Retentiojärjestelmän optimointi kartonkikoneella

Abstract

Diplomityössä tutkittiin kartonkikoneen retentiojärjestelmää ja eri mahdollisuuksia retention ja vedenpoiston tehostamiseen. Tavoitteena oli parantaa etenkin runkokerroksen retentiota ja vedenpoistoa. Työssä testattiin kilpailevan kemikaalitoimittajan mikropartikkelia kartonkikoneella. Lisäksi runkokerroksessa testattiin retentiotärkkelyksen vaikutus kartongin palstaumislujuuteen, suoritettiin käytössä olevan mikropartikkelin annostuksen optimointi sekä testattiin alunan käyttöä retentioainesysteemin tehoaineena.

Kirjallisuusosassa tarkasteltiin pinta- ja kolloidikemian perusteita, retentioainejärjestelmiä ja niissä käytettäviä kemikaaleja sekä retentioaineilla tehtävään flokkaukseen vaikuttavia tekijöitä.

Laboratoriokokeilla tutkittiin kokeellisessa osassa eri mikropartikkelijärjestelmien toimivuutta kartonkikoneen eri kerroksien massoilla. Toimivimmaksi osoittautuneella mikropartikkelilla suoritettiin pilot-koeajo runkokerroksen massalla. Lisäksi suoritettiin toinen pilot-koeajo, jossa tutkittiin mikropartikkelin vaikutuksia saostuman aiheuttajana. Pilot-koeajoissa saavutettiin samat retentiotasot kuin referenssisysteemillä lähes puolet pienemmällä kemikaalin kulutuksella. Kartongin laatuominaisuuksista huokoisuus, formaatio ja AKD-liiman retentio muuttuivat viiraretention mukaan. Saostumakoeajossa ei todettu retentioaineen vaikuttavan saostumien syntyyn.

Täyden mittakaavan koeajossa tarkoituksena oli testata kilpailevan mikropartikkelin toimivuus kartonkikoneella. Koeajossa etsittiin optimaalinen mikropartikkelin annostus eri kerroksiin. Pintakerroksen tuhkaretentio nousi hiukan ja vedenpoisto parani. Runko- ja taustakerroksessa saavutettiin samat retentiotasot sekä vedenpoistot. Samat retentiotasot saavutettiin n. 25 % pienemmällä mikropartikkelin kulutuksella. Kartongin laatuominaisuuksista seurattiin palstautumislujuutta, formaatiota ja AKD-liiman retentoitumista. Kartongin palstautumislujuus heikkeni. Vastaavasti runko- ja taustakerroksen AKD-liiman retentio oli hiukan korkeampi koeajetulla mikropartikkelilla. Formaatiossa ei tapahtunut merkittäviä muutoksia.

Jatkokokeet tehtiin kartonkikoneen runkokerroksessa. Kokeissa todettiin retentiotärkkelyksen vaikuttavan kartongin palstautumislujuuteen. Käytössä olevan mikropartikkelin annostelun optimointikokeissa ei saavutettu parannusta retentioon eikä vedenpoistoon. Mikropartikkelilla saavutetaan tietty retentiotaso, jonka jälkeen sillä ei ole enää vaikutusta retentiotasoon. Alunan annostelukokeissa ei alle yksi kg/t annosmäärällä ole vaikutusta retentioon ja vedenpoistoon.

The purpose of thesis was to examine a board machines retention system and find out different possibilities to improve retention and drainage. Especially the goal was to improve retention and drainage in the middle ply. Trial runs in board machine were made with competing chemical suppliers microparticle. In the middle ply the impact of retention starch to internal bond was examined. There was also made dosage optimization of currently used microparticle and a trial with alum as a booster for the retention system.

The fundamentals of the surface and colloid chemistry of the stock, different retention chemicals and systems and factors which are affecting fibre flocculation were reviewed in the literature survey.

Different retention aid systems were tested in a laboratory scale. Tests were made with the furnish of each board ply separately in order to determine the best retention system for a pilot trial run. In addition a pilot trial was made and in order to find out if microparticle could cause deposit problems. Pilot trials was made with middle ply furnish. In the trials same retention level compared to reference microparticle was achieved with lower chemical consumption. Permeability, formation and AKD retention changed as a function of first pass retention. In deposit trial no correlation was found between microparticle and deposits.

The purpose of machine trial was to test competing suppliers microparticle in a board machine and find out optimal microparticle dosages in different ply’s. Ash retention increased and drainage was more efficiency in the top ply. In the middle and back ply same retention level was achieved and drainage stayed constant. Same retention levels was achieved about 25 % lower microparticle consumption. Internal bond strength, formation and AKD retention of the final product were followed. Internal bond strength weakened, formation level remained the same but the AKD retention was slightly improved in the middle and back ply.

Further studies was done in the middle ply. Studies showed that retention starch in the middle ply has positive effect to internal bond strength. In optimization trial, It was found that it is possible to achieve only certain retention level with a microparticle. A trial with alum as a booster for retention system showed that, alum don’t improve retention or drainage, if dosage is less than 1 kg/t.