Curl Control in Board Making and Converting

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
2004
Major/Subject
Paperitekniikka
Mcode
Puu-21
Degree programme
Language
en
Pages
96 s. + liitt.
Series
Abstract
Increased production speeds of converters have led to stricter flatness requirements of liquid packaging board. The structure of board is three-layered in which the middle layer consists mainly of chemithermomechanical pulp. Therefore, curling is depending mainly on properties of top and back layers that consist of craft pulps. Board is coated with polyethylene (PE) on both sides. Product analysis, reasons for curling and process variables affecting curling are discussed in the literature part. In addition, the effects of storing and PE coating on curling are considered. In the experimental part, dimensional stability and layered fibre orientation of board were examined. The effect of upgrading chain and curling of board at different relative humidity were examined as well. Three trial runs were conducted on the board machine to examine the effects of the jet-wire speed differences of the top and back layers, layer proportions and drying on curling of board. Dimensional stabilities of the layers of board were measured from the layers split by surface grinding. Dimensional stability in the top layer was significantly weaker than in the back and middle layers in the cross machine direction. According to the layered fiber orientation measurements, the fiber orientation anisotropy of the back layer is quite symmetric and that of the top layer a bit more anisotropic. Therefore, topside CD curl was examined to increase in dry conditions and MD curls in wet conditions. Moisture content of board decreases from the board machine to the converter. Drying is depending especially on dwell-time of flame treatment in the PE coater. Topside CD and MD curl decreased from the board machine to the converter. The reason might be creeping of board and two-sidedness of PE coating. The jet-wire speed differences of top and back layers were changed in large-scale. Differences in CD curl between the trial points were quite small and were not detected from the PE coated rolls in the converter. The effect of relative humidity was significantly higher when measurements made at relative humidity of 30 and 50 % were compared. Twist curl was small in all trial points. Layer proportions had not an effect on CD and MD curl. In this case too, the effect of relative humidity on curl was higher. The effect of higher steam pressures as usually in the first and second drying group had statistically significant effect on CD curl. CD curl increased when steam pressures were higher but lower pressures had not an effect. The reason for curl is increased two-sidedness of drying. However, CD curl was not detected anymore from the PE coated rolls in the converter.

Konverttereiden kasvaneet tuotantonopeudet vaativat nestepakkauskartongilta yhä alhaisempaa käyryyttä. Tutkittavan kartongin rakenne on kolmikerroksinen, jossa keskikerros koostuu pääosin kemikuumahierteestä. Tämän vuoksi käyryys riippuu lähinnä pinta- ja taustakerroksista, jotka koostuvat selluista. Kartonki päällystetään molemmin puolin polyeteenillä (PE). Kirjallisuusosassa esitetään nestepakkauskartongin tuoteanalyysi, käyryyteen johtavat syyt sekä käyryyteen vaikuttavia prosessin hallintasuureita. Lisaksi tarkastellaan varastoinnin ja jalostuksen vaikutusta kartongin käyristymiseen. Kokeellisessa osassa tutkittiin kartongin mittapysyvyyttä sekä kerroksellista kuituorientaatiota. Lisäksi tutkittiin jalostusketjun vaikutusta sekä kartongin käyryyttä eri kosteusolosuhteissa. Kartonkikoneella tehtiin kolme koeajoa, joissa tutkittiin pinta- ja taustakerroksen suihku-viira nopeuseron, kerrososuuksien ja alkukuivatuksen vaikutusta kartongin käyristymiseen. Kartongin eri kerrosten mittapysyvyys mitattiin tasohionnalla erotetuista kerroksista. Pintakerroksen mittapysyvyys oli poikkisuunnassa merkittävästi heikompi kuin tausta- ja keskikerroksien. Kerroksellisten kuituorientaatiomittausten mukaan taustan kuituorientaation voimakkuus on varsin symmetrinen ja pinnan hiukan anisotrooppisempi. Pintaan päin oleva poikkisuuntainen käyryys kasvoikin kuivissa olosuhteissa ja konesuuntainen käyryys puolestaan kosteissa olosuhteissa. Kartongin kosteuspitoisuus alenee kartonkikoneelta konvertterille. Kuivuminen riippuu etenkin liekkikäsittelyn nopeudesta. Pintaan päin olevat kone- ja poikkisuuntaiset käyryydet alenivat kartonkikoneelta konvertterille. Käyryyden aleneminen johtuu ilmeisesti kartongin virumisesta sekä toispuoleisesta käsittelystä PE -päällystyksessä. Pinta- ja taustakerroksien suihku-viira nopeuseroa muutettiin laajamittaisesti. Erot koepisteiden välillä olivat tilastollisesti varsin pieniä eikä eroja havaittu konvertterilla. Suhteellisen kosteuden merkitys osoittautui suuremmaksi, kun verrattiin suhteellisessa kosteudessa 30 ja 50 % tehtyjä mittauksia. Diagonaalinen käyryys oli pientä kaikissa koepisteissä. Kerrososuuksilla ei havaittu olevan merkittävää vaikutusta kartongin kone- ja poikkisuuntaiseen käyristymiseen. Myös tässä tapauksessa suhteellisen kosteuden merkitys osoittautui suuremmaksi. Normaalia korkeammat höyrynpaineet kahdessa ensimmäisessä kuivatusryhmässä lisäsivät tilastollisesti merkittävästi pintaan päin olevaa poikkisuuntaista käyristymistä. Normaalia matalammilla höyrynpaineilla ei ollut vaikutusta. Käyryys johtuu lisääntyneestä kuivatuksen toispuoleisuudesta. Käyryys ei ollut kuitenkaan enää havaittavissa PE -päällystetyistä rullista konvertoinnissa.
Description
Supervisor
Paulapuro, Hannu
Thesis advisor
Myllykangas, Janne
Heiskanen, Isto
Keywords
curl, käyryys, curling, käyristyminen, liquid packaging board, nestepakkauskartonki, converting, PE päällystys, PE coating, kolmikerrosrakenne, three-layered board
Other note
Citation