Potential of the MTS press simulator for wet pressing research

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2006
Major/Subject
Paperitekniikka
Mcode
Puu-21
Degree programme
Language
en
Pages
110 s. + liitt. 6
Series
Abstract
The objective of this thesis was to clarify the potential of the MTS press simulator for wet pressing research. The literature part focused on reviewing wet pressing research and wet pressing research methods. In the experimental part of this work, a new pressing head was designed and constructed. The design of the new construction was derived from knowledge gained in previous works and published by earlier research groups. An incompressible, porous and water-permeable material is needed to remove water from the sheet during pressing. Also vacuum is needed to promote water removal and to prevent rewetting. In addition, accurate and reliable thickness measurement of the wet sheet during the press pulse is needed. The objective of the experimental part was to design and construct the equipment required to use the MTS press as a wet pressing simulator. A new bottom pressing head was designed and constructed. It consists of a vacuum chamber, a vacuum chamber cover, collar plate and sinter. Eddy current sensors were used for thickness measurement. Eddy current sensors were installed in the collar plate. A counter plate was fitted against the sensors. Careful selection of the porous material was one of the most important aspects of the design task. Sufficient permeability, strength, small pore size and micro scale smoothness are essential, characteristics. Sinter made from stainless steel powder was selected as the most appropriate porous material. During the sinter material selection process, the suitability of ceramic material and metallic fiber materials was also evaluated. System compressibility and maximum variation of compressibility were tested during the experiments. The shape and duration of shoe and roll press pulses were studied. The shortest reproducible pulse was 15 ms. The effect of the press impulse, outgoing press dryness, type of press pulse and sheet picking of the top pressing head on sheet density was tested. A statistical analysis was conducted by means of regression analysis. In the experimental part, the outgoing press dryness, press impulse and type of press pulse were found to be significant variables. The sheet picking of the top pressing head was also found to be a significant variable: Clear differences were found in the densification behaviour of the roll press and shoe press impulse shape. The measured density values were somewhat higher than the values found in the literature. This difference is caused by the use of minimum thickness values during the press pulse when density was calculated. Based on the results achieved, the equipment is suitable for wet pressing research at a large scale, and thus also the objective of the thesis work was fulfilled.

Työn tavoitteena oli selvittää MTS puristinsimulaattorin potentiaali märkäpuristuksen ilmiöiden tutkimisessa. Kirjallisuusosassa keskityttiin märkäpuristustutkimuksiin ja märkäpuristuksen tutkimusmenetelmiin. Kokeellisessa osassa suunniteltiin ja rakennettiin uusi alapainin MTS puristinsimulaattoriin märkäpuristustutkimusta varten. Suunnittelussa apuna käytettiin aikaisemmin tehtyjä tutkimuksia. Vettä läpäisevä ja kokoon puristumaton huokoinen materiaali tarvitaan poistamaan vesi puristuspulssin aikana. Alipaine tarvitaan poistamaan vesi huokoisesta materiaalista ja estämään jälleenkastuminen. Lisäksi paksuusmittaustieto tarvitaan puristuspulssin aikana. Kokeellisen osan tavoite oli suunnitella, valmistaa ja koota märkäpuristukseen tarvittava välineistö MTS puristinsimulaattoriin. Uusi alapainin suunniteltiin ja rakennettiin. Alapainin koostui alipainekammiosta, alipainekammion kannesta, kauluslevystä ja sintteristä. Pyörrevirta-anturit asennettiin kauluslevyyn paksuusmittausta varten. Pyörrevirta-antureita varten asennettiin yläpainimeen vastinlevy. Huokoisen materiaalin valinta oli eräs tärkeimmistä asioista alapainimen suunnittelussa. Riittävä lujuus, permeabiliteetti, pieni huokoskoko ja mikromittakaavainen tasaisuus vaadittiin huokoiselta materiaalilta. Huokoiseksi materiaaliksi valittiin ruostumattomasta teräsrakeista valmistettu sintteri. Myös keraamisia ja teräskuiduista valmistettuja materiaaleja pohdittiin vaihtoehtoisina. Laitteiston kokoonpuristuvuus ja maksimivaihtelu kokoonpuristuvuudessa mitattiin kokeiden yhteydessä. Etsittiin kokeilemalla tela- ja kenkäpulssien mahdollisia muotoja ja kestoaikoja. Lyhimmäksi toistettavaksi pulssiksi saatiin 15 ms. Testattiin puristusimpulssin, ulostulevan kuiva-ainepitoisuuden, puristintyypin ja yläpainimeen tarttumisen vaikutusta arkin tiheyteen. Analysoitiin tulokset regressioanalyysin avulla. Ulostuleva kuiva-ainepitoisuus, puristusimpulssi ja puristintyyppi olivat tilastollisesti merkitseviä muuttujia tiheyden kannalta. Arkin yläpainimeen tarttumisen vaikutus tiheyteen havaittiin myös olevan tilastollisesti merkitsevä. Selvä ero löydettiin arkin tiheydessä telapulssin ja kenkäpulssin välillä. Laitteistolla mitatut tiheysarvot olivat hieman kirjallisuuden arvoja suurempia. Tämä johtuu suurelta osin tiheyden laskennasta. Tiheys laskettiin arkin pulssinaikaisen minimipaksuuden perusteella. Saavutettujen tulosten perusteella laitteisto soveltuu märkäpuristustutkimukseen laajamittaisesti ja siten myös diplomityön tavoite saavutettiin.
Description
Supervisor
Paulapuro, Hannu
Thesis advisor
Paltakari, Jouni
Keywords
wet pressing, web density, press impulse
Other note
Citation