PLA-kuidun vaikutus paperin mekaanisiin ominaisuuksiin

Abstract

Tämä opinnäytetyö tehtiin toimeksiantona Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun Sa-vonlinnan Kuitulaboratoriolla. Tavoitteena oli tutkia PLA:n vaikutusta paperin venyvyyteen ja lämpömuokattavuuteen. Tutkittiin polylaktidi-kuitujen vaikutusta paperin lisäaineena sekä käytettiin ultraääntä PLA-kuitujen pintamuokkaukseen. Tämä opinnäytetyö liittyi yh-tenä osa-alueena isompaan projektiin nimeltään NewPro. Opinnäytetyöhön haettiin tietoa kirjallisuuslähteistä, sekä perehdyttiin kokeelliseen osuuteen Kuitulaboratoriossa.

Teoriaosuudessa käsitellään paperin ominaisuuksia, polylaktidia ja sen hajoamista sekä lämpömuovausta. Kokeellisessa osuudessa käydään läpi paperiarkkien erilaiset valmis-tus- ja mittausmenetelmät, joissa käytettiin erilaisia laboratoriolaitteita. Pääpaino kokeelli-sessa osuudessa oli selvittää PLA:n kuitujen yhteensopivuutta sellun kanssa, ja siten ne parantavat paperin mekaanisia ominaisuuksia.

Työ suoritettiin valmistamalla koearkkeja, joissa PLA:n osuus kasvoi, ja jokaisesta koesar-jasta valittiin 10 arkkia grillaukseen. Koearkkien neliömassana oli 100g/m2. Työssä saatu-jen lopputuloksien perusteella ei saatu haluttua hyötyä. PLA:n ja selluloosan yhteensopi-vuus oli tuloksien perusteella huonoa siksi, koska selluloosa on hydrofiilinen, ja polylakti-di ei sitoutunut halutulla tavalla selluun johtuen sen hydrofobisuudesta.

Poikkeuksena olivat grillatut koearkit joiden PLA:n osuus oli 5 % ja 15 %, sillä näiden mur-tovenymät paranivat suhteessa grillattuihin 0 % PLA-arkkeihin. Myös vetoindeksikin pa-rantui PLA:n ollessa 5 %.

This thesis was commissioned by the Savonlinna FiberLaboratory of South-Eastern Fin-land University of Applies Sciences. The objective was to examine the effect of PLA on paper extensibility and thermoformability. The effect of polylactide fibers as paper admix-ture was examined and ultrasound was used for the surface modification of PLA fibers. This thesis was a part of a larger project by the name of New Pro. This thesis was made by using various literary sources and the practical part was conducted in the FiberLaboratory.

The theory section of the thesis deals with the properties of paper with a focus on polylac-tide and its decomposition, as well as thermoforming. The experimental part examines the methods of manufacturing and measuring different types of paper sheets using different sorts of laboratory equipment. The main emphasis in the experimental part was to examine the compatibility of PLA fibers with pulp and how they improve the mechanical properties of paper.

Test sheets were produced in different series, with PLA share increased, and for each test series 10 sheets were selected for grilling. The test sheet grammage was 100 g/m2. Based on the results obtained from this work, the desired benefits were not obtained. Based on the results, the compatibility of PLA and cellulose was unsatisfactory because the cellu-lose was hydrophilic and polylactide doesn´t bind to pulp as desired because it is hydro-phobic.

Exceptions were grilled test sheets with 5 % and 15 % PLA share and the ultimate strain of these improved compared with grilled sheets 0 % PLA. The tensile index also improved with PLA being 5 %.