Päällysteessä käytetyn MFC:n vaikutus kartongin ominaisuuksiin
Laitinen, Nea (2025)
Kandidaatintyö
2025
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025042530774
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025042530774
Tiivistelmä
Ympäristötietoisuuden myötä on alettu etsiä vaihtoehtoisia materiaaleja pakkausteollisuuteen korvaamaan öljypohjaisia muoveja. Vaihtoehdoksi on noussut kartonki, jonka ominaisuuksia voidaan parantaa erilaisilla päällysteillä. Yksi lupaava materiaali tähän tarkoitukseen on mikrofibrilloitu selluloosa (MFC). MFC:llä päällystetyllä kartongilla on kuitenkin vielä haasteita erityisesti kosteudenkestävyyden osalta.
Tämän työn kirjallisuusosassa tarkastellaan, mitä MFC on materiaalina, miten sitä voidaan valmistaa ja millaisiin ominaisuuksiin se vaikuttaa, kun sitä käytetään paperin ja kartongin päällysteenä. Työn kokeellisessa osassa tutkitaan, miten eri fibrillaatioasteen MFC (X3/X5) vaikuttaa kartongin mekaanisiin ominaisuuksiin. Työssä verrataan MFC-päällystettyjä ja päällystämättömiä kartonkeja sekä tarkastellaan eri olosuhteiden (23°C ja 50 % RH sekä 23°C ja 80 % RH) vaikutuksia niiden ominaisuuksiin.
Tulokset osoittivat, että korkeampi ilmankosteus lisäsi kartongin neliömassaa ja paksuutta, mutta heikensi vetolujuutta ja taivutusvastusta. MFC-päällystys lisäsi kartongin paksuutta ja taivutusvastusta, mutta heikensi vetolujuutta ja repäisylujuutta erityisesti korkeassa ilmankosteudessa. Fibrillaatioaste vaikutti kartongin ominaisuuksiin jossain määrin: MFC X3 tuotti suuremmat arvot repäisylujuudessa, taivutusvastuksessa, ilmanläpäisevyydessä ja pinnankarheudessa, kun taas MFC X5 paransi hieman vetolujuutta. Venymässä ja neliömassassa ei havaittu merkittäviä eroja eri fibrillaatioasteiden välillä. Tulokset olivat osittain yhteneviä aiempien tutkimusten kanssa ja osoittivat, että MFC:llä päällystäminen vaikuttaa kartongin suorituskykyyn sekä positiivisesti että negatiivisesti. Tutkittavaa ja kehitettävää kuitenkin vielä löytyy.
Tämän työn kirjallisuusosassa tarkastellaan, mitä MFC on materiaalina, miten sitä voidaan valmistaa ja millaisiin ominaisuuksiin se vaikuttaa, kun sitä käytetään paperin ja kartongin päällysteenä. Työn kokeellisessa osassa tutkitaan, miten eri fibrillaatioasteen MFC (X3/X5) vaikuttaa kartongin mekaanisiin ominaisuuksiin. Työssä verrataan MFC-päällystettyjä ja päällystämättömiä kartonkeja sekä tarkastellaan eri olosuhteiden (23°C ja 50 % RH sekä 23°C ja 80 % RH) vaikutuksia niiden ominaisuuksiin.
Tulokset osoittivat, että korkeampi ilmankosteus lisäsi kartongin neliömassaa ja paksuutta, mutta heikensi vetolujuutta ja taivutusvastusta. MFC-päällystys lisäsi kartongin paksuutta ja taivutusvastusta, mutta heikensi vetolujuutta ja repäisylujuutta erityisesti korkeassa ilmankosteudessa. Fibrillaatioaste vaikutti kartongin ominaisuuksiin jossain määrin: MFC X3 tuotti suuremmat arvot repäisylujuudessa, taivutusvastuksessa, ilmanläpäisevyydessä ja pinnankarheudessa, kun taas MFC X5 paransi hieman vetolujuutta. Venymässä ja neliömassassa ei havaittu merkittäviä eroja eri fibrillaatioasteiden välillä. Tulokset olivat osittain yhteneviä aiempien tutkimusten kanssa ja osoittivat, että MFC:llä päällystäminen vaikuttaa kartongin suorituskykyyn sekä positiivisesti että negatiivisesti. Tutkittavaa ja kehitettävää kuitenkin vielä löytyy.