Improvement of stiffness properties of corrugating medium

Abstract

Työn tavoitteena oli selvittää mitkä tekijät vaikuttavat aallotuskartongille tärkeisiin jäykkyysominaisuuksiin ja niiden vaihteluun. Tältä pohjalta laadittiin hypoteesi siitä, minkälaisia kuitujen tulisi olla keiton, kuidutuksen ja jauhatuksen jälkeen. Edelleen selvitettiin miten saavutetaan jäykkyyden kannalta optimaalinen jauhatustulos ja miten vaikuttaa raaka-aine ja sen ikä. Kokeellisessa osassa tutkittiin fraktioinnin mahdollisuuksia jauhatustuloksen parantamisessa ja etsittiin Heinolan massalle sopivia jauhatusolosuhteita.

Aallotuskartongille tärkeät jäykkyysominaisuudet CCT (Corrugated Chrush Test) ja CMT (Corrugated Medium Test) ovat taivutusjäykkyyden ja puristuslujuuden yhdistelmiä. CCT riippuu lähinnä puristuslujuudesta, joka paranee kun kartonkia tiivistetään, sidokset lisääntyvät ja vapaan kuitusegmentin pituus lyhenee. Kartongin paksuudesta riippuen CMT:hen vaikuttaa myös taivutusjäykkyys. CMT:lla on tiheyden funktiona maksimi.

Jäykkyyden kannalta optimaalinen kuitu on ehjä, suoraja ohutseinäinen. Sillä on pieni fibrillikulma, ts. korkea kimmokerroin ja se sitoutuu voimakkaasti. Käytetty puulaji ja varastointiaika vaikuttavat merkittävästi. Kohtuullinen varastointi voi olla eduksi. Sitoutumisen kannalta tärkeä hemiselluloosapitoisuus pyritään säilyttämään keitossa. Jauhatusvaikutuksista toivotuin on ulkoinen fibrillaatio. Varovainen jauhatus kehittää kuituja paremmin.

Jauhamatonta Heinolan tehdasmassaa fraktioitiin painelajittimella karkea-, keski- ja hienojakeeseen. Kunkin jakeen paperiteknistä potentiaalia selvitettiin laboratoriojauhatuksin. Karkeajae vaati huomattavasti enemmän jauhatusta kuin keskijae. Varovainen jauhatus sopi kummallekin jakeelle parempi kuin raju.

Pilotkokeissa karkeajaetta jauhettiin ensin erikseen ja lisättiin jauhamaton keskijae toiseen jauhatusvaiheeseen. Hienojae ohjattiin jauhamattomana takaisin prosessiin. Karkeajakeen jauhatusmäärä vaikutti merkittävästi siihen millainen lujuus- ja jäykkyystaso tietyllä jauhatusenergialla oli mahdollista saavuttaa. Karkeajakeen erillisjauhatus vähensi merkittävästi muun massan jauhatus tarvetta. Lopullinen jauhatuksella saavutettava lujuustaso määräytyi käytetystä kokonaisenergiasta.

Tehdaskokeissa todettiin, että jauhatuksen EOK-säätö tuottaa homogeenisempaa massaa kuin tehosäätö. Lopputuotteen laatuvaihtelu ei kuitenkaan vähentynyt.