Biobarrierien mittausmenetelmät paperin ja kartongin jatkojalostuksessa

Abstract

Tämän Pro gradu- tutkielman kirjallisessa osassa käsitellään biopohjaisten päällysteiden käyttöä ja mittausmahdollisuuksia paperi- ja kartonkiteollisuudessa. Kirjallisessa osassa tarkastellaan paperin ja kartongin päällystyksessä käytettäviä yleisimpiä yhdisteitä ja niiden barrier-ominaisuuksia. Erityisesti tarkastelussa ovat biopohjaiset päällysteet, jotka EU:n SUP (single-use plastic, kertakäyttömuovi) -direktiivin myötä tulevat yleistymään seuraavien vuosien aikana. Päällysteiden lisäksi tutkielmassa tarkastellaan ekstruusio- ja dispersiopäällysteiden kierrätettävyyttä ja kompostoituvuutta. Ekstruusiopäällystyksessä käytetään yleisesti synteettisiä muoveja, kun taas dispersiopäällystys on yleistä biopohjaisilla päällysteillä. Kirjallisessa osassa käydään läpi myös päällystemäärän mittaamiseen soveltuvien menetelmien teoriaa sekä kirjallisuudessa esiintyviä tutkimuksia kyseessä olevista menetelmistä. Lopuksi käsitellään vielä lyhyesti päällysteen laadunvalvontaa paperi- ja kartonkikoneilla. Työn kokeellisessa osuudessa valmistettiin styreeniakrylaatti- ja styreenibutadieenilateksisarjat, joiden avulla määritettiin korrelaatio kullekin mittausmenetelmälle. Mittausmenetelminä käytettiin keski- ja NIR-alueen IR spektrometriä sekä UV-Vis-spektrometriä. Kalibroitujen lateksisarjojen avulla voitiin määrittää lateksien määrät kaupallisissa päällysteissä. Kalibrointien tekeminen styreeniakrylaatti- ja styreenibutadieenilateksille onnistui kaikilla menetelmillä. Kaupallisten päällysteiden lateksimäärän mittaamisessa ongelmia tuottivat kaupalliset päällysteet, joiden tarkkaa koostumusta ei tiedetty. Kaupallisten päällysteiden lateksimäärät, jotka saatiin mitattua, olivat välillä 40–70 % kokonaispäällystemäärästä. Kokeellisessa osuudessa huomattiin, että monomeerien suhde latekseissa sekä muut samankaltaiset yhdisteet kuin merkkiaine päällysteessä vähentävät mittauksen tarkkuutta. Tämän takia on tärkeää tietää mitattavan päällysteen koostumus ja resepti ennen mittausta. Tutkielma loi hyvän pohjan lateksien käyttämiseen merkkiaineena kokonaispäällystemäärämittauksessa.