افزایش استحکام کارتن بازیافتی OCC: از نانوسلولز و کیتوسان تا آنزیم و الیاف کاه
کارخانه‌های کارتن و کاغذ بسته‌بندی در چین، هند، پاکستان و اروپا هم با همان مشکل ایران روبه‌رو هستند: الیاف بازیافتی ضعیف و مقاومت ترکیدن و فشردگی پایین. این مقاله شش راه آزموده‌شده را با عدد و منبع مرور می‌کند. گردآوری: لیگنین (شرکت تندیس تجارت پایدار، شیراز)، تأمین‌کنندهٔ رنگ مایع کاغذسازی؛ فروش: 09177009923.
کدام روش‌ها چقدر مقاومت را بالا برده‌اند؟
| روش | کشور / سازمان | نتیجهٔ گزارش‌شده |
| نانوسلولز اصلاح‌شده با کیتوسان (۰٫۳٪) | چین و انگلستان (دانشگاه کشاورزی فوجیان و دانشگاه برونل، ۲۰۲۲) | ترکیدن +۳۶٫۶٪، کشش +۳۱٫۶۴٪، پارگی +۲۲٫۲۸٪ |
| کیتوسان ۱٪ روی سطح کاغذ بازیافتی | هند (IIT رورکی و همکاران، ۲۰۲۳) | ترکیدن +۳۸٫۴٪؛ عبور بخار آب ۷۰۶ به ۴۹۶ گرم بر مترمربع در روز |
| سایزپرس روی کاغذ کنگره و لاینر بازیافتی | پاکستان (Packages Limited، ۲۰۰۵) | ترکیدن ۲۶۸ به ۳۷۲ کیلوپاسکال؛ فشردگی حلقه ۱٫۰۹ به ۱٫۵۲ کیلونیوتن بر متر |
| تا ۳۰٪ الیاف کاه گندم بخارزده | آلمان (مؤسسهٔ تونن، ۲۰۲۴) | ترکیدن تا +۶۶٪، فشردگی تا +۷۴٪، کشش تا +۵۹٪ |
| خمیر CTMP کاه گندم همراه OCC | پاکستان (Packages Limited، ۲۰۰۵) | بازده ۸۰ تا ۸۳٪ کاه؛ ظرفیت ۸۰ تن در روز؛ سفتی و فشردگی بیشتر فلوتینگ |
| پالایش با کمک آنزیم | هند (Ballarpur Industries، ۲۰۰۶) | کاهش زمان پالایش تا ۲۰٪ در آزمایشگاه؛ صرفه‌جویی انرژی پالایش تا ۲۰٪ در آزمایش کارخانهای با ۳۰ گرم آنزیم در تن |
نانوسلولز و کیتوسان در وت‌اند چه می‌کنند؟
پژوهش مشترک دانشگاه کشاورزی و جنگل فوجیان (چین) و دانشگاه برونل لندن، نانوسلولزی ساخت که گروه‌های کربوکسیل و آمین دارد و به الیاف OCC می‌چسبد. با افزودن تنها ۰٫۳٪ از این افزودنی، شاخص ترکیدن ۳۶٫۶٪، کشش ۳۱٫۶۴٪ و پارگی ۲۲٫۲۸٪ بالا رفت و نفوذپذیری هوا ۳۶٫۹۲٪ کم شد؛ یعنی ساختار کاغذ متراکم‌تر شد.
کیتوسان روی سطح کاغذ بازیافتی
در هند، پژوهشگران IIT رورکی، مرکز تحقیقات Avantha و دانشگاه کوروکشترا محلول کیتوسان را روی سطح کاغذ بازیافتی زدند. کیتوسان ۱٪ شاخص ترکیدن را ۳۸٫۴٪ بالا برد و عبور بخار آب را از ۷۰۶ به ۴۹۶ گرم بر مترمربع در ۲۴ ساعت رساند؛ یعنی هم مقاومت بیشتر، هم سد بهتر در برابر رطوبت.
سایزپرس: ساده‌ترین عدد کارخانهای
شرکت Packages در لاهور در آزمایش روی ماشین کاغذ، نسبت جت به توری، فشار پرس، اسپری نشاسته بین لایه‌ها و آهار سطحی را مقایسه کرد و نتیجه گرفت آهار سطحی بهترین راه بهبود همهٔ مقاومت‌هاست: ترکیدن از ۲۶۸ به ۳۷۲ کیلوپاسکال، شاخص کشش طولی از ۵۴٫۱ به ۷۲٫۵ و فشردگی حلقه از ۱٫۰۹ به ۱٫۵۲ کیلونیوتن بر متر.
الیاف کاه: جایگزین ارزان الیاف بکر
مؤسسهٔ تونن آلمان کاه گندم را با کربنات سدیم و بخار ۱۴۸ تا ۲۰۳ درجه به مدت ۱۰ دقیقه آماده کرد و تا ۳۰٪ به خمیر بازیافتی افزود؛ ترکیدن تا ۶۶٪، فشردگی تا ۷۴٪ و کشش تا ۵۹٪ بالا رفت. Packages پاکستان هم از ۱۹۹۱ واحد CTMP کاه گندم دارد و آن را با OCC مخلوط می‌کند تا سفتی و فشردگی تست‌لاینر و کاغذ کنگره بیشتر شود. برای ایران که کاه فراوان دارد، این مسیر قابل بررسی است.
پالایش آنزیمی: انرژی کمتر
Ballarpur هند پیش‌تیمار سلولاز و همی‌سلولاز را پیش از پالایش آزمود: در آزمایشگاه زمان پالایش تا ۲۰٪ کم شد و در آزمایش روی ماشین ۳۵۰ متر در دقیقه، با ۳۰ گرم آنزیم در هر تن خمیر خشک، انرژی پالایش تا ۲۰٪ کاهش یافت. این آزمایش روی خمیر شیمیایی چوب سخت و بامبو بود، نه OCC؛ برای خمیر بازیافتی باید تست جداگانه انجام شود. مقایسهٔ نشاسته و پالایش هوشمند را در مقالهٔ دو روش اقتصادی برای مقاومت خمیر بازیافتی ببینید.
این تغییرها روی رنگ کاغذ چه اثری دارند؟
کیتوسان و نانوسلولز اصلاح‌شده بار مثبت به سیستم می‌آورند و آهار سطحی سطح کاغذ را عوض می‌کند؛ هر دو روی جذب رنگ آنیونی و شید نهایی اثر دارند. پس از هر تغییر در برنامهٔ مقاومت، شید را دوباره روی خمیر واقعی بسازید. لیگنین شید را طبق نمونهٔ ارسالی روی خمیر و آب خود کارخانه می‌سازد؛ رنگ مناسب را در صفحهٔ رنگ تست‌لاینر و فلوتینگ ببینید.
منابع
- Nanocellulose grafted with DTPA and chitosan for recycled OCC — Cellulose 29 (2022)
- Chitosan on recycled paper and packaging properties — J. Coatings Technol. Res. 20 (2023)
- Improvement in performance of corrugated grades — Packages Ltd, IPPTA J. 17(4) 2005
- Steam- and soda-treated wheat straw for waste-paper packaging — Clean Technologies 6 (2024)
- Chemi-thermo-mechanical pulp from wheat straw — Packages Ltd, IPPTA J. 2005
- Enzymatic treatment on refining — Ballarpur Industries, IPPTA J. 18(3) 2006
پرسش‌های پرتکرار
بیشترین افزایش مقاومت کارتن بازیافتی با کدام روش گزارش شده است؟
در مرور این مقاله، افزودن تا ۳۰٪ الیاف کاه گندم بخارزده (مؤسسهٔ تونن آلمان، ۲۰۲۴) ترکیدن را تا ۶۶٪ و فشردگی را تا ۷۴٪ بالا برد؛ در بین افزودنی‌ها، کیتوسان سطحی ۱٪ (هند، ۲۰۲۳) ترکیدن را ۳۸٫۴٪ و نانوسلولز اصلاح‌شده ۰٫۳٪ (چین، ۲۰۲۲) ۳۶٫۶٪ بالا برد.
سایزپرس چقدر مقاومت کاغذ کنگره را بالا میبرد؟
در آزمایش کارخانهای Packages پاکستان، با سایزپرس ترکیدن از ۲۶۸ به ۳۷۲ کیلوپاسکال و فشردگی حلقهٔ طولی از ۱٫۰۹ به ۱٫۵۲ کیلونیوتن بر متر رسید.
آیا کیتوسان روی رنگ کاغذ اثر دارد؟
بله؛ کیتوسان بار مثبت دارد و جذب رنگ آنیونی و شید را تغییر می‌دهد. پس از افزودن آن، شید را دوباره روی خمیر واقعی همان خط بسازید.
بعد از تغییر برنامهٔ مقاومت، شید را دوباره تنظیم کنید
نمونهٔ کاغذ و خمیر را بفرستید؛ لیگنین شید را طبق نمونهٔ ارسالی روی خمیر و آب خط شما می‌سازد.