Värjäysmenetelmät mekaanisen massan mikroskooppitutkimuksissa

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Sappi Kirkniemen paperitehtaalla.

Aikakausilehtipaperinvalmistusprosessissa mekaaninen massa on volyymiltään suurin yksittäinen raaka-ainekomponentti sekä myös tyypillinen häiriöaineksen lähde. Valomikroskopian avulla kuituja värjäämällä saatetaan päästä nopeasti kiinni ongelman aiheuttajaan.

Opinnäytetyön tavoitteena oli kartoittaa eri kuitu- ja pihkanvärjäysmenetelmiä kirjallisuudesta sekä testata ja löytää soveltuvat värjäysmenetelmät Sappi Kirkniemessä käytettäville kuiduille ja mekaanisen massan pihkalle.

Teoriaosuudessa perehdyttiin kuituihin ja niiden merkitykseen paperinvalmistuksen raaka-aineena sekä kuituvärjäyksen periaatteeseen. Kokeellisessa osassa selvitettiin pääpiirteittäin Sappi Kirkniemen kuiduille ja pihkavärjäykselle soveltuvat menetelmät käytännössä.

Menetelmän kehityksen lisäksi värjäysmenetelmät dokumentoitiin työohjeina Sappi Kirkniemen toiminnanohjeistukseen.

Graff C -värjäyksellä voidaan laajuudessaan erottaa toisistaan lähes kaikki paperinvalmistuksessa käytettävät kuidut. Sudan IV -värjäys osoittautui toimivaksi menetelmäksi osoittamaan pihkaa eri prosessivaiheissa. Ennalta hankittu kokemus ja tieto värireaktioista ja useimpien paperikuitujen rakenteellisista yksityiskohdista ovat kuitenkin edellytyksenä luotettavaan tunnistukseen.

This thesis was made at the Sappi Kirkniemi Paper Mill.

In the paper making process, the volume of the mechanical pulp is one of the major raw material components. Mechanical pulp is also typical source of pitch, which might cause runnability problems and reduced quality of the paper. Light microscopy and fibre analysis in combination with a stain might be a quick tool in cases of troubleshooting.

The objective of this thesis was to study fibre and pitch staining methods presented in literature as well as to find suitable staining applications for the fibre raw materials used in Sappi Kirkniemi and for the pitch control of mechanical pulp.

The theoretical part of this thesis contains the main principles of using fibre as raw material in paper making and analysing fibre by staining. The experimental part of the thesis de-scribes selected methods in practice.

In addition to method development, staining methods were documented as working instructions for the quality system of the Sappi Kirkniemi Paper Mill.

The field of application of Graff C staining allows the identification of almost all the common papermaking fibres, and Sudan IV staining proved to be a suitable method to estimate pitch at different process points. However, previous experience and knowledge of the stain reactions and of the structural details are essential for the identification. Considerable training and use of standard samples are needed to become familiar with the appearance of the different fibres and their morphological characteristics.