| Summary: | Tässä Pro gradu -tutkielmassa tarkasteltiin, kuinka vaahdon ominaisuudet muuttuvat eri fysikaalisten ja kemiallisten muuttujien vaikutuksesta. Fysikaalisia muuttujina oli vaahdotustapa, joista toinen oli sekoittaminen ja toinen ilman syöttäminen. Sekoittamista käytettäessä testattiin eri sekoitusnopeuksia ja syötettäessä ilmaa kasvatettiin syötettävän ilman määrää. Kemiallisina muuttujina olivat kokoajan kaksi eri pinta-aktiivista ainetta, eli tensidiä. Toinen tensidi oli anioninen ja toinen ei-ioninen. Tensidimäärän, retentioaineen ja liiman suhteen vaikutusta vaahdon ominaisuuksiin tarkasteltiin. Nämä kaikki testit tehtiin kolmelle eri kuitutyypille, joista kaksi oli valkaistua kemiallisesti valmistettua sellua ja yksi oli valkaistu kemikuumahierre. Lisäksi testattiin mikrofibrilloidun selluloosan (MFC) prosentuaalisen määrän vaikutusta vaahdon ominaisuuksiin. Eri muuttujien vaikutusta pintajännitykseen seurattiin tensiometrillä. Kirjallisuusosiossa esiteltiin vaahtojen ja tensidien ominaisuuksia, tarkasteltiin, kuinka erilaiset kuidut ja paperinvalmistuskemia vaikuttavat vaahdon ominaisuuksiin. Lopuksi tarkasteltiin myös vaahtorainaamisprosessia ja vaahdon laadunhallintaa niissä.
Ilman syöttöä ei voitu käyttää eri kuitujen vaahdon ominaisuuksien vertailuun, sillä kuidut eivät tarttuneet kupliin, vaan jäivät omaksi kerrokseksi vesifaasiin. Sekoittamisnopeudella havaittiin olevan suuri merkitys ilmapitoisuuteen ja erityisesti kuplakokoon. Kemiallisilla muuttujilla ei ollut suurta vaikutusta kuplakokoon, johtuen luultavasti siitä, että kaikki testit tehtiin sekoittamalla. Kemiallisista muuttujista suurin merkitys oli tensidin määrällä. MFC:n määrällä havaittiin vaikutus vaahdon ilmapitoisuuteen. Massan valmistustapa vaikutti ominaisuuksiin, kemikuumahierre tuotti korkeamman ilmapitoisuuden kuin valkaistu kemiallinen massa.
Pintajännitystä ei voitu mitata kuitupitoisesta näytteestä, joten kuidut suodatettiin. Pintajännitys muuttui tensidimäärän muuttuessa. Paperinvalmistuskemia ei osoittanut pinta-aktiivisuutta. Mikään kuitu ei ollut pinta-aktiivinen sakeudessa 1.2 %, alkuperäisessä sakeudessa kemikuumahierre osoitti pinta-aktiivisuutta.
The target of this Master’s thesis was to investigate foam properties with different physical and chemical variables. The physical variables were how foam was produced, air injection compared to mixing. Within those variables, the air flow rate and mixing speed were varied. The chemical variables were two different surface active chemicals (surfactants) with different ionic natures, one anionic and one non-ionic. Other chemicals added were retention aid and sizing agent. The amount of surfactant was varied as well. All of these were tested with three different types of pulp, two of which were bleached chemical pulps and one was bleached chemi-thermomechanical pulp. The addition of microfibrillated cellulose (MFC) was tested. Surface tension values were monitored with different variables. The literature review covered the basic principles of foams and surfactants and how fibers and papermaking chemistry affect the properties of foam. The foam forming process was reviewed as well as how to control foam properties in foam forming processes.
Air injection tests could not be conducted with the pulps because the pulp separated into its phase rather than blending into the foam. Mixing speed, surfactant concentration, and the dose of MFC had the most effect on the air content of the foam. The addition of a retention aid and sizing agent did not affect noticeably the air content. The mixing speed affected the bubble size. As mixing was used to produce the foam for most tests, bubble size did not change drastically as chemical variables were varied. The procedure of how the pulp is manufactured, however, had a noticeable effect on air content, with the chemi-thermomechanical pulp producing the highest air content.
Surface tensions could not be measured from the pulp slurry as the fibers interfered with the measurement. The fibers were filtrated, only the liquid part was measured. None of the pulps showed surface activity at a diluted concentration of 1.2 %. Chemi-thermomechanical pulp showed surface activity at the original consistency of 2.2 %, but chemical pulps did not. The retention aid and sizing agent did not show surface activity.
|
|---|