CO2-laserin soveltaminen WFU-paperin reunan leikkaamiseen

Abstract

Tämän diplomityön tarkoitus oli selvittää CO2-laserin soveltuvuutta paperin reunan leikkaamiseen ennen liimapuristinta nopealle modernilleWFU-paperikoneelle. Merkittävimmät leikkauskokeet tehtiin leikkaamalla paperirataa todenmukaisissa olosuhteissa koekoneella. Koeleikkauksissa tutkittiin myös päällystettyjen paperilajien CO2-laserleikkausta.

Paperin reunan koeleikkauksia suoritettiin leikkauspöytää vasten sekä telaa vasten. Leikkauspöytänä käytettiin korkeapainevesileikkaimelle suunniteltua leikkauspöytää, jota paranneltiin tämän työn yhteydessä paremmin laserleikkaukselle sopivaksi. Telaa vasten suoritetuilla leikkauksilla lasertehon tarve oli suurempi verrattuna pöytää vasten leikkaukseen samalla leikkausnopeudella ja samalla paperilajilla.

Laserlaitteiston mitoittaminen oikein pelkkien arkkileikkauskokeiden perusteella ei ollut mahdollista. Myös rullilla tapahtuvia leikkauskokeita tarvittiin. Pöytää vasten tapahtuvaan leikkaamiseen tarvitaan 1000 W laserlaite paperin molemmille reunoille. Tämän tehoiset laserlaitteet riittävät kaikille Changshun PK 1:n paperilajeille niiden lajikohtaiseen maksimiajonopeuteen.

Testatuista kolmesta polttovälistä antoi 5" polttoväli parhaat leikkaustulokset. Polttopisteen paikka voi vaihdella ± 0.75 mm paperin pinnasta vaikuttamatta silti merkittävästi lasertehon tarpeeseen.

Laserleikatun paperin reuna oli hyvälaatuinen, eikä laserleikkaus aiheuttanut paperille epätoivottuja asioita kuten mustumista.

The purpose of this master's thesis was to investigate whether it's possible to use CO2-laser in paper edge cutting before thesize press on a modern, fast WFU paper machine. The most important trial cuttings were made in realistic conditions on pilot paper machine. Also CO2-laser cuttings of coated grades were studied.

Trial cuttings of the paper edge were performed against both cutting table and roll. The cutting table for high pressure water trimming had to be modified to ensure it was suitable for the laser cutting method. When the same cutting speed and similar paper grade were used the required laser power was higher when cutting against the roll compared to trimming against the cutting table.

It was found out that it is not possible to evaluate the best power range of the laser cutting device by examining only the results of trial cuttings with sheets. Trials with paper rolls were also required. From the paper roll cutting trials it can be stated that two laser units are required, one for both edges. The power required for each cutting device must be 1000 W when cutting against cutting table. This laser device clearly demonstrated it's capability to trim allpaper grades produced on Changshu PM 1 at their maximum running speed.

From the three focus lens studied it was clear that the lens with a focal length of 5" gave best cutting results. The laser beam focalpoint needed to be ± 0.75 mm from the paper surface to give the optimal cuttingresults.

The paper edge was of excellent quality, without charring, after laser cutting.