| تعداد نشریات | 282 |
| تعداد نشریات سازمان | 80 |
| تعداد شمارهها | 3,168 |
| تعداد مقالات | 35,197 |
| تعداد مشاهده مقاله | 50,943,335 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 90,948,467 |
تاثیر اسپری نانوکیتوزان، نانو سلولز و DTPA بر ویژگیهای نوری کاغذ حاصل از خمیرکاغذ شیمیایی- مکانیکی(CMP ) | ||
| تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران | ||
| مقاله 7، دوره 39، شماره 1 - شماره پیاپی 86، فروردین 1403، صفحه 55-71 اصل مقاله (1.22 M) | ||
| نوع مقاله: خمیر کاغذ و کاغذ | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijwpr.2024.364606.1766 | ||
| نویسندگان | ||
| رامین ویسی* 1؛ عیسی رضازاده2؛ سید اسحق عبادی3 | ||
| 1دانشیار، گروه صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد چالوس، چالوس، ایران | ||
| 2دکتری صنایع خمیر و کاغذ، گروه صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد چالوس، چالوس، ایران | ||
| 3استادیار، گروه صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد چالوس، چالوس، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: امروزه با افزایش جمعیت، افزایش تقاضای مصرف کاغذ و مقوا و همچنین محدودیت بیشتر مواد اولیه مصرفی، تولید کاغذ از خمیرکاغذ های پربازده و مکانیکی جایگاه ویژه و خاص خود را پیدا کرده است. این خمیرکاغذها راندمان بیش از 85 درصد دارند و مقدار ماده چوبی حل شده در آن ها کمتر از خمیرهای شیمیایی و نیمه شیمیایی است، اما بعلت وجود لیگنین، مواد عصارهای و یونهای فلزی موجود در این خمیرکاغذ ها، مصرف آن ها را به زمان های کوتاه مدت محدود کرده است و در طولانی مدت دچار برگشت روشنی و زردشدگی نوری میشوند. این تحقیق با هدف تاثیر افشاندن DTPA، نانوسلولز و نانوکیتوزان بر ویژگیهای نوری خمیرکاغذ شیمیایی- مکانیکی (CMP) انجام گرفت. مواد و روش ها: به همین منظور، ابتدا مقداری ازخمیرشیمیایی-مکانیکی(CMP) رنگبری شده کارخانه چوب و کاغذ مازندران به عنوان نمونه شاهد انتخاب شد. از خمیرکاغذهای مذکور کاغذهایی با وزن پایه gr/m2 60 تهیه شد. در این تحقیق، نانوسلولز از نوع نانوسلولز فیبریله شده، با پتانسیل زتا منفی، که با روش مکانیکی تهیه شده، از شرکت دانش بنیان نانونوین پلیمر( پارک علم و فن آوری مازندران)(ساری-ایران)، با متوسط قطر الیاف 35 نانومتر و درصد خلوص حدود 99 درصد خریداری و در 2سطح 0 و 2 درصد بر روی کاغذ های حاصل از خمیرکاغذ CMP افشانده شد. نانوکیتوزان نیز که به صورت پودری کرم رنگ و شفاف میباشد، از شرکت Seafresh کشور تایلند با وزن ملکولی 270 کیلودالتون، درجه استیلاسیون 93 درصد تهیه شد. محلول نانوکیتوزان در 2سطح 0 و 2 درصد بر روی کاغذ های حاصل از خمیرکاغذ CMP افشانده شد. دی اتیلن تری آمین پنتا استیک اسید (DTPA) با مقدار مواد جامد 50 درصد و ویسکوزیته cps 25 از شرکت DIPER-Samchun (کره جنوبی) تهیه گردید. ابتدا مقداری DTPA بصورت محلول 0/5 درصد آماده سازی و سپس بر روی کاغذ های دست ساز افشانده شد. بعد از ساخت کاغذهای دستساز 60 گرمی، عملیات افشاندن بر روی سطح تعدادی از نمونههای آزمونی با استفاده از 2 درصد نانو کیتوزان، 2 درصد نانوسلولز و 0/5 درصد DTPA ، بهصورت جداگانه و همزمان و در زمان20 ثانیه و در فاصله 20 سانتیمتر انجام شد. سپس با رعایت شرایط استاندارد، ویژگیهای نوری نمونه ها شامل روشنی، ماتی، زردی و سبزرنگی کاغذ ها با استفاده از آزمونهای استاندارد TAPPI و ASTMاندازهگیری شد. یافته های تحقیق: نتایج این پژوهش نشان داد که با افشاندن DTPA، نانوسلولز و نانوکیتوزان روشنی، زردی، سبزرنگی، فاکتور L* و ماتی افزایش و فاکتورa* در کاغذ حاصل روند کاهشی را نشان داده است. با افشاندن نانوسلولز بر روی نمونههای آزمونی اکثر ویژگیهای نوری بجز زردی کاغذ حاصل بهبود معنیداری از خود نشان داده است. در این حالت مناسبترین ویژگیها در کاغذ حاصل از افشاندن DTPA و همچنین در تیمار افشاندن همزمان DTPA، نانوسلولز و نانوکیتوزان بر روی کاغذ های دست ساز مشاهده گردید، که باعث افزایش و بهبود تمامی ویژگی های نوری بصورت معنیداری شده است، که میتوان آن را به عنوان تیمار برتر انتخاب و معرفی کرد. نتایج ارزیابی برگشت درجه روشنی کاغذ حاصل از خمیر کاغذ CMP نشان داد که اغلب تیمارها منجر به کاهش نسبی برگشت درجه روشنی کاغذ شده است. در بین تیمارهای مختلف، کمترین مقادیر برگشت درجه روشنی در کاغذ حاصل از افشاندن DTPA 5/0 درصد و بیشترین آن با افشاندن نانوکیتوزان بر روی کاغذ حاصل بهدست آمده است. نتایج ارزیابی تصاویر SEM نمونه های آزمونی نیز نشان داد که در مقایسه با نمونه شاهد، با افشاندن نانو کیتوزان و نانوسلولز و همچنین در تیمار افشاندن همزمان DTPA، نانوسلولز و نانوکیتوزان کاغذ حاصل دارای ویژگیهای سطحی و ساختاری مطلوبتری بوده و وجود فضاهای خالی (حفره) کمتر و سطح اتصال بیشتری الیاف در نمونههای آزمونی آن، می تواند ویژگیهای نوری مطلوبتری را از خود دهد. نتیجه گیری: نتایج نشان داد که با افشاندن نانوسلولز، نانو کیتوزان و DTPA بر روی نمونههای آزمونی، خواص نوری، روشنی، سبزی، ماتی، فاکتور a* ، فاکتور l* ، زردی و برگشت روشنی بهبود یافته است. علاوه بر این، در بین تیمارهای مختلف، تیمار افشاندن با DTPA در کهنه شدگی حرارتی طولانی مدت و استفاده از نانو کیتوزان و نانو سلولز در کهنه شدگی حرارتی کوتاهمدت، اثرات قابلتوجهی بر پایداری روشنی و کاهش بازگشت رنگ کاغذ داشته، در نتیجه، دوام کاغذ در برابر تخریب حرارتی افزایش یافته است. | ||
| کلیدواژهها | ||
| نانوکیتوزان؛ DTPA؛ نانوسلولز؛ خمیرکاغذ CMP؛ ویژگی های نوری؛ برگشت روشنی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| The Effect of nano-Chitosan, nano-Cellulose and DTPA Spray on the Optical Properties of Paper Obtained from Chemical-mechanical Pulp (CMP) | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Ramin Vaysi1؛ Iesa Rezazadeh2؛ S. ESHAGH EBADI3 | ||
| 1Associate Prof., Dept. of Wood and Paper Science and Technology, Islamic Azad University of Chalous, Chalous, Iran | ||
| 2Ph.D. in pulp and paper industries, Dept. of Wood and Paper Science and Technology, Islamic Azad University of Chalous, Chalous, Iran | ||
| 3Assistant Prof., Dept. of Wood and Paper Science and Technology, Islamic Azad University of Chalous, Chalous, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and aim: Today, with the increase in population, increasing demand for paper, as well as greater restrictions on raw materials, the production of pulp from high-yield pulps and mechanical pulps has found a special place. These pulps have a high yield greater than 85%, but due to the presence of lignin, extracts, and metal ions, their use is limited to short-term usage, as in the long run they suffer from brightness reversion and photo-yellowing. This study aimed to investigate the effect of DTPA, nano-cellulose, and nano-chitosan spray on the optical properties of chemical-mechanical pulp (CMP). Materials and methods: For this purpose, first, a quantity of bleached chemical-mechanical pulp (CMP) was selected as a control sample from Mazandaran wood and paper industry. Papers with a base weight of 60 gr/m2 were prepared from the mentioned paper pulp. In this study, the nano-fibrillated cellulose (NFC) was purchased from Nano Novin Polymer Co. (Sari, Iran), which was prepared from softwood alpha cellulose pulp with an average fiber diameter of 32 nm. The NFC was loaded at 2% by spraying onto papersheets. Nanochitosan (“Seafresh”, Thailand), obtained from exoskeletons of crustaceans, with a deacetylation degree of 93% and a molecular weight of 270 kDa was used. Nanochitosan was loaded at 1 and 2% of the dry pulp weight. Diethylene triamine penta acetic acid (DTPA) was prepared from DIPER-Samchun (South Korea), with a 50% solid content and 25 cps viscosity. To spray the DTPA onto the paper surface, 0.5% DTPA was prepared. To prepare samples for the surface modification, paper sheets with a basis weight of 60 g/m2 were made. Then, 0.5% DTPA, 2% nanochitosan, and 2% nanocellulose were sprayed separately on the papersheets. In addition, another treatment named mixed-solution (containing 0.5 % DTPA + 2% nanochitosan + 2% nanocellulose) was sprayed onto the handsheets. The spraying time and distance were 20 s and 20 cm, respectively, and the treatment process was named “spray-coated”. Then, the optical properties (brightness, opacity, yellowness, and greenness) of the hand-sheets were measured according to ASTM and TAPPI standard methods. Results:The results showed that by DTPA, nano-cellulose, and nano-chitosan spray in the handsheet paper, brightness, yellowness, greenness, L* factor, and the opacity increased and the a* factor decreased. By spraying nano-cellulose on the test samples, most of the optical properties were significantly improved except for the yellowness of the hand-sheet paper. In addition, the most appropriate properties were observed in the paper obtained from DTPA spray and also in the simultaneous spray treatment of DTPA, nano-cellulose, and nano-chitosan on hand-sheet papers. Therefore, it has caused a very sensible increase and improvement in all the optical properties, which can be selected and suggested as the best treatment. The evaluation results of the brightness reversion of the hand-sheet paper from CMP pulp showed that most of the treatments led to a relative reduction of the return of the paper brightness. On the other hand, the lowest and highest brightness return values in the hand-sheet paper were obtained from 0.5% DTPA spray and nano-chitosan spray, respectively. The evaluation results of the SEM images of the test samples compared to the control sample showed that the hand-sheet paper with nano-chitosan and nano-cellulose spray and also in the simultaneous spray treatment of DTPA, nano-cellulose, and nano-chitosan had more favorable surface and structural properties. The existence of less empty spaces (cavity) and more overlap of fibers in the test samples can be a reason for the higher quality of the properties, as well. Conclusion:The results showed that by spraying nanocellulose, nano- chitosan and DTPA on the test samples, the optical properties, brightness, greenness, opacity, a* factor, l* factor , yellowness and brightness durability improved. In addition, among the various treatments, the DTPA treatment in long-term thermal aging and the use of nano-chitosan and nano-cellulose in the short-term aging had noticeable effects on brightness durability and decrease in the color reversion. As a result, there was an increase in the durability of the paper against thermal deterioration. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Nano-chitosan, DTPA, Nano-cellulose, CMP pulp, Optical properties, and Brightness reversion | ||
| مراجع | ||
|
-Abdulkhani, A., Mirshokraie, S.A., Enayati, A.A. and Latibari, A.J., 2005. Evaluation of mechanical and optical properties of modified bagasse chemi-mechanical pulp through acetylation in liquid phase, Iranian Polymer Journal, 14(11), 982-988.
-Aliniyay Lakani, S., Afra, E. and Yousefi, H., 2016. Studying the effect of pulp refining and paper pressing and using nano-fibrillated cellulose to improve the CMP pulp properties, Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 31(2), 224-236. (in Persian).
-Asadi, F., Nazarnezhad, N. and Asadpour Attoeii, Gh., 2016. Preparation of nano-cellulose from cladophora, fibrous algae, and utilizing at the product to improve the strength properties of CMP pulp, Iranian Journal of Wood and Paper science Research, 31(4), 695-702.
-Ashoori, A.Z., Harun, J., Zin, W.M., Raverty, W.D. and Nor, M., 2005. Effect of chitosan addition on the surface properties of kenaf (Hibiscus cannabinus) paper, Iranian Polymer Journal, 14(9), 807-814.
-ASTM D-15, 2015. Standard practice for calculating yellowness and whiteness indices from instrumentally measured color coordinates, ASTM International, West Conshohocken, PA, USA.
-Andrady, A.L. and Searle, N.D., 1995. Photo-yellowing of mechanical pulps; Part 2: Activation spectra for light-induced yellowing of newsprint paper by polychromatic radiation. TAPPI J, 78: 131-138.
-Ghasemian, A. and Ghaffari, M., 2019. The investigation of the spraying of cellulose nanofibers (CNF) and Nano chitosan on the properties writing & printing (W&P) Paper, Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 10(2), 249-260.
-Glittenberg, D., 1993. Starch alternatives for improved strength, retention and sizing, TAPPI Journal, 79(11), 215-219.
-Hadilam, M., Afra, E. and Yousefi, H., 2013. Effect of cellulose nano-fibers on the properties of bagasse paper, Journal of Forest and Wood Products, 66(3), 351-366. DOI: 10.22059 / JFWP.2013.36119
-Henriksson, M., Berglund, L.A., Laksson, P., Lindström, T. and Nishino, T., 2008. Cellulose nano-paper structures of high toughness, Biomacromolecules, 9(6), 1579-1585. DOI: 10.1021/bm800038n
- Kasmani, J. and Samariha, A., 2019. Effect of nano-cellulose on the improvement of the properties of paper newspaper produced from chemi-mechanical pulping, BioResources 14(4), 8935-8949. DOI: 10.15376/biores.14.4.8935-8949
-Luiss, A.J. and Jackson, C., 2002. Textbook of Pulping Technology, McGraw-Hill, New York, NY.
-Li, H., Du, Y. and Xu, Y., 2004. Interaction of cationized chitiosan with components in a chemical pulp suspension, carbohydrate polymers journal, 58, 205-214.
-Nicu, R., Bobu, E. and Desbrieres, J., 2010. Chitosan as cationic polyelectrolyte in wet-end papermaking system, Cellulose Chemistry and Technology Journal, 42(1-2), 105-111.
-Nogi, M., Iwamoto, S., Nakagaito, N.A. and Yano, H., 2009. Optically transparent nano-fiber paper, Advanced Materials, 21(16), 1595-1598. DOI: 10.1002/adma.200803174
-Nazrnezhad, N., Orand, M. and Resalati, H., 2023. The effect of chitosan coating on the strength and barrier properties of liner paper, Iranian Journal of Wood and Paper Science and Technology, 38)1), 37-47.
-Pourkarim Dodangeh, H., Jalali Torshizi, H. Rudi, H. and Ramzani, O., 2016. Performance of nano fibrillated cellulose(NFC) and chitosan bio-polymeric system on recycled and paper properties of old corrugated containers, Iranian Journal of Wood and Paper Science Industries 7)2), 297-309.
-Rahmaninia, M., Rohi, M., Ramezani, O. and Zabihzadeh, S.M., 2015. The effect of pulp suspension pH on the performance of chitosan-nanobentonite as a dry strength Fadditive in hardwood CMP pulp, Journal of Forest and Wood Products, 68(2), 347-357. DOI: 10.22059/JFWP.2015.54836
-Steckel, H. and Mindermann-Nogly, F., 2003. Production of chitosan pellets by extrusion/ spheronization, European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, 57(1), 107-114. DOI: 10.1016/S0939-6411(03)00156-5
-Tajik, M., 2015. Using of nano-cellulose, polyacrylamide and cationic starch in internal H-bond reinforced of bagasse printing Paper, Master’s Thesis, Shahid-Behesti University, Tehran, Iran, (in Persian).
-TAPPI, 2009. TAPPI Standards, Technical Information Papers, and Useful Methods, TAPPI Press, Atlanta, GA, USA.
-Javid, E., Azadfallah, M. and Hamzeh, Y., 2022. The effect of incorporating cellulose and chitosan nano-fibers into pigment coating formulation on the physical and mechanical properties of test liner, Iranian Journal of Wood and Paper Science Industries, 13)2), 133-145.
-Rudi, H., Jalali Torshizi, H., Atun, D. and Jafari Petroudy, S.R., 2018. Effect of applying nanofibers on the properties of multiply paper made from recycled fibers, Iranian Journal of Wood and Paper Science Industries, 9)3), 395-369.
-Vaysi, R. and Yossofi Golordi, Y., 2020. Effect of nano-fibrillated cellulose and chitosan bio-polymeric system on the optical and mechanical properties of chemi-mechanical pulp (CMP), Iranian Journal of Wood, Paper Sci., and Technology 35(1), 61-75.
-Vaysi, R. and Ebadi, S.E., 2021. Thermal yellowing of hornbeam chemi-mechanical pulps bleached with hydrogen peroxide and sodium dithionite, BioResources 16, 7635-7647.
-Vaysi, R. and Kord, B., 2013. The effects of H2O2 bleaching and DTPA spraying on the brightness stability of hornbeam CMP pulp following accelerated irradiation aging, BioResources, 8(2), 1909-1917. DOI: 10.15376/biores.8.2.1909-1917
-Wagberg, L., Forsberg, S., Johansson, A. and Juntti, P., 2002. Engineering of fiber surface properties by application of polyelectrolyte multilayer concept. Part 1. Modification of paper strength, Journal of Pulp and Paper Science, 28(7), 222-228.
-Yoon, S.-Y. and Deng, Y., 2006. Clay-starch composites and their application in papermaking, Journal of Applied Polymer Science, 100(2), 1032-1038. DOI: 10.1002/app.23007
-Yousefi, H., Nishino, T., Faezipour, M., Ebrahimi, G. and Shakeri, A., 2011. Direct fabrication of all-cellulose nanocomposite from cellulose microfibers using ionic liquid-based nanowelding, Biomacromolecules, 12(11), 4080-4085. DOI: 10.1021/bm201147a
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 517 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 440 |
||