Improving strength and resilience of foam-formed fibre cushioning
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2022-08-23
Department
Major/Subject
Fibre and Polymer Engineering
Mcode
CHEM3024
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
72+14
Series
Abstract
Sustainability has become one of the key factors driving in the decision of materials for different applications. In package cushioning, new environmentally friendly alternatives are needed to reduce the use of non-renewable polymeric foams. Fibre-based foam-formed cushioning materials are promising alternatives to replace some of the petroleum-based materials. In this work, the aim was to improve strength and resilience of foam-formed structures with various chemicals. Bleached chemi-thermomechanical pulp (BCTMP) fibres were used together with non-ionic foaming agent (AG6210) as a base structure for foam-formed materials with a target density of 60 kg/m3. The dynamic shock cushioning results from mechanical testing, Platen drop test, showed that the samples including chitosan and synthetic latex resulted in the highest maximum G values together with the highest resilience. Micro-computed X-ray tomography and Scanning Electron Microscopy (SEM) images showed variation in the internal structures of different samples; more homogeneous structures with smaller and more even pore size distribution performed better in general. However, more research is needed to understand the causality better.Kestävästä kehityksestä on tullut yksi avaintekijöistä valittaessa materiaaleja eri sovelluksiin. Pakkauspehmusteiksi tarvitaan uusia ympäristöystävällisiä vaihtoehtoja uusiutumattomien polymeerivaahtojen käytön vähentämiseksi. Vaahtorainatut kuitumateriaalit ovat yksi lupaava vaihtoehto korvaamaan osan fossiilipohjaisista materiaaleista. Tässä työssä tarkoituksena oli parantaa vaahtorainattujen kuiturakenteiden lujuutta ja palautuvuutta eri kemikaalien lisäyksellä. Pohjamateriaalina käytettiin valkaistua kemitermomekaanista massaa (BCTMP) yhdessä nonionisen vaahdotusaineen (AG6210) kanssa, ja lopputuotteiden tavoitetiheys oli 60 kg/m3. Dynaamiset iskunvaimennustulokset mekaanisesta testistä, ”Platen drop test”, osoittivat, että kitosaania ja synteettistä lateksia sisältävät näytteet johtivat korkeimpiin maksimi G-arvoihin yhdessä parhaimman palautuvuuden kanssa. Mikrotietokoneröntgentomografia- ja pyyhkäisyelektronimikroskooppi (SEM) -kuvat osoittivat vaihtelua eri näytteiden sisärakenteissa; homogeenisimmät rakenteet, joissa oli pienempi ja tasaisempi huokoskokojakauma, johtivat yleisesti parempaan lujuuteen ja palautuvuuteen. Lisätutkimusta kuitenkin vielä tarvitaan, jotta vaikutuksia ymmärretään paremmin.Description
Supervisor
Paltakari, JouniThesis advisor
Pääkkönen, ElinaKeywords
foam forming, foam technology, cellulose, cushioning, packaging, strength