search query: @keyword paperi / total: 28
results-list
reference: 14 / 28
« previous | next »
Author:Merisalo, Jarno-Petteri
Title:Optimization of ASA emulsification in internal sizing of paper and board
Alkenyyli meripihkahappoanhydridin emulgoinnin optimointi paperin ja kartongin massaliimauksessa
Publication type:Master's thesis
Publication year:2009
Pages:100 s. + liitt. 8      Language:   eng
Department/School:Puunjalostustekniikan laitos
Main subject:Puunjalostuksen kemia   (Puu-19)
Supervisor:Laine, Janne
Instructor:Lindfors, Juha
Electronic version URL: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201203091393
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions
close

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark TKK  452   | Archive
Keywords:emulsion
emulsification
ASA
internal sizing
paper
emulsio
emulgointi
ASA
massaliimaus
paperi
Abstract (eng): In paper- and boardmaking, internal sizing is used for making the end product more resistant to liquid penetration.
Rosin, Alkyl Ketene Dimer (AKD) and Alkenyl Succinic Anhydride (ASA) internal sizing agents exist for this purpose.
ASA is added to the papermaking process in the form of an emulsion.
The dispersion of ASA oil, water, and a stabilizing agent (stabilizer) are mixed under shear forces to create the emulsion.

In this master's thesis, different emulsions, emulsification techniques and stabilizers in the process industry were studied.
Emulsions in food, medical, petroleum and papermaking processes had potential stabilizers to be used for hydrophobation of paper and board with ASA.
The comparison between rosin, AKD and ASA internal sizing agents was also done.
The goal was to find optimal emulsification methods and emulsion stabilizers for ASA emulsification.

The effect of different ASA compounds, one pure ASA and the other, easy emulsifying (EE-ASA), with surface active agents (surfactants) added, were examined with various emulsion stabilizers.
Emulsification process of ASA was studied by choosing thirty four stabilizers based on earlier experiments and literature over various fields of emulsification.
The chosen stabilizers were reference cationic potato starch, different charge densities and molecular weights having cationic and anionic polyacrylamides (C- and A-PAM's), caboxymethyl celluloses (cmc's) and amphoteric polymers, among other stabilizers which gave steric or electrostatic stabilization effect on emulsion droplets.
For the nano- and microparticle stabilization effect, betonies and colloidal silica were utilized.
Particle size, pH and visual determinations were carried out and twenty stabilizers were selected for turbidity and zeta potential testing.
A good ASA emulsion particle size was in between 0.5 µm - 5 µm in d(0.5) values.
The most stable emulsions had no phase inversion, only little creaming and foaming during the 4 hour study.

Eleven stabilizers were selected for sheet tests with ASA dosages of 1 kg/t and 2 kg/t.
Water absorption tests showed the highest hydrophobation with medium molecular weight and medium charge density having 6.C-PAM and pure ASA and with polyvinyl alcohol, PVA 3-96, with both ASA's.
Generally, pure ASA produced higher hydrophobation with only little difference to EE-ASA.
The best Cobb hydrophobation values were around 21-23 g/m2 of absorbed water.
The best dry tensile index, around 90 Nm/g, were seen with cationic starch and EE-ASA, and the best wet tensile index of 65 Nm/g with medium molecular weight, medium cationic polyamidoamine-epichlorohydrin (PAAE) and EE-ASA.

Finally, six stabilizers were selected for deposition tests where ASA emulsions were exposed to precipitated calcium carbonate (PCC), CaCO3, which is known to forms sticky deposits with ASA's hydrolysis products in paper or board machines water circulation.
ASA emulsions stabilized with reference cationic starch showed the lowest deposit amounts, 1.3 and 1.2 g/m2, with pure ASA and with EE-ASA.
With EE-ASA, medium molecular weight and medium charge density having 6.C-PAM gained value 5.4 g/m2 but caused serious deposition problems with pure ASA.
The deposit nature on sample steel plates varied.
PAAE emulsion was easy to remove from the metal surface, whereas starch emulsion would have needed chemical treatment to be removed.
PAAE with pure ASA, indicated below average deposition amounts, 11.5 g/m2.
Generally neither of the two ASA's was superior compared to the other, when considering fouling.
Reference starch and PVA indicated smallest ASA amounts on the deposition test sample plates based on thermal gravimetric analysis.

Cost savings could be realized with 6.C-PAM and with PAAE stabilizers with both ASA's.
For reference starch, there was practically no difference between the two ASA's and for the 6.C-PAM, EE-ASA was better, whereas for PAAE, pure ASA showed best total results.
The PAAE positive effects to wet strength made the chemical commercially interesting.
Abstract (fin): Diplomityön tavoitteena oli löytää paperin ja kartonginvalmistukseen sopivia emulsiota stabiloivia kemikaaleja eri teollisuudenalojen kirjallisuudesta.
Kiinnostavimmat stabilointiaineet valittiin käytettäväksi alkenyyli meripihkahappoanhydridin (ASA) massaliimaemulsion valmistamiseen.
Massaliimareseptin optimoinnin tavoitteena oli tuottaa mahdollisimman stabiili massaliimaemulsio, joka liimaa hyvin paperia ja kartonkia, toimii paperi- ja kartonkikoneella likaamatta prosessia, sekä mahdollistaa kustannustehokkaan hinnan asiakkaalle matalan annostarpeen myötä, lisäten paperin- ja kartonginvalmistuksen taloudellista kannattavuutta.

Kirjallisuusosassa vertailtiin eri teollisuuden alojen emulsioita (esimerkiksi ruoka-, lääke-, öljy-, ja paperiteollisuuden kemikaalit) ja niissä käytettyjä emulsion stabilointiaineita ja -menetelmiä.
Tarkemmin vertailtiin paperin ja kartongin massaliimauksessa yleisesti käytettyjä ASA, alkyyli keteeni dimeeri (AKD) ja hartsiliimoja.
ASA:n emulgointikokeita varten tutkittiin erilaisia steerisesti ja elektrostaattisesti emulsiota stabiloivia stabilointiaineita.
Referenssiaineeksi valittiin yleisesti käytetty kationinen perunatärkkelys.
Lisäksi stabilointiaineina käytettiin muun muassa eri varaustiheydellä ja molekyylipainoilla olevia kationisia ja anionisia polyakryyliamideja (C- ja A-PAM), amfoteerisia polymeerejä ja karboksyylimetyyliselluloosia (CMC).
Emulsion stabilointiin nano- ja mikropartikkeleilla valittiin bentoniitti ja silika.
Kokeissa käytettiin kahta erilaista ASA:a.
Ensimmäinen oli puhdas ASA yhdiste ja jälkimmäisessä, EE-ASA:ssa, oli mukana pinta- aktiivisia aineita, tavoitteenaan helpottaa emulgointiprosessia.

Emulgoitiin 34 stabilointiainetta kummankin ASA:n kanssa ja määritettiin emulsioista pH, partikkelikoko sekä visuaaliset ominaisuudet.
Kaksikymmentä kiinnostavinta stabilointiainetta jatkoivat zeta potentiaali ja turbiditeetti mittauksiin.
Emulsiopisaroiden tavoitekoko oli välillä 0,5-5 µm d(0,5) arvoina.
Lisäksi tavoitteena oli, ettei kermoittumista, sedimentoitumista tai vaahtoamista neljän tunnin seuranta- ajanjaksona juurikaan esiintyisi.
Yksitoista stabilointiainetta valittiin arkkikokeisiin, joissa käytetyt ASA-annokset olivat 1 kg/t ja 2 kg/t.
Korkeimmat paperin hydrofobisuusarvot saavutettiin keskimolekyylipainoisella ja keskivaraustiheyksisellä 6.C-PAM:illaja puhtaalla ASA:lla, polyvinyyli alkoholilla (PVA), ja EE-ASA:lla, sekä referenssitärkkelyksellä kummallakin ASA-liimalla.
Puhtaan ASA:n havaittiin tuottavan hieman korkeampaa hydrofobisuutta kuin EE-ASA.
Parhaat paperin hydrofobointiarvot olivat 21-23 g/m2 paperiin absorboitunutta vettä.
Paras kuivavetoindeksi saavutettiin kationisella tärkkelyksellä, noin 90 Nm/g ja EE-ASA:lla, paras märkävetoindeksi saavutettiin keskimolekyylipainoisella, keskikationisella polyamidiamiini-epiklorohydriinillä (PAAE) ja EE-ASA:lla, noin 65 Nm/g Kuusi stabilointiainetta valittiin likaantumiskokeisiin, joissa käytettiin ASA-emulsioiden ja saostetun kalsiumkarbonaatin CaCO3 (PCC) seoksia.
Stabiileimman emulsion, parhaan liimauksen ja vähiten likaavan emulsion tuottivat referenssitärkkelys kummallakin ASA:lla, 6.C-PAM EE-ASA:lla ja PAAE puhtaan ASA:n kanssa.
Keskimäärin kumpikaan ASA ei tuottanut toistaan huomattavasti vähemmän likaavia emulsioita, vaan kummallakin saavutettiin sekä hyviä että huonoja arvoja.
Pintojen lian luonteessa oli huomattavia eroja.
PAAE emulsioiden lika lähti helposti näytemetallilevyjen pinnoilta.
Sen sijaan referenssitärkkelys emulsioiden lian irrottaminen olisi vaatinut kemiallisen käsittelyn liatuille metallipinnoille.

Kustannussäästöjä voidaan saavuttaa 6.C-PAM:lla, ja PAAE:llä.
Tärkkelyksellä ei ollut juurikaan eroa kahden ASA:n välillä, 6.C- PAM:lla EE-ASA toimi paremmin ja PAAE:llä puhdas ASA tuotti optimaalisia tuloksia.
PAAE:n positiiviset vaikutukset paperin märkälujuusominaisuuksiin tekevät kemikaalista kaupallisessa mielessä kiinnostavan.
ED:2009-12-11
INSSI record number: 38664
+ add basket
« previous | next »
INSSI