Development of a Testing Method for Convertibility of Paperboard

Abstract

Työssä tutkittiin muovattujen kartonkivuokien sekä muovattujen kartonkinäytteiden rinnastettavuutta. Puristusvaiheen prosessiolosuhteiden miellettiin vaikuttavan eniten multidimensionaliseen muodonmuutokseen. Multidimensionaalista muodonmuutosta simuloitiin uudella muovaamiseen soveltuvalla muovauslaitteella.

Kirjallisuusosassa keskeisiä teemoja ovat kartongin muovaus sekä kuitupohjaisen materiaalin reologinen käyttäytyminen. Kirjallisuusosassa esitellään lisäksi yksi tekninen sovellus, jonka avulla kyetään ennustamaan kuitumateriaalin muovautuvuutta sekä mittaamaan tapahtunutta muodonmuutosta. Prosessiparametrien teoreettista vaikutustakuituihin tarkastellaan myös kirjallisuusosassa.

Kokeellisessa osassa toteutettiin kartonkivuokien valmistus puristamalla. Vastaavilla prosessiparametreilla muovattiin myös pienemmät testinäytteet. Perinteiset yksidimensionaliset deformaatiomittaukset toteutettiin lujuusominaisuuksien laboratoriomäärityksinä. Myös kitka, joka toimii tärkeänä muuttujana prässäysprosessissa, mitattiin laboratorio-olosuhteissa.

Tämän työn tulokset osoittavat uuden kehitetyn muovausmenetelmän toimivuuden. Asema-voima kuvaajat ovat selkeitä sekä helposti luettavia. Tuloksissa havaittiin materiaalin muovauspotentiaalin sekä asema-voima kuvaajan välillä vallitseva yhteys. Erittäin merkittävä huomio oli myös, että muovipäällystetyllä kartongilla oli yhteys päällystämättömän kartongin asema-voima kuvaajaan. Tämä tulos osoittaa, että muovipäällystetyn kartongin muovautuvuutta voi olla mahdollista ennustaa pohjakartongin muovautuvuustulosten perusteella. Perinteiset yksidimensionaliset laboratoriomittaukset eivät kykene antamaan riittävää informaatiota muovautuvuuden ennustamiseen. Tästä näkökulmasta on tärkeää että kartongin multidimensionalista muotoutuvuutta voidaankin tutkia kehitetyllä muovausmenetelmällä.

An experiment on finding relation between moulded trays and moulded test samples wasconducted. Process conditions at press stage were considered to be the most important factors from multidimensional deformation viewpoint. Multidimensional deformation was simulated with newly developed forming tester.

In the literature part moulding of paperboard and rheological behaviour of fibre material are prevailing themes. One progressive technique to predict mouldability of fibre material and how to measure deformation is explained. Also how different process parameters affect in theory on fibres is explained in this section.

In the experimental part final trays were produced. Small test pieces were moulded by using corresponding process parameters. Also one dimensional deformation measurements were made with help of traditional strength measurements. Tensile strength, tearing resistance, bending resistance, internalbond strength and bursting strength were measured although in laboratory conditions. Also friction, which is important variable in pressing, was measured in laboratory conditions.

The results of this study shows that newly developed forming tester functions well. Position-force figures are clear and readable. It was noticed that mouldability potential of a board sample isconnected to shape of the curve in position-force figure. Also very important observation was that plastic coated sample and blank board sample had connection in position-force figures. This result indicates that it may be possible to predict mouldability of plastic coated board from moulding results of base board. Traditional one dimensional laboratory measurements do not include enough information to predict mouldability of different boards. From this viewpoint it is important that multidimensional deformation of paperboard can be studied with help ofdeveloped tester.