Kartonkikuppikoneen suurullan voitelujärjestelmän kehittäminen
Junnila, Elmeri (2025)
Kandidaatintyö
2025
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20251125111465
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20251125111465
Tiivistelmä
Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli tutkia voiteluaineiden vaikutuksia kartonkikupin suurullan muodostumiseen ja antaa voiteluainesuositus käytettäväksi kartonkikuppikoneeseen. Suurullan onnistunut muodostuminen on keskeistä kartonkikuppien käytön kannalta ja se vaatii kartonkimateriaalin sekä kuppikoneen muovaustyökalujen välisen kitkan hallintaa.
Tutkimus suoritettiin koeajoina laboratoriossa, joissa testattiin neljää elintarvikekäyttöön soveltuvaa voiteluainetta: parafiiniöljyä, rypsiöljyä, vettä ja synteettistä voiteluainetta. Lisäksi ajettiin kontrollikoe ilman voitelua. Voiteluaineita arvioitiin suurullan visuaalisen laadun, paksuuden ja yhtenäisyyden kannalta sekä voiteluaineen käytännöllisyyden perusteella.
Tulokset osoittivat, että ilman voitelua suurullista tulee hyvin heikkolaatuisia ja alttiita repeämille niiden muodostuksen aikana. Vedellä voitelu ei parantanut laatua, aiheuttaen edelleen suuria laatueroja ja epähaluttuja muodonmuutoksia kartonkikupin rungossa sekä suurullassa. Rypsiöljy tuotti laadultaan hyvälaatuisia kuppeja, mutta jätti jäämiä ja kiiltävän pinnan. Synteettinen voiteluaine tuotti erinomaisia kuppeja, mutta sen jäämät, haju ja puhdistettavuusongelmat estävät sen käytön. Parafiiniöljy tuotti tasaisesti hyvälaatuisia suurullia ja oli käytännöllinen vaihtoehto.
Koejärjestelyt tuottivat johdonmukaisia ja vertailukelpoisia tuloksia, minkä ansiosta voiteluaineiden vaikutuksia pystyttiin vertailemaan luotettavasti. Voiteluaineita testattiin kuitenkin vain kerran ja arviointi perustui osittain subjektiivisiin visuaalisiin havaintoihin. Tutkimus onnistui tuottamaan tietoa eri voiteluaineiden vaikutuksista kartonkikupin suurullan muodostumiseen ja laatuun. Tutkimuksen perusteella kartonkikuppikoneessa suurullan voiteluun suositellaan käytettäväksi parafiiniöljyä. Jatkotutkimus muihin synteettisiin, vesi- ja rypsiöljypohjaisiin voiteluaineisiin on kuitenkin suotavaa. The goal of this bachelor's thesis was to research the effects of different lubricants on the top rim formation of a paperboard cup and provide a lubricant recommendation for use in a paperboard cup machine. Successful formation of the top rim is crucial for the usability of paperboard cups and requires managing the friction between the cup material and formation tools of the paperboard cup machine.
The research was conducted through trials in the laboratory, where four food-grade lubricants were tested: paraffin oil, rapeseed oil, water, and a synthetic lubricant. Additionally, one control trial was conducted without any lubrication. The lubricants were evaluated based on the visual quality and thickness of the top rim, as well as their practicality.
The results showed that without lubrication, the quality of the top rims was poor, and they were prone to tearing. Water lubrication did not improve the quality, still causing significant quality variations and deformations in the paper cup’s body and top rim. Rapeseed oil produced good quality top rims but left residues and a shiny surface. The synthetic lubricant produced excellent cups, but its residues, smell, and cleaning issues prevent its use. Paraffin oil produced consistent and high-quality top rims and was a practical option.
The laboratory trials produced consistent and comparable results that provided a reliable comparison between the lubricants. However, each lubricant was tested only once and were partly evaluated by subjective visual observations. This research successfully provided information on the effects of different lubricants on the formation and quality of paperboard cup top rims. Based on the research, it is recommended to use paraffin oil for lubricating the top rim when manufacturing paperboard cups. However, further research into other synthetic, water- and rapeseed oil-based lubricants is recommended.
Tutkimus suoritettiin koeajoina laboratoriossa, joissa testattiin neljää elintarvikekäyttöön soveltuvaa voiteluainetta: parafiiniöljyä, rypsiöljyä, vettä ja synteettistä voiteluainetta. Lisäksi ajettiin kontrollikoe ilman voitelua. Voiteluaineita arvioitiin suurullan visuaalisen laadun, paksuuden ja yhtenäisyyden kannalta sekä voiteluaineen käytännöllisyyden perusteella.
Tulokset osoittivat, että ilman voitelua suurullista tulee hyvin heikkolaatuisia ja alttiita repeämille niiden muodostuksen aikana. Vedellä voitelu ei parantanut laatua, aiheuttaen edelleen suuria laatueroja ja epähaluttuja muodonmuutoksia kartonkikupin rungossa sekä suurullassa. Rypsiöljy tuotti laadultaan hyvälaatuisia kuppeja, mutta jätti jäämiä ja kiiltävän pinnan. Synteettinen voiteluaine tuotti erinomaisia kuppeja, mutta sen jäämät, haju ja puhdistettavuusongelmat estävät sen käytön. Parafiiniöljy tuotti tasaisesti hyvälaatuisia suurullia ja oli käytännöllinen vaihtoehto.
Koejärjestelyt tuottivat johdonmukaisia ja vertailukelpoisia tuloksia, minkä ansiosta voiteluaineiden vaikutuksia pystyttiin vertailemaan luotettavasti. Voiteluaineita testattiin kuitenkin vain kerran ja arviointi perustui osittain subjektiivisiin visuaalisiin havaintoihin. Tutkimus onnistui tuottamaan tietoa eri voiteluaineiden vaikutuksista kartonkikupin suurullan muodostumiseen ja laatuun. Tutkimuksen perusteella kartonkikuppikoneessa suurullan voiteluun suositellaan käytettäväksi parafiiniöljyä. Jatkotutkimus muihin synteettisiin, vesi- ja rypsiöljypohjaisiin voiteluaineisiin on kuitenkin suotavaa.
The research was conducted through trials in the laboratory, where four food-grade lubricants were tested: paraffin oil, rapeseed oil, water, and a synthetic lubricant. Additionally, one control trial was conducted without any lubrication. The lubricants were evaluated based on the visual quality and thickness of the top rim, as well as their practicality.
The results showed that without lubrication, the quality of the top rims was poor, and they were prone to tearing. Water lubrication did not improve the quality, still causing significant quality variations and deformations in the paper cup’s body and top rim. Rapeseed oil produced good quality top rims but left residues and a shiny surface. The synthetic lubricant produced excellent cups, but its residues, smell, and cleaning issues prevent its use. Paraffin oil produced consistent and high-quality top rims and was a practical option.
The laboratory trials produced consistent and comparable results that provided a reliable comparison between the lubricants. However, each lubricant was tested only once and were partly evaluated by subjective visual observations. This research successfully provided information on the effects of different lubricants on the formation and quality of paperboard cup top rims. Based on the research, it is recommended to use paraffin oil for lubricating the top rim when manufacturing paperboard cups. However, further research into other synthetic, water- and rapeseed oil-based lubricants is recommended.