Papper uppvisar betydande tidsberoende mekaniska egenskaper som krypning och spänningsrelaxation. Det är känt att krypningen hos pappret påverkar till exempel en wellpapplådas förmåga att bära last under lång tid. En möjlighet att tillverka papper som kryper långsammare är därför önskvärd. Polyelektrolyter används ofta för att öka styrkan hos papper, och skulle kanske också kunna användas till att minska papprets krypning. Inverkan av polymera additiv på pappers krypegenskaper är emellertid knapphändigt beskrivet i litteraturen. Existerande studier har visat att polymera additiv inte påverkar krypningen hos starka papper och att fiberväggarna och fiber/fiber fogarna har fundamentalt olika betydelse för krypegenskaperna. Avsikten med denna avhandling var att undersöka hur adsorberade polyelektrolyter påverkar krypegenskaperna hos pappret. Ett av huvudsyftena var att studera om adsorptionen av en katjonisk polyelektrolyt – polyallylamin – endast till fiberytan eller tvärs hela fiberväggen ger olika effekt på krypningen hos papper tillverkade av dessa fibrer. En ny teknik där polyelektrolyten märks med en fluorescerande markör gör det möjligt att visualisera var i fibern de adsorberade molekylerna befinner sig. Resultaten visar att adsorption vid låg jonstyrka under kort tid bara ger adsorption till de yttre delarna av fiberväggen. Hög jonstyrka och lång adsorptions tid resulterar å andra sidan i adsorption tvärs hela fiberväggen. Med hjälp av denna teknik blev det också möjligt att klarlägga vilken inverkan polyelektrolytens läge i fiberväggen har på de slutgiltiga arkens mekaniska egenskaper. Krypprovning av de tillverkade arken visade tydligt att polyallylamin som endast adsorberat till fibrernas yttre delar minskade krypningen vid både 50 % och 90 % relativ luftfuktighet. Den uppnådda effekten visade sig dock bero på vilken typ av fibrer arken tillverkades av. Adsorption av katjoniserad stärkelse till fibrernas yta gav ingen nämnvärd effekt på arkens krypegenskaper, detta trots att stärkelse gav lika hög arkstyrka som polyallylamin. När polyallylamin adsorberades tvärs igenom fibrerväggen ökade krypningen vid 90 % relativ luftfuktighet väsentligt. Detta föreslås bero på att den adsorberade polyelektrolyten avsväller fibrerna vilket ger färre fiber/fiber kontakter och därmed en sämre fördelning av mekanisk last i arken. Det var emellertid inte möjligt att dra några definitiva slutsatser angående mekanismerna bakom de observerade skillnaderna i krypegenskaper. / Paper materials exhibit a significant time-dependent mechanical behaviour, such as creep and stress-relaxation. It is known that the creep of the paper affects the performance of corrugated boxes. The production of a paper having a lower creep rate is therefore desirable. Polyelectrolytes commonly used to increase the strength of paper could be an alternative for improving the creep properties. The influence of polymeric additives on the creep properties of paper is, however, poorly described in the literature. Published studies have shown that polymeric additives do not affect the creep behaviour of fully efficiently loaded paper sheets and that the fibre cell walls and the fibre/fibre joints have fundamentally different effects on the creep behaviour. The aim of the present thesis was to examine the influence of adsorbed polyelectrolytes on the creep behaviour of paper sheets made from the modified fibres. One of the main objectives was to establish whether there is a difference in effect on creep properties between adsorbing a cationic polyelectrolyte – polyallylamine – to the fibre surfaces or throughout the fibre cell walls. A technique which includes the labelling of polyelectrolytes with a fluorescent dye and microscopy of single fibres provided a visual record of the localisation of the adsorbed polyelectrolyte. This method showed that a low ionic strength and a short adsorption time resulted in adsorption of the polyelectrolyte only to the external parts of the fibres. A high ionic strength and a long adsorption time on the other hand, resulted in adsorption throughout the fibre walls. This made it possible to study the relationship between the mechanical properties of the sheets and the localisation of the adsorbed polyelectrolyte. Creep testing of the sheets showed that the adsorption of polyallylamine to the exterior parts of fibres decreased the creep at both 50% and 90% RH. The effect depended, however, on the type of fibre used. Adsorption of cationic starch to the fibres gave no significant reduction in creep rate, despite the fact that starch and polyallylamine had similar effect on the paper strength. When polyallylamine was adsorbed into the fibre cell walls, the creep at 90% RH increased. It is suggested that this was due to a deswelling of the fibres by the adsorbed polyelectrolyte, which resulted in fewer fibre/fibre contact points and hence a less efficient distribution of stresses in the sheet. It was not, however, possible to draw any definitive conclusions about the mechanisms behind the observed differences in creep behaviour. / QC 20101105
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-4553 |
| Date | January 2007 |
| Creators | Gimåker, Magnus |
| Publisher | KTH, Fiber- och polymerteknologi, Stockholm : KTH |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Licentiate thesis, comprehensive summary, info:eu-repo/semantics/masterThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Trita-CHE-Report, 1654-1081 ; 2007:70 |
Page generated in 0.002 seconds