Paperin hydrofobiliimauksen purkautumiseen vaikuttavat mekanismit

Abstract

Työssä tutkittiin liimauksen reversiota ja häviämistä erilaisilla hydrofobiliimoilla alkaalisessa paperinvalmistuksessa käytettävien täyteaineiden kanssa. Liimauksen reversiota ja häviämistä arvioitiin arkkimuotilla valmistetuista koearkeista mittaamalla hydrofobiliimautuneisuutta kuvaavia ominaisuuksia kuten raakareunan absorptio ja kontaktikulma. Liimauksen reversiota kiihdytettiin lämpökäsittelyllä ja UV-säteilytyksellä. Liimauksen häviämistä tutkittiin muuttamalla viiraveden alkaalisuutta ja käyttämällä kalsiumkarbonaattia täyteaineena. Verrattaessa käytettyjä hydrofobiliimoja ASA1+AKD -liimayhdistelmällä ja AKD -liimauksella saavutettiin paperille paras liimautuneisuus. ASA2 -liimauksella saavutettiin paperille parempi liimautuneisuus kuin ASA1 -liimalla. Kalsiumkarbonaatilla täytetyillä arkeilla mitattiin korkeampi liimautuneisuus kuin kaoliinilla täytetyillä arkeilla. Kokeellisessa osassa tutkittiin myös 4 tuntia kestävän 105°C lämpökäsittelyn ja UV-säteilytyksen sekä viiraveden alkaalisuuden vaikutusta hydrofobiliimauksen reversioon ja häviämiseen. Liimauksen reversiota aikaansai UV-säteily ja lämpökäsittely. UV-säteily ja lämpökäsittely näyttävät aikaansaavan kovalenttisen esterisidoksen katkeamisen tai hydrolysoitumisen liimamolekyylin ja selluloosan karboksyyliryhmän välillä. Liimauksen reversiota havaittiin jokaisella hydrofobiliimalla. Liimauksen häviämistä aikaansai korkea viiraveden alkaalisuus (520 ppm CaCO3). Liimauksen häviämisen aiheuttamaa alhaisempaa liimautuneisuutta havaittiin myös viiraveden alkaalisuuden ollessa normaalia tasoa (250 ppm CaCO3), kun täyteaineena käytettiin saostettua kalsiumkarbonaattia.

The aim of this study was to study size reversion and size fugitivity using different hydrofobic sizes and fillers commonly used in neutral papermaking. Size reversion and size fugitivity were studied by measuring of hydrofobic sizing level with raw edge pickup method and contact angle method for the testing sheets made with sheet mould. Size reversion was catalysed with UV-radiation and thermal aging. Size fugitivity was estimated by changing alkalinity of tail water and using calcium carbonate as a filler. The best hydrofobic sizing level was achieved by using ASA1+AKD and AKD -sizing. A better hydrofobic sizing level was achieved with ASA2 -sizing than with ASA1 -sizing. Hydrofobic sizing level was higher using calcium carbonate as a filler than with kaolin clay. The hydrofobic sizes' reversion and fugitivity were studied using 4 hour 105°C thermal aging, 4 hour UV-radiation and adjusting tail water alkalinity. Size reversion was found in papers treated with UV-radiation and thermal aging. UV-radiation and thermal aging seem to accomplish breakage or hydrolysis of the covalent ester bond between the size molecule and cellulose hydroxul group. Size reversion was found with every hydrofobic size. Size fugitivity was accomplished in the sheets made with high tail water alkalinity (520 ppm CaCO3). A lower hydrofobic sizing level caused by sizing fugitivity was also accomplished in testing sheets which were made using normal tail water alkalinity (250 ppm CaCO3) and filled with precipitated calcium carbonate.