Kosteuden ja lämpötilan vaikutus kartonkimassojen muovattavuuteen

Työn tavoitteena oli kartoittaa yleisesti kartongin valmistukseen käytettävien massatyyppien muovattavuuspotentaali. Muovattuvuuteen eniten vaikuttava tekijänä pidettiinmassojen murtovenymää. Työssä tutkittiin kosteuden ja lämpötilan sekä vetonopeuden vaikutusta mekaanisten ja sellumassojen ominaisuuksiin laboratorio-olosuhteissa. Kirjallisuusosassa tarkastellaan paperin lasisiirtymälämpötilaa muovauksen kannalta oleellisena tekijä. Lisäksi käydään läpi tapoja, joilla murtovenymää voidaan kasvattaa. Kartongin keskikerroksen aallotuksessa ja valmistettaessa paperipohjaisia tuotteita syvävedolla, käytetään hyväksi paperin pehmenemistä lämpötilan ja kosteuden alaisena. Niiden olosuhteita tarkastellaan lyhyesti. Lisäksi luodaan katsaus lämpötilan, kosteuden ja nopeuden vaikutuksistapaperin mekaanisiin ominaisuuksiin. Työn kokeellisessa osassa massojen mekaanisia ominaisuuksia testattiin erilaisissa kosteuspitoisuuksissasekä lämpötiloissa eri vetonopeuksilla. Kokeiden perusteella pyrittiin löytämään olosuhteet kullekin massalle, joissa niillä on paras murtovenymä. Lisäksi selvitettiin kuidun kihartamisen, sellumassojen jauhatuksen sekä arkin vapaan kuivumisen vaikutusta murtovenymään. Erilaiset massat saavuttavat parhaan murtovenymän erilaisissa kosteus- ja lämpötilaolosuhteissa. Sellumassoilla paras murtovenymä saadaan huoneenlämpötilassa ja paperin kosteuspitoisuuden ollessa välillä 11...12%. CTMP-massojen paras murtovenymä saadaan vedellä kyllästetyllä paperilla kohotetussa lämpötilassa. Lämpötila riippuu CTMP-massan valmistustavasta ja raaka-aineesta. Sellumassoilla on parempi kokonaisvenymä, kuin ligniinipitoisilla massoilla. Vetonopeuden vaikutus murtovenymään riippuu massasta sekä kosteudesta. Alhaisessa kosteudessa suurempi vetonopeus antaa aina pienemmän venymän. Kosteuden noustessa riippuu massasta, miten vetonopeus vaikuttaa murtovenymään. Plastinen osa tietystä venymästä on riippumaton massasta, jauhatusasteesta ja kuivatustavasta. Ainut vaikuttava muuttuja on kosteus. Kosteuden kasvu kasvattaa plastista venymää.

The purpose of the study was to investigate the mouldability potential of pulps typically used for board manufacture. Breaking strain was considered to be the most important factor having an effect on the mouldability. The effect of humidity, temperature and elongation rate on the rupture elongation of mechanical and chemical pulps were investigated. In the literature part the glass transition temperature was investigated as an essential factor during moulding. Different ways to enhance breaking elongtion are listed. During fluting and deep-drawing of paper the softening of paper due to temperature and humidity is used. The circumstances during those operations are shortly reviewed. Also the effects of temperature and humidity on the mechanical properties of papers are listed. In the experimental part the properties of pulps were tested at different humidity and temperature with different rates of elongation. The aim was to discover the circumstances for each pulp were the optimum elongation is reached. In addition the effect of fiber curlation, refining of chemical pulps and free drying onbreaking strain was investigated. Different pulps reach their best elongation under different circumstances. The maximum elongation for chemical pulps is reached at 11...12% of absorped humidity at room temperature. CTMP pulps have to be wetted completely and temperature raised for best elongation. The temperature depends on the manufacturing method of the pulp. The effect of rate of elongation depends on the pulp and humidity. At low humidity greater elongation speed always results in better elongation. When humidity is increased, the differences in pulps begin to have an effect on thebreaking elongation. The plastic part of the elongation is independent of pulp,degree of refining and way of drying. Only factor having an effect is moisture.Greater humidity results in greater plastic elongation.