Kuituhampun vaikutus taivekartongin fysikaalisiin ominaisuuksiin
Kerttula, Ninja (2018)
Diplomityö
2018
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018090734758
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018090734758
Tiivistelmä
Non-wood-kuituja on käytetty paperin valmistuksessa jo tuhansia vuosia. Ensimmäiset paperit valmistettiin muun muassa pellavasta, hampusta ja oljesta. Puun kuidutusmenetelmien kehittymisen myötä on non-wood-kuitujen käyttöaste laskenut tasaisesti. Nykyään puun alueellinen saatavuus ja tarve eivät kohtaa, joten perinteisesti puuta käyttävillä alueilla on herännyt mielenkiinto non-wood-kuitujen käyttömahdollisuuksia kohtaan. Yhtenä potentiaalisena vaihtoehtoina pidetään kuituhamppua. Työn tavoitteena oli selvittää kuituhampun käyttömahdollisuuksia paperiteollisuudessa sekä kuituhampun vaikutusta paperiteknisiin ominaisuuksiin erityisesti kolmekerroksisen taivekartongin keskikerroksen osalta.
Kirjallisuusosa käsitteli eri non-wood-kuitujen ominaisuuksia ja käyttöä paperiteollisuudessa. Kuituhampun ominaisuuksia, historiaa, käyttökohteita ja jatkojalostusprosesseja käytiin syvällisemmin läpi. Lisäksi kirjallisuusosassa tarkasteltiin taivekartongin tärkeimpiä materiaaliteknisiä ominaisuuksia ja niihin vaikuttavia tekijöitä.
Kokeellinen osuus koostui massojen valmistuksesta ja testauksista sekä laboratorioarkkien valmistuksesta ja paperiteknisten ominaisuuksien mittaamisesta. Arkeista testattiin yleiset ominaisuudet, rakenneominaisuudet, optiset ominaisuudet sekä lujuusominaisuudet sekä tarkasteltiin materiaalin kolmeulotteista muovautuvuutta. Kirjallisuuden pohjalta päähuomio pidettiin lujuusominaisuuksissa. Mittaustulokset vahvistivat sen, että hampun vahvoilla niinikuiduilla oli positiivinen vaikutus lujuusominaisuuksiin, kuten repäisy- ja vetolujuus sekä 3D-venymä. Non-wood fibres have been used in papermaking for thousands of years. Fibers such as flax, hemp and straw where the first fibres used in papermaking. As the fiberizing of wood has developed the use on non-wood fibres in papermaking has decreased steadily. Global paper consumption is still increasing, and this has led to the situation where the wood supply is not able to cover the demand. Developed countries are thus seeking for alternative fibres for paper industry such as non-wood fibres. One of the most potential non-wood fibres is industrial hemp. The aim of this thesis was to study the properties of industrial hemp and its suit-ability as a raw material for papermaking, especially for the middle layer of the folding box board.
The literal part of this thesis included properties of non-wood fibres and their use and potential as a raw material in papermaking. The main focus was on industrial hemp, its properties, history of use in paper industry as well as the fibre decortication. In addition, the properties of folding box board were discussed.
The experimental part included pulp preparation and testing different pulp properties. Paper properties were measured from the laboratory made sheets. The properties measured were general properties, structural properties, optical properties, strength properties and the three-dimensional elongation. Main focus was on the strength properties. The measurements indicate that hemp fiber had clear positive effects especially on the strength properties, such as tear strength, tensile strength and 3D-elongation.
Kirjallisuusosa käsitteli eri non-wood-kuitujen ominaisuuksia ja käyttöä paperiteollisuudessa. Kuituhampun ominaisuuksia, historiaa, käyttökohteita ja jatkojalostusprosesseja käytiin syvällisemmin läpi. Lisäksi kirjallisuusosassa tarkasteltiin taivekartongin tärkeimpiä materiaaliteknisiä ominaisuuksia ja niihin vaikuttavia tekijöitä.
Kokeellinen osuus koostui massojen valmistuksesta ja testauksista sekä laboratorioarkkien valmistuksesta ja paperiteknisten ominaisuuksien mittaamisesta. Arkeista testattiin yleiset ominaisuudet, rakenneominaisuudet, optiset ominaisuudet sekä lujuusominaisuudet sekä tarkasteltiin materiaalin kolmeulotteista muovautuvuutta. Kirjallisuuden pohjalta päähuomio pidettiin lujuusominaisuuksissa. Mittaustulokset vahvistivat sen, että hampun vahvoilla niinikuiduilla oli positiivinen vaikutus lujuusominaisuuksiin, kuten repäisy- ja vetolujuus sekä 3D-venymä.
The literal part of this thesis included properties of non-wood fibres and their use and potential as a raw material in papermaking. The main focus was on industrial hemp, its properties, history of use in paper industry as well as the fibre decortication. In addition, the properties of folding box board were discussed.
The experimental part included pulp preparation and testing different pulp properties. Paper properties were measured from the laboratory made sheets. The properties measured were general properties, structural properties, optical properties, strength properties and the three-dimensional elongation. Main focus was on the strength properties. The measurements indicate that hemp fiber had clear positive effects especially on the strength properties, such as tear strength, tensile strength and 3D-elongation.