بررسی تاثیر فرایند کاتیونیاسیون سوسپانسیون سنتز کربنات کلسیم رسوبی بر ویژگی های کاغذ

این پژوهش به بررسی تاثیر استفاده از پلیمرهای کاتیونی با هدف کاتیونیاسیون سوسپانسیون سنتز کربنات کلسیم رسوبی (PCC) بر ویژگی های کاغذ انجام شد.
کاغذ ترکیبی از مواد لیگنوسلولزی و ترکیبات غیر آلی می باشد. ترکیبات غیرآلی شامل افزودنی های عاملی و کمک فرایندی ها می باشند، که پرکننده های معدنی جزء افزودنی های 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 پرکننده های معدنی در کنار مزیت های فراوان همچون بهبود ویژگی های 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 می شوند.
سینق و همکاران (2011)، بهینه کردن 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 می دهد، درحالی که نشاسته کاتیونی با بار بالا، دارای بهترین عملکرد آبگیری دارا می باشد.
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 شکل پذیری و کیفیت مناسب، لازم است اثرات متقابل افزودنی های 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.

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 ویژگی های کاغذ حاوی کربنات کلسیم اصلاح شده مورد ارزیابی قرار گرفت.


نتایج نشان داد سوسپانسیون کاتیونی حاصل از پلیمرهای مختلف، منجر به تغییر در رفتار کربنات کلسیم سنتز شده به عنوان پرکننده در کاغذ می گردد. 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 ویژگی های مکانیکی و نوری کاغذ به استثنای مقاومت به پارگی می گردد.

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 ویژگی های نوری کاغذهای حاوی کربنات کلسیم اصلاح شده نسبت به نمونه های شاهد افزایش یافته است. به طور معمول پرکننده های معدنی