The use of microcellulose in papermaking

Abstract

Cellulose is an organic compound that is obtained from wood pulp. It is principally used to produce paper and paperboard. Microcellulose (also named as microcrystalline cellulose) is a type of cellulose that has micro-scaled fibers. Over the past decade, the use of micro- and nanofibres of cellulose in various applications has been discussed. Cellulose is an essential part of paper, which affects some properties of a paper sheet depending on paper production methods, size and shape of cellulose.

The aim of this thesis work was to define which properties of paper were affected when using different methods to apply certain amounts of various microcellulose types in papermaking.

Paper sheets were made with different dosages of microcellulose and retention aids. Different properties of paper sheets were tested, such as tensile strength, beta formation, sheet weight, roughness, thickness, transparency and opacity.

These types of microcellulose proved to be inefficient leading to decline in tensile strength of paper, increase of roughness and no change in optical properties. Parameters of paper depend upon raw materials it is made from, application methods, paper machine properties and standards. Microcellulose has to be studied more and applied in papermaking under different conditions. Reliable methods of using microcellulose have to be invented in order to reveal its true potential in paper industry.

Selluloosa on orgaaninen yhdistelmä, jota esiintyy puussa. Sen pääasialla käyttökohteita ovat paperi- ja kartonkituotteet. Mikrosellulosa (tunnetaan myös nimellä mikrokristalliselluloosa) on selluloosalaji, joka koostuu mikrokokoluokan kuiduista. Viime vuosikymmenen aikana mikro- ja nanokuitujen sovellukset ovat olleet suuren kiinnostuksen kohteina.

Tämän työn tarkoituksena on määritellä, mihin paperinominaisuuksiin voitiin vaikuttaa lisäämällä mikrosellua eri ainemäärillä.

Työssä valmistettiin paperiarkkeja, jotka sisälsivät vaihtelevissa määrin mikrosellua sekä vakiomäärän retentioainetta. Arkeista testattiin vetolujuus, neliöpaino, karheus, paksuus, läpinäkyvyys ja opasiteetti.

Testien perusteella nähtiin, että mikrosellu heikentää paperin vetolujuutta, lisää karheutta, eikä aiheuta muutoksia optisiin ominaisuuksiin. Tuloksia tarkastellessa houomattiin, että paperinvalmistuksessa käytetty arkkiformerin raina on liian suuri mikrosellusovelluksia varten. Tämä aiheutti erittäin heikon kiintoaineen retention mikrosellun osalta. Tästä syystä mikrosellun käyttömahdollisuuksia tulee tutkia paremmin sopivammissa olosuhteissa.