Enhancement of translucence in fiber-based packaging materials
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
Biomaterials Science
Mcode
CHEM3041
Degree programme
Nordic Master in Polymer Technology
Language
en
Pages
71+26
Series
Abstract
The utilization of fiber-based packages has started to take more place at the packaging sector but is still restricted by a lack of transparency. Today this challenge is tried to be solved by paying more attention on the characteristics of nanofibers and their possibilities. The usage of nanofibers is, however, facing issues such as long dewatering times, demand to modify pulp fibers and changes in production line machines. Therefore, the purpose of this study is to bring up new insights how to enhance the translucence in fiber-based packaging materials by an impregnation treatment without fiber modification, long dewatering time or toxic impregnation compounds. Four compounds sucrose octaacetate (SOA), sucrose acetate isobutyrate (SAIB), α-D-glucose pentaacetate (GPA) and polyvinylalcohol (PVA) were impregnated into a yellowish uncalendared base paper without surface sizing. The hypothesis was that it is possible to achieve significantly higher translucence of a glassine paper (>>50 %) by impregnation of a compound with a similar refractive index to cellulose and calendering. This study confirmed the hypothesis when calendered 23 % blade coated SAIB samples resulted in translucence over 64 %. At the same time, it was noticed that increase in density did not explain the increased translucence, but more important requirements were the properties of the impregnated compound such as melting point at room temperature, viscosity, amorphous structure and additives of the paper. It was also found that SAIB did not cause negative impacts on tensile strength or contact angle measurements. The results of this study offered fundamental information for the possible future steps towards transparent paper without pulp fiber modifications.Yksi merkittävimmistä kuitupohjaisten pakkausmateriaalien kasvua rajoittavista tekijöistä on edelleen niiden riittämätön läpinäkyvyys. Läpinäkyvyyttä on yritetty parantaa hyödyntämällä nanokuituja, mutta myös niiden aiheuttamat haasteet kuten pitkät vedenpoistoajat ja vaatimukset muokata sellua ja tuotantolinjoja on koettu rajoittaviksi tekijöiksi. Tämän työn tarkoituksena onkin tuoda esille uusia vaihtoehtoja, joilla kuitupohjaisten pakkauksien läpinäkyvyyttä voitaisiin selvästi parantaa ilman yllä mainittuja rajoitetekijöitä. Tässä työssä neljä toisistaan kemiallisesti eroavaa yhdistettä sukroosi okta-asetaatti (SOA), sukroosi asetaatti-isobutyraatti (SAIB), α-D-glukoosi-penta-asetaatti ja polyvinyylialkoholi (PVA) impregoitiin kalanteroimattomaan pohjapaperiin. Työn hypoteesi oli, että glassiini-paperin läpinäkyvyyttä voidaan huomattavasti parantaa (<<50 %) kalanteroimalla ja impregoimalla yhdiste, jonka taitekerroin vastaa selluloosan taitekerrointa. Tämä hypoteesi todettiin todeksi, kun 64 % läpinäkyvyys saavutettiin kalanteroidulla ja teräpäällystetyllä 23 % SAIB näytteellä. Poikkeuksellisesti myös huomattiin, että selittävänä tekijänä ei ollut kasvanut tiheys vaan lisätyn yhdisteen ominaisuudet kuten sulamispiste, viskositeetti, amorfinen rakenne ja lisäaineet. SAIB:in lisääminen ei heikentänyt paperin lujuusominaisuuksia tai vedenpitävyyttä. Tämän työn tulokset tarjoavat uuden ratkaisun saavuttaa korkeampia läpinäkyvyysarvoja kuitupohjaisilla pakkausmateriaaleilla.Description
Supervisor
Vuorinen, TapaniThesis advisor
Mäkinen, TuomasLaine, Christiane
Keywords
cellulose, translucence, paper, fiber-based packages, impregnation