Paperin ja kartongin valmistusprosessi - tiivistelmä
Rainanmuodostus
Puristinosa
Puristinosan vaikutukset paperin ominaisuuksiin
Kuivatus
Paperin ja kartongin valmistusprosessi - tiivistelmä |
|
Rainanmuodostus |
|
Puristinosa |
|
Puristinosan vaikutukset paperin ominaisuuksiin |
|
Kuivatus |
|
Paperin ja kartongin valmistusprosessi - tiivistelmä |
|
Vetysidokset |
|
Paperin ja kartongin raaka-aineet |
|
Paperi- ja kartonkikonekonseptit eri lajeilla |
Paperin tai kartongin valmistusprosessissa sekoitetaan sopivasti valitut ja
käsitellyt raaka-ainekomponentit vesipitoiseksi massaseokseksi, levitetään seos
tasaiseksi massarainaksi 
sekä lujitetaan rainaa poistamalla siitä vettä
suotauttamalla .
Tämän jälkeen puristetaan ja haihdutetaan rainaa voimakkaasti , jolloin
lopun
veden poistuessa rainasta saadaan kuivaa tuotetta.
Paperin ta kartongin valmistus on jatkuva prosessi, jonka lopputuote on valmis jälkikäsittelyprosesseja varten.
Merkittävä ero kartonkien ja papereiden välillä on se, että kartongit ovat usein monikerroksisia ja niiden neliömassa on usein suurempi kuin papereilla.
Paperi ja kartonki pysyvät koossa pääasiassa kuitujen välisten vetysidosten avulla, jotka syntyvät kuivatuksessa n. 70-80 % kuiva-ainepitoisuudessa. Rainanmuodostuksessa aikaansaadut kuitujen ja muiden raaka-aineiden jakaumat vaikuttavat ratkaisevasti syntyvien vetysidosten lujuuteen.
Paperin ja kartongin raaka-aineista tärkeimpiä ovat kuidut, jotka yleisimmin ovat puukuituja. Niiden ominaisuudet eri massatyypeissä vaihtelevat hyvin paljon. Siksi mekaanisten massojen, kemimekaanisten massojen, uusiomassojen ja kemiallisten massojen käyttö eri paperilajeissa vaihtelee. Muita raaka-aineita ovat täyteaineet, liima-aineet, kemialliset lisäaineet sekä erilaiset päällystysaineet.
Raaka-aineiden ja lisäaineiden osuudet sekä niiden käsittely valitaan kulloisenkin paperilajin vaatimusten mukaan mahdollisimman edullisesti. Myös paperinvalmistuksen ja erityisesti rainanmuodostuksen menetelmät ja konekonseptit vaihtelevat paperilajeittain.
Paperit:
Suurien tuotantovolyymien painopaperilajit
valmistetaan mahdollisimman suurissa tuotantoyksiköissä mahdollisimman halvoista raaka-aineista. Pääraaka-aineina ovat mekaaniset massat ja uusiokuitumassa. Paperin neliömassa on tyypillisesti 35...55 g/m2 , tuotantonopeus 1200...1600 m/min ja rainan leveys yli kahdeksan metriä.
Myös uusimmat hienopaperikoneet ovat tuotantotasoltaan ja leveydeltään samaa suuruusluokkaa kuin puupitoisten lajien koneet. Suuret hienopaperikoneet tuottavat useimmiten
Tyypillinen tuotantonopeus vaihtelee 1000...1300 m/min ja paperin neliömassa on 50...90g/m2 .
Hieno- ja erikoispaperilajien valmistuksessa käytetään pääasiassa kemiallisia selluja, jotka ovat selvästi mekaanisia massoja kalliimpia.
Erikoispaperilajien valmistuserät ovat yleensä pieniä ja valmistuslinjalta vaaditaan joustavuutta, jolloin koneet ovat yleensä hitaampia ja kapeampia. Erikoispapereiden neliömassa-alue on hyvin laaja, 40...250 g/m2 . Koneiden ajonopeudet vaihtelevat välillä 400...1100 m/min ja rainan leveys on kolmesta kahdeksaan metriin.
Kartongit:
Useimmissa kartonkilajeissa hyödynnetään eri massatyyppejä paitsi sekoituksina niin myös kerroksittain rainattuina. Tärkeimmät pakkauskartonkilajiryhmät ovat
Erikoiskartonkilajien lukumäärä on hyvin suuri, mutta niiden tuotantovolyymit ovat edellisiin verrattuna melko pieniä.
Tuotantomäärät kartonkikoneilla ovat korkeasta neliömassasta johtuen usein erittäin suuria. Neliömassa-alue rasiakartonkikoneilla on 170...450 g/m2, nopeus 300...600 m/min sekä rainan leveys kolmesta kuuteen metriin. Lainerikoneilla neliöpaino on 100...330 g/m2 , nopeus 500...900 m/min ja rainan leveys jopa yli yhdeksän metriä.
Rasiakartongit ovat yleensä kolmi- tai nelikerrosrainattuja. Korkeiden pinnanlaatuvaatimusten vuoksi pintakerros on kemiallisista selluista valmistettu ja useimmiten se on lisäksi kaksoispäällystetty. Keskikerroksessa käytetään halvempaa mekaanista massaa tai uusiokartongissa uusiokuitumassaa. Näin saadaan aikaan rasiakartongilta vaadittava suuri jäykkyys taloudellisesti. Jäykkyysvaatimus edellyttää lisäksi kartonkikoneelta bulkkia (paksuutta) säästävää konekonseptia.
Rasiakartonkien taustakerros on usein sellun ja mekaanisen massan seos ja joskus lisäksi kertaalleen päällystetty. Myös lainereissa vähintään pintakerros valmistetaan kemiallisesta massasta ja mahdollinen keskikerros uusiokuitumassasta.
Rainanmuodostus |
|
Perälaatikko |
|
Viiraosa |
|
Rainanmuodostuksen vaikutus paperin laatuun |
|
Paperikoneen rainanmuodostusosaan kuuluu
Monikerroskartongeilla on kullekin kerrokselle oma rainanmuodostusosansa. Konekonsepteissa juuri rainanmuodostusosan tyyppi muuttuu paperi- ja kartonkilajin vaatimusten mukaan merkittävimmin.
Perälaatikko sijaitsee lyhyen kierron ja viiraosan välissä . Perälaatikolla putkessa virtaava massa
levitetään hallitusti viiran levyiseksi suihkuksi .
Perälaatikon ja sen syöttöputkiston tehtävänä on:
Viiraosan tehtävänä rainanmuodostuksessa on:
se sihtinä toimivan
viirakudoksen läpi
Seuraavat tärkeät rakenneominaisuudet määräytyvät rainanmuodostusosalla sen osien yhteisvaikutuksena:
kone-/poikkisuunnassa
(vetolujuussuhde), orientaatioprofiili poikkisuunnassa sekä kerroksittainen
kuituorientaatio
.
Puristinosan
tehtävänä on poistaa rainasta mahdollisimman paljon vettä ja samalla tiivistää sitä. Puristimella pyritään saavuttamaan
riittävän suuri märkälujuus, jotta rainan siirto kuivatusosalle onnistuu ilman
katkoja. Toisaalta rainan tiivistyminen mahdollistaa lujien kuitujen välisten
sidosten muodostuminen rainaa kuivattaessa.
Rainan tullessa viiralta sen kuiva-ainepitoisuus on n. 17-20%. Puristimen jälkeinen kuiva-ainetaso on lajista ja riippuen puristimesta 35 - 50 %. Puristimella kuiva-ainetason nousu yhdellä prosentilla pienentää kuivatusosan höyryn kulutusta noin 3 - 4%:a. Tietyllä rainan kosteustasolla puristaminen on taloudellisin tapa kuivata rainaa.
Märkäpuristus tapahtuu aina joko puristinhuovan ja sileän telan tai kahden
puristinhuovan välissä .
Puristettaessa rainan (kuitumaton) tilavuus pienenee ja vedelle ei jää enää tilaa
vaan se poistuu huopaan.
Puristaminen on aluksi varovaista, jotta viiralla muodostettu raina ei rikkoudu. Liian voimakas tai nopea puristus huuhtoo rainasta hienoainesta ja pahimmassa tapauksessa rikkoo kuidukon eli tapahtuu ns. kuralle meno. Vaiheittainen puristus toteutetaan käytännössä käyttäen useita telojen muodostamia nippejä. Radan edetessä puristinnippien läpi, voidaan nippivoimia vähitellen kasvattaa.
Vaikka puristuksen tavoitteena on saavuttaa mahdollisimman korkea kuiva-ainepitoisuus, ei puristinpainetta viimeisessä nipissä voi nostaa niin korkeaksi kuin laiteteknisesti olisi mahdollista. Liian korkeaa painetta käytettäessä paperin paksuus pienenee liikaa eli bulkki jää liian pieneksi. Toisaalta huopien kestoikä lyhenee ja paperiin voi tulla telojen tai huopien aiheuttamaa kuvioitumaa eli markkeerausta. Korkeita puristinpaineita käytettäessä puristin on herkkä värähtelyille.
Märkäpuristus vaikuttaa voimakkaasti paperin ominaisuuksiin. Puristingeometria, telat ja niiden pinnoitteet, huovat ja viivapaineyhdistelmät on valittava sopiviksi valmistettavan lajin ja ajonopeuden mukaan. Laatuominaisuuksia, joihin märkäpuristus vaikuttaa, ovat:
Kuivatus |
|
Kuivatusmenetelmät |
|
Kuivatuksen vaikutus paperin ja kartongin laatuun |
|
Kuivatusosan tehtävänä on poistaa rainasta vettä haihduttamalla . Haihduttamisen tulee tapahtua
tehokkaasti, taloudellisesti, tasaisesti ja laatua huonontamatta.
Paperin ja kartongin kuivatuksessa käytetään yleisesti kolmea eri menetelmää:
Kaikille menetelmille on yhteistä se, että rataan tuodaan ulkoa energiaa, joka "keittää" eli haihduttaa veden pois radasta ja haihtunut vesi viedään ilman avulla pois radan läheisyydestä. Eri kuivatusmenetelmät eroavat toisistaan periaatteessa energiatuontitavoissa, mikä johtaa edelleen hyvinkin erilaisiin laiteratkaisuihin.
Kuivatuksella vaikutetaan paperin ja kartongin laatuun:
Palaute ylläpitäjille:
|
feedback@knowpap.com