Kuituorientaation vaikutus paperin ajattavuuteen ja laatuun

Abstract

Työn tarkoituksena oli selvittää kuituorientaation vaikutusta paperin ajattavuuteen ja laatuun. Suurin kuituorientaatioon vaikuttava tekijä on suihkun ja viiran välinen nopeusero. Tämän vuoksi kuidut on suuntautuneet pääasiassa konesuuntaan. Tämä aiheuttaa sen, että konesuunta ja poikkisuunta eroavat toisistaan merkittävästi. Laadullisesti tämä on tärkeää, koska kuitujen suuntautuminen konesuuntaan saa aikaan vaaditut paperin jäykkyysominaisuudet kone- ja poikkisuuntaan. Tämä vaikuttaa myös paperin ajattavuuteen positiivisesti.

Työn toisena tavoitteena oli saada Pietarsaaren paperitehtaalle toimivat taivutusjäykkyys ja Short Span Compression Test (SCT) mittaukset kuituorientaation avulla. Tätä tutkittiin, koska kyseisiä suureita tarvitaan tietyillä paperilaaduilla ja Pietarsaaren paperikoneella ei ole ollut mittauslaitteita kyseisille suureille. Aikaisemmin paperinäytteet on lähetty Ruotsiin BillerudKorsnäsin Gävlen kartonkitehtaalle tutkittavaksi, koska siellä on tarvittavat mittauslaitteet. Ongelmana on tuloksien saatavuus vasta viikon päästä, kun paperi on ajettu. Tämä tarkoittaa sitä, että paperikoneen henkilökunta joutuu ajamaan sokkona konetta. Pahimmassa tapauksessa kaikki paperirullat joudutaan hylkäämään, koska ne eivät täytä asiakkaan laatuvaatimuksia. Tällöin paperi joudutaan ajamaan uudelleen mikä vie resursseja, aikaa ja rahaa.

Paperitehtaan laboratorion olemassa olevaan kuituorientaatiomoduuliin asennettiin SCT ja taivutusjäykkyys mittausohjelmat, jotta laskennallisesti pystytään laskemaan halutut suureet kuituorientaation kautta. Koska kyseessä ei ole standardinmukainen mittaus, on tuloksia verrattava standardinmukaisiin mittauksiin. Gävlen kartonkitehtaan laboratorio vertasi paperinäytteitä standardinmukaisilla menetelmillä kuituorientaatiomoduuliin saamiin tuloksiin. Taivutusjäykkyys tuloksia ei tarvinnut säätää, koska ne olivat tarpeeksi lähellä standardinmukaisia mittauksia. Sen sijaan SCT:tä piti säätää kertoimen avulla. Tämän jälkeen mittaustulokset saatiin tarpeeksi lähellä standardinmukaisia mittauksia.

Työn tavoite saavutettiin, sillä saimme toimivat mittaukset sekä taivutusjäykkyydelle että SCT:lle. Tarvittaessa muita laskennallisia suureita voidaan lisätä kuituorientaatiomoduuliin käyttämällä samanlaista testausmenetelmää. Tässä työssä ei testattu mikrokrepattuja Clupak-laatuja, joten ne voidaan testata samalla menetelmällä, kun muut paperilaadut.

The purpose of the work was to find out the effect of fiber orientation on paper’s runnability and quality. The biggest factor influencing the fiber orientation is the speed difference between the jet and the wire. Because of this, the fibers are oriented mainly in the machine direction. This causes the machine direction and cross direction to differ significantly. Qualitatively, this is important, because the orientation of the fibers in the machine direction creates the required stiffness properties of the paper in the machine and transverse directions. This also has a positive effect on the runnability of the paper.

Another goal of the work was to obtain working bending stiffness and Short Span Compression Test (SCT) measurements for the Pietarsaari paper mill using fiber orientation. This was investigated because the quantities in question are needed for certain paper grades and the Pietarsaari paper machine has not had measuring devices for the quantities in question. In the past, the paper samples have been sent to Sweden to the BillerudKorsnäs Gävle cardboard factory for examination, because the necessary measuring equipment is there. The problem is the availability of the results only a week later when the paper has been run. This means that the paper machine staff has to operate the machine blindly. In the worst case, all paper rolls have to be rejected because they do not meet the customer’s quality requirements. In this case, the paper has to be run again, which takes resources, time, and money.

In the existing fiber orientation module of the paper mill’s laboratory, SCT and bending stiffness measurement programs were installed in order to calculate the desired quantities through fiber orientation. Since it is not a standard measurement, the results must be compared with standard measurements. The Gävle cardboard factory’s laboratory compared the paper samples with the results obtained in the fiber orientation module 5 using standard methods. The bending stiffness results did not need to be adjusted because they were close enough to standard measurements. Instead, the SCT had to be adjusted using a multiplier. After that, the measurement results were close enough to standard measurements.

The goal of the work was achieved, as we obtained valid measurements for both bending stiffness and SCT. If necessary, other calculated quantities can be added to the fiber orientation module using a similar testing method. Microcreped Clupak grades were not tested in this work, so they can be tested using the same method as other paper grades.