننده-پروتئین بهبود چشمگیر ضخامت، حجیمی و گرماژ کاغذ را درپی داشته، لیکن روشنی و ماتی کاغذ در مقایسه با عدم کاربرد پروتئین بدون تاثیر بوده‌است.
نتیجه‌گیری: پیش‌اختلاط پروتئین سویا با پرکننده منجر به افزایش حجیمی، ضخامت، گرماژ و روشنی و در برخی موارد شاخص ترکیدن در خمیرکاغذ بازیافتی چاپ و تحریر گردید. نقش نگهدارندگی پلیمر پروتئینی علاوه بر ویژگی‌های فیزیکی، توسط مشاهدات میکروسکوپ الکترونی نیز تائیدگردید که مزیت مهمی از جنبه‌های اقتصادی بواسطه افزایش بهره‌وری تولید، زیست محیطی بواسطه کاهش اتلاف مواد زیستی؛ و فراوری بواسطه کاهش انسدادها و افزایش سرعت تولید می‌تواند محسوب‌گردد. بخش چربی‌دوست پروتئین احتمالاً منجر به اختلال در پیوندیابی و عدم افزایش یکنواخت مقاومت است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Premixing Effect of Precipitated Calcium Carbonate with Isolated Soy Protein on Properties of Recycled Writing and Printing Paper

نویسندگان [English]

  • Ali Safizadeh 1
  • Hossein Jalali Torshizi 2
  • hamidreza Rudi 2
  • Ali PartoeiNia 2
1 shahid beheshti university
2
چکیده [English]

Background and objectives: Paper is considered as a composite product of lignocellulosic fibers and mineral and/or organic additives. The lignocellulosic fibers shortage together with economical, technical and environmental aspects ever increased mineral fillers application in papermaking. The filler utilization in recycled pulp involve more benefits which is highly considered, recently. Therefore, effects of precipitated calcium carbonate (PCC) and its premixing with isolated soy protein (ISP) on paper properties recycled from writing and printing papers were investigated. Background and objectives: Paper is considered as a composite product of lignocellulosic fibers and mineral and/or organic additives. The lignocellulosic fibers shortage together with economical, technical and environmental aspects ever increased mineral fillers application in papermaking. The filler utilization in recycled pulp involve more benefits which is highly considered, recently. Therefore, effects of precipitated calcium carbonate (PCC) and its premixing with isolated soy protein (ISP) on paper properties recycled from writing and printing papers were investigated.
Materials and methods: Pulp recycled from printing and writing papers was received from Atrak Pulp and Paper Co. stock preparation point without any additive. PCC (10, 12 and 15% based on O.D paper mass) and ISP (10 and 15% based on PCC mass) were added individually and as premixed composite to the recycled pulp. Laboratory hand sheets (60 g/m2) were made and have been compared according to SEM images, opacity, brightness, caliper, grammage, bulk and burst strength.
Results: SEM images revealed fillers presence in paper structure and its flocculation due to the ISP polymer usage. Increasing of filler addition replacing the recycled fibers reduced caliper, grammage and burst index of paper continuously and also increased the bulk and brightness, continuously. Individually addition of ISP and without filler increased grammage and caliper and reclined burst index, with no effects on the other properties. PCC-ISP premixing drastically improved caliper, bulk and the paper grammage, but opacity and brightness were stable compared to ISP unemployment.
Conclusion: PCC-ISP premixing enhanced bulk, caliper, grammage, brightness and in some cases burst strength of paper from recycled printing and writing papers. Retention behavior of ISP polymer proved by scanning electron microscopy observations, in addition to the physical properties. The retention role is an important benefit regarding to several aspects of economical due to higher productivity, environmental due to the biomaterial loss reduction, and also processing features because of blockage and shutdown decrease and production rate increment. Lipophilic part of ISP is probably resulted in fiber bonding hinder and uneven the structure strengthening.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Precipitated Calcium Carbonate
  • Isolated Soy Protein
  • Writing and Printing Recycled Paper Properties

مراجع

1.Alince, B., Bednar, F., and Vande, T.G.M. 2001. Deposition of calcium particles on fiber surfaces induced by cationic polyelectrolyte andbentonite. Colloids and surfaces A: physicochemical and engineering aspects. 190: 1. 71-80.
2.Antunes, E., Garcia, F.A.P., Ferreira,P., and Rasteiro, M.G. 2008. Flocculation of PCC filler in papermaking: Influence of the particle characteristics. Chemical Engineering Research and Design.86: 10. 1155-1160.
3.Beazley, K.M., Dennison, S.R., and Taylor, J.H. 1975. The influence of mineral fillers on paper strength:Its mechanism and practical means of modification, Preprints ESPRA European Mtg., Maastricht, the Netherlands,Pp: 217-241.
4.Bown, R. 1996. Physical and chemical aspects of the use of fillers in paper,in paper Chemistry, chapter 11,Roberts, J.C. (ed.), Backie academic and professional, 1996. Pp: 194-230.
5.Bown, R. 1997. “Particle size, shape and structure: effects of fillers onpaper,” Proceedings of PIRA International conference on use of minerals in papermaking, Pira publications, Manchester, UK, Pp: 62-78.
6.Dastidara, T.G., and Netravali, A.N.A. 2013. Soy flour based thermoset resin without the use of any external cross linker. Green Chemistry, 15: 3243-3251.
7.Elyasi Bakhtyari, Sh., Jalali Torshizi, H., and Resalati, H. 2016. Alkyl ketenedimer (AKD) sizing of recycled-virgin cardboard with engineered heterogeneous layers under neutral and alkaline condition. J. Wood For. Sci. Technol.23: 1. 1-19. ( In persion)
8.Gullichsen, J., and Paulapuro, H. 1999. Papermaking Chemistry, Papermaking Science and Technology 19 series, Paper Engineers’ Association Press, Finland. 330 Pp.
9.Howe,C., Hogan,R., and Wilds, S. 2011. Soy chemicals for paper processing. United Soybean Board. September.
Pp: 30-33.10.Kellor, R.L. 1947. Defatted Soy Flour and Grits. J. Amer. Oil Chem. Soc.51: 77-79.
11.Naijian, F., Resalati, H., Rudi, H., Jalali Torshizi, H., and Pirmoradian, K.2017. Effect of alum-cationic rosin consumption level on the properties of papers made from recycled white paper trimmings. Iran. J. Wood Paper Sci. Res. 32: 2. 238-250. ( In persion)
12.Pourkarim Dodangeh, H., and Jalali Torshizi, H. 2018. The effect of cellulose nanofibres on cationic starch efficiency in pulp and paper recycled from packaging waste paper. Iran. J. Wood Paper Indus. 9: 2. 187-197. ( In persion)
13.Rudi, H., Jalal Torshizi, H., and Rasooly Garmaroudy, E. 2017. Comparison of the performance of filler type on paper properties in the presence of cationic rosin sizing agent. Iran. J. Wood Paper Sci. Res. 32: 2. 215-226. ( In persion)
14.Safizadeh, A., Jalali Torshizi, H., Rudi, H., and Partoei Nia, A. 2018. Effect of Precipitated Calcium Carbonate and
Soy Protein on Properties of Writing and Printing Recycled Pulp. Iran.J. Wood Paper Sci. Res. 33:3. 311-322 ( In persion)
15.Salam, A., Lucia, L.A., and Jameel,H. 2015. A new class of biobased paper dry strength agents: synthesis
and characterization of soy-based polymers. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 3: 3. 524-532.‏
16.Shen, J., Song, Z., Qian, X., and Liu,W. 2009. Modification of papermaking grade fillers: A brief review. BioResources. 4: 1190-1209.
17.Tayeb, A.H., Hubbe, M.A., Pal, L., Tayeb, P., and Rojas, O.J. 2017. Soy proteins as a sustainable solution to strengthen recycled paper and reduce deposition of hydrophobic contaminants in papermaking: A bench and pilot-plant study. ACS Sustainable Chemistry & Engineering.‏ (DOI: 10.1021/ acssuschemeng. 7b01425).
18.Xu, Z., Liu, Y., and Wang, Zh. 2015. A Survey of soy protein as a novel dry strength agent for papermaking. Advanced Materials Research, 1073: 239-243.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار