بررسی تاثیر فرایند کاتیونیاسیون سوسپانسیون سنتز کربنات کلسیم رسوبی بر ویژگی‌های کاغذ

Abstract

چکیده این پژوهش به بررسی تاثیر استفاده از پلیمرهای کاتیونی با هدف کاتیونیاسیون سوسپانسیون سنتز کربنات کلسیم رسوبی (PCC) بر ویژگی‌های کاغذ انجام شد. سابقه و هدف: کاغذ ترکیبی از مواد لیگنوسلولزی و ترکیبات غیر آلی می‌باشد. ترکیبات غیرآلی شامل افزودنی‌های عاملی و کمک فرایندی‌ها می‌باشند، که پرکننده‌های معدنی جزء افزودنی‌های عاملی است. امروزه با توجه به کمبود ماده اولیه لیگنوسلولزی و افزایش قیمت آنها موجب شده است تا صنایع کاغذسازی درصد مصرف پرکننده معدنی در کاغذ را افزایش دهند. اما پرکننده‌های معدنی در کنار مزیت‌های فراوان همچون بهبود ویژگی‌های نوری، بهبود چاپ‌ پذیری کاغذ و کاهش هزینه تولید، دارای معایبی همچون عدم توزیع یکنواخت در بافت کاغذ، افت خواص مکانیکی، ماندگاری کم و ناپایداری خط تولید و در نهایت سبب افزایش بار آلودگی پساب می‌شوند. سینق و همکاران (2011)، بهینه‌کردن استفاده از مواد شیمیایی برای انواع کاغذهای پربازده مکانیکی با PCC با نشاسته و سیلیکا ابراز داشتند که نشاسته کاتیونی با بار کاتیونی متوسط، بیشترین ماندگاری کل را می‌دهد، درحالی که نشاسته کاتیونی با بار بالا، دارای بهترین عملکرد آبگیری دارا می‌باشد. تحقیقات شن و همکاران (2010)، کربنات کلسیم رسوبی اصلاح شده با کربوکسی متیل سلولز/ آلوم و نشان داد که پلیمرهای مصرفی سبب بهبود ماندگاری پرکننده ‌ و همچنین خواص نوری از جمله درجه روشنی و ماتی بطور قابل ملاحظه نسبت به نمونه شاهد افزایش یافته است. همچنین نتایج نشان داد کاغذ بدون پرکننده معدنی از مقاومت بالاتری نسبت به کاغذ حاوی پرکننده معدنی برخوردار است اما مقاومت مکانیکی کاغذ حاوی پرکننده معدنی اصلاح نشده و اصلاح شده تغییر چندانی نسبت به هم نداشتند. در نهایت با توجه به مسائلی از جمله هزینه تولید، حجم پساب و بار آلودگی پساب و افزایش سرعت تولید ماشین کاغذ و همچنین لزوم تولید کاغذ با شکل‌پذیری و کیفیت مناسب، لازم است اثرات متقابل افزودنی‌های مختلف در کاغذ بسته به کاربرد آنها مورد بررسی قرار گیرد. بر همین اساس در این تحقیق به بررسی تاثیر حضور پلیمرهای مختلف در سوسپانسیون سنتز کربنات کلسیم رسوبی و تاثیر آن در ساخت کاغذ مورد بررسی قرار گرفت. مواد و روش‌ها: سنتز کربنات کلسیم رسوبی با استفاده از تزریقCO2 به محلول آهک و یا آزادسازیCO2با استفاده از هیدرولیز دی متیل کربنات در محیط قلیایی انجام شد. پلیمرهای کاتیونی مصرفی شامل نشاسته کاتیونی، پلی اکریل آمید، پلی آمینو پلی آمید اپی کلرهیدروین و پلی دادمک در سطوح 15 درصد در سوسپانسیون سنتز کربنات کلسیم استفاده شد و در نهایت ویژگی‌های کاغذ حاوی کربنات کلسیم اصلاح شده مورد ارزیابی قرار گرفت. یافته‌ها: نتایج نشان داد سوسپانسیون کاتیونی حاصل از پلیمرهای مختلف، منجر به تغییر در رفتار کربنات کلسیم سنتز شده به عنوان پرکننده در کاغذ می‌گردد. بطور کلی کاغذهای حاوی کربنات کلسیم اصلاح شده نسبت به کاغذهای حاوی کربنات کلسیم صنعتی و کربنات کلسیم سنتز شده در شرایط خنثی سبب بهبود ویژگی‌های مکانیکی و نوری کاغذ به استثنای مقاومت به پارگی می‌گردد. نتیجه گیری: در تحقیق حاضر، با اصلاح کربنات کلسیم رسوبی سطوح خاکستر در کاغذهای حاوی کربنات کلسیم اصلاح شده نسبت به کاغذهای حاوی کربنات کلسیم صنعتی و کربنات کلسیم سنتز شده در شرایط خنثی افزایش یافته است. حجیمی کاغذها کاهش اما مقاومت به عبور هوای، مقاومت کششی و مقاومت به ترکیدن و ویژگی‌های نوری کاغذهای حاوی کربنات کلسیم اصلاح شده نسبت به نمونه‌های شاهد افزایش یافته است. به طور معمول پرکننده‌های معدنی

Keywords

• کربنات کلسیم رسوبی
• نشاسته کاتیونی
• پلی اکریل آمید
• پلی آمینو پلی آمید اپی هیدروکلرین
• پلی دادمک