بررسی چاپ‌پذیری کاغذ تست لاینر آهارزنی شده با لیگنین حاصل از فرآیند خمیرکاغذسازی سودا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران، صندوق‌پستی: 13131-56199

2 گروه علوم و مهندسی کاغذ، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران، صندوق‌پستی: 15739-49138

3 گروه صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه تهران، دانشکده منابع طبیعی کرج، کرج، ایران، صندوق‌پستی: 31587-77871

4 گروه علوم و فناوری چاپ، دانشکده فیزیک رنگ، پژوهشگاه علوم و فناوری رنگ، تهران، ایران، صندوق‌پستی: 36471-16688

5 عضو هیات علمی گروه فرآوری زیستی، دانشکده بازیابی منابع زیستی، دانشگاه بوروس سوئد، سوئد، صندوق‌پستی: S-501 90

10.30509/jcst.2024.167278.1223

چکیده

در این پژوهش تولید ماده آهاردهی بر پایه لیگنین استحصال شده از مایع پخت سیاه باقی‌مانده از فرایند خمیرکاغذسازی سودا بررسی شد. لیگنین استحصال شده ابتدا برای بهبود میزان واکنش‌پذیری و افزایش قابلیت انحلال در آب طبق پروتکل فرایند سولفومتیل‌دار کردن، تحت اصلاح شیمیایی قرار گرفت. سپس سطح کاغذ آزمون لاینر با لیگنین اصلاح نشده (خام) و لیگنین سولفومتیل‌دار شده به طور خالص و یا در ترکیب با نشاسته پوشش‌دهی شد. تصاویر SEM حاکی از مطلوبیت لیگنین سودا برای پر کردن منافذ و ایجاد یک فیلم همگن در سطح کاغذ است. مقدار زبری در کاغذ تیمار شده با لیگنین اصلاح نشده به طور نسبی افزایش یافت. نتایج حاکی از تاثیر مطلوب اصلاح شیمیایی لیگنین در بهبود مقدار روشنی کاغذها است. اگرچه، شاخص زردی برای تیمار حاوی لیگنین اصلاح نشده به مقدار قابل ملاحظه‌ای کمتر از تیمار شاهد بود، اما افزودن نشاسته و یا اصلاح شیمیایی لیگنین باعث افزایش نسبی مقدار شاخص زردی شد. نتایج حاکی از افزایش مقدار دانسیته نوری برای کاغذهای آهاردهی شده با لیگنین خالص است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluation of Printability Indexes of Testliner Paper Sized by The Extracted Lignin of Soda Pulping

نویسندگان [English]

  • Omid Ghaffarzadeh 1
  • Sahab Hedjazi 2
  • Ali Abdulkhani 3
  • Maryam Ataeefard 4
  • Mohammad J Taherzadeh 5
1 Department of Natural Resources, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, P.O. Box: 56199-13131, Ardabil, Iran
2 Department of Paper Science and Engineering, Faculty of Wood and Paper Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, P.O. Box: 49138-15739, Gorgan, Iran
3 Tehran University, Faculty of Natural Resources, P.O. Box: 77871-31587, Karaj, Iran
4 Department of Printing Science and Technology, Color Physics Faculty, Institute for Color Science and Technology, P.O. Box: 16688-36471, Tehran, Iran
5 Bioprocess Technology Department, University of Borås, Borås, P.O. Box: S-501 90, Borås, Sweden
چکیده [English]

In this research, it was aimed to investigate the production of a sizing agent based on lignin extracted from the soda black liquor. The crude lignin was subjected to a chemical modification process, i.e., sulfomethylation, in order to improve its reactivity ratio and to increase its solubility in water. Unmodified/ sulfomethylated lignin were mixed with starch and then, applied on the test liner papers by surface. The SEM micrograph of the treated papers surface indicated capability of soda lignin to fill the pores and to prepare for a homogeneous film on the paper surface. The roughness increased by 20 % in case of a paper treated with unmodified lignin. The lightness decreased for the paper sized with unmodified lignin compared to the control paper. The results indicated the positive effect of the chemical modification and or starch usage in improvement of the lightness and yellowness. The optical density measurement indicated higher relative values for lignin-based solutions either unmodified or modified ones.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sizing
  • Printability
  • Optical properties
  • Test liner paper
  • Lignin

مراجع

  1. Amjath Khan FA, Zahir H, S.N.H Noorul H. Carboxymethyl lignin bio polymer and microcrystalline cellulose as a surface coating additive to improve the properties of paper on starch surface sizing. Int J Res Advent Technol.2018;6(6):1282-1289.
  2. Chen K, Bio-renewable fibers extracted from lignin/ polylactide (PLA) blend [Master thesis]. [Iowa]: Iowa State University; 2012.
  3. Dafinov A, Font J, Garcia-Valls R. Processing of black liquors by UF/NF ceramic membranes. Desalin. 2005; 173(1):83-90. https://doi.org/10.1016/j.desal.2004.07.044.
  4. Dai L, Liu R, Hu L, Zou, Z, Chuanling S. Lignin nanoparticle as a novel green carrier for the efficient delivery of resveratrol, ACS Sustainable Chem Eng. 2017;5(9): 8241−8249. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.7b01903.
  5. Gao Y, Qu W, Liu Y, Hu H, E, W Cochran E, Bai X. Agricultural residue-derived lignin as the filer of polylactic acid composites and the effect of lignin purity on the composite. J Appl Polym Sci. 2019;136(35):1-9. https://doi. org/10.1002/app.47915.
  6. Ghatak HR. Spectroscopic comparison of lignin separated by electrolysis and acid precipitation of wheat straw soda black liquor. Ind Crops Prod. 2008;28(2):206-212. https://doi.org/ 10.1016/j.indcrop.2008.02.011.
  7. Han K M, Cho B. Effect of surface sizing of black liquor on properties of corrugated medium. Bioresour.2016;11(4):10391 -10403. https://doi.org/10.15376/biores.11.4.10391-10403.
  8. Hagiopol C, Johnson J W. Chemistry of modern papermaking. 1st Ed. CRC press; 2012.
  9. Hambardzumyan A, Foulon L, Bercuc NB, Pernes M, Maigret J E, Molinari M, Chabbert B, Aguié-Béghin V. Organosolv lignin as natural grafting additive to improve the water resistance of films using cellulose nanocrystals. Chem Eng J. 2015;264:780–788. https://doi.org/10.1016/j.cej.2014. 12.004.
  10. Holik H. Handbook of paper and board. 2nd ed. Wiley-VCH; 2013.
  11. Huang G, Shi J X, Langrish T A. A new pulping process for wheat straw to reduce problems with the discharge of black liquor. Bioresour Technol. 2007;98:2829-2835. https://doi. org/10.1016/j.biortech.2006.09.029. 
  12. Kadla J F, Kubo S. Lignin-basedpolymerblends: analysis of intermolecular interactions in lignin–synthetic polymer blends. Composites, Part A, Appl. Sci. Manuf.2004;35 (3): 395-400. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2003. 09. 019. 
  13. Kaewtatip K, Thongmee J. Effect of Kraft lignin and esterified lignin on the properties of thermoplastic starch. Material and design. 2013;49:701-704. https://doi.org/10. 1016/j.matdes.2013.02.010.
  14. Kopacic S, Ortner A, Guebitz G., Kraschitzer T, Leitner J, Bauer W. Technical lignins and their utilization in the surface sizing of paperboard. Ind Eng Chem Res.2018; 57(18):6284-6291. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.8b00974.  
  15. Kreetachat T, Damrongsri M, Punsuwon V, Vaithanomsat P, Chiemchaisri C, Chomsurin C. Effects of ozonation process on lignin-derived compounds in pulp and paper mill effluents. J Hazard Mater. 2007;142(1-2):250-257. https://doi.org/10. 1016/j.jhazmat.2006.08.011.  
  16. Macias A, Goni S. Characterization of admixture as plasticizer or superplasticizer by deflocculation test. ACI Mater J. 1999;96(1):40–46. 
  17. Meister JJ. Modification of lignin. J Macromol Sci Polym Rev. 2002; 42(2): 235-289. https://doi.org/10.1081/MC-120004764. 
  18. Mousavi SN, Nazarnezhad N, Asadpour G, Kumar RS, Zamani A. Ultrafine friction grinding of lignin for development of starch bio composite films. Polym. 2021;13(12): https://doi.org/10/3390/polym13122024.
  19. Paul J, Inwood W. Sulfonation of kraft lignin to water-soluble value-added products. Bioresour. 2014;13(1):53-70. https://doi.org/10.3390/ polym13122024. 
  20. Richardson G, Sun Y, Langton M, Hermansson A M. Effects of Ca and Na lignosulfonate on starch gelatinization and network formation. Carbohydr Polym. 2004:57:369-377.
  21. Rozman HD, Tan KW, Kumar RN, Abubakar A, Mohd IZA, Ismail H. The effect of lignin as a compatibilizers on the physical properties of coconut fiber-polypropylene composites. Eur Polym J. 2000;36(7):1483-1494. 
  22. Spiridon I, Teaca CA, Bodirlau R. Preparation and characterization of adipic acid- modified starch micro-particles/ plasticized starch composite films reinforced by lignin. J Mater Sci. 2011;46(2):3241–3251. https://doi.org/ 10.1007/s10853-010-5210-0. 
  23. Telysheva G, Dizhbite T, Paegle E, Shapatin A, Demidor I. Surface-active properties of hydrophobized derivatives of lignosulfonates: Effect of structure of organosilicon modifier. J Appl Polym Sci. 2001;82(4):1013–1020.
  24. Theng D, Mansouri N, Arbat G, Ngo B, Delgado- Aguilar M, Pelach M A, Fullana-i-Palmer P, Mutje, P. Fiberboards Made from Corn Stalk Thermomechanical Pulp and Kraft Lignin as a Green Adhesive. BioResources. 2017;12(2):2379−2393. https://doi.org/10.15376/biores.12.2.2379-2393.
  25. Vijayalakshmi PR, Rajalakshmi R, Subhashini S. Inhibitory action of borassus flabellifer linn. (Palmyra Palm) Shell Extract on Corrosion of Mild Steel in Acidic Media, E-J Chem. 2010;7(3):1055-1065. https://doi.org/10.1155/2010/ 453694. 
  26. Vishtal AG, Kraslawski A. Challenges in industrial applications of technical lignins. BioResources. 2011;6(3): 3547-3568.
  27. Wang M, Sjöholm E, Li J. Fast and reliable quantification of lignin reactivity via reaction with dimethylamine and formaldehyde (Mannich reaction). Holzforsch. 2017;71(1):27-34. https://doi.org/10.1515/hf-2016-0054. 
  28. Whalen D M. A Simple Method for precipitating easily filterable Acid Lignin from Kraft Black Liquor. Tappi. 1975;58(5):110-112.
  29. Zeng H. Polymer Adhesion, Friction and Lubrication. 1st ed. John Wiley & Sons, Incorporated, Somerset, US. 2013.
  30. Zhang YH. Reviving the carbohydrate economy via multi-product lignocelluloses biorefineries. Ind Microbiol Biotech. 2008;35(3):367-375. https://doi.org/ 10.1007/s10295-007-0293-6.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار