Täyteainepitoisuuden ja retentioainesysteemin optimointi

Työssä tutkittiin tarrapaperikoneen pohjapaperin täyteainepitoisuuden nostamisen vaikutusta koneen ajettavuuteen ja paperin ominaisuuksiin. Työn tavoitteena oli löytää ne prosessitekniset keinot, joilla voitaisiin saavuttaa raskaiden pintapapereiden tavoitetuhkatasot. Lisäksi pyrittiin optimoimaan retentioaineiden annokset ja ajotavat korkeilla tuhkatasoilla. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin pinta- ja kolloidikemian perusteita sekä täyteainepitoisuuden vaikutusta paperin ominaisuuksiin ja prosessoitavuuteen. Lisäk-si syvennyttiin märänpään kemiaan selvittämällä mm. kalsiumkarbonaatin vesiliuoskemiaa ja erilaisten retentioaineiden ominaisuuksia ja niiden reaktiomekanismeja. Työn kokeellinen osa koostui kahdesta koeajosta. Ensimmäisessä koeajossa selvitettiin täyteainesaostumien muodostumismekanismeja ja paperikoneen ajettavuutta täyteainepitoisuutta nostettaessa yli raskaiden pintapapereiden tavoitetasojen. Saadut tulokset osoittivat, että märänpään kemiantila pysyi koeajon aikana muuttumattomana eikä mitään saostumien muodostumista havaittu. Täyteainepitoisuudessa päästiin 3 % yli lajikohtaisen tuhkatavoitteen ilman ajettavuusongelmia. Toisessa koeajossa keskityttiin erityisesti märänpään retentioaineiden määrien optimointiin ja paperin laatuominaisuuksiin. Koeajossa täyteainepitoisuutta nostettiin yli tavoitetasojen. Saadut tulokset osoittivat, että täyteainepitoisuuden nostolla ei ollut vaikutusta paperin laatuun tai paperikoneen ajettavuuteen. Massatärkkelyksen avulla pystyttiin korvaamaan kationisen polymeerin retentiovaste ja kompensoimaan täyteainepitoisuuden noston myötä tullut paperin lujuuksien lasku. Koeajoissa ja prosessin seurannassa tuli ilmi myös useita eri tekijöitä, joilla oli vaikutusta retentioon, retentioaineiden tehoon ja prosessin stabiilisuuteen. Tehdyistä yksittäisistä havainnoista on hyötyä pyrittäessä ymmärtämään märänpään prosessin tilaa ja sen vaikutusta paperikoneen ajettavuuteen. Työ saavutti sille asetetut tavoitteet ja sen ansiosta paperikoneen märänpään raaka-aineiden ja kemikaalien syöttösuhteita pystyttiin muuttamaan tavalla, joka vähensi paperinvalmistuksen kustannuksia ilman että paperin laatuominaisuudet huononivat.

In this thesis the impact of increasing filling agent content in coated paper ma-chine raw paper to the machine runnability and paper properties was studied. The main objective was to find process technical methods to achieve desired ash content levels for the heavy liners. An additional objective was to optimize retention agent doses and running routines for the higher ash content. At the literature part the fundamentals of surface and colloidal chemistry and the influence of filling agent content to the paper properties and processability were reviewed. Also the wet end chemistry was examined by clarifying among other things calcium carbonate aqueous solution chemistry as well as different retention agent properties and reaction mechanisms. The experimental part of this thesis was composed of two test runs. In the first test the filling agent deposit forming mechanisms and paper machine runnability during increasing the filling agent content over the heavy liner target levels was clarified. Recorded results indicated that chemical conditioning remained invariable all through the test run and there was absolutely no sings of deposit forming what so ever. Level 3% over the grade specific ash target in filling agent content was reached without any runnability problems. In the second test run the focus was particularly on the wet end retention system optimizing and on the paper quality properties. Filling agent content was increased over the target levels. Gained results shows that increased filling agent content did not have impact on paper quality or machine runnability. With the pulp starch it was possible to compensate the retention response of cationic polymer and the decreased paper strength values caused by increasing the ash content. Test runs and process monitoring revealed various factors that have influence on the retention, process performance and stability. These individual observations are beneficial in tendency to understand the wet end process condition and its impact to the paper machine runnability. The study achieved targets set to it and to its credit it was possible to change paper machine wet end raw material and chemical feed ratios in a way that paper