Flutingmassojen fysikaaliset ja kemialliset eroavaisuudet

• Main Author: Tervo, V. (Ville)
• Format: Dissertation
• Language: Finnish
• Published: University of Oulu 2017
• Subjects: Process and Environmental Engineering
• Online Access: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201710112967; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:fi:oulu-201710112967

Tässä diplomityössä selvitettiin erään kartonkitehtaan käytössä olevien raaka-aineiden fysikaalisia ja kemiallisia eroavaisuuksia. Kartonkitehtaalla käytetään massoja B1 ja B2, sekä massoja C1 ja C2. Kartonkitehtaan tuotannossa on havaittu kuivatusosalla ongelmia käytettäessä massoja C1 ja C2. Diplomityön päätavoitteena oli selvittää, miksi massat C1 ja C2 tarvitsevat pidemmän viipymän kuivatuksessa kuin massat B1 ja B2. Diplomityössä selvitettiin myös, voidaanko massojen C1 ja C2 kuivatusta parantaa erilaisilla retentioaine-kombinaatioilla. Diplomityö aloitettiin selvittämällä massalaatujen suotautuvuusero, jolla todettiin ongelman olemassaolo. Suotautuvuuseron syyn selvittäminen aloitettiin tutkimalla kuitujen morfologiaa, sekä massojen kemiallista koostumusta. Tutkimuksen aikana massalaaduille suoritettiin pulpperointikokeita, joiden pohjalta tehtiin laboratorioarkkeja. Laboratorioarkeista mitattiin mm. repäisylujuus, palstautumislujuus ja jäykkyys. Diplomityön aikana kartonkitehtaalla suoritettiin retentioainekokeet DDJ-laitteella, jolla pyrittiin löytämään retentioainekombinaatio, joka parantaisi massalaatujen C1 ja C2 retentiota. Pulpperointikokeissa huomattiin liotusajan ja hajotuskierroslukumäärän vaikuttavan massojen fleikkipitoisuuteen. Fleikkipitoisuudeltaan korkeammat massat saivat pääsääntöisesti heikompia lujuusarvoja kuin pienempiä fleikkipitoisuuksia sisältävät massat. Pulpperointikokeissa huomattiin massan B1 fleikkipitoisuuden olevan korkeampikuin C1, sekä B2 fleikkipitoisuuden olevan suurempi kuin C2 massan. Tutkimuksessa kävi ilmi, että massat B1 ja C1, sekä B2 ja C2 ovat kuidun pituudelta, leveydeltä sekä kuituseinämän paksuudelta melkein samankaltaisia. Fysikaalisia eroja massoilla on kuidun kiharuudessa, sykkyräisyydessä sekä fibrillaatioasteessa. Massat C1 ja C2 sisälsivät myös enemmän lyhyempiä kuituja kuin B1 ja B2. Kemiallisilta ominaisuuksiltaan massat C1 ja C2 ovat pH: ltaan neutraalisempia ja varaukseltaan korkeampia, mutta johtokyvyltään heikompia kuin B1 ja B2 massat. Kemialliselta koostumukseltaan massat olivat melko samankaltaiset. Massalaadut erosivat jonkin verran toisistaan ligniinin, uuteaineiden ja tuhkan määriltä. Retentioaineiden DDJ-koeajoissa kartonkitehtaalla löydettiin retentioaine-kombinaatioita, jotka parantaisivat massojen C1 ja C2 vedenpoistoa, mutta kyseiset annostukset eivät toimineet DDJ-kokeissa molemmilla massalaaduilla. DDJ-kokeissa C1 ja C2 massoille toimineet kemikaaliannostukset paransivat kyseisten massojen suotautuvuutta massojen B1 ja B2 lähtötasolle. DDJ-koetuloksissa on huomioitava, että tulokset voivat olla erilaiset prosessissa suoritettavissa koeajoissa. Fysikaalisesti massojen suotautuvuuden eroavaisuudet syntyvät todennäköisesti massojen C1 ja C2 kuitujen kiharuuden, sykkyräisyyden sekä suuremman fibrillaatioasteen yhteisvaikutuksesta. Todennäköisin kemiallinen syy massojen C1 ja C2 huonompaan suotautumiseen on massojen suurempi varaus. Saman varauksen omaavat kuidut työntävät toisia kuituja poispäin toisistaan luoden ristikuituverkoston. Massat C1 ja C2 sisältävät myös enemmän pienempää kuitukokoa, jonka seurauksena kuiduilla on suurempi pinta-ala sitoa vettä itseensä. === In this Master’s Thesis the focus was to study chemical and physical differences between two fluting pulps used in the core board mill. The mill uses different fluting pulps; B1, B2, C1 and C2. Some problems have appeared when using pulps C1 and C2 in the drying sector of the mill. The main objective in this thesis was to investigate why drying pulps C1 and C2 consume more time than drying pulps B1 and B2. The use of different retention chemical combinations were also tested to improve the drying of pulps C1 and C2. At the beginning studied differences in freeness between pulps. The differences in the pulps fiber morphology and chemical composition were also studied. Pulping experiments were performed to find out how different pulps are disintegrated after different soaking time and mixing Laboratory hand sheets were prepared according pulping experiments. Tensile strength, tear strength, plybond and stiffness were measured from the hand sheets. Retention chemical tests with DDJ-analyzer was conducted in order to find a retention chemical combination, which would improve the retention of pulps C1 and C2 in the core board mill. Results in fiber morphologies were quite similar between B and C pulps in fiber length, width and thickness. The differences between pulps were found in fiber kink, curl and fibrillation degree. Pulps C1 and C2 also contained shorter fibers than B pulps. There were no big differences in the chemical composition of the pulps but the pH and charge of the pulps C1 and C2 were higher and the conductivities were lower in comparison with pulps B1 and B2. However, small differences were found in the lignin, extractive and ash contents. Several retention chemical combinations were tested in the retention chemical experiments. The purpose of these experiments was to find out the chemical combination which would improve the retention of pulpsC1 and C2. Some combinations improved the retention of C1 or C2 pulps, but there was no combination of chemicals, which would work with both pulps. On the other hand, some combinations increased the retention of C1 and C2 pulps to the same level with the retention of the B1 and B2 pulps. It should be noted that the test results may be different in the production test runs. The physical reason why C1 and C2 have lower retention can be a result of higher kink, curl and fibrillation degree than B1 and B2 pulps have. However, the higher charge of the C1 and C2 pulps caused chemical reason for the lower retention of pulps C1 and C2. The pulps C1 and C2 also contain higher amount smaller fibers causing a larger surface area to bond the water to itself than pulps B1 and B2.