| تعداد نشریات | 282 |
| تعداد نشریات سازمان | 80 |
| تعداد شماره‌ها | 3,266 |
| تعداد مقالات | 36,103 |
| تعداد مشاهده مقاله | 55,405,750 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 94,351,089 |
تأثیر افزودنی‌های کاتیونی و آنیونی افزایش‌دهندة مقاومت و ترتیب افزودن آنها بر خواص کاغذ حاصل از خمیر کاغذ | ||
| تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران | ||
| مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 31 شهریور 1405 | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijwpr.2026.374058.1856 | ||
| نویسندگان | ||
| بهروز سهرابی1؛ یحیی همزه* 2؛ محمد آزاد فلاح1؛ علی عبدالخانی1 | ||
| 1گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران | ||
| 2استاد- دانشکده منابع طبیعی کرج- دانشگاه تهران | ||
| چکیده | ||
| مقدمه و هدف: تکرار چرخة خشک‌شدن و بازپالایش الیاف موجب پدیدة شاخی‌شدن و کاهش تورم‌پذیری، انعطاف‌پذیری و قابلیت پیوندی آنها می‌شود. در نتیجه، کاغذهای تولیدشده از خمیر کاغذ بازیافتی ممکن است در مقایسه با کاغذهای تولیدشده از الیاف بکر از مقاومت پایین‌تری برخوردار باشند. استفاده از مواد شیمیایی افزایش‌دهندة استحکام در پایانة تر یکی از روش‌های متداول برای جبران این کاهش خواص است. مواد کاتیونی به دلیل جذب مناسب بر سطح آنیونی الیاف معمولاً عملکرد مطلوبی دارند، مواد آنیونی به‌تنهایی تمایل کمتری برای جذب مستقیم بر سطح الیاف دارند. ازاین‌رو، استفادة ترکیبی از مواد کاتیونی و آنیونی می‌تواند امکان بهبود عملکرد مواد آنیونی را فراهم کند. هدف این پژوهش، بررسی و مقایسة عملکرد مواد کاتیونی و آنیونی در حالت منفرد و ترکیبی، و تعیین شرایط مناسب کاربرد آنها برای بهبود خواص کاغذ حاصل از خمیر کاغذ بازیافتی OCC بود. مواد و روش‌ها: خمیر کاغذ بازیافتی حاصل از OCC به‌عنوان مادة اولیه استفاده شد. نشاستة کاتیونی، نشاستة آنیونی، CMC و آلوم به‌عنوان مواد افزودنی انتخاب شدند. ابتدا نمونه‌های کاغذ دست‌ساز بدون افزودنی به‌عنوان شاهد تهیه و خواص مقاومتی آنها تعیین شد. سپس اثر مستقل هر یک از مواد افزودنی در سطوح مختلف بر مقاومت به ترکیدگی بررسی شد و بر اساس نتایج، محدودة مصرف مناسب هر ماده تعیین گردید. در مرحلة دوم، مواد ترکیبی شامل آلوم و نشاستة آنیونی و همچنین ترکیب CMC، آلوم و نشاستة آنیونی مورد بررسی قرار گرفتند. برای مواد آلوم - نشاستة آنیونی، علاوه بر مقدار مصرف، اثر ترتیب افزودن مواد نیز ارزیابی شد. در مرحلة بعد، شرایط منتخب برای ترکیب نشاستة کاتیونی - CMC، ترکیب آلوم - نشاستة آنیونی و ترکیب سه‌جزئی نشاستة کاتیونی – آلوم - نشاستة آنیونی از نظر مقاومت به ترکیدگی، مقاومت کششی، مقاومت لهیدگی حلقه‌ای (RCT)، مقاومت لهیدگی کنگره‌ای (CCT) و مقاومت لهیدگی موج‌دار (CMT) مقایسه شدند. همچنین جذب آب نمونه‌ها با آزمون Cobb60s بررسی شد. نتایج: نتایج نشان داد که نشاستة کاتیونی و CMC در حالت منفرد قادر به افزایش قابل توجه مقاومت به ترکیدگی بودند. در نشاستة کاتیونی، افزایش مقاومت تا حدود 2 درصد مصرف چشمگیر بود و در مقادیر بالاتر، نرخ افزایش مقاومت کاهش یافت. در مورد CMC نیز بیشترین افزایش در حدود 1 درصد مشاهده شد و افزایش بیشتر دوز موجب بهبود محدودی شد. این رفتار بیانگر کاهش بازده افزایشی و نزدیک‌شدن افزودنی به رفتار شبه‌اشباع در دوزهای بالاتر است. در مقابل، نشاستة آنیونی و آلوم در حالت منفرد اثر محدودی بر مقاومت به ترکیدگی داشتند. با این حال، کاربرد ترکیبی آلوم و نشاستة آنیونی موجب افزایش قابل توجه مقاومت شد. نتایج همچنین نشان داد که ترتیب افزودن مواد اهمیت زیادی دارد و افزودن آلوم به خمیر کاغذ و سپس اضافه‌کردن نشاستة آنیونی، عملکرد مطلوب‌تری نسبت به افزودن نشاستة آنیونی پیش از آلوم یا پیش‌مخلوط‌کردن دو ماده ایجاد کرد. در مقایسة نهایی، CMC در مقدار 1 درصد موجب افزایش 48 درصدی مقاومت به ترکیدگی شد، در حالی که نشاستة کاتیونی در مقدار 2 درصد، ترکیب آلوم و نشاستة آنیونی و ترکیب سه‌جزئی نشاستة کاتیونی، آلوم و نشاستة آنیونی به‌ترتیب موجب افزایش حدود 54، 58 و 77 درصدی مقاومت به ترکیدگی شدند. در ارزیابی سایر خواص مقاومتی، ترکیب سه‌جزئی بیشترین عملکرد را نشان داد و موجب افزایش حدود 70 درصدی مقاومت کششی، 100 درصدی RCT، 71 درصدی CCT و 139 درصدی CMT شد. همچنین هیچ‌یک از ترکیب‌های مورد بررسی تغییر قابل توجهی در جذب آب کاغذ ایجاد نکردند. نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که عملکرد مواد افزایش‌دهندة استحکام در خمیر کاغذ بازیافتی نه‌تنها به ماهیت یونی و مقدار مصرف آنها، بلکه به نحوة کاربرد و ترکیب مواد نیز وابسته است. در حالی که نشاستة کاتیونی و CMC در حالت منفرد عملکرد مناسبی داشتند، ترکیب آلوم و نشاستة آنیونی توانست محدودیت عملکرد نشاستة آنیونی در حالت منفرد را تا حد زیادی برطرف کند. ترکیب سه‌جزئی نشاستة کاتیونی، آلوم و نشاستة آنیونی بیشترین بهبود کلی خواص مقاومتی را ایجاد کرد. با این حال، افزایش تعداد اجزای سامانة شیمیایی الزاماً به معنای افزایش متناسب کارایی اقتصادی نیست و انتخاب سامانة مناسب باید بر اساس تعادل میان میزان افزایش مقاومت، مقدار مصرف مواد و پیچیدگی فرایند انجام شود. بنابراین، نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که مدیریت هدفمند نوع، مقدار و ترتیب افزودن مواد کاتیونی و آنیونی در پایانة تر می‌تواند رویکردی مؤثر برای ارتقای خواص مقاومتی کاغذهای تولیدشده از خمیر کاغذ بازیافتی OCC باشد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| خمیر کاغذ بازیافتی؛ نشاستة کاتیونی؛ نشاستة آنیونی؛ CMC؛ آلوم؛ مقاومت کاغذ | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Effects of Cationic and Anionic Strength Additives and Their Addition Sequence on the Properties of Recycled OCC Paper | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Behrouz Sohrabi1؛ Yahya Hamzeh2؛ Mohammad Azadfallah1؛ Ali Abdolkhani1 | ||
| 1Department of Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran | ||
| 2Department of Wood and Paper Science and Technology,Faculty of Natural Resources, University of Tehran | ||
| چکیده [English] | ||
| ABSTRACT Background and Objectives: Repeated drying and re-pulping cycles cause hornification, which reduces fiber swelling, flexibility, and bonding ability. Consequently, papers produced from recycled pulp, may exhibit lower strength properties than papers made from virgin fibers. The use of strength additives is a common approach to compensate for this loss in performance. Although cationic additives generally show good performance because of their favorable adsorption onto the anionic surface of cellulose fibers, anionic additives have a lower tendency to adsorb directly onto the fiber surface when used alone. Therefore, the combined use of cationic and anionic additives may improve the performance of anionic materials. The objective of this study was to investigate and compare the performance of cationic and anionic additives used individually and in combination, and to determine suitable application conditions for improving the strength properties of paper produced from recycled OCC pulp. Materials and Methods: Recycled OCC pulp was used as the raw material. Cationic starch, anionic starch, carboxymethyl cellulose (CMC), and alum were selected as wet-end additives. First, handsheets without additives were prepared as control samples, and their strength properties were determined. The effects of each additive, applied individually at different dosages, on burst strength were then evaluated, and an appropriate dosage was determined based on the results. In the second stage, combined systems consisting of alum and anionic starch, as well as a three-component system containing CMC, alum, and anionic starch, were investigated. For the alum-anionic starch system, the effects of both additive dosage and addition sequence were evaluated. In the final stage, selected conditions for the cationic starch-CMC, alum-anionic starch, and three-component cationic starch-alum-anionic starch systems were compared in terms of burst strength, tensile strength, ring crush test (RCT), corrugated crush test (CCT), and corrugating medium test (CMT). Water absorption was also evaluated using the Cobb60 test. Results: The results showed that cationic starch and CMC, when used individually, were capable of substantially increasing burst strength. For cationic starch, the increase in burst strength was pronounced up to a dosage of approximately 2%, while further increases resulted in a lower rate of improvement. Similarly, CMC produced its greatest improvement at approximately 1%, with additional increases in dosage providing only limited benefits. This behavior indicates diminishing marginal returns and a tendency toward quasi-saturation at higher additive dosages. In contrast, anionic starch and alum, when used individually, produced only limited improvements in burst strength. However, their combined application resulted in a substantial increase in strength. The results also demonstrated that the addition sequence played an important role. Adding alum to the pulp first, followed by anionic starch, produced better performance than adding anionic starch before alum or premixing the two additives prior to their addition to the pulp. In the final comparison, 1% CMC increased burst strength by approximately 48%, whereas 2% cationic starch, the alum–anionic starch system, and the three-component cationic starch–alum–anionic starch system increased burst strength by approximately 54%, 58%, and 77%, respectively. The three-component system also provided the greatest overall improvement in other strength properties, increasing tensile strength by approximately 70%, RCT by 100%, CCT by 71%, and CMT by 139%. None of the additive combinations investigated produced a significant change in the water absorption of the paper. Conclusion: The results demonstrated that the performance of wet-end strength additives in recycled pulp depends not only on their ionic nature and dosage, but also on their application method, combination, and addition sequence. While cationic starch and CMC showed good performance when used individually, the combination of alum and anionic starch largely overcame the limited performance of anionic starch when used alone. The three-component cationic starch–alum–anionic starch system produced the greatest overall improvement in paper strength properties. However, increasing the number of components in a chemical system does not necessarily result in a proportional increase in economic efficiency. The selection of an appropriate system should therefore consider the balance among strength improvement, additive consumption, and process complexity. Overall, the findings demonstrate that targeted management of the type, dosage, and addition sequence of cationic and anionic additives at the wet end can provide an effective strategy for improving the strength performance of papers produced from recycled OCC pulp. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Recycled pulp, Cationic starch, Anionic starch, CMC, Alum, Paper strength | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 122 |
||