Tissue - mekaniska egenskaper på ark med låga ytvikter

Sammanfattning: Tissue-pappersmarknaden växer fort och är konkurrenskraftig, det finns i dagsläget intresse att producera ett papper med hög mjukhet till ett lägre pris. Vid tissue-papper produktionen står fibrerna för en stor andel av den totala kostnaden, därför finns det en efterfrågan att kunna minska materialkostnaderna. Barrveden ger främst styrka till tissue-pappret och lövveden bidrar med mjukhet till pappret. Tissue-papper tillverkas vid låga ytvikter, därför fokuserade studien på de mekaniska egenskaperna vid lägre ytvikter. Tidigare forskning har påvisat att mekaniska egenskaperna minskar kraftig vid lägre ytvikter [5]. Att jämföra löv-och barrvedsmassor för att erhålla information om fiberegenskaper och mekaniska egenskaper är därför intressant, speciellt vid lägre ytvikter. I denna studie har de mekaniska egenskaperna testats på ark som tillverkats i Innventias massaprovningslabb, för att se hur egenskaperna ändras med ändrad ytvikt och hur olika massatyper skiljer sig. Relationer mellan barr-och lövvedsmassorna kommer uppmärksammas och trender åskådliggöras. Studien delades upp i tre tester. Första testet var utvärdering av finmaterialretentionen med slutet bakvatten vid arkning, vilket utfördes för att veta när finmaterialhalten i bakvattnet nått jämvikt. Andra testet var utvärdering av massor och mekaniska egenskaper. Ark tillverkades av 3 barrvedsmassor och 3 lövvedsmassor med olika ursprung och fiberegenskaper. De mekaniska egenskaperna testades i dragprovare, Ball Burst Strength och fibrerna karaktäriserades i fibertester. Tester för att erhålla avvattningsegenskaper och fibersvällningsgrad utfördes även i massaprovningslabbet. Det tredje testet var utvärdering av björkmassa vid olika malningsnivåer. Testet utfördes på en björkmassa som malts vid 3 olika malningsnivåer (50, 100, 150 kWh/ton), för att undersöka malningens inverkan och om malningen kunde optimeras. Testerna på massorna var precis som i det andra testet. Finmaterialretentionen i första testet nådde en jämvikt vid ungefär 4 – 6 tillverkade ark och då visade de mekaniska egenskaperna stabila värden. Finmaterialuppbyggnaden fortsattes därför med 10 labark i resterande försök för att säkerställa att finmaterialjämvikt nås. De mekaniska egenskaperna i test 2 var högst för barrvedsarken och de relativa skillnaderna mellan olika råvaror var tydliga för barrvedsarken, även vid lägre ytvikter. Lövvedarkens relativa skillnader var svåra att tyda vid lägre ytvikter, över 30 g/m2 kunde skillnader ses. Lövvedarkens mekaniska egenskaper nådde ett maximum vid 30 g/m2 därefter nådde alla mekaniska egenskaper en platå, medan ingen platå kunde identifieras hos barrveden. Barrvedsarken når förmodligen ett maximum efter 60 g/m2. De massor som erhöll högst mekaniska egenskaper var de med långa och flexibla fibrer, medan de med korta och styva fibrer fick lägre mekaniska egenskaper. Ball Burst-styrkorna var generellt sett högre hos barrvedsarken, vilket berodde på barrvedens längre fibrer. De malda björkmassorna erhöll högre mekaniska egenskaper än både barr-och lövvedsarken, vilket berodde på den ökade bindningsgraden som uppstått. Malda massornas egenskaper ökade kraftigt vid den första malningsgraden (50 kWh/ton) för att sedan avta. Ju längre malningen fortgår desto sämre blir bulken och mjukheten hos pappret [1]. En högre malning än 100 kWh/ton ansågs därför onödig eftersom avvattningsegenskaperna försämrades och ingen markant skillnad i mekaniska egenskaper erhölls. Ett optimum för malningen verkade finnas mellan 0 – 100 kWh/ton.