Chemical pulp hornification

Abstract

Kemiallisen massan 1. sellun sarveistumista ja sen aikaansaamaa massan vedenpoiston paranemista on perinteisesti hyödynnetty paperikoneen nopeuden ja tuotantotehokkuuden parantamisessa. Sarveistuminen on tällöin aikaansaatu kuivattamalla ja pulpperoimalla käytettävä sellu ennen sen käyttämistä paperikoneella. Tämä prosessi on kuitenkin suhteellisen kallis, joten sen korvaamista muilla menetelmillä on pyritty tutkimaan tässä työssä.

Koska sarveistumisen päätekijänä on nähty olevan kuituseinämassä olevan veden poistuminen, sitä voidaan aikaansaada selluun kuivatuksen ohella myös märkäpuristuksessa. Tämä on ollut tämän työn lähtökohtana: kokeissa puristettiin 4 % alkusakeudessa ollutta, pH-säädettyä, kuivaamatonta valkaistua koivusellua korkeampiin kuiva-ainepitoisuuksiin (30-45 %) sekä ilman lisäkemikaaleja että niiden kanssa. Puristuksen jälkeen massa jauhettiin Voith-Sulzer -jauhimella ja siitä tehtiin laboratorioarkkeja dynaamisen arkkimuotin avulla.

Tulokset osoittavat, että jo pelkällä korkealla pH:lla on suuri vaikutus massan vedenpidätyskykyyn ja siten sen vedenpoistoon, jolloin se vaikuttaa suuresti myös paperikoneen nopeuteen ja tehokkuuteen. Toisaalta kun massan kuiva-ainepitoisuutta nostetaan korkeammalle, se sarveistuu enemmän, mutta samanaikaisesti sekä sen märkälujuus että lopputuotteen lujuusominaisuudet heikkenevät huomattavasti. Jotta tietty lujuustaso saavutettaisiin, olisi jauhatusmäärää nostettava, mutta samalla tullaan menettämään saavutettu parannus vedenpoisto-ominaisuuksissa. Tulokset osoittavat myös, että massaa puristettaessa dimensiostabiliteetti huononee aluksi, mutta puristusmäärää kasvatettaessa se alkaa jälleen parantua. Tämä havainto on ristiriidassa aikaisempien tutkimusten kanssa, ja vaatii siten lisätutkimuksia. Uusia tutkimuksia tarvitaan myös selvittämään havaittu yhteys sarveistumisen ja puristuksessa aikaansaatujen kuituvaurioiden välillä.

Kemikaalilisäysten osalta tulokset osoittavat, etteivät testatut kemikaalit ole käyttökelpoisia paperinvalmistusprosessissa niiden aiheuttamien lujuusominaisuuksien heikkenemisen vuoksi.

Työssä suoritettiin lisäksi tehdaskoeajo, jotta voitiin selvittää laboratoriotulosten hyödynnettävyyttä ja yleistettävyyttä tehdastasolle. Saatujen tulosten perusteella voidaan todeta, että laboratoriotuloksista tehdyt johtopäätökset voidaan (tiettyyn rajaan saakka) yleistää koskemaan myös tehdasmittakaavassa suoritettua massan puristusta.