Fraktiointikerrostuksen vaikutus paperin laatuun

Abstract

Työn tavoitteena oli kehittää prosessia fraktioinnista monikerrosperälaatikolle painopaperilajeilla. Tarkoituksena oli selvittää koeajojen avulla sihti- ja pyörrepuhdistusfraktioinnin soveltuvuutta paperin kerrostuksen kannalta. Työssä vertailtiin keskenään fraktiointimenetelmiä ja niiden yhdistelmiä. Tehtävänä oli prosessikonseptin kehittäminen eri prosessikytkennöistä ja –ratkaisuista simuloinnin avulla.

Kirjallisuusosassa tutustuttiin analysoiden kirjallisuusviitteiden perusteella massan fraktiointiin ja paperin kerrostamiseen sekä fraktiointikerrostetun rainan karakterisointiin.

Tavoitteiden saavuttamiseksi esikokeena suoritettiin pilotkoeajo hienopaperimassalla, jossa tutkittiin pääasiassa fraktiointitulosta. Toinen koeajo suoritettiin LWC-paperilla, jossa koekonekonsepti oli optimaalisempi kerrostuksen kannalta ja fraktiointitulos voitiin linkittää paperin laatusuureisiin. LWC-koeajossa fraktioidulla massalla tehtiin laboratoriomittakaavassa monikerrosarkkimuottikokeita, joiden tuloksilla pyrittiin vahvistamaan koeajosta saatuja tuloksia ja fraktioinnnin potentialia. Prosessikonseptin kehittämiseksi rakennettiin seitsemän simulointimallia eri kytkennöistä. Malleja verrattiin keskenään täyteaine- ja kuitujakeiden fraktiointikyvyn perusteella.

Koeajojen avulla selvitettiin fraktioinnin kannalta optimaaliset prosessimuuttujat. Fraktiointikerrostuksella parannettiin paperin z-suuntaista lujuutta ja etenkin pyörrepuhdistinfraktioinnilla pintojen sileyttä. Fraktiointikerrostuksella voitiin parantaa paperin täyteainejakaumaa. Kokeiden perusteella huomattiin, että kukin paperilaji tarvitsee erilaisen fraktiointijärjestelyn riippuen käytetystä massasta ja täyteaineesta.

The purpose of the study was to develop the screen and centrifugal cleaning fractionation process for multi-layer headbox with the printing papers. The aim was to develop a process concept from different process connections and configurations and to determine the suitability of the screen and centrifugal cleaning fractionation technologies for layering. One goal was to link results of the fractionation process to the paper quality.

In the literature section the fractionation and layering technologies are presented through analysis. In addition, an overview is given of the characterisation of fractionation layered paper.

In the experimental section, a pilot trial with fine paper was performed as a preliminary test. There the principal aim was to study the fractionation result. Another pilot trial was conducted with LWC-paper. The machine concept was optimal from the layering viewpoint and the fractionation results could be linked to paper quality. Pilot trial results were confirmed with the help of multilayer laboratory hand sheets. In order to develop a process concept, seven fractionation simulation models were built from different fractionation connections.

In the pilot trials, the optimal fractionation process parameters were discovered. Fractionation layering has a positive effect on some paper properties, like z-directional strengt, porosity and roughness. Fractionation layering improves z-directional filler distribution. It was discovered that different paper grades need individual fractionation concepts depending on the pulp and filler grade.