| تعداد نشریات | 286 |
| تعداد نشریات سازمان | 84 |
| تعداد شماره‌ها | 3,005 |
| تعداد مقالات | 33,631 |
| تعداد مشاهده مقاله | 44,472,186 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 29,924,430 |
تأثیر استفاده از نشاسته و نانوسلولز اصلاح شده با سرسین بر ویژگی های کاغذ حاصل از مقوای کنگره ای کهنه (OCC) | ||
| تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران | ||
| مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 08 اردیبهشت 1404 | ||
| نوع مقاله: تبدیل شیمیایی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijwpr.2025.368230.1795 | ||
| نویسندگان | ||
| حجت الله اکبری* 1؛ فاطمه راوری2؛ فاسم اسدپور3؛ اشرف السادات قاسمی2 | ||
| 1شرکت صنایع چوب و کاغذ مازندران | ||
| 2دانشگاه پیام نور | ||
| 3دانشگاه علوم کشاورزی ومنابع طبیعی ساری | ||
| چکیده | ||
| چکیده: سابقه وهدف: افزودن برخی مواد شیمیایی وهمین طور برخی اصلاحات (Modify) اجزای تشکیلدهنده کاغذ(سلولز و مواد شیمیایی افزودنی) عاملی مهم برای تغییر یا تقویت پیوندهای بین مولکولی کاغذ میشود که عامل بروز ویژگی‌هایی میشود که کاربردهای متنوع وخاصی را برای ترکیبات سلولزی فراهم میکند. بیشتر افزودنی‌های مقاومتی عمدتاً بر تشکیل پیوندهای هیدروژنی متعدد برای حفظ و اثربخشی خود متکی هستند. سرسین ابریشم یک ماکرومولکولی طبیعی است و به‌دلیل یک پروتئین «چسب مانند» شناخته میشود، (شکل 1). سرسین یک ماده آبدوست است که سازگاری عالی با سایر بیوپلیمرهای آبدوست مانند نشاسته، پلی وینیل الکل (PVA) و آلژینات دارد. با توجه به تطبیق پذیری و خواص برجسته سرسین، بهطور گستردهای برای تولید اسفنج ها، فیلم ها و هیدروژل ها برای استفاده بیشتر در کاربردهای مختلف زیست پزشکی بکار می‌رود. جایگزینی مواد زیست تخریب پذیر به‌جای منابع جنگلی در صنایع کاغذسازی اهمیت زیادی دارد. با وجود استفاده گسترده از خمیر بازیافتی، کاهش مقاومت مکانیکی این مواد به دلیل تکرار چرخه‌های بازیافت، چالشی جدی به‌شمار می‌آید. این پژوهش با هدف اصلاح نشاسته و همچنین نانوسلولز با سرسین با خواص پلیمری برای ایجاد خواص تقویتی و برخی خواص جدید و بررسی آن، بر بهبود ویژگی‌های کاغذ ساخته‌شده از مقوای کنگره ای کهنه(OCC) انجام شد. مواد و روش ها: در این پژوهش از سرسین ، نانوسلولز و نشاسته استفاده شده‌است . در شرایط آزمایشگاهی هیدروژل نانوسلولز حاوی سرسین تهیه شده‌است. نانوسلولز ونشاسته با اپی کلروهیدرین (ECH) با واکنش گروه های هیدروکسیل آن با گروه اپوکسی( ECH) عاملدارشده‌است. نانوسلولز و نشاسته عاملدار شده با اپوکسید با این گروه ها روی سرسین ابریشم که حاوی اسیدهای آمینه مختلف با گروه های جانبی فعال مانند گروه های آمین، کربوکسیل و هیدروکسیل کنش میدهد و یک پیوند کووالانسی ویا هیدروژنی ایجاد میکند. با پیوند بین گروه های آمینی و آمیدی سرسین و گروه های هیدروکسی نانوسلولز و نشاسته ، پیوندهای هیدروژنی تشکیل شده و کامپوزیت نهایی ایجاد میشود. . نشاسته و نانوسلولز با استفاده از سرسین اصلاح شدند و با استفاده از تجهیزات آنالیز دستگاهی مانند FT-IR و دیگر دستگاههای مشابه بوجود آمدن ترکیب جدید نشاسته – سرسین و نانوسلولز- سرسین تایید شده‌است و در نسبت های مختلف (20/70، 30/70، 40/70 و 50/70) به خمیر کاغذ بازیافتی اضافه شدند( 70 نسبت خمیربازیافتی). کاغذهای دست‌ساز با گرماژ g/m² 60 تهیه گردید. ویژگی‌های مکانیکی مانند شاخص مقاومت به کشش، طول پارگی، شاخص مقاومت به ترکیدگی، شاخص مقاومت به پارگی، و درجه روانی با استفاده از استانداردهای مرتبط مورد بررسی قرار گرفت. نتایج: افزودن نشاسته و نانوسلولز اصلاح‌شده با سرسین بهطور معناداری موجب بهبود شاخص مقاومت به کشش، ترکیدگی و پارگی کاغذ شد. بیشترین بهبود با نسبت 20/70 نشاسته اصلاح‌شده مشاهده گردید. افزودن این مواد به خمیر کاغذ، تأثیر مثبتی بر این ویژگی ها داشته است. ازآ‌‌ن‌جا که افزودن این مواد تغییری در مقاومت ذاتی الیاف ایجاد نمی‌کند، تغییرات مشاهده‌شده در مقاومت کششی کاغذ احتمالاً ناشی از افزایش یا کاهش پیوند بین الیاف است این افزایش می‌تواند به دلیل نفوذ مواد اعمال‌شده در فضای بین الیاف باشد. در مقابل، افزایش غلظت سرسین در ترکیبات، در برخی نسبت ها موجب کاهش جزئی این ویژگی‌ها شد. شاخص مقاومت به پاره شدن از ویژگی‌های مهم در ارزیابی‌های کاغذ است. این شاخص عموماً تحت تأثیر عوامل متعددی از قبیل میانگین طول الیاف، مقاومت ذاتی الیاف، میزان پیوند بین الیاف و میزان جهت یافتگی الیاف میباشد در اینجا میزان پیوند بین الیاف و جهت یافتگی بیشترین تاثیر را می‌توانند داشته باشند. نانوسلولز اصلاح‌شده با سرسین مقاومت به عبور هوا را افزایش داد و پراکندگی یکنواخت تری در ساختار کاغذ ایجاد کرده است یعنی بطور غیر‌مستقیم نشان‌دهنده ساختار داخلی و کیفیت شکل‌گیری کاغذ است . و همین طور افزودن نشاسته و نانوسلولز اصلاح‌شده با سرسین باعث کاهش درجه روانی خمیر در نسبت های مختلف اشاره شده گردید. نتیجه گیری: نتایج نشان داد که نشاسته و نانوسلولز با سرسین پیوند داده است و اصلاح در ساختار این دو ماده بوجود آمده است و استفاده از نشاسته و نانوسلولز اصلاح‌شده با سرسین می‌تواند راهکاری موثر و زیست‌سازگار برای بهبود مقاومت مکانیکی کاغذ بازیافتی باشد. این روش نه‌تنها کیفیت کاغذ را بهبود می‌بخشد، بلکه گامی مهم در راستای توسعه پایدار و استفاده از مواد زیستی تجدیدپذیر به‌شمار می‌آید. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| واژگان کلیدی: نشاسته؛ نانوالیاف سلولزی؛ سرسین؛ کاغذ بازیافتی؛ عامل دار کردن؛ ویژگی های مقاومتی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| The Effect of Using Sericin-Modified Starch and Nanocellulose on the Properties of Paper Made from Old Corrugated Container (OCC) | ||
| نویسندگان [English] | ||
| hojjatullah akbari1؛ fatemeh ravari2؛ ghasem asadpur3؛ Ashraf Sadat ghasemi2 | ||
| 1(MWPI ) mazandaran wood and paper industrys | ||
| 2payam noor university | ||
| 3Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources | ||
| چکیده [English] | ||
| Abstract Background and Objectives:The modification of paper components, including cellulose and chemical additives, through the incorporation of specific chemical agents plays a pivotal role in altering or reinforcing intermolecular bonding within the paper matrix. Such modifications can impart novel characteristics that expand the functional applications of cellulose-based materials. The majority of strength-enhancing additives primarily rely on the formation of multiple hydrogen bonds to ensure their retention and effectiveness. Silk sericin, a natural macromolecule, is recognized as an adhesive-like protein (Figure 1). As a hydrophilic biopolymer, sericin exhibits excellent compatibility with other hydrophilic polymers, including starch, polyvinyl alcohol (PVA), and alginate. Due to its versatility and exceptional physicochemical properties, sericin has been extensively utilized in the fabrication of sponges, films, and hydrogels for diverse biomedical applications.The integration of biodegradable materials as alternatives to forest-derived resources holds significant importance in the papermaking industry. Although recycled pulp is widely used, a critical challenge remains the reduction in mechanical strength resulting from repeated recycling cycles. This study aims to modify starch and nanocellulose using sericin to exploit its polymeric properties for enhancing the mechanical performance of recycled paper. The research focuses on improving the physical and mechanical characteristics of paper produced from old corrugated container (OCC) pulp. Material and Methods:This study utilized sericin, nanocellulose, and starch. A nanocellulose-based hydrogel containing sericin was synthesized under controlled laboratory conditions. Functionalization of nanocellulose and starch was achieved via epichlorohydrin (ECH), wherein the hydroxyl groups of these materials reacted with the epoxy groups of ECH. The epoxide-functionalized nanocellulose and starch subsequently reacted with silk sericin, which contains amino acids with active side groups such as amine, carboxyl, and hydroxyl groups, leading to the formation of covalent or hydrogen bonds. The interaction between the amine and amide groups of sericin and the hydroxyl groups of nanocellulose and starch resulted in the establishment of hydrogen bonds, thereby forming the final composite material.The structural modifications of starch and nanocellulose were characterized using instrumental techniques such as Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), confirming the successful formation of starch-sericin and nanocellulose-sericin compounds. The modified materials were incorporated into recycled pulp at varying ratios (20/70, 30/70, 40/70, and 50/70), with 70% of the composition consisting of recycled pulp. Handmade paper samples with a grammage of 60 g/m² were produced, and their mechanical properties, including tensile strength index, tear length, burst strength index, tear resistance index, and freeness degree, were evaluated in accordance with relevant standards. Results:The incorporation of starch and nanocellulose modified with sericin resulted in a statistically significant enhancement of tensile strength, burst strength, and tear resistance in the recycled paper samples. The greatest improvement was observed in the samples containing 20/70 modified starch. The addition of these modified materials positively influenced the mechanical properties of the paper. Given that these additives do not intrinsically alter the inherent strength of the cellulose fibers, the observed changes in tensile strength are likely attributable to an increase or decrease in fiber bonding. This enhancement may stem from the penetration of the applied materials into the interfiber voids, thereby reinforcing the fiber network. Conversely, at higher sericin concentrations, a marginal decline in certain mechanical properties was observed in specific ratios.Tear resistance is a crucial parameter in paper evaluation, influenced by factors such as average fiber length, intrinsic fiber strength, fiber bonding, and fiber orientation. In this study, fiber bonding and orientation were identified as the most significant contributors to the observed mechanical behavior. The incorporation of sericin-modified nanocellulose led to increased air resistance and facilitated a more uniform fiber distribution within the paper structure, indirectly indicating improvements in internal bonding and sheet formation quality. Furthermore, the addition of modified starch and nanocellulose resulted in a reduction in pulp freeness across the tested compositions. Conclusion:The findings of this study demonstrate the successful bonding of sericin with starch and nanocellulose, leading to structural modifications that improve their functional properties. The utilization of sericin-modified starch and nanocellulose presents an effective and environmentally sustainable approach to enhancing the mechanical performance of recycled paper. This strategy not only improves the overall quality of paper products but also represents a significant advancement toward sustainable development through the utilization of renewable bio-based materials. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Keywords: Starch, Cellulose Nanofibers, Sericin, Recycled Paper, Functionalization, Strength | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 115 |
||