بررسی ویژگی‌های خمیرکاغذ سودا-آنتراکینون تولید شده از ترجین (saccharum ravennae )

سابقه و هدف: کاهش منابع چوبی جنگلی، ضرورت استفاده از منابع اولیه جایگزین شامل گیاهان غیرچوبی خودرو، چوب درختان سریع الرشد و پسماندهای کشاورزی را در صنایع کاغذسازی - افزایش داده است. از طرفی قسمت عمده پسماندهای کشاورزی کشور، در صنایع دامداری مصرف می شوند و زراعت چوب نیز به دلیل هزینه هایی چون حذف ریشه پس از قطع درخت با چالش های فراوانی روبه‌رو می باشد. ازاین‌رو لزوم استفاده از یک ماده اولیه غیرچوبی خودرو ضروری به نظر می رسد. ترجین (saccharum ravennae) یکی از منابع غیرچوبی خودرو بومی کشور است که از پراکنش خوبی در سطح کشور برخوردار بوده و تاکنون پتانسیل استفاده از آن مورد ارزیابی قرار داده نشده است. بنابراین هدف از این پژوهش، بررسی ویژگی های شیمیایی و مورفولوژیکی ترجین و هم چنین تولید و ارزیابی خمیرکاغذ پالایش‌شده و پالایش نشده سودا-آنتراکینون از آن به‌عنوان یک ماده اولیه جهت پیشنهاد به صنایع کاغذسازی می باشد.مواد و روش‌ها: در این پژوهش برگ های ترجین از منطقه گرگان واقع در استان گلستان تهیه شد. جهت اندازه گیری ویژگی های بیومتری ترجین، نمونه ها با استفاده از روش فرانکلین وابری شده و سپس با استفاده از میکروسکوپ نوری، ابعاد الیاف آن اندازه گیری و سپس ضرایب بیومتری آن ها محاسبه شد. برای اندازه گیری ویژگی های شیمیایی، نمونه ها ابتدا آسیاب شده و سپس ویژگی های شیمیایی آن ها شامل درصد خاکستر، مواد استخراجی، لیگنین (کلاسون) و سلولز بر اساس استانداردهای تاپی اندازه گیری شدند. به منظور تهیه خمیرکاغذ از ترجین، نمونه ها در سطوح مختلف زمانی (30 و 60 دقیقه) و ماده شیمیایی مصرفی (قلیاییت 14، 16 و 18 درصد) تحت دمای 160°c و مقدار مصرف 0.1 درصد آنتراکینون پخت شده و سپس بازده، عدد کاپا و درجه روانی آن ها اندازه گیری شد. در ادامه خمیرکاغذها تا درجه روانی csf ml 20±350 پالایش‌شده و سپس از خمیرکاغذهای پالایش‌شده و پالایش نشده کاغذ دست ساز با گراماژ g/m^2 60 تهیه و در ادامه ویژگی های فیزیکی، نوری و مقاومتی آن ها توسط استانداردهای تاپی اندازه گیری شد. درنهایت نتایج حاصل با استفاده از آزمون تجزیه واریانس یک طرفه و دانکن در محیط نرم‌افزار spss تحت ارزیابی قرار گرفت. یافته‌ها: نتایج نشان داد که طول، قطر، قطر حفره و ضخامت دیواره الیاف به ترتیب µm5.32، µm 10.82، mm 1.85 و µm 2.75؛ و ضرایب بیومتری شامل ضریب درهم‌رفتگی، ضریب انعطاف پذیری و ضریب رانکل به ترتیب 171.14، 1 49.12 و 103.60؛ و ترکیبات شیمیایی آن شامل درصد خاکستر، مواد استخراجی، لیگنین و سلولز به ترتیب 5.75، 2.53، 26.73 و 44.63 درصد بود. نتایج حاصل از خمیرسازی نشان داد که با افزایش درصد قلیائیت و زمان پخت، بازده، عدد کاپا و ماتی خمیرکاغذ کاهش یافت. هم چنین نتایج نشان داد که پالایش و افزایش درصد قلیائیت و زمان پخت سبب افزایش دانسیته، کاهش ماتی و افزایش ویژگی‌های مقاومتی خمیرکاغذ می شود. با توجه به نتایج، با افزایش درصد قلیاییت درجه روشنی افزایش یافت؛ درحالی‌که افزایش زمان پخت و استفاده از تیمار پالایشی، تاثیر معنی داری بر درجه روشنی خمیرکاغذ سودا-آنتراکینون حاصل از ترجین نداشته است. با توجه به نتایج، بهترین ویژگی ها پس از پالایش خمیرکاغذ پس از پخت، تحت قلیائیت 18 درصد به مدت 30 و 60 دقیقه و همچنین قلیائیت 16 درصد به مدت 60 دقیقه حاصل شد.نتیجه‌گیری: به‌طورکلی، ترجین از ویژگی‌های مورفولوژیکی و شیمیایی بهتری نسبت به بسیاری از گیاهان غیرچوبی برخوردار بوده و در برخی موارد همچون طول الیاف، ویژگی های آن قابل‌مقایسه با ویژگی‌های پهن برگان نیز می باشد. همچنین خمیرکاغذ سودا-آنتراکینون پالایش‌شده و پالایش نشده ترجین از ویژگی های کاغذسازی نسبتاً خوب و قابل قبولی برخوردار بوده و می توان آن را به‌عنوان بخشی از ماده اولیه برای تولید خمیرکاغذ، به صنایع کاغذسازی پیشنهاد نمود.

investigating on properties of soda-aq pulp produced from terjin (saccharum ravennae)

background and objectives: the reduction of forest wood resources has increased the necessity of using alternative primary resources including weedy non-wood plants, wood of fast-growing trees and agricultural residues in papermaking industries. on the other hand, most of the country's agricultural waste is consumed in animal husbandry industries, and wood farming also faces many challenges due to costs such as removing the roots after cutting the tree. hence the need to use a weedy non-wood raw material seems essential. terjin (saccharum ravennae) is one of the native weedy non-wood resources of the country, which has a good distribution in the country, and so far, its potential for use has not been evaluated. therefore, the purpose of this research is to investigate the chemical and morphological characteristics of terjin, as well as the production and evaluation of refined and unrefined soda-anthraquinone pulp from it as a raw material to offer to papermaking industries. materials and methods: in this research, terjin leaves were obtained from gorgan region located in golestan province. in order to measure the biometric characteristics of terjin, the samples were cut using the franklin method, and then the dimensions of its fibers were measured using an optical microscope, and then their biometric coefficients were calculated. in order to measure the chemical properties of the fibers, the samples were first grinded and then their chemical properties, including the percentage of ash, extractives, lignin (klason) and cellulose were also measured based on the tappi standard. in order to prepare pulp from terjin, the samples were cooked at different levels of time (30 and 60 minutes) and chemical (alkalinity 14, 16 and 18%) under a temperature of 160 °c and 0.1% anthraquinone consumption, and then their yield, freeness and kappa number was measured. in the following, the pulps were refined to freeness of 350 ± 20 ml csf, and then handsheet paper with a grammage of 60 g/m2 was prepared from refined and unrefined pulps, and their physical, optical and resistance characteristics were measured by tappi standards. finally, the results were evaluated and analyzed using one-way analysis of variance and duncan's test in spss software environment. results: the results showed that the length, diameter, lumen diameter and wall thickness of the fibers were 1.85 mm, 10.82 μm, 5.32 μm and 2.75 μm, respectively; and biometric coefficients including slenderness ratio, flexibility coefficient and runkel ratio were 171.14, 49.12 and 103.60 respectively. its chemical composition included percentage of ash, extractive, lignin and cellulose were 5.75, 2.53, 26.73 and 44.63 respectively. the results of pulping showed that with the increase of alkalinity percentage and cooking time, yield, kappa number and freeness of pulp decreased. also, the results showed that refining and increasing the alkalinity percentage and cooking time increase the density, decrease the opacity and increase the resistance characteristics of pulp. according to the results, the brightness increased with the increase in alkalinity percentage, while the increase in cooking time and the use of refining treatment did not have a significant effect on the brightness of the soda-anthraquinone pulp obtained from terjin. according to the results, the best characteristics were obtained after refining the pulp obtained from cooking at 18% alkalinity for 30 and 60 minutes, and also at 16% alkalinity for 60 minutes. conclusion: in general, terjin has better morphological and chemical characteristics than many non-woody plants, and in some cases, such as fiber length, its characteristics are comparable to hardwood. also, refined and unrefined soda-anthraquinone pulp of terjin has relatively good and acceptable papermaking characteristics, and it can be suggested to the papermaking industry as a part of the raw material for the production of pulp.