The effect of cylinder surface contamination to separation work

Abstract

Diplomityön tavoitteena oli löytää irrotustyötä ja likaantumista vähentäviä tekijöitä paperikoneen ajettavuuden parantamiseksi. Kokeet tehtiin laboratoriomittakaavassa mallintaen alkukuivatusosan olosuhteita. Tutkimusta tehtiin VTT:n adheesiolaitteella ja TKK:n pinta-analyysimenetelmillä, kuten Raman-spektroskopialla, kontaktikulmamittauksilla ja ESCA:lla.

Kirjallisuusosan perusteella adheesio ja likaantumisilmiöt ovat monimutkaisia kokonaisuuksia, joiden tutkiminen vaatii monien muuttujien vakioimista. Tärkeimpiä vaikuttavia tekijöitä ovat vuorovaikuttavat pinnat ominaisuuksineen ja nämä pinnat yhteen liimaava väliaine. Myös olosuhteet kuten lämpötila ja irrotusnopeus, vaikuttavat.

Kirjallisuusosan perusteella hydrofobinen pintamateriaali on irrotusominaisuuksiltaan parempaa kuin hydrofiilinen, paras pintamateriaali on heterogeeninen pinta. Paperin lämpötila ja kuiva-ainepitoisuus vaikuttavat irrotustyöhön ja likaantumiseen merkittävästi. Matala tai korkea lämpötila vähentää irrotustyötä, kun taas kuiva-ainepitoisuuden tulee olla yli 50 % ongelmien vähentämiseksi. Pintoja likaavat ennen kaikkea hydrofobiset lika-aineet, jotka rikastuvat telapintoihin.

Telapinnan ja paperin yhteen liittävän prosessiveden ominaisuudet muuttuvat vesifilmin paksuuden, lämpötilan ja sen sisältämien ainesosien suhteen. Irrotustyö on suurimmillaan, kun vesifilmi on ohut ja kun se sisältää paljon LK-aineita. Massoista mekaaninen massa johtaa suurempaan irrotustyöhön ja likaantumiseen kuivatusosalla, ja kemiallinen puolestaan suurempaan irrotustyöhön keskitelalla.

Kokeellisen osan mittaustulosten perusteella mekaaninen massa tarttuu sileään telapintaan kemiallista massaa enemmän. Tutkituista telapinnoista pinta 2 on 45-80 °C:n lämpötiloissa irrotusominaisuuksiltaan parempi kuin pinta 1. 110 °C:ssa puolestaan pinta 1 antaa pienemmän irrotustyön. Likaantumiskäyttäytyminen on puolestaan pinnalla 1 parempi eli irrotustyö pienenee pinnan likaantuessa. Ilmiötä selittää ilmeisesti pinnan muuttuminen heterogeeniseksi likaantumisen myötä. Lämpötila ja kuiva-ainepitoisuus vaikuttavat irrotustyöhön kirjallisuuden mukaisesti. ASA:n hydrolyysituote muodostaa adheesiota voimakkaasti lisäävää kalsiumsaippuaa kalsiumin kanssa. Adheesiolaitteen, kontaktikulmamittausten ja Raman-spektroskopian avulla voidaan ymmärtää likaantumisilmiöitä sekä niiden vaikutusta irrotustyöhön ja siten adheesio-ilmiöön.