Pintakosteuden mittaus ja vaikutus kartongin valmistukseen

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää Metsä Board Oyj Takon kartonkikone 1:lle puristinkuormien ja alkuosan höyrynpaineiden vaikutus kartongin pintakosteusprofiiliin ja pintakosteustasoon ennen jenkkisylinteriä. Työn tarkoituksena oli löytää pintakosteusmittapalkkia hyödyntäen kartonkikoneelle ajotapa ja pintakosteustaso, jossa kartongin pintakosteusprofiili, visuaalinen laatu ja kartongin pinta- ja lujuusominaisuudet olisivat parhaimmillaan.

Teoriaosuudessa käsiteltiin taivekartonkia ja sen ominaisuuksia sekä esiteltiin valmistusprosessia ja yleisiä taivekartongin käyttökohteita. Teoreettisessa osuudessa selvitettiin kartongin kosteuden hallintaa ja siihen vaikuttavien prosessinosien toimintaa sekä esiteltiin kartongin laatusuureiden mittaustapoja ja mittalaiteratkaisuja.

Kokeellisessa osassa toteutettiin koeajosarjoja, joissa muutettiin kartonkikoneen alkukuivatusosan höyrynpaineita sekä puristinkuormia. Koeajosarjoja edelsi uuden pintakosteusmittapalkin investointi ja käyttöönotto. Koeajosarjoissa tehtyjen muutosten vaikutuksesta kartonkiraina johdettiin eri kosteudessa jenkkisylinterille. Koeajojen avulla selvitettiin tehtyjen muutosten vaikutusta pintakosteusprofiiliin, visuaaliseen laatuun ja kartongin pinta- ja lujuusominaisuuksiin.

Tulosten analysoinnin perusteella saatiin muodostettua kartonkikoneelle pintakosteustavoite ennen jenkkisylinteriä, jossa kartongin optitopoarvo, palstautumislujuus ja visuaalinen laatu olivat parhaimmillaan. Johtopäätösten perusteella pintakosteustasoon voitiin vaikuttaa tehokkaasti muuttamalla höyrynpaineita. Pintakosteuden poikkirataprofiiliin ei pystytty vaikuttamaan tehdyillä muutoksilla, mutta puristinkuormia kasvattamalla kartongin pintakosteutta saatiin laskettua ilman laadullisia ongelmia. Tämän avulla voidaan vähentää höyryn kulutusta alkuosalla ja tämä myös vähentää kartonkikoneen energiankulutusta.

Luottamuksellinen aineisto on poistettu julkisesta versiosta.

This thesis was commissioned by the Tako board mill of Metsä Board Oyj. The purpose of this thesis was to investigate the effects of the pressing load and steam pressure on the board's surface moisture profile and level before the board enters the yankee cylinder in the mill’s board machine 1. The aim was to find an optimal running mode and surface moisture level for the board machine to achieve ideal moisture profile, visual quality, and surface and strength properties. A surface moisture measurement sensor was used for detecting the optimal mode and moisture level.

The theoretical part of this thesis discusses folding board and its properties, the manufacturing process, and the most common end use products. Furthermore, different ways to control the board’s moisture level and the operation of the process components that affected the moisture level are presented. The section also introduces different methods and equipment solutions for measuring the board’s quality parameters.

The experimental part of the thesis deals with a series of test runs that were carried out after the installation of a new surface moisture measurement sensor. Different steam pressures and press loads were tested on the board machine’s first drying section. As a result of the changes made in the test runs, the board web was fed to the yankee cylinder at a different humidity level. The data from the test runs was used for analyzing the effect of the changes on surface moisture profile, visual quality and surface and strength properties of the board.

Based on the analysis of the results, a surface moisture goal was established for the board machine before the yankee cylinder, where the optitopo value, internal bond strength and visual quality were at their best level. The findings indicate that changing the steam pressures can have an effective impact on the board’s surface moisture level. The changes did not have an impact on the surface moisture’s cross-direction profile, but by increasing the press loads, the surface moisture of the board was reduced without creating quality issues. This helps to decrease the steam consumption at the first drying section and reduce the energy consumption of the board machine.

Confidential material has been removed from the public version of this thesis.