Optimization of a new surface sizing process in the production of folding boxboard

Abstract

The aim of this thesis was to determine the running parameters of a new surface sizing process in the production of folding boxboard. Surface size is applicated on the backside of the board with short dwell coater. Native wheat starch is used as a surface sizing agent and it is degraded enzymatically before applied to the surface of the paperboard. Purpose of this work is to find the suitable process parameters for the coater and to optimize the important properties of the paperboard. Important parameters considering this work are properties of starch, the process parameters of the coater and enzymatic cooking process, and curl of the board. In the theoretical part, the structure of folding boxboard and parameters that influence on the optimized quality properties are determined. In addition, the technology and parameters of surface sizing and enzymatic cooking process are explained. In the experimental part, the running parameters of the enzymatic cooking process are optimized and the effect of starch properties on the board quality are determined. Additionally, start-up of the surface sizing process is described shortly in the experimental part. Based on trials, the amount of surface size can be adjusted by changing the solids content of starch. As low amount of starch (0.5-0.9 g/m2) is applied to the board solids content is kept between 8% and 12%. With the higher amount of starch (1.4-1.7 g/m2) solids content of starch is kept between 16% and 20%. With low amount of starch, bending stiffness index improved only marginally (2%) but with high starch amount the improvement was 5%. The increase in delamination strength was the same with both starch amounts. The changes in starch amount did not influence on board curl. Board curled towards back layer as desired when it was moisturized in the surface sizing process.

Työssä selvitettiin kartonkikoneeseen asennettavan uuden lyhytviipymäpäällystysaseman vaikutusta taivekartongin valmistukseen. Päällystysasemaa käytetään kartongin selkäpuolen pintaliimaukseen tärkkelyksellä. Työn tavoitteena oli löytää pintaliimauksen oikea ajotapa optimoiden kartongin tärkeät ominaisuudet, kuten taivutusjäykkyys ja kartongin selkäkerroksen liitoslujuus runkokerrokseen. Tämän työn kannalta tärkeitä muuttujia ovat pintaliiman ominaisuudet, päällystysaseman sekä kuivainten ajoparametrit ja kartongin käyristyminen. Kirjallisuusosassa tarkastellaan kartongin monikerrosrakennetta ja tekijöitä, jotka vaikuttavat kartongin laatuominaisuuksiin. Myös lyhytviipymäpäällystimen teknologiaa ja pintaliimatärkkelyksen ominaisuuksia käsitellään. Kokeellisessa osassa optimoidaan entsymaattisen keittoprosessin ajoparametrit sekä tutkitaan kuinka tärkkelyksen viskositeetti ja kuiva-ainepitoisuus vaikuttavat pintaliimauksella saavutettaviin laatuparannuksiin, kuten taivutusjäykkyyden kasvattamiseen. Uuden pintaliimauslaitteiston käyttöönottoa käsitellään lyhyesti. Koeajojen perusteella pintaliimauksessa käytettävän tärkkelyksen määrää säädetään muuttamalla tärkkelyksen kuiva-ainepitoisuutta. Ajettaessa matalalla tärkkelysmäärällä (0.5-0.9 g/m2) tärkkelyksen kuiva-ainepitoisuus on pidettävä välillä 8-12 % ja korkealla tärkkelysmäärällä (1.4–1.7 g/m2) välillä 16–20 %. Taivutusjäykkyysindeksi parani matalalla tärkkelysmäärällä vain marginaalisesti (2 %), mutta korkealla tärkkelysmäärällä noin 5 %. Kartongin palstautumislujuus parani molemmilla tärkkelysmäärillä ajettaessa saman verran. Tärkkelysmäärällä ei voitu vaikuttaa käyryyden voimakkuuteen. Kartonki käyristyi tavoitellusti selkäpuolen kostuessa pintaliimauksen seurauksena.