Jauhetun ohran- ja kaurankuoren vaikutus paperin ominaisuuksiin

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää, onko jauhetulla ohran- ja kaurankuorella vaikutusta paperin ominaisuuksiin. Teollisuuden tuotannon toimista jää usein raaka-aineista ylijäämänä sivuaineita, joita ei pystytä omassa tuotannossa käyttämään. Usein nämä ylijääneet sivuaineet käytetään lämpöenergian tuotannossa. Tässä opinnäytetyössä testattiin ohran- ja kaurankuoren vaikutusta paperin ominaisuuksiin.

Mittaukset suoritettiin Tampereen ammattikorkeakoulun paperi- ja pakkauslaboratoriossa ja ne tehtiin paperin perus-, pinta- ja lujuusominaisuuksista sekä optisista ominaisuuksista. Mittauksien paperinäytteinä olivat: referenssinä toiminut mäntysellu, mäntysellun ja ohrankuoren yhdistelmät sekä mäntysellun ja kaurankuoren yhdistelmät. Yhdistelmien ohran- ja kaurankuorten pitoisuudet olivat: 5 %, 15 %, 25 % ja 50 %. Paperi-näytteistä tehtiin vielä Tampereen ammattikorkeakoulun pilot-kalanterilla kalanteroidut versiot ja tuloksia verrattiin myös näissä kalanteroiduissa papereissa.

Perus- ja pintaominaisuuksien tuloksista nähtiin, että ilmanläpäisy, karheus ja formaatio kasvoivat verrattaessa referenssiin. Kosteuspitoisuus ja tiheys sen sijaan pysyivät samoina lukuun ottamatta hajonnan aiheuttamia poikkeamia. Kiillon mittauksista havaittiin, että arvot laskivat verrattaessa referenssiin.

Mittaustulosten mukaan ohran- ja kaurankuorellisten paperien lujuusominaisuudet heikentyvät, kun kuoren osuutta kasvatettiin. Lujuusominaisuuksien mittauksia tehtiin murtovenymästä, murtotyöstä sekä veto- ja repäisylujuudesta. Optisten ominaisuuksien kohdalla kuorellisten näytteiden mittaustulokset kertoivat, että värisävy siirtyi keltaiseen suuntaan, vaaleus laski sekä opasiteetti nousi verrattaessa referenssiin.

Tärkeimmät ohran- ja kaurankuoren erot muodostuivat kaurankuorinäytteiden suuremmasta partikkelikoosta ja näytteiden vaaleuden erosta. Tämän työn kaltaisesti käytetty ohran- ja kaurankuori ei sovellu parantamaan tai korvaamaan paperin tarvittavia laatuominaisuuksia. Kuitenkin ohran- ja kaurankuoren käsittelyn lisätutkimus voi tuoda uutta tietoa tai jopa parantaa raaka-aineen paperiin tuomia ominaisuuksia.

The purpose of this thesis was to determine how milled barley and oats shell affect the properties of the paper. All measurements of the work were performed in the paper and packaging laboratory at Tampere University of the Applied Sciences and they were made of basic, surface, strength and optical properties.

The samples used for the measurements were the pine pulp and the combinations of pine pulp and barley shells or oat shells. The reference point was a 100 % pine pulp and the concentrations of the combinations were 5 %, 15 %, 25 % and 50 % of shells. Calendered versions of the paper samples were also made with pilot calender at Tampere University of the Applied Sciences.

The basic and surface properties measurement results showed that air permeability, roughness and formation increased compared with the reference. The moisture content and density of the paper samples remained the same and the gloss measurement values decreased compared with the reference.

The measurements of the strength properties of the paper were made from stretch at break, breaking energy, tensile strength and tearing strength. According to the measurement results, the barley shells and the oat shells weakened the strength properties when the portion of shell increased. The results of the optical properties showed that the shells decreased brightness and raised opacity. It was also apparent from the result that the hue of the paper shifted to yellow.

The main differences between the barley shell and the oat shell were the greater particle size of the oat shell and the difference in the brightness of the samples. Barley shells and oat shells are not suitable for improving or replacing the required quality of paper if used like in this work. However, further research into the preparation of shells would be beneficial because it can provide new information or even improve the properties of the shells.