Characterization of board impurities with a Raman device

Erilaisia epäpuhtauksia kulkeutuu paperinvalmistusprosessiin ja monenlaisia saostumia muodostuu paperinvalmistuksen prosesseissa. Epäpuhtaudet voivat aiheuttaa prosessiongelmia sekä alentaa tuotteen laatua. Epäpuhtauksien alkuperän ja koostumuksen selvittäminen edellyttää usein erilaisten analyysimenetelmien käyttöä. Epäpuhtauksien luokittelu on useasti välttämätöntä ennen tarkempaa kemiallista analyysia. Paperinvalmistuksen epäpuhtauksien kvalitatiiviseen luokitteluun on yleisimmin käytetty mikroskopian, IR-spektroskopian ja analyyttisen pyrolyysin menetelmiä. Raman spektroskopia on harvinaisempi menetelmä paperiteollisuuden tutkimuksessa. Raman instrumenttien kehittyminen on ollut voimakasta viimeisen vuosikymmenen aikana. Raman spektroskopia onkin osoittanut mandollisuutensa polymeerien, lääketeollisuuden ja polttoaineteollisuuden tutkimuksissa. Tässä työssä tutkittiin erään elintarvikepakkauskartongin epäpuhtauksia Raman spektroskoopilla. Työn tavoitteena oli selvittää Raman analyysin käyttökelpoisuutta kartongin epäpuhtauksien online-luokittelussa. Tutkimukset suoritettiin Spectracoden RP-1 Raman instrumentilla. Tutkimukset osoittivat, että näytteen fluoresenssi ja näytteen hajoaminen asettavat rajoituksia epäpuhtauksien Raman analyysille. Epäpuhtauksien online-tunnistaminen toimii käytettäessä suuria lasertehoja ja säteilytysaikoja. Näytteiden laserherkkyys ja fluoresenssi rajoittavat kuitenkin suurien laiteparametrien käyttöä. Laiteparametrien pienentäminen johti mittauksien signaali-kohina suhteen alenemiseen, mikä puolestaan aiheutti online-tunnistuksen toimimattomuuden.

Various impurities can be carriedalong to the papermaking process and different kinds of deposits are generated during papermaking. These contaminants can produce process problems and reduce the product quality. Many analytical methods must often be utilized to detect the origin and the composition of the contaminants. Classification of impurities is frequently necessary before more detailed chemical analysis methods. Qualitative classification of papermaking deposits is typically made byusing microscopical methods, infrared spectroscopy and analytical pyrolysis. Raman spectroscopy is a more rare analysis method for research in the paper industry. The development of Raman instruments has been prominent during the last decade. Raman spectroscopy has shown potential in researches of polymer science, pharmaceuticals and petroleum industry. The impurities of one food packaging board grade were studied with Raman spectroscopyin this work. The objective of the work was to study the applicability of Ramananalysis for online classification of the impurities in board. The Raman analysis of this work was made with a Spectracode RP-1 Raman instrument. The studies of this work proved that the fluorescence and the degradation of the sample create limitations for Raman analysis of impurities. The online identification of impurities operates with high laser powers and exposure times. However, the laser sensitivity of samples and fluorescence limit the utilization of high instrument parameters. The reduction of instrument parameters caused a lower signal-to-noise ratio of the measurements, which limited the possibilities of online identification.