بهبود ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی کاغذهای تست لاینر پوشش‌دهی شده با لیگنین اصلاح نشده و اصلاح شده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تهران

2 دانشیار، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان- دانشکده مهندسی چوب و کاغذ- گروه علوم و مهندسی کاغذ

3 دانشیار، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران

4 پژوهشگاه رنگ

5 دانشگاه بوراس

10.22034/ijwp.2023.1975439.1577

چکیده

تولید ماده پوشش‌دهی بر پایه لیگنین استحصال شده از مایع پخت سیاه باقی مانده از فرآیند خمیرکاغذسازی سودای باگاس بررسی شد. جهت رفع مشکل انحلال‌پذیری کم لیگنین اصلاح نشده، اقدام به فرآوری آن با استفاده از روش سولفومتیل‌دار کردن شد. لیگنین اصلاح نشده و لیگنین سولفومتیل دار شده به طور خالص و یا در نسبت‌های ترکیبی مختلف با نشاسته بر روی مقواهای تست لاینر اعمال شدند. ویژگی‌های فیزیکی، سطحی و مکانیکی کاغذ‌های پوشش‌دهی شده مورد آزمون قرار گرفتند. مقدار گرانروی برای محلول لیگنین خالص بسیار کم و در محدوده گرانروی آب می باشد. افزودن نشاسته، باعث افزایش گرانروی محلولهای لیگنین- نشاسته شد. بررسی ویژگی‌های آب‌گریزی کاغذ‌ها نشان داد که تیمار با لیگنین سولفومتیل دار شده در مقایسه با لیگنین بکر و نشاسته خالص به طور قابل توجهی باعث کاهش جذب آب، کندتر شدن نرخ ترشدگی، کاهش سرعت جذب قطره آب و در نتیجه افزایش آب گریزی کاغذ ها می‌شود. نتایج رنگ سنجی حاکی از کاهش مقدار شاخص روشنی در کاغذهای تیمار شده با لیگنین خالص نسبت به کاغذهای شاهد بود. در مقابل، در نتیجه‌ی سولفومتیل‌دار کردن لیگنین، مقدار روشنی محلول به طور قابل توجهی افزایش یافت به طوری که روشنی کاغذهای تیمار شده به این روش تا محدوده روشنی کاغذ شاهد و کاغذهای تیمار شده با نشاسته خالص ارتقا یافت. مقاومت به عبور هوا برای کاغذهای پوشش‌دهی شده با محلول لیگنین خالص به طور قابل ملاحظه‌ای کمتر از کاغذهای پوشش‌دهی شده با محلول ترکیبی لیگنین-نشاسته بود. نتایج حاصل از آزمون کششی کاغذ نشان داد که مقدار شاخص کشش برای کاغذهای پوشش‌دهی شده با هر دو لیگنین اصلاح نشده و اصلاح شده، به صورت بارزی بیشتر از نمونه شاهد و در مورد تیمارهای ترکیبی در حد نشاسته خالص بود.

کلیدواژه‌ها


[1] Paulauskiene, T., Teresiute, A., Uebe, J. and Tadzijevas, A., 2022. Sustainable Cross-Linkers for the Synthesis of Cellulose-Based Aerogels: Research and Application. Journal of Marine Science and Engineering, 10(4): 1-14.
[2] Forssell, P., Lahtinen, R., Lahelin, M. and Myllärinen, P., 2002. Oxygen permeability of amylose and amylopectin films. Carbohydrate Polymers, 47(2):125–129.
[3] Gellerstedt, G. 2015. Softwood kraft lignin: Raw material for the future Industrial Crops and Products, 77:845-854.
[4] Johansson, K., Winestrand, S., Johansson, C., Järnström, L. and Jönsson, L. J., 2012. Oxygen-scavenging coatings and films based on lignosulfonates and laccase. Journal of Biotechnology, 161(2):14–18.
[5] Bhat, R., Abdullah, N., Din, R. H. and Tay, G. S., 2013. Producing novel sago starch-based food packaging films by incorporating lignin isolated from oil palm black liquor waste. Journal of Food Engineering, 119(2):707–713.
[6] Kaewtatip, K. and Thongmee, J., 2013. Effect of kraft lignin and esterified lignin on the properties of thermoplastic starch. Materials & Design, 49(2):701–704.
[7] Theng, D., El Mansouri, N. E. Arbat, G., Ngo, B., Delgado- Aguilar, M., Pelach, M.A., Fullana- i- Palmer, P. and Mutje, P., 2017. Fiberboards Made from Corn Stalk Thermomechanical Pulp and Kraft Lignin as a Green Adhesive. BioResources, 12(2):2379−2393.
[8] Amjath Khan, F., Hussain, Z. and Hug, N., 2018. Carboxymethyl Lignin Bio Polymer and Microcrystalline Cellulose as a Surface Coating Additive to Improve the Properties of Paper on Starch Surface Sizing. International Journal of Research in Advent Technology, 6(6):2321-9637.
[9] Javed, A., J., Ullsten, H., Rättö, P. and Järnström, L., 2018. Lignin-containing coatings for packaging materials. Nordic Pulp & Paper Research Journal, 33(3):548-556.
[10] Khorasani, Z., Abdolkhani. A., Hamzeh, Y., Momenbeik, F., and Hedjazi, S., 2019. Extraction of lignin with lignoboost process and production of water-soluble sulfonated derivatives from lignin of bagasse soda black liquor, Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 10)2(:237-247. (In Persian).
[11] Allahdady, M., Abdolkhani. A., and Hedjazi, S., 2022. Synthesis and characterization of aminated lignin-based hydrogel, Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 12)4(:551-560. (In Persian). [12]     Liu, G. S., 2002. Production and application of sodium carboxymethyl cellulose. Liaoning Chemical Industry, 31(10):445-447.
[13] Li, J. L., Liu, Q. X., Xu, L. J. and Xu, W. C., 2010. The application and research progress of carboxymethyl cellulose in paper printing & packing materials. Packing Engineering, 31(17):22-27.
[14] Konduri, M, K., and Fatehi, P. 2015. Production of water-soluble hardwood kraft Lignin via Sulfomethylation using formaldehyde and sodium sulfite, ACS Sustainable Chemistry Engineering, 3 (6):1172–1182.
[15] Gruber, J. V. and Konish, P.N., 1997. Aqueous viscosity enhancement through helical inclusion complex crosslinking of a hydrophobically-modified, water-soluble, cationic cellulose ether by amylose. Macromolecules, 30(18):5361–5366.
[16] Qiao, Z., Gu. J., Yingfeng, Z., Tan, H. and Zhang, Y., 2015. The Effect of Carboxymethyl Cellulose Addition on the Properties of Starch-based Wood Adhesive. BioResources, 9(4):6117-6129.
[17] Ergun, R., Guo, J. and Huebner-Keese, B., 2016. Cellulose. Encyclopedia of Food and Health, 8(2):694-702.
[18] Spiridon, I., Teaca, C. A. and Bodirlau, R., 2011. Preparation and characterization of adipic acid- modified starch microparticles/plasticized starch composite films reinforced by lignin. Journal of Materials Science, 46(2):3241–3251
[19] Kopacic, S., Ortner, A., Guebitz, G., Kraschitzer, T., Leitner, J. and Bauer, W., 2018. Technical Lignins and Their Utilization in the Surface Sizing of Paperboard. Industrial & Engineering Chemistry Research, 57(18):6284-6291. 
[20] Maximova, N., Osterberg, M., Laine, J. and Stenius, P., 2004. The Wetting Properties and Morphology of Lignin Adsorbed on Cellulose Fibers and Mica. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 239(1−3):65−75.
[21] Sipponen, M. H., Pastinen, O. A., Strengell, R., Hyotylainen, J, M, I., Heiskanen, I. T. and Laakso, S., 2010. Increased Water Resistance of CTMP Fibers by Oat (Avena Sativa L.) Husk Lignin. Biomacromolecules, 11(12):3511−3518.
[22] Han, K. M. and Cho, B., 2016. Effect of Surface Sizing of Black Liquor on Properties of Corrugated Medium. BioResources, 11(4):10391−10403.
[23] Richardson, G., Sun, Y., Langton, M. and Hermansson, A. M., 2004. Effects of Ca and Na lignosulfonate on starch gelatinization and network formation. Carbohydrate Polymers, 57(4):369–377.
[24] Jalali Torshizi, H. and Chaalaakeh, R., 2017. Biorefinery of Black Liquor from Bagasse Soda Pulping as Surface Coating on Recycled Based Paper. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 32(4):498-508. (In Persian).