Erään hienopaperikoneen paksuusprofiilin hallinta

Työn kirjallisuusosassa perehdytään paperikoneen online-mittarien toimintaan, poikkisuuntaisten profiilien säätämiseen ja kalanterointiin. Työn tavoitteena oli löytää syyt erään hienopaperikoneen heikkoon paksuusprofiiliin ja siitä aiheutuvaan suureen rullahylkymäärään. Syitä heikkoon paksuusprofiiliin on haettu kalanterin, päällystysasemien ja laatusäätöjärjestelmän toiminnoista. Työssä on tutkittu myös karheusprofiilin vaikutusta paksuusmittaukseen. Työssä löydettiin selvä yhteys paperin karheusprofiilin ja paperikoneen paksuusmittarin mittaaman paksuusprofiilin välille. Radan reuna-alueiden karheus suurentaa online-paksuusmittarin mittaustulosta. Karheusprofiili ei kuitenkaan vaikuta laboratoriomittareilla mitattuun paksuusprofiiliin. Paperikoneen onlinepaksuusmittarin mittausvirhe on kompensoitava, jotta paperin todellinen paksuusprofiili saadaan suoraksi. Työssä tehtyjen tutkimusten perusteella muodostettiin ajomalli, jolla ajettiin koeajojakso. Ajomallin päällimmäinen tarkoitus oli kompensoida paperikoneen online- paksuusmittarin mittausvirhe. Koeajo onnistui hyvin. Koeajojakson profiilivioista johtuva rullahylyn määräoli merkittävästi pienempi kuin referenssijakson profiilivioista johtuva rullahylyn määrä.

Paperin pinnan karakterisoinnin ja painettavuuden tutkimusmenetelmät

Työn tarkoituksena on ollut tutkia paperin pinnan karakterisoinnin menetelmiä ja tehdä katsauspaperin painettavuuden ennustamisen tutkimuksiin. Kaikkien kehitettyjen menetelmien tarkoituksena on tavalla tai toisella mitata paperin visuaalista vaikutelmaa loppukäyttäjän kannalta sekä ennustaa paperin painettavuutta. Menetelmiä on kehitetty aina 1940-luvulta lähtien ja tekniikan kehittyessä markkinoille tulee uusia menetelmiä, jotka ovat nopeampia ja tarkempia kuin edeltäjänsä. Työssä tarkasteltavat menetelmät on jaoteltu mekaanisiin, optisiin ja elektronisäteilyn läpäisyyn perustuviin menetelmiin. Lopuksi on tarkasteltu tutkimuksia, joiden pääasiallinen tarkoitus on ollut kehittää mittalaitteita ennustamaan paperin painotulosta todellisissa painatusolosuhteissa. Laboratoriolaitteita ja on-line-mittareita ei ole jaoteltu erikseen, koska menetelmän perusteella on helppo havaita, voiko laite mitata jotakin paperin ominaisuutta jopa yli 40 metriä sekunnissa liikkuvalla paperirainalla.

Methods for Region Based Paper Surface Roughness Measurement

Paperin pinnan karheus on yksi paperin laatukriteereistä. Sitä mitataan fyysisestipaperin pintaa mittaavien laitteiden ja optisten laitteiden avulla. Mittaukset vaativat laboratorioolosuhteita, mutta nopeammille, suoraan linjalla tapahtuville mittauksilla olisi tarvetta paperiteollisuudessa. Paperin pinnan karheus voidaan ilmaista yhtenä näytteelle kohdistuvana karheusarvona. Tässä työssä näyte on jaettu merkitseviin alueisiin, ja jokaiselle alueelle on laskettu erillinen karheusarvo. Karheuden mittaukseen on käytetty useita menetelmiä. Yleisesti hyväksyttyä tilastollista menetelmää on käytetty tässä työssä etäisyysmuunnoksen lisäksi. Paperin pinnan karheudenmittauksessa on ollut tarvetta jakaa analysoitava näyte karheuden perusteella alueisiin. Aluejaon avulla voidaan rajata näytteestä selvästi karheampana esiintyvät alueet. Etäisyysmuunnos tuottaa alueita, joita on analysoitu. Näistä alueista on muodostettu yhtenäisiä alueita erilaisilla segmentointimenetelmillä. PNN -menetelmään (Pairwise Nearest Neighbor) ja naapurialueiden yhdistämiseen perustuvia algoritmeja on käytetty.Alueiden jakamiseen ja yhdistämiseen perustuvaa lähestymistapaa on myös tarkasteltu. Segmentoitujen kuvien validointi on yleensä tapahtunut ihmisen tarkastelemana. Tämän työn lähestymistapa on verrata yleisesti hyväksyttyä tilastollista menetelmää segmentoinnin tuloksiin. Korkea korrelaatio näiden tulosten välillä osoittaa onnistunutta segmentointia. Eri kokeiden tuloksia on verrattu keskenään hypoteesin testauksella. Työssä on analysoitu kahta näytesarjaa, joidenmittaukset on suoritettu OptiTopolla ja profilometrillä. Etäisyysmuunnoksen aloitusparametrit, joita muutettiin kokeiden aikana, olivat aloituspisteiden määrä ja sijainti. Samat parametrimuutokset tehtiin kaikille algoritmeille, joita käytettiin alueiden yhdistämiseen. Etäisyysmuunnoksen jälkeen korrelaatio oli voimakkaampaa profilometrillä mitatuille näytteille kuin OptiTopolla mitatuille näytteille. Segmentoiduilla OptiTopo -näytteillä korrelaatio parantui voimakkaammin kuin profilometrinäytteillä. PNN -menetelmän tuottamilla tuloksilla korrelaatio oli paras.

Paperin aistinvarainen arviointi

Paperin tärkeiden teknisten ominaisuuksien lisäksi myös paperin aistinvaraiset ominaisuudet ovat nousseet merkittäviksi parametreiksi paperia luonnehdittaessa. Aistinvaraisilla ominaisuuksilla tarkoitetaan ominaisuuksia, jotka ihminen aistii käsitellessään tuotetta. Tällaisia ominaisuuksia ovat esimerkiksi paperin karheus, liukkaus, jäykkyys sekä ääni paperia selattaessa. Paperin aistinvaraiset ominaisuudet luovat lukijalle mielikuvan lukemastaan lehdestä lehden sisällön lisäksi. Tämän työn tavoitteena oli kehittää olemassa olevan aistinvaraisten ominaisuuksien arviointiraadin toimintaa. Arviointimenetelmän tilalle pyrittiin löytämään toinen menetelmä sekä kehittämään uusi tulosten raportointimalli. Työssä käytettiin kahta subjektiivista arviointimenetelmää, parivertailua ja ranking-menetelmää. Tuloksia verrattiin aiemmin käytössä olleen referenssimenetelmän tuloksiin. Näytteistä arvioitiin karheus, liukkaus, tahmeus, jäykkyys, selailtavuus, äänen voimakkuus ja äänen laatu. Näiden lisäksi näytteiden miellyttävyyttä arvioitiin parivertailua käyttäen. Arvioitsijoiden yksimielisyyttä selvitettiin parivertailun yhteydessä. Näytteet olivat painamattomia, mutta painokoneen läpi menneitä lehtiformaattiin taitettuja. Visuaalisissa arvioinneissa käytettiin painettuja näytteitä samasta paperivalikoimasta. Arviointimenetelmien tuloksia vertailtaessa, voidaan menetelmien välillä havaita muutamia eroja. Sekä parivertailussa että ranking-menetelmässä näytteet jakaantuivat lähes kokonaan annetulle arviointiskaalalle, kun referenssimenetelmällä ne kasautuivat hyvin pienelle alueelle. Ranking-menetelmässä näytteet jakautuivat vielä laajemmalle kuin parivertailussa. Parivertailu erotteli näytteet paremmin toisistaan kuin referenssimenetelmä. Ranking-menetelmän ja parivertailun välillä vastaavaa eroa erotuskyvyssä ei havaittu. Tulosten perusteella voidaan sanoa, että parivertailu