Optimization of the refining and shoe press in board production
Kortelainen, Sanna (2011)
Tiivistelmä
Optimointi on tavallinen toimenpide esimerkiksi prosessin muuttamisen tai uusimisen
jälkeen. Optimoinnilla pyritään etsimään vaikkapa tiettyjen laatuominaisuuksien
kannalta paras tapa ajaa prosessia tai erinäisiä prosessin osia. Tämän
työn tarkoituksena oli investoinnin jälkeen optimoida neljä muuttujaa, erään runkoon
menevän massan jauhatus ja määrä, märkäpuristus sekä spray –tärkin määrä,
kolmen laatuominaisuuden, palstautumislujuuden, geometrisen taivutusjäykkyyden
ja sileyden, suhteen.
Työtä varten tehtiin viisi tehdasmittakaavaista koeajoa. Ensimmäisessä koeajossa
oli tarkoitus lisätä vettä tai spray –tärkkiä kolmikerroskartongin toiseen kerrosten
rajapintaan, toisessa koeajossa muutettiin, jo aiemmin mainitun runkoon menevän
massan jauhatusta ja jauhinkombinaatioita. Ensimmäisessä koeajossa tutkittiin
palstautumislujuuden, toisessa koeajossa muiden lujuusominaisuuksien kehittymistä.
Kolmannessa koeajossa tutkittiin erään runkoon menevän massan jauhatuksen
ja määrän sekä kenkäpuristimen viivapaineen muutoksen vaikutusta palstautumislujuuteen,
geometriseen taivutusjäykkyyteen sekä sileyteen. Neljännessä
koeajossa yritettiin toistaa edellisen koeajon paras piste ja parametreja hieman
muuttamalla saada aikaan vieläkin paremmat laatuominaisuudet. Myös tässä kokeessa
tutkittiin muuttujien vaikutusta palstautumislujuuteen, geometriseen taivutusjäykkyyteen
ja sileyteen. Viimeisen kokeen tarkoituksena oli tutkia samaisen
runkoon menevän massan vähentämisen vaikutusta palstautumislujuuteen.
Erinäisistä vastoinkäymisistä johtuen, koeajoista saadut tulokset jäivät melko laihoiksi.
Kokeista kävi kuitenkin ilmi, että lujuusominaisuudet eivät parantuneet,
vaikka jauhatusta jatkettiin. Lujuusominaisuuksien kehittymisen kannalta turha
jauhatus pystyttiin siis jättämään pois ja näin säästämään energiaa sekä säästymään
pitkälle viedyn jauhatuksen mahdollisesti aiheuttamilta muilta ongelmilta.
Vähemmällä jauhatuksella ominaissärmäkuorma saatiin myös pidettyä alle tehtaalla
halutun tason. Puuttuvat lujuusominaisuudet täytyy saavuttaa muilla keinoin. Optimization is a common step for example as the process has been changed or
renewed. Also in this case, after investment, an optimization of the refining and
the amount of specific pulp fed to the middle ply as well as wet pressing and
amount of spray starch, wanted to be done. The optimized board properties were
bonding- and z-strength as well as geometric bending stiffness and smoothness.
The study was conducted by performing five industrial scale trial runs. The intention
of the first trial run was to add water or spray starch to the specific interspace
of the three layered carton board. In the second trial run, the refining of the specific
pulp used in the middle ply as well as refiner combinations were changed. The
observed properties in the first experiment were bonding- and z-strength while the
development of other strength properties was studied in the second experiment. In
the third trial run, three variables; the amount and refining of the specific pulp fed
to the middle ply as well as the linear load of the shoe press, were changed and the
changes in bonding strength, z-strength, geometric bending stiffness and smoothness
were monitored. The fourth trial was an attempt to reproduce the best test
point attained from previous experiment. Some small changes were also made to
the variables so that even better quality characteristics would have attained.
Again, bonding strength, z-strength, geometric bending stiffness and smoothness
were under observation. The purpose of the last trial was to study how the reduction
of the amount of that specific pulp would change the bonding strength.
Due to certain misfortune, the results gained from these trials were fairly marginal.
However, it was noticed that the proceeded refining did not improve the
strength properties as was assumed and desired. So, in case of development of
strength properties, it is possible to refine lesser and thus save energy and be
spared from other potential problems resulted from proceeded refining. When the
refining was reduced, it was also possible to keep the specific edge load under the
desired level. The improvement in strength properties have to be attained with
other matters.
jälkeen. Optimoinnilla pyritään etsimään vaikkapa tiettyjen laatuominaisuuksien
kannalta paras tapa ajaa prosessia tai erinäisiä prosessin osia. Tämän
työn tarkoituksena oli investoinnin jälkeen optimoida neljä muuttujaa, erään runkoon
menevän massan jauhatus ja määrä, märkäpuristus sekä spray –tärkin määrä,
kolmen laatuominaisuuden, palstautumislujuuden, geometrisen taivutusjäykkyyden
ja sileyden, suhteen.
Työtä varten tehtiin viisi tehdasmittakaavaista koeajoa. Ensimmäisessä koeajossa
oli tarkoitus lisätä vettä tai spray –tärkkiä kolmikerroskartongin toiseen kerrosten
rajapintaan, toisessa koeajossa muutettiin, jo aiemmin mainitun runkoon menevän
massan jauhatusta ja jauhinkombinaatioita. Ensimmäisessä koeajossa tutkittiin
palstautumislujuuden, toisessa koeajossa muiden lujuusominaisuuksien kehittymistä.
Kolmannessa koeajossa tutkittiin erään runkoon menevän massan jauhatuksen
ja määrän sekä kenkäpuristimen viivapaineen muutoksen vaikutusta palstautumislujuuteen,
geometriseen taivutusjäykkyyteen sekä sileyteen. Neljännessä
koeajossa yritettiin toistaa edellisen koeajon paras piste ja parametreja hieman
muuttamalla saada aikaan vieläkin paremmat laatuominaisuudet. Myös tässä kokeessa
tutkittiin muuttujien vaikutusta palstautumislujuuteen, geometriseen taivutusjäykkyyteen
ja sileyteen. Viimeisen kokeen tarkoituksena oli tutkia samaisen
runkoon menevän massan vähentämisen vaikutusta palstautumislujuuteen.
Erinäisistä vastoinkäymisistä johtuen, koeajoista saadut tulokset jäivät melko laihoiksi.
Kokeista kävi kuitenkin ilmi, että lujuusominaisuudet eivät parantuneet,
vaikka jauhatusta jatkettiin. Lujuusominaisuuksien kehittymisen kannalta turha
jauhatus pystyttiin siis jättämään pois ja näin säästämään energiaa sekä säästymään
pitkälle viedyn jauhatuksen mahdollisesti aiheuttamilta muilta ongelmilta.
Vähemmällä jauhatuksella ominaissärmäkuorma saatiin myös pidettyä alle tehtaalla
halutun tason. Puuttuvat lujuusominaisuudet täytyy saavuttaa muilla keinoin.
renewed. Also in this case, after investment, an optimization of the refining and
the amount of specific pulp fed to the middle ply as well as wet pressing and
amount of spray starch, wanted to be done. The optimized board properties were
bonding- and z-strength as well as geometric bending stiffness and smoothness.
The study was conducted by performing five industrial scale trial runs. The intention
of the first trial run was to add water or spray starch to the specific interspace
of the three layered carton board. In the second trial run, the refining of the specific
pulp used in the middle ply as well as refiner combinations were changed. The
observed properties in the first experiment were bonding- and z-strength while the
development of other strength properties was studied in the second experiment. In
the third trial run, three variables; the amount and refining of the specific pulp fed
to the middle ply as well as the linear load of the shoe press, were changed and the
changes in bonding strength, z-strength, geometric bending stiffness and smoothness
were monitored. The fourth trial was an attempt to reproduce the best test
point attained from previous experiment. Some small changes were also made to
the variables so that even better quality characteristics would have attained.
Again, bonding strength, z-strength, geometric bending stiffness and smoothness
were under observation. The purpose of the last trial was to study how the reduction
of the amount of that specific pulp would change the bonding strength.
Due to certain misfortune, the results gained from these trials were fairly marginal.
However, it was noticed that the proceeded refining did not improve the
strength properties as was assumed and desired. So, in case of development of
strength properties, it is possible to refine lesser and thus save energy and be
spared from other potential problems resulted from proceeded refining. When the
refining was reduced, it was also possible to keep the specific edge load under the
desired level. The improvement in strength properties have to be attained with
other matters.