Influence of adsorbed polyelectrolytes and adsorption conditions on creep properties of paper sheets made from unbleached kraft pulp

Sammanfattning: Papper uppvisar betydande tidsberoende mekaniska egenskaper som krypning och spänningsrelaxation. Det är känt att krypningen hos pappret påverkar till exempel en wellpapplådas förmåga att bära last under lång tid. En möjlighet att tillverka papper som kryper långsammare är därför önskvärd. Polyelektrolyter används ofta för att öka styrkan hos papper, och skulle kanske också kunna användas till att minska papprets krypning. Inverkan av polymera additiv på pappers krypegenskaper är emellertid knapphändigt beskrivet i litteraturen. Existerande studier har visat att polymera additiv inte påverkar krypningen hos starka papper och att fiberväggarna och fiber/fiber fogarna har fundamentalt olika betydelse för krypegenskaperna.Avsikten med denna avhandling var att undersöka hur adsorberade polyelektrolyter påverkar krypegenskaperna hos pappret. Ett av huvudsyftena var att studera om adsorptionen av en katjonisk polyelektrolyt – polyallylamin – endast till fiberytan eller tvärs hela fiberväggen ger olika effekt på krypningen hos papper tillverkade av dessa fibrer.En ny teknik där polyelektrolyten märks med en fluorescerande markör gör det möjligt att visualisera var i fibern de adsorberade molekylerna befinner sig. Resultaten visar att adsorption vid låg jonstyrka under kort tid bara ger adsorption till de yttre delarna av fiberväggen. Hög jonstyrka och lång adsorptions tid resulterar å andra sidan i adsorption tvärs hela fiberväggen. Med hjälp av denna teknik blev det också möjligt att klarlägga vilken inverkan polyelektrolytens läge i fiberväggen har på de slutgiltiga arkens mekaniska egenskaper.Krypprovning av de tillverkade arken visade tydligt att polyallylamin som endast adsorberat till fibrernas yttre delar minskade krypningen vid både 50 % och 90 % relativ luftfuktighet. Den uppnådda effekten visade sig dock bero på vilken typ av fibrer arken tillverkades av. Adsorption av katjoniserad stärkelse till fibrernas yta gav ingen nämnvärd effekt på arkens krypegenskaper, detta trots att stärkelse gav lika hög arkstyrka som polyallylamin.När polyallylamin adsorberades tvärs igenom fibrerväggen ökade krypningen vid 90 % relativ luftfuktighet väsentligt. Detta föreslås bero på att den adsorberade polyelektrolyten avsväller fibrerna vilket ger färre fiber/fiber kontakter och därmed en sämre fördelning av mekanisk last i arken. Det var emellertid inte möjligt att dra några definitiva slutsatser angående mekanismerna bakom de observerade skillnaderna i krypegenskaper.