Measurement of the air permeability profile on SC paper machine

Abstract

Tämän diplomityön tarkoituksena oli asentaa ja kehittää UPM-Kymmene Rauman tehtaiden PK2:lle luotettava ja toimiva ilmanläpäisyprofiilin mittaus. Työn tarkoituksena oli myös kartoittaa tietoja ilmanläpäisyprofiiliin vaikuttavista seikoista sekä mahdollisuuksista säätää ilmanläpäisyprofiilia. Lisäksi työn tavoitteena oli löytää toimiva menetelmä verrata online mitattua ilmanläpäisyprofiilia laboratoriossa mitattuun ilmanläpäisyprofiiliin online mittauksen luotettavuuden näkökulmasta. Työn aikana selvitettiin myös ilmanläpäisyprofiilin mittauksen mahdollisuutta superkalanteroidusta SC paperista.

Työn kirjallisessa osassa käsiteltiin paperin huokoisuutta ja ilmanläpäisyä, huokoisuustasoon ja huokoisuus profiiliin vaikuttavia tekijöitä, ilmanläpäisevyyden merkitystä SC paperin valmistukselle ja SC paperin painettavuudelle sekä ilmanläpäisevyyden laboratorio- sekä online mittausta. Kirjallisessa osassa käsiteltiin myös Honeywellin uutta Poros ilmanläpäisysensoria.

Työn kokeellisessa osassa tutkittiin ilmanläpäisyprofiilimittauksen luotettavuutta CD ja MD suunnassa sekä laboratorio- ja online-mittausten välisiä eroavaisuuksia ennen PK2 uusintaa.

PK2 uusinnan jälkeen kokeellisessa osassa keskityttiin luotettavuuden varmentamiseen CD ja MD suunnassa sekä kartoittamaan tekijöitä, jotka aiheuttivat pieniä tasoeroja mittausten välillä. Mittaukset todettiin luotettaviksi ja niiden pohjalta suoritettiin mitattujen online profiilien välisiä vertailuja. Ilmanläpäisyprofiililla todettiin olevan positiivinen korrelaatio neliömassaprofiilin ja kosteusprofiilin kanssa sekä negatiivinen korrelaatio tuhkaprofiilin kanssa. PK2 uusinnan yhteydessä tehtiin koeajoja, jotka liittyivät laadunoptimointiin viira- ja puristinosalla. Koeajoissa tutkittujen asioiden lisäksi tutkittiin muutettujen parametrien vaikutusta ilmanläpäisyprofiiliin. Höyrylaatikon vaikutusta ilmanläpäisyprofiiliin tutkittiin säätöjen virityksen yhteydessä.

The purpose of this study was to develop and install reliable and efficient air permeability profile measurement on PM2 of UPM-Kymmene’s Rauma mill. A key objective was to gather more information about the controllable variables affecting the air permeability profile and about the possibilities to control the air permeability profile. Another objective of this study was to find a proper procedure to compare online measured air permeability with laboratory measured air permeability profile, from the viewpoint of the reliability of online measurement. During the study the possibility to achieve reliable and efficient air permeability profile measurement in the supercalender was researched.

The theory part of this paper deals with the concept of paper porosity and air permeability; the factors affecting air permeability profile and level; the influence of air permeability on production of SC paper and SC paper printability; and measurement of air permeability in the laboratory and online. Honeywell's new Poros air permeability sensor is also described.

Before the PM2 rebuild, the objective of the experimental part of this paper was to study the reliability of air permeability in CD and MD directions and the differences between laboratory and online air permeability measurement.

After the PM2 rebuild, the objective of the experimental part was to concentrate on confirming reliability of the measurement in both CD and MD directions. After reliability was achieved, the focus was on studying the reasons that caused small differences between online and laboratory measurements. In the comparison between measured online profiles it was found that air permeability has a positive correlation with basis weight and moisture profile. A negative correlation was found with air permeability and ash profile measurements. Changes in the air permeability profile were also studied in the quality optimization trials that were done in the wire section and press section. The effect of the steam box on air permeability profile was studied during the tuning of the control parameters due to the rebuild.