Painopaperin päällystyskerroksen sideainelateksien analysointi

Abstract

Tämän pro gradu -tutkielman tavoitteena oli löytää menetelmä painopaperin päällystyskerroksessa käytettyjen sideainelateksien tunnistamiseksi ja kvantitoimiseksi. Päällystetyt paperit ovat kemiallisen analyysin näkökulmasta erittäin haastavia näytteitä, sillä ne koostuvat useista erilaisista kerroksista ja ovat siksi hyvin heterogeenisiä. Päällystyspastassa voidaan käyttää runsaasti erilaisia yhdisteitä riippuen valmiin tuotteen käyttötarkoituksesta. Muun muassa nämä seikat asettavat monia vaatimuksia sopivan analyysimenetelmän löytämiseksi.

Tutkielman kirjallisuusosan alussa tutustuttiin painopaperin päällystämiseen sekä päällystyspastan eri komponentteihin. Tämän jälkeen syvennyttiin pastassa käytettävien sideaineiden, tarkemmin ottaen lateksien, vaihtoehtoisiin tunnistus- ja kvantitointimenetelmiin sekä menetelmien keskinäiseen vertailuun. Vertailun perusteella valittiin kokeellisessa osassa testattaviksi menetelmiksi FTIR-ATR-spektrometri, konfokaali Raman-mikroskooppi sekä Py GC/MS. Kyseisten menetelmien mahdollisuuksien ja rajoitteiden tutkimisessa käytettiin kolmea erilaista näytetyyppiä: koostumukseltaan tunnettuja pastanäytteitä, laboratoriopäällystettyjä papereita sekä pilottiajoissa valmistettuja papereita. Näytteet mitattiin tavallisesti ilman esikäsittelyjä, mutta Raman-mittauksia varten paperinäytteistä valmistettiin myös hartsiin valettuja mikrotomoituja poikkileikkeitä eri päällystyskerrosten analysoimiseksi.

Tutkimuksessa saadut tulokset osoittivat, että jokaisella valitulla analyysimenetelmällä saadaan keskenään erilaista tietoa lateksien identifioimiseksi. FTIR-ATR:llä voitiin tunnistaa helpoiten akrylaatti- ja asetaattiryhmät sekä päällystyspastassa käytetyt pigmentit, Py-GC/MS:lla styreeni, akrylaatti ja butadieeni sekä Raman-mikroskoopilla styreeni. Kvantitointimenetelmänä FTIR-ATR:llä saatiin parhaimmat tulokset, mutta menetelmä vaatii yhä kehittämistä. Myös Py-GC/MS:lla voi olla tulevaisuudessa mahdollisuudet lateksimäärän analysoimiseksi, jos kalibrointinäytteistä tehdään entistä enemmän tutkittavan näytteen kaltaisia. Raman-mikroskoopilla on mahdollista saada tietoa lateksin migratoitumisesta sekä erilaisista päällystyskerroksista.