| تعداد نشریات | 285 |
| تعداد نشریات سازمان | 83 |
| تعداد شمارهها | 3,094 |
| تعداد مقالات | 34,563 |
| تعداد مشاهده مقاله | 49,467,057 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 79,889,500 |
تاثیر کمپلکس نانوسلولز- پلیدادمک (p-DADMAC) بر ویژگی های خمیرکاغذ و کاغذ بازیافتی از آخال قهوه ای (OCC) | ||
| تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران | ||
| مقاله 6، دوره 40، شماره 4 - شماره پیاپی 93، دی 1404، صفحه 379-394 | ||
| نوع مقاله: خمیر کاغذ و کاغذ | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijwpr.2025.371038.1817 | ||
| نویسندگان | ||
| حسین پورکریم دودانگه1؛ حسین جلالی ترشیزی* 2؛ حمیدرضا رودی2 | ||
| 1کارشناسی ارشد، گروه مهندسی پالایش زیستی، دانشگاه شهید بهشتی. ایران | ||
| 2دانشیار، گروه مهندسی پالایش زیستی، دانشگاه شهید بهشتی. ایران | ||
| چکیده | ||
| 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 زیستتوده مانند نانوسلولز و نیز مواد چند کاربردی مانند پلیمر کاتیونی دیآلیل دیمتیل آمونیوم کلراید (پلی دادماک) از جنبههای مختلف فنی و زیستمحیطی رو به گسترش و مورد توجه است. بنابراین در راستای بهبود ویژگیهای فراورده و فرایند تولید، تأثیر 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 کارخانههای داخلی و بدون هرگونه افزودنی و با درجه روانی 350 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 35 نانومتر از شرکت نانونوین پلیمر خریداری شد. مواد شیمیایی مزبور در چهار سطح مصرف صفر، 1/0، 15/0 و 2/0 بر مبنای جرم خشک خمیرکاغذ بررسی گردید. تأثیر کاربرد پلیمرهای مزبور بهصورت 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 350 میلیلیتر در نمونه شاهد و فاقد هرگونه افزودنی به 430 میلیلیتر در کمترین سطح کاربرد آن (1/0%) را سبب شده است. همچنین بهطور چشمگیری دانسیته ظاهری را ارتقا داده که افزایش سطح مصرف آن نیز تأثیر معنیداری بر این ویژگی ساختاری کاغذ نداشته است. کاربرد منفرد p-DADMAC و افزایش درصد افزودن آن به خمیرکاغذ بازیافتی بهطور نسبی تغییراتی را عمدتاً افزایشی اما محدود، در مقاومت به کشش و ترکیدن کاغذ بازیافتی به وجود آورده است. نانوالیاف سلولزی نیز بهصورت کاربرد منفرد منجر به افزایش ماندگاری خمیرکاغذ، دانسیته، شاخصهای کشش و ترکیدن کاغذ، کاهش درجهروانی 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 غالباً از تأثیر 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، تأثیرات متفاوتی عمدتاً افزایشی بر ویژگیهای مقاومتی کششی، ترکیدن و پارگی داشته است. نتیجه گیری: نشان داده شد که بهاستثنای تأثیر 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. بااینحال، 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. | ||
| کلیدواژهها | ||
| پلی دادمک؛ نانوسلولز؛ ماندگاری؛ آبگیری؛ مقاومت های مکانیکی؛ خمیرکاغذ و کاغذ بازیافتی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Effect of p-DADMAC-Nano Cellulose Complex on Properties of Pulp and Paper Recycled from Old Corrugated Containers (OCC) | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Hossein Pourkarim Dodangeh1؛ Hossein Jalali Torshizi2؛ Hamidreza Rudi2 | ||
| 1M.Sc. Dept. of Biorefinery Eng, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran | ||
| 2Associate Prof., Dept. of Biorefinery Eng, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and Objective: The accessibility and shortage to virgin pulps and recycled pulps with lower reusing cycles in recent years has led to adverse effects on the quality of recycled paper products which are used for packaging. The use of chemical additives is considered as an effective strategy to improve properties of the pulp and the recycled papers. In the meantime, the use of biomass-based materials such as nanocellulose and multifunctional materials such as cationic poly diallyldimethylammonium chloride (p-DADMAC) is growing and attracting attention from various technical and environmental aspects. Therefore, in order to improve the properties of the product and the production process, the effect of nanocellulose and p-DADMAC as polymers with the aforementioned potential was studied on a laboratory scale. Material and Methodology: Recycled brown pulp was prepared from an OCC domestic mill without any additives and with a Canadian standard freeness (CSF) of 350 ml. Medium molecular weight cationic polydiallyldimethylammonium chloride (poly DADMAC) from Sigma Aldrich and cellulose nanofibers with an average diameter of 35 nm from Nano Novin Polymer Co. were purchased. The addition of chemicals to the pulp slurry was studied at four levels: 0, 0.1, 0.15, and 0.2 based on oven dry (O.D) mass of pulp. Effects of the polymer additions, individually and in combination, on pulp properties including CSF, total retention, and material loss in the DDJ analyzer, as well as on the properties of laboratory handsheets including density, tensile, bursting, and tearing strength indices, were investigated according to TAPPI standards procedures. Results: The individual addition of cationic p-DADMAC (patching system) resulted in an increment of total retention of the recycled pulp ingredients, but increasing the amount of addition did not significantly change the total retention. It also reduced the amount of material loss through passing the DDJ screen and increased the pulp CSF from 350 ml in the control sample without any additives to 430 ml at the lowest level of p-DADMAC usage (0.1%). It also significantly improved the apparent density, but higher levels of p-DADMAC did not have a significant effect on this structural property of the recycled paper. Regarding the tensile and bursting strengths of the recycled paper, the single application of p-DADMAC and increasing its dosage caused some changes, mainly increasing but relatively limited. Cellulose nanofibers, when used alone, also resulted in an increase in the total retention and density, tensile and bursting indices of the paper; and a decrease in tear index, CSF, and material loss from the pulp in the DDJ analyzer. The anionic nature, high specific surface area, and hydrogen bonding potential were reported to be the reasons for such results. The use of cellulose nanofibers after p-DADMAC to the pulp as a complex system in the wet end of papermaking has increased the total retention of the pulp ingredients on the wire of the laboratory handsheet maker, which can be reported in the form of reduced material loss. It also often has a significant and severe adverse effect on CSF and has made drainage slower and longer. The use of nanocellulose after p-DADMAC has also had different effects, mainly increasing, on the tensile, bursting, and tearing resistance of the produced recycled packaging paper, depending on the percentage of each of the additives. Conclusion: It was shown that, except for the undesirable reducing effect of the single application of nanocellulose on the tear index and CSF freeness, in other single and complex addition treatments of chemical additives of nanocellulose and poly-DADMAC, an increase in all strength properties and paper density, improvement of drainage ease of recycled pulp, increase in pulp retention during paper formation, and reduction of material loss can be achieved compared to the control treatment. However, the single application of the cationic polymer showed better results in pulp in terms of retention and drainage than the single application of nanocellulose and their combination. The trend of changes in strength properties also depended on the percentages of combined application of two different chemicals. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| p-DADMAC, NanoCellulose, Retention, Drainage, Mechanical strengths, Recycled Pulp & Paper | ||
| مراجع | ||
|
-Ahmadi Lajimi, A. Azadfallah, M. Hamzeh, Y. and Rahmaninia, M., 2020. Effect of cationic polyDADMAC-based fixing agent on strength properties of OCC pulp. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 10(4): 605-616.
-Askarabadi, S. A., Talaeipour, M., Jalali Torshizi, H., and Hemmasi, A. (2025). Enhanced retention, drainage, and strength of old corrugated container pulp using poly (aluminum chloride), nanofibrillated cellulose, and hydrophobic colloidal silica particles. BioResources, 20(4): 8993–9007. https://doi.org/10.15376/biores.20.4.8993-9007
-Baradaran Khaksar, A., Jalali Torshizi, H. and E. Rasooly Garmaroody, Hamzeh, Y., 2017. Effect of raw and cationic starch Iranian oak (Quercus Persica) fruit (Acorn) as a novel biopolymer on properties improvement of dry network and cellulosic fiber suspension. Forest and Wood Products, 70 (3): 519-528.
-Baradaran Khaksaar, A., Jalali Torshizi, H. and Hamzeh, Y., 2023. Valorization and development of acorn starch as sustainable and high-performance papermaking additive for improving bagasse pulp and paper properties. Waste and Biomass Valorization, 14 (3): 937-947. https://doi.org/10.1007/s12649-022-01912-9
-Cai, H., Sha, J., Lu, C., Qiu, W., Liu, J. and Liu, Y., 2023. High Performance of paper strength and energy savings in occ pulp papermaking via MFC addition. Paper & Biomaterials, 8(2): 66-77. https://doi.org/10.26599/pbm.2023.9260010
-Chiaani, E., Jalali Torshizi, H., Rudi H. and Nabid, M., 2018. Performance of chitosan and polyamide epichlorohydrin (PAE) on wet strength and water absorption of deinked pulp. Forest and Wood Products, 70 (4): 709-717.
-Chiani, E., Jalali Torshizi, H., Ashori, A., Rudi, H. and Nabid, M., 2025. Valorizing recycled paper through chitosan and glyoxal-chitosan treatments: synergistic effects on mechanical and physical properties. Journal of Thermoplastic Composite Materials, 38 (3): 1122-1141. https://doi.org/10.1177/0892705 7241271760
-Elyasi Bakhtyari, S., Jalali Torshizi, H. and Resalati, H., 2015. Investigation on the effect of different levels of alum consumption in alun-rosin sizing on the properties of paperboard. Journal of forest and wood products, 69 (2): 375-385.
-Elyasi Bakhtyari, S. and Jalali Torshizi, H., 2017. The effect of concentration of anionic starch solution in paper surface sizing on physical and strength properties of recycled paper. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 7 (4): 487-497.
-González-Pérez, M.M., Manríquez-González, R., Robledo-Ortíz, J.R., Silva-Guzmán, J.A., de Muniz, G.I.B. and Lomelí-Ramírez, M.G., 2021. Old corrugated container (OCC) cardboard material: an alternative source for obtaining microfibrillated cellulose. Journal of Natural Fibers, 19(14): 9296–9308. https://doi.org/10.1080/15440478.2021.1982820
-Gullichsen, J. and Paulapuro, H., 1999. Papermaking Chemistry, Papermaking science and technology 19 series, 229 p.
-Hassan, E.A., Hassan, M.L. and Oksman, K., 2011. Improvement of paper sheets properties of bagasse pulp with microfibrillated cellulose isolated from xylanase treated bagasse. Wood and Fiber Science, 43(1):1-7.
-Khosravani, A., Jahan Latibari, A., Mirshokraei, A., Rahmania, M. and Nazhad, M., 2010. Studying the effect cationic starch- anionic Nano silica system on detention and drainage. Bioresearches, 5(2): 939-950. https://doi.org/ 10.15376/biores.5.2.939-950
-Jalali Torshizi, H., Jahan-Latibari, A., Mirshokraei, S.A. and Faezipour M., 2009. Investigation on the performance of cationic starch and CMC addition on strength properties of fluting paper produced from OCC. Pajouhesh & Sazandegi, 81: 69-76.
-Jalali Torshizi, H., Mirshokraie, S.A., Faezipour, M., Hamzeh, Y. and Resalati, H., 2010. Application of Galbanum gum polysaccharide as a natural polymer to improve dry strength properties of recycled papers obtained from old corrugated cartons. Iranian Journal of Polymer Science and Technology 23 (4): 345-353.
-Jalali Torshizi, H. Zare Bidok, S., Ramezani, O. and Rudi, H. 2014. Effect of cationic poly acrylamide - nano bentonite system on retention, drainage and properties of recycled paper from OCC.Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 29 (3): 474-483. https://doi.org/10. 22092/ijwpr.2014.7544
-Jalali Torshizi, H. Zare Bidok, S., Ramezani, O. and Rudi, H. 2015. Effect of nano silica and cationic polyacrylamide on retention, drainage and strength properties of recycled paper from OCC. Forest and Wood Products, 68 (4): 771-784.
-Lindstrom, T., Wagberg, L. and Larsson, T., 2005. On the nature of joint strength in paper: a review of dry and wet strength resins used in paper manufacturing. 13th Fundamental research symposium, Cambridge, Sept. 2005, p 457- 562. https://doi.org/10.15376/frc.2005.1.457
-Nakib Hossen, M., Mostafizur Rahman, M., Islam, S. and Sarwar Jahan, M., 2024. Alkaline treatment and fractionation of OCC for strength improvement. Nordic Pulp & Paper Research Journal, 39(3): 493-499. https://doi.org/10.1515/ npprj-2024-0008
-Pourkarim Dodangeh, H., Jalali Torshizi, H., Rudi, H. and Ramezani, O., 2016. Performance of nano fibrillated cellulose (NFC) and chitosan bio-polymeric system on recycled pulp and paper properties of old corrugated containers (OCC). Iranian journal of wood and paper industries, 7 (2): 297-309.
-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. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 9 (2): 187-197.
-Tajik, M., Kiaei, M. and Jalali Torshizi, H., 2015. apricot wood–a potential source of fibrous raw material for paper industry. Comptes rendus de l’Académie bulgare des Sciences 68 (3): 329-336.
-Tajik, M., Resalati, H., Hamzeh, Y., Jalali Torshizi, H., Kermanian, H. and Kord B., 2017. Effect of cationic nanofibrillated cellulose and nanofibrillated cellulose-cationic starch on properties of soda bagasse pulp. Forest and Wood Products, 70 (3): 529-537. https://doi.org/ 10.15376/biores.11.4.9126-9141
-Wu, C., Bing, L., Li, S., Yu, D. and Wang, D., 2016. Effect of coagulating agents on lignin and oligosaccharide contents in pre-hydrolysis liquor obtained in the production of dissolving pulp from poplar Residual Slabs. Bioresources, 11(1): 87-94. https://doi.org/10.15376/biores.11.1.87-94
-Yang, J., Huang, L., Ni, Y., Chen, L. and Miao, Q., 2021. Nano-SiO2 used with cationic polymer to improve the strength of sack paper. BioResources 16(2): 3348-3359. https://doi.org/10.15376/biores.16.2.3348-3359 | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 26 |
||