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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:王怡琇
研究生(外文):I-HSIU WANG
論文名稱:非氟素防油紙開發研究
論文名稱(外文):Development on Non-Fluoro Greaseproof Paper
指導教授:彭元興彭元興引用關係
指導教授(外文):Yuan-Shing Perng
學位類別:碩士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:環境工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:166
中文關鍵詞:防油紙表面張力接觸角聚乙烯醇羧甲基纖維素澱粉蠟乳劑
外文關鍵詞:greaseproofing papersurface tensioncontact anglepolyvinyl alcoholcarboxymethyl cellulosestarchemulsified wax
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隨著時代的進步,人們對食品用紙的品質及安全的要求更加嚴格。近年來,美國食品管理局(FDA)對氟素防油劑提出有致癌之虞慮。因此,如何開發無氟防油紙,成為業界當務之急。
本研究實驗分為三個階段來進行。第一階段利用聚乙烯醇、澱粉、蠟乳劑、羧甲基纖維素、甲殼素等,塗佈於影印原紙上,觀察是否具有防油效果。第二階段實驗利用第一階段實驗結果,選取較具防油效果藥品(聚乙烯醇、羧甲基纖維素、澱粉、蠟乳劑),進行混合實驗。各藥品依不同比例(25/75、50/50、75/25)混合後,塗佈於影印原紙;或兩種選取藥品分成兩次塗佈於影印原紙上,分別觀察防油效果及防水效果。第三階段實驗為將第二階段所選擇出具有防油效果配方之實驗組,進行接觸角試驗。防油效果以oil kit test及防水效果以史托克值來代表。
第一階段實驗結果顯示DF-L407聚乙烯醇,塗佈量0.31 g/m2時有最佳的防油效果,Kit值為7,聚乙烯醇其它型號防油效果順序為DF-L407>C-325>BF-24>C-1130>C-523>AW-401>203-S>F-245=BF-17>F-17,由此結果可得知完全鹼化之聚乙烯醇防油效果優於部份鹼化之聚乙烯醇,因此選擇DF-L407、C-325、BF-24、C-1130、C-523做為第二階段之藥品,與其它藥品混合實驗。防水效果,以C-325聚乙烯防水效果優於其它藥品,史托克值為39秒78。
第二階段實驗結果顯示以聚乙烯醇與羧甲基纖維素型號:FINNFIX 30混合最具防油效果,以C-523與CMC混合,配比在75:25時,塗佈量:1.094 g/m2,Kit值8,有最佳防油效果,其它型號聚乙烯醇與CMC混合防油效果順序為C-325>C-523>BF-24>C-1130>DF-L407。防水效果則以C-1130聚乙烯醇與A235蠟乳劑混合配比在75:25防水效果最佳,史托克值為42秒51。二次塗佈組實驗結果顯示藥品分成二次塗佈的防油效果未優於混合塗佈組。第三階段接觸角試驗選擇聚乙烯醇與羧甲基纖維素配比在75:25混合之實驗組進行接觸角試測,由實驗結果顯示展開係數S皆小於1.68,接觸角角度大於15度,則具有防油效果,因此也可知道油滴或水滴以液滴的方式呈現,液體不會展開,呈球狀,無法濕潤紙張表面。
Demands on quality and safety of paper products come in contact with foodstuff become ever more stringent along with advance in time. In recent years, the US Food and Drug Administration (FDA) has aired concern that fluorinated greaseproofing agent might cause cancers in the users of such products. Hence, how to develop a fluorine-free greaseproofing paper becomes a urgent task.
The study was carried out in 3 stages. The first stage used polyvinyl alcohol (PVOH), starch, emulsified wax, carboxymethyl cellulose (CMC), and chitosan to coat on base sheets of copying paper and observe their greaseproofing performances. In the 2nd stage, we chose the more effective additives (PVOH, CMC, starch and emulsified wax) to undergo blending tests, pairs of chemicals were mixed in proportions of 25/75, 50/50, and 75/25 and also coated on the base sheets; or 2 chosen chemicals were separately coated on the base sheets to observe their greaseproofing and waterproofing efficacies. In the 3rd stage, the specimens of the effective greaseproofing formulations were tested for their contact angles. The greaseproofing performance was evaluated with the oil kit test and the waterproofing performance tested using the Stöckigt value.
Results of the 1st stage experiments indicate that the DF-L-407 PVOH, when coated at a weight of 0.31 g/m2 gave the best greaseproofing performance; with a kit no. of 7. Other PVOH products have performance ranking of DF-L-470, C-325, BF-24, C-1130, C-523, AW-401, 203-S, F-245=BF-17, and F-17. The first 5 chemicals were selected for the 2nd stage tests to blend with other chemicals. For water- proofing efficacies, C-325 PVOH had superior performance and possessed a Stöckigt value of 37.8 s.
The 2nd stage results indicate that blending PVOH with CMC (Finnfix 30) provided the best greaseproofing efficacy, particularly when C-523 and the CMC was blended at a 75/25 ratio and a coat weight of 1.09 g/m2 to give a kit value of 8. Other PVOHs had performance ranking with CMC of C-325, C-524, BF-24, C-1130, and DF-L-407. For waterproofness, PVOH C-1130 blended with emulsified wax A235 at a 75/25 ratio gave the best result, with a Stöckigt value of 42.1 s. Sequential double coating results suggest that this approach was inferior to the blending approach. The 3rd stage results indicate that the spreading coefficients, Ss, were less than 1, suggesting that oil and water would bead on the coated paper without spreading, and they would not wet the paper surface accordingly.
封面內頁
簽名頁
授權書 iii
中文摘要 iv
英文摘要 vi
誌謝 viii
目錄 ix
圖目錄 xiv
表目錄 xvii

第一章 前言 1
1.1 研究綠起 1
1.2 研究目的 3
第二章 背景資料 4
2.1 防油紙 4
2.2 防油紙器 6
2.3 防油機構理論 7
2.4 氟素防油劑 11
2.5 聚乙烯醇 12
2.6 羧甲基纖維素 15
2.7 澱粉 18
2.8 防油度和上膠度檢測方法 19
第三章 文獻回顧 23
第四章 實驗設計及方法 32
4.1 目的 32
4.2 實驗設計與方法 32
4.2.1 實驗步驟 36
4.2.2 測試方法 39
4.2.3 實驗藥品資料… 43
4.2.4 實驗儀器 45
4.2.5 紙張性質 47
第五章 實驗結果與討論 48
5.1 單一藥品 49
5.1.1 氟素防油劑對防油度之影響 49
5.1.2 不同型號聚乙烯醇在濃度10%對防油度之影響 50
5.1.3 不同型號聚乙烯醇在濃度7%對防油度之影響 51
5.1.4 不同型號澱粉對防油度之影響 52
5.1.5 羧甲基纖維素對防油度之影響 53
5.1.6 蠟乳劑對防油度之影響 54
5.2 混合藥品 55
5.2.1 聚乙烯醇與FINNFIX 30羧甲基纖維素混合 55
5.2.2 聚乙烯醇與澱粉在不同配比下對防油度影響 57
5.2.2.1 型號:BF-24之聚乙烯醇與不同型號之 澱粉 57
5.2.2.2 型號:C-523之聚乙烯醇與不同型號之 澱粉 59
5.2.2.3 型號:C-1130之聚乙烯醇與不同型號之 澱粉 60
5.2.2.4 型號:C-325之聚乙烯醇與不同型號之 澱粉 61
5.2.2.5 型號:DF-L407之聚乙烯醇與不同型號之澱粉 62
5.2.2.6 討論 63
5.2.3 聚乙烯醇與蠟乳劑在不同配比對防油度影 響 64
5.2.3.1 型號:BF-24之聚乙烯醇與不同型號之 蠟乳劑 64
5.2.3.2 型號:C-523之聚乙烯醇與不同型號之 蠟乳劑 65
5.2.3.3 型號:C-1130之聚乙烯醇與不同型號之 蠟乳劑 66
5.2.3.4 型號:C-325之聚乙烯醇與不同型號之 蠟乳劑 67
5.2.3.5 型號:DF-L407之聚乙烯醇與不同型號之 蠟乳劑 68
5.2.3.6 討論 69
5.3 二次塗佈 70
5.3.1 聚乙烯醇與羧甲基纖維素 70
5.3.2 聚乙烯醇與蠟乳劑 72
5.3.2.1 聚乙烯醇與型號:A235之蠟乳劑 72
5.3.2.2 聚乙烯醇與型號:WR96之蠟乳劑 74
5.3.2.3 聚乙烯醇與型號:DF-L309之蠟乳劑 75
5.3.2.4 結論 77
5.4 防水度 77
5.4.1 聚乙烯醇在不同濃度對防水度之影響 78
5.4.2 澱粉在濃度:20%對防水度之影響 79
5.4.3 號羧甲基纖維素對防水度之影響 80
5.4.4 蠟乳劑對防水度之影響 81
5.4.5 聚乙烯醇與羧甲基纖維素之防水度 81
5.4.6 聚乙烯醇與澱粉之防水度… 83
5.4.6.1 BF-24聚乙烯醇與澱粉之防水度 83
5.4.6.2 C-523聚乙烯醇與澱粉之防水度 84
5.4.6.3 C-1130聚乙烯醇與澱粉之防水度 85
5.4.6.4 C-325聚乙烯醇與澱粉之防水度 86
5.4.6.5 DF-L407聚乙烯醇與澱粉之防水度 87
5.4.6.6 討論 88
5.4.7 聚乙烯醇與蠟乳劑之防水度 88
5.4.7.1 BF-24聚乙烯醇與蠟乳劑之防水度 88
5.4.7.2 C-523聚乙烯醇與蠟乳劑之防水度 89
5.4.7.3 C-1130聚乙烯醇與蠟乳劑之防度 90
5.4.7.4 C-325聚乙烯醇與蠟乳劑之防水度 91
5.4.7.5 DF-L407聚乙烯醇與蠟乳劑之防水度 92
5.4.7.6 討論 93
5.5 Cobb值 94
5.6 接觸角試驗 95
第六章 結論與建議
6.1 結論 99
6.2 建議 102
參考文獻 103
附錄-1 防油紙實驗-單一樣品試驗 105
附錄-2 防油紙實驗-混合樣品塗佈試驗 111
附錄-3 防油紙實驗-二次塗佈試驗 151
附錄-4 具防油效果紙張之Cobb值 162
附錄-5 按觸角試驗結果 163
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