| تعداد نشریات | 282 |
| تعداد نشریات سازمان | 80 |
| تعداد شمارهها | 3,229 |
| تعداد مقالات | 35,772 |
| تعداد مشاهده مقاله | 54,002,352 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 93,162,042 |
شناسایی و مقایسه اجزای شیمیایی مواد آلی موجود در کاغذ فلوتینگ و لاینر کرافت با روش کروماتوگرافی گازی- طیف سنجی جرمی (GC/MS) | ||
| تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران | ||
| مقاله 3، دوره 41، شماره 2 - شماره پیاپی 95، تیر 1405، صفحه 113-125 اصل مقاله (703.95 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijwpr.2026.371055.1818 | ||
| نویسنده | ||
| رامین ویسی* | ||
| دانشیار، گروه صنایع چوب و کاغذ، واحد چالوس، دانشگاه آزاد اسلامی، چالوس، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: کاغذ کنگرهای و لاینر کرافت ازجمله مهمترین کاغذهای تولیدی در صنعت کاغذ کشور هستند که در تولید کارتنهای مقوایی کاربرد دارند. کاغذ کنگرهای معمولاً از مخلوط پهنبرگان و با استفاده از فرایند خمیرسازی NSSC تولید میشود؛ درحالیکه کاغذ لاینر کرافت از مواد مشابه با استفاده از فرآیند کرافت تولید میگردد. بااینحال، به دلیل محدودیتهای تأمین چوب و رقابت در منابع اولیه، بخش زیادی از این کاغذها در کشور از کاغذ بازیافتی تولید میشوند. این تحقیق با بهرهگیری از تکنیک کروماتوگرافی گازی- طیفسنجی جرمی (GC-MS) به شناسایی و مقایسه دقیق ترکیبات آلی موجود در کاغذ کنگرهای و لاینر کرافت میپردازد. هدف اصلی این مطالعه، بررسی اثر ترکیبات شیمیایی مختلف بر ویژگیهای ساختاری و عملکردی این دو نوع کاغذ و تحلیل نقش آنها در بهینهسازی فرآیندهای تولید و ارتقاء کیفیت نهایی محصول در صنایع کاغذسازی است. مواد و روشها: در این مطالعه، نمونههای کاغذ کنگرهای از ماشین شماره دو کارخانه چوب و کاغذ مازندران و نمونههای کاغذ لاینر کرافت از کارخانه چوکا گیلان انتخاب شد. ابتدا، طبق استانداردهای TAPPI، آرد نمونهها و درصد مواد استخراجی آنها اندازهگیری گردید. سپس، مواد استخراجی با استفاده از حلال استون از آرد نمونههای کاغذ جدا شده و به آنها واکنشگر BSTFA افزوده شد. نمونهها به مدت یک ساعت در حمام بنماری در دمای 70 درجه سانتیگراد قرار گرفتند و پسازآن برای آنالیز به دستگاه GC-MS تزریق شدند. شناسایی ترکیبات موجود با استفاده از دیاگرام زمان بازداری، ضریب کواتز و جدول آدامز انجام شد. نتایج: نتایج حاصل از تحلیل دیاگرامهای GC-MS کاغذ کنگرهای نشان داد که از مجموع 76 ترکیب شناساییشده، بنـزآلدهیــد (44/20 درصد)، بنــزنمتانول (32/5 درصد)، 9-اکتــا دکانوئیک اسیــد (16/5 درصد)، بیس (2-اتیلهگزیل) فتالات (33/4 درصد)، گاما-سیتوسیترول (34/1 درصد) و بتا-سیتوسیترول (01/1 درصد) مهمترین ترکیبات موجود بودند. این ترکیبات شامل ترکیبات آروماتیک و اسیدهای چرب طبیعی هستند. در مقابل، در کاغذ لاینر کرافت از مجموع 28 ترکیب شناساییشده، بیس (2-اتیلهگزیل) فتالات (21/28 درصد)، هگزادکانوئیک اسید (25/24 درصد)، 9-اکتا دکانوئیک اسید (67/11 درصد)، اکتادکانوئیک اسید (45/10 درصد)، هگزادکان (12/7 درصد)، پیماریک اسید (06/2 درصد)، 2،1-بنزن دیکربوکسیلیک اسید (17/1 درصد)، اسکوئلن (40/1 درصد) و سرینجیل آلدئید (31/0 درصد) بهعنوان مهمترین ترکیبات شناساییشده بودند. این ترکیبات عمدتاً به ترکیبات نرمکننده صنعتی و برخی ترکیبات چرب اشاره دارند که در ساختار کاغذ لاینر کرافت نقش مهمی ایفا میکنند. در تجزیهوتحلیل GC-MS کاغذ کنگرهای، ترکیباتی مانند پارا-زایلن، بنزآلدهید، بیبنزیل، فورمیلمورفولین و بنزنمتانول شناسایی شدند که در کاغذ لاینر کرافت حضور نداشتند. همچنین، آلکانهای سبک (مانند دکان، دودکان و نونادکان) و ترکیبات زیستی مانند بتا-و گاما-سیتوسترول بهطور مشخص در کاغذ کنگرهای مشاهده شدند که احتمال تفاوت در منابع الیاف یا افزودنیهای مورد استفاده در این کاغذ را تقویت میکند. از سوی دیگر، ترکیبات فنولیک و آروماتیک شناساییشده ممکن است ناشی از چسبها، جوهرها یا مواد جانبی فرآیند تولید باشند. در کاغذ لاینر کرافت، ترکیباتی مانند اسید آبتیک، اسید پیماریک و ایزوکونابیک اسید شناسایی شدند که در کاغذ کنگرهای وجود نداشتند. همچنین، ترکیبات با زنجیرههای بلند مانند تتراکوزان و اسکوالن بهطور خاص در این نمونه حضور داشتند که احتمال استفاده از الیاف چوب سوزنیبرگان و یا افزودنیهای غیرفیبری مانند روزینها را مطرح میکند. نتیجهگیری: مقایسه نتایج حاصل از آنالیز GC-MS در کاغذ کنگرهای و لاینر کرافت نشان داد که ترکیبات مشترک شامل آلکانهای زنجیره بلند و اسیدهای چرب طبیعی در هر دو نوع کاغذ وجود دارند. علاوه بر این، بیس (2-اتیلهگزیل) فتالات بهعنوان نرمکننده صنعتی نقش مؤثری در بهبود خواص مکانیکی این کاغذها ایفا میکند. تفاوتهای مشاهدهشده در ترکیبات اختصاصی هر نمونه، ازجمله حضور ترکیبات آروماتیک و آلکانهای سبک در کاغذ کنگرهای و روزینها و آلکانهای بلند در کاغذ لاینر کرافت نشاندهنده تفاوتهای منبع الیاف و فرآیندهای تولید است. این تفاوتها میتوانند به بهینهسازی و ارتقای کیفیت محصولات کاغذی کمک کنند. | ||
| کلیدواژهها | ||
| کاغذ فلوتینگ؛ لاینر کرافت؛ ترکیبات شیمیایی؛ کروماتوگرافی گازی؛ طیف سنجی جرمی؛ MS / GC | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Identification and comparative of organic chemical components in fluting and kraft liner papers using gas chromatography–mass spectrometry (GC-MS) | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Ramin Vaysi | ||
| Associate Prof., Dept. of Wood and Paper Science and Technology, Cha. C., Islamic Azad University, Chalous, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and aim: Fluting paper and Kraft liner paper are among the most important grades of paper produced in the pulp and paper industry, particularly for the manufacture of corrugated board. Fluting paper is typically made from a mixture of hardwood fibers using the Neutral Sulfite Semi-Chemical (NSSC) pulping process adding some softwood pulp, while kraft liner paper is produced from similar raw materials through the Kraft pulping process also adding some softwood pulp. However, due to limitations in wood supply and competition for primary raw materials, a significant portion pulp for these papers in Iran is recycled fibers, such as OCC and converting mill rejects. This study employs Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) to precisely identify and compare the organic compounds present in corrugated paper and kraft liner paper. The primary aim of this research is to evaluate the impact of various chemical constituents on the structural and functional properties of these two types of papers. Additionally, the study attempt to find these chemical roles in optimizing production processes and improving the overall quality of the final product within the paper manufacturing industry. Materials and Methods: In this study, fluting paper samples were collected from the production line of machine No. 2 at Mazandaran Wood and Paper Mill, and kraft liner paper samples were obtained from Chooka paper mill in Gilan. Initially, the ash content and extractable substances in the samples were quantified according to TAPPI standards. The extractable substances were then separated from the paper pulp using acetone as a solvent. The remaining extracts were transferred to glass vials, to which BSTFA (N, O-Bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide) reagent was added. The samples were heated in a water bath at 70°C for one hour before being injected into the GC-MS system for analysis. Compound identification was performed using retention time chromatograms, the Quats index and Adams table. Results: GC-MS analysis of the fluting paper identified a total of 76 compounds, with the most abundant being benzaldehyde (20.44%), benzene methanol (5.32%), 9-octadecenoic acid (5.16%), bis(2-ethylhexyl) phthalate (4.33%), gamma-sitosterol (1.34%), and beta-sitosterol (1.01%). These compounds primarily consisted of aromatic hydrocarbons and natural fatty acids. In contrast, GC-MS analysis of kraft liner paper identified 28 compounds, with the major components being bis(2-ethylhexyl) phthalate (28.21%), hexadecanoic acid (24.25%), 9-octadecenoic acid (11.67%), octadecanoic acid (10.45%), hexadecane (7.12%), pimaric acid (2.06%), 1,2-benzenedicarboxylic acid (1.17%), squalene (1.40%), and syringyl aldehyde (0.31%). These substances were predominantly industrial plasticizers and fatty acids, which play an important role in the composition and functional properties of Kraft liner paper. The GC-MS analysis of fluting paper also revealed the presence of compounds such as p-xylene, benzaldehyde, dibenzyl, formylmorpholine, and benzyl alcohol, which were not detected in kraft liner paper. Additionally, light alkanes (such as decane, dodecane, and nonadecane) and phytosterols, specifically beta- and gamma-sitosterol, were uniquely present in fluting paper, supporting the hypothesis of differences in fiber sources or the use of specific additives in fluting paper production. In contrast, phenolic and aromatic compounds detected in fluting paper may be derived from adhesives, inks, or residual chemicals in the manufacturing process. For kraft liner paper, compounds such as abietic acid, pimeric acid, and isocunabic acid were identified, which were absent in fluting paper. Additionally, long-chain hydrocarbons such as tetracosane and squalene were found specifically in this sample, indicating the potential use of softwood fibers or non-fibrous additives like rosin. Conclusion: The comparison of GC-MS profiles between fluting paper and kraft liner paper revealed that both grades of paper share common chemical constituents, including long-chain alkanes and natural fatty acids. Furthermore, bis(2-ethylhexyl) phthalate, an industrial plasticizer, plays a significant role in improving the mechanical properties of both paper types. The observed differences in specific compounds, such as the presence of aromatic compounds and light alkanes in fluting paper and long-chain hydrocarbons and resins in kraft liner paper, suggest variations in fiber sources, pulping processes, and the use of additives. These differences could provide valuable insights for optimizing paper formulations and enhancing the quality of paper products. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Fluting paper, Kraft liner paper, chemical composition, gas chromatography, mass spectrometry | ||
| مراجع | ||
|
-Al-Masri, M.S., 2010. Hydrocarbon contamination assessment in industrial environmental samples. Journal of Hazardous Materials, 177(1-3), 561-565.https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.12. 097.
-Barzan A., S. Soraki, 2002. Procedure of experimental for pulp and paper, Mazandaran Wood and Paper Industries, Sari, Iran, 111-121, (in Persian).
-Hossieni, S.V., 1991. Chromatography methods, Center of edition, Tehran, Pp, 29-38, (in Persian).
-Fengel, D., & Wegener, G. 1984. Wood: Chemistry, ultrastructure, reactions. Walter de Gruyter.
-Hatfield, R. D., & Fukushima, R. S. 2005. Can lignin be accurately measured? Crop Science, 45(3), 832-839. https://doi.org/10.2135/cropsci2004.0093.
-Hubbe, M.A., Rojas, O.J. and Venditti, R.A., 2006. Control of tacky deposits on paper machines: areview. Nord Pulp Pap Res J, 21, 154. https://doi.org/10.3183/npprj-2006-21-02-p154-171
-Johansson M. 2000. Formation of chromophores and leuco-chromopheres during manufacturing of mechanical pulp, department of pulp and paper chemistry and technology, Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden.
-Meszaros, E., Jakab, E., and Varhegyi, G., 2006. TG/MS, Py-GC/MS and THM-GC/MS study of the composition and thermal behavior of extractive components of Robinia pseudoacacia, J. of Analytical and Applied Pyrolysis, 79: 61-70. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2006.12.007
-Mirshokraei, S.A., 2002. Wood chemistry. Aieg edition.Tehran, press. 194 p. (Translated in Persian)
-Piironen, V., et al. 2000. Plant sterols: biosynthesis, biological function and their importance to human nutrition. Journal of the Science of Food and Agriculture, 80(7), 939-966. https://doi.org/10. 1002/1097-0010(200005)80:7<939::AID-JSFA596> 3.0.CO;2-8
-Razmpour, Z., Asadpour, Gh. Kermanian, H., Ramezani, O., Zabihzadeh, S.M., 2023. A feasibility study on identification of stickies and their sources in packaging paper mill, Iranian journal of wood and paper industries, 38(2), 114-127.
-Razi, M., 1999. The effect of washing and deinking treatments on the type and percentage of metal ions and organic compounds present in tissue paper, master science thesis (MS). Islamic Azad University of Chalous branch, Chalous, Iran, (In Persian). https://doi.org/10.52547/ijethics.3.4.33
-Ralph, J., et al. 2004. Lignins: natural polymers from oxidative coupling of 4-hydroxyphenyl-propanoids. Phytochemistry Reviews, 3(1-2), 29-60. https://doi.org/10.1023/B:PHYT.0000037163.66395.a0.
-Sjöström, E., 1993. Wood chemistry: Fundamentals and applications (2nd ed.). Academic Press.
-TAPPI, Standard Test Methods, 2009. Technical Association of Pulp and Paper Industry. Tappi Press, Atlanta, GA. USA.
-Technical Association of Pulp and Paper Industry (TAPPI), 2009. Standard Test Methods. Tappi Press, Atlanta, GA. USA.
-Tickner, J. A., Schettler, T., Guidotti, T., McCally, M., & Rossi, M. 2001. Health risks posed by use of Di-2-ethylhexyl phthalate (DEHP) in PVC medical devices: A critical review. American Journal of Industrial Medicine, 39(1), 100–111. https://doi.org/ 10.1002/1097-0274(200101)39:1<100::AID-AJIM 10>3.0.CO;2-W
-Vaysi, R., 2011. Identification of the extractives chemical compounds in newsprints by GC-MS methods, Asian journal of chemistry, 23(11), 5155-5156.
-Vaysi, R. and KHaje-Ali, I. 2015. A study on the possibility of extraction, identification and removal of metallic ions and resins in bleached bagass pulp by ECF stages, Iranian Journal of Wood and Paper Science Research,30 (1), 72-84.
-Vaysi, R., 2013. The effects of cooking and bleaching on organic chemical compounds in CMP pulp and Newsprint, Journal of Lignocellulose, 2(2), 377-385.
-Wittassek, M., et al. 2007. Internal phthalate exposure over the last two decades – a retrospective human biomonitoring study. Environmental Health Perspectives, 115(3), 409-415. https://doi.org/10.12 89/ehp.9367
-Xiao, B., sun, X.F., and sun, R.C. 2001. Extraction and characterization of lipophilic extractives from rice straw chemical composition, J. of wood chemistry and technology, 21: 397-411. https://doi.org/10. 1081/wct-100108334
-Zhou, Y., 2016. Characterization and source identification of fatty acids in biomass feedstocks. Journal of Analytical Methods in Chemistry, 2016, 5638267.https://doi.org/10.1155/2016/5638267.
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 295 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 149 |
||