Increasing the interaction of calcium carbonate with cellulosic fibers

Abstract

In this study, the decreasing usage rate of virgin cellulose was investigated by using modified calcium carbonate fillers. The compatibility of the particle surfaces with the hydroxyl groups on the fibre surface was increased with the modification of the calcium carbonate surface with the starch/stearic acid mixture. The hydroxyl and quaternary amino groups of starch facilitated the interaction of modified calcium carbonate particles with cellulosic fibres and other chemicals to be used in paper production. Thus, the losses due to the filler interface between the fibre-fibre contact point were prevented via the additional bonding potential of starch. Filler retention, ionic properties, size, and its effect on paper tensile strength were investigated. It was observed that the retention value of the filler particle increased after modification, and this value increased further with the addition of the retention chemical. Moreover, the tensile strength properties of papers were enhanced after the use of modified fillers on paper.

Keywords

• Paper making
• pulp
• filler particle
• starch

Kalsiyum karbonatın selülozik liflerle etkileşiminin artırılması

Abstract

Çalışmada, selülozik liflerin çok fazla tüketildiği kâğıt endüstrisinde dolgu maddesinin kullanım miktarını artırarak lifsel kaynakların tüketiminin azaltılması araştırılmıştır. Nişasta/stearik asit ile kalsiyum karbonat yüzeyinin modifiyesi partikül yüzeylerinin lif yüzeyindeki hidroksil gruplarıyla uyumluluğunun artırılması için kullanılmıştır. Nişasta moleküllerindeki hidroksil gruplarına ilaveten katyonik gruplara sahip olması modifiye edilmiş kalsiyum karbonat partiküllerinin selülozik liflere ve kâğıt üretiminde kullanılacak iyonik diğer kimyasallarla etkileşimini kolaylaştırmıştır. Böylece, inorganik partiküllerin lif/lif ara yüzeyinde meydana gelen bağ sayısındaki düşmelerin önüne geçilerek kalsiyum karbonat kullanımı ile ortaya çıkacak direnç kayıpları azaltılması hedeflenmiştir. Dolgu maddesi tutunumu, dolgu maddesinin iyonitesindeki değişim, boyut ve üretilen kâğıtların kopma mukavemetindeki değişimler incelenmiştir. Retansiyon değerleri incelendiğinde modifikasyondan sonra kalsiyum karbonat partiküllerinin liflere tutunumunun artığı ve ilave edilen retansiyon kimyasalları ile bu değerlerin daha ileriye çekildiği görülmüştür. Bununla birlikte, modifikasyon işleminden sonra kalsiyum karbonat kullanımının kâğıt kopma mukavemetine pozitif etkisi belirlenmiştir.

Keywords

• Kâğıt üretimi
• kâğıt hamuru
• dolgu maddesi
• nişasta

References

1. Chauhan, V. S., Bhardwaj, N. K., 2014. Role of particle size and preflocculation of talc in improvement of paper properties. Tappi Journal, 13(4), 17-26.
2. Eroğlu, H., Usta, M., 2004. Kâğıt ve Karton Üretim Teknolojisi Ders Kitabı. Cilt, Esen Ofset Matbaacılık, İstanbul.
3. Fan, H., Wang, S., Liu, J., 2014. The influence of particle size of starch-sodium stearate complex modified GCC filler on paper physical strength. BioResources, 9(4), 5883-5892.
4. Huang, X., Qian, X., Li, J., Lou, S., Shen, J., 2015. Starch/rosin complexes for improving the interaction of mineral filler particles with cellulosic fibers. Carbohydrate polymers, 117, 78-82.
5. Holik, H. (Ed.)., 2006. Handbook of paper and board. John Wiley Sons.
6. Koivunen, K., Alatalo, H., Silenius, P., Paulapuro, H., 2010. Starch granules spot-coated with aluminum silicate particles and their use as fillers for papermaking. Journal of materials science, 45(12), 3184-3189.
7. Roberts, J. C., 2007. The chemistry of paper. Royal Society of Chemistry.
8. Sang, Y., McQuaid, M., Englezos, P., 2012. Pre-flocculation of precipitated calcium carbonate filler by cationic starch for highly filled mechanical grade paper. BioResources, 7(1), 0354-0373.

9. Shang, W., Qian, X., Liang, H., 2017. Preparation of modified diatomite filler via a starch-fatty acid complex coating method for improvement of paper strength properties. Bulgarıan Chemıcal Communıcatıons, 49(4), 936-942.
10. Yoon, S. Y., Deng, Y., 2007. Experimental and modeling study of the strength properties of clay− starch composite filled papers. Industrial engineering chemistry research, 46(14), 4883-4890.