مقایسه تاثیر مجزا و ترکیبی نانوسیلیکا و افزودنی های کاتیونی بر ویژگی های نوری لاینر سفید بسته بندی

سابقه و هدف: بازیافت کاغذ باطله به عنوان یک صنعت در ایران و جهان رشد کرده است و به محیط زیست و انسان ها مزایای زیادی ارائه می دهد. زباله های شهری نیز پس از فرایندهای بازیافت دوباره استفاده می شوند. صنعت بازیافت مقوا اهمیت زیست محیطی و اقتصادی زیادی دارد و با کمبود منابع چوبی و تقاضای بالا برای محصولات کاغذی، نقش مهمی در توسعه صنایع مرتبط با کاغذ ایفا می کند. بااین حال، بازیافت می تواند با کاهش ویژگی های نوری کاغذ همراه باشد. استفاده از نانوذرات در صنعت کاغذسازی نیز روز به روز در حال گسترش است. نانوسیلیکا یکی از مهمترین نانوذرات است که به عنوان ماده کمک نگه دارنده در صنعت کاغذسازی استفاده می شود. به منظور کاهش مصرف الیاف بلند و به دست آوردن ویژگی های نوری مطلوب، استفاده از نانوسیلیکا به تنهایی یا در ترکیب با مواد دیگر مانند نشاسته کاتیونی و پلی اکریل آمید کاتیونی بررسی می شود. هدف از این پژوهش، مقایسه تاثیر استفاده مجزا و ترکیبی از افزودنی های نانوسیلیکا، پلی اکریل آمید کاتیونی، نشاسته کاتیونی و الیاف بلند بر خواص نوری خمیرکاغذ لاینر سفید است.مواد و روش­ها: در این مطالعه، برای تهیه کاغذهای دست ساز از خمیرکاغذ سفید با روشنی حداقل ۷۸ درصد و براقیت حداقل ۴۵ درصد استفاده شد. خمیرکاغذ شیمیایی الیاف بلند از کرافت سوزنی وارداتی از روسیه با درجه روشنی ۸۹ درصد در آزمایشگاه استفاده گردید. برای افزودنی ها، از پودر نانوسیلیس (NanoSiO۲) تولیدشده توسط شرکت Degussa آلمان، پلی آکریل آمید کاتیونی با نام تجاری Farinret K۳۲۵ تولید شرکت Degussa آلمان و نشاسته کاتیونی از شرکت LyckebyAmylex اسلواکی استفاده شد. تیمارهای مستقل شامل افزودن ۱۰ درصد خمیرکاغذ الیاف بلند پالایش شده، ۶ درصد نانوسیلیس، ۵/۱ درصد نشاسته کاتیونی و ۱۵/۰ درصد پلی آکریل آمید کاتیونی و تیمارهای ترکیبی شامل ۶ درصد نانوسیلیس و ۵/۱ درصد نشاسته کاتیونی و ۶ درصد نانوسیلیس و ۱۵/۰ درصد پلی آکریل آمید کاتیونی بود. سپس کاغذهای دست ساز ۱۲۷ گرمی تهیه شده و خواص نوری و میکروسکوپی آنها ارزیابی شد.نتایج: نتایج نشان داد که با افزودن ۱۰% الیاف بلند، روشنی کاهش یافت و با استفاده از ۶% نانوسیلیکا، روشنی بیشینه حاصل شد. همچنین، سفیدی کاغذها با ۶% نانوسیلیکا کمینه و با ۱۵/۰% پلی آکریل آمید کاتیونی بیشینه بود. ماتی بیشترین مقدار خود را با ترکیب ۶% نانوسیلیکا و ۱۵/۰% پلی آکریل آمید کاتیونی نشان داد. همچنین، با افزایش میزان پلی آکریل آمید و نشاسته کاتیونی، به صورت جداگانه یا ترکیبی با نانوسیلیکا، ماتی افزایش یافت. ضریب جذب نور در کاغذهای دارای ۶% نانوسیلیکا کمینه و ضریب پخش نور در کاغذهای حاوی ۶% نانوسیلیکا و ۱۵/۰% پلی آکریل آمید کاتیونی بیشینه بود. از دستگاه رنگ سنج برای اندازه گیری مولفه های رنگ استفاده شد و نتایج نشان داد که افزودنی ها تاثیری در روشنی و سفیدی کاغذها داشتند. همچنین، تغییرات در طیف رنگی و میزان تغییر رنگ نیز مشاهده شد. افزودنی ها موجب افزایش تیرگی و تغییرات در رنگ های مختلف شدند.نتیجه­گیری: استفاده از نانوسیلیکا به صورت مجزا و در ترکیب با نشاسته و پلی آکریل آمید کاتیونی، باعث افزایش روشنی کاغذها می شود. همچنین، استفاده از پلی آکریل آمید کاتیونی به صورت مجزا و در ترکیب با نانوسیلیکا، منجر به افزایش سفیدی و ماتی کاغذها می شود. عامل روشنی کاغذها که با نماینده مولفه L* است، به استثنای افزودن ۱۰% الیاف بلند و ۶% نانوسیلیکا، کاهش یافت. میزان تغییر رنگ کلی نیز با ∆E*، در نمونه هایی که ۵/۱% نشاسته کاتیونی داشتند، کمترین و در نمونه هایی که ۱۵/۰% پلی آکریل آمید کاتیونی داشتند، بیشترین مقدار را داشت. استفاده از برخی تیمارها می تواند منجر به کاهش خواص نوری و کاهش کیفیت چاپ پذیری لاینر سفید شود که برای رفع این مشکل می توان از خمیرکاغذ مکانیکی رنگبری شده یا اندود سطح کاغذ استفاده کرد. حضور ذرات نانوسیلیکا در ساختار کاغذ، باعث بهبود سطح پیوند و کاهش خلل و فرج می شود که درنتیجه به کاهش ناهمواری سطح و شکست کمتر نور منجر می شود و باعث افزایش انعکاس نور و روشنی کاغذ می گردد.