Mittakuvatoiminnan asiakaslähtöisyyden kehittäminen

Tämän diplomityön tarkoituksena oli selvittää tämän päivän mittakuviin liittyviä asiakastarpeita Metso Automaation Virtauksensäätöratkaisut -liiketoimintalinjassa. Mittakuvat ovat tärkeä osa asiakkaalle tuotteen yhteydessä toimitettavaa dokumenttipakettia, joihin on kohdistettu yhä enemmän vaatimuksia viime vuosien aikana. Tutkimuksen keskeisenä tavoitteena oli ymmärtää 3D-mittakuvien merkitys Metson liiketoiminnassa, tunnistaa tämän päivän mittakuviin liittyvät asiakastarpeet, sekä luoda tunnistettujen asiakastarpeiden pohjalta kehittämissuunnitelma mittakuvatoiminnalle. Työssä toteutettiin teoreettinen kirjallisuusselvitys 3D-mallintamisesta sekä empiirinen tutkimusosuus asiakastarpeiden tunnistamisesta. Venttiiliyhdistelmä -mittakuviin liittyvät asiakastarpeet kerättiin haastatteluiden sekä verkkokyselyn avulla. Työssä haastateltiin Metson asiantuntijoita, Metson asiakkaita sekä CAD-järjestelmien toimittajia. Työn keskeisimpänä tuloksena esitettiin mittakuvatoiminnan kehittämissuunnitelma, jonka perustana oli mittakuviin liittyvä asiakastarvekartoitus, arvio Metson mittakuvatyökaluista sekä tulokset 3D-mittakuvien data- ja järjestelmävaatimuksista. Kehittämissuunnitelmassa kuvattiin, miten mittakuvatoimintaa tulee kehittää kokonaisvaltaisesti lähitulevaisuudessa. Tulokset antavat hyvän perustan laadukkaamman ja asiakaslähtöisemmän toiminnan kehittämiselle.

Senes Simul – Ikääntyvät yhteisöllisessä mediassa

Tässä tutkimuksessa käsitellään ikääntyvien kokemaa yhteisyyttä sosiaalisen median virtuaaliverkostoissa. Tutkimuksen ilmiötä tarkastellaan sosiologisten modernisaatioteorioiden käsitteiden avulla, joista keskeisenä käsitteenä on yhteisyys. Pääongelmana tässä tutkimuksessa on selvittää, miten sosiaalisen median virtuaaliverkoston jäsenyys tukee ikääntyvien yhteisyyttä verkoston muihin jäseniin. Empiirinen aineisto tutkimukseen on kerätty teemahaastattelumetodilla 15 ikääntyvältä henkilöltä. Tutkimuksen haastatteluaineisto käsiteltiin laadullisen tutkimuksen sisällönanalyysimenetelmällä. Metodina sisällönanalyysi toi parhaiten esiin tutkimuksen ongelmanasettelun vaatimat sisällöt, koska se mahdollisti muun muassa tutkittavan ilmiön saattamisen sanalliseen muotoon, jossa haastatteluaineistosta voitiin muodostaa tiiviitä ja selkeitä teemakokonaisuuksia. Täten aineiston kokonaisvaltainen hallinta sekä siitä tehtävien johtopäätösten teko oli helpompaa kuin muilla laadullisen tutkimuksen analyysimenetelmillä. Aiemassa tutkimuksessa on keskitytty tarkastelemaan lähinnä ikääntyvien eri keskustelufoorumeilla kokemaa keskinäistä yhteisyyttä. Tällöin ei ole selvitetty sitä, miten ikääntyvät kokevat yhteisyyttä verkostoissa, joissa on läsnä kaikenikäisiä toimijoita. Edellä esitettyä taustaa vasten tässä tutkimuksessa onkin tarkoitus lisätä ymmärrystä siitä, miten ikääntyvät kokevat keskinäistä yhteisyyttä toisiinsa sekä siitä, miten verkoston muut ikäryhmät vaikuttavat heidän yhteisyytensä tunteeseen. Tutkimuksen keskeisinä tuloksina voidaan sosiaalisen median virtuaaliverkostojen yhteisyyden tuki ikääntyville jakaa kolmeen osaan: yhteisyyttä ilmentävät tekijä, yhteisyyttä edistävät tekijät sekä yhteisyyttä kehittävät tekijät. Edellisistä tekijöistä keskeisinä yhteisyyden tukielementteinä esiin nousivat erityisesti yhteisyyttä kehittävät tekijät, joita olivat: olemassa olevien kontaktien aktivointi, uusien viestintäteknologioiden hankinta sekä teknisten taitojen oppiminen. Täten ikääntyvien virtuaaliverkostoissa ilmenevää yhteisyyttä kehittävät tekijät muodostavat perustan ja lähtökohdan heidän kokemalle yhteisyydelle verkostojen jäseninä. Tämän tutkimuksen perusteella voidaan todeta myös, että ikääntyvien jäsenyys sosiaalisen median virtuaaliverkostoissa tukee erityisesti yhteisyyttä heidän verkostoissaan oleviin sukulaisiin tai läheisiin ystäviin. Tutkimuksen mukaan ikääntyvien virtuaaliverkostoilla on myös merkittävä rooli yksinäisyyden tunteen vähentymisessä sekä läsnäolon kokemuksessa erityisesti silloin, kun yhteysteknologiana käytetään kasvokkaista ja reaaliaikaista videoneuvottelupalvelua.

Supply network risks and costs in Finnish project business

This report summarizes the results of the survey HAVERI – Supply network risks in business. The survey was conducted in Finland during the spring and summer of year 2013. The survey is part of a large two-year research project started in June 2012 in Finland (on-going 06/2012–07/2014). The project is launched and financed by TEKES, the Finnish Funding Agency for Technology and Innovation, and executed together with the researchers from Lappeenranta University of Technology and Tampere University of Technology. The overall goal of this on-going research project is to find out the decision-making practices in the project-oriented companies in their purchasing decisions especially in the mechanical engineering and construction industries in Finland. The objective of the survey was to gain cross-sectional data concerning the challenges, risks and cost factors in Finnish project business companies. The results show that Finnish companies rely on their experience and supplier references in their risk management. In general, the understanding of the total cost structure varies among the industries and companies. The main cost factor in risk management was costs before the actual purchase decision. Overall, it seems that the monetary value of the whole project and capability of purchasing personnel are the main influencing factors on risk management activity in project purchasing.

Ensuring the efficient utilization of Business Intelligence

In recent years, chief information officers (CIOs) around the world have identified Business Intelligence (BI) as their top priority and as the best way to enhance their enterprises competitiveness. Yet, many enterprises are struggling to realize the business value that BI promises. This discrepancy causes important questions, for example: what are the critical success factors of Business Intelligence and, more importantly, how it can be ensured that a Business Intelligence program enhances enterprises competitiveness. The main objective of the study is to find out how it can be ensured that a BI program meets its goals in providing competitive advantage to an enterprise. The objective is approached with a literature review and a qualitative case study. For the literature review the main objective populates three research questions (RQs); RQ1: What is Business Intelligence and why is it important for modern enterprises? RQ2: What are the critical success factors of Business Intelligence programs? RQ3: How it can be ensured that CSFs are met? The qualitative case study covers the BI program of a Finnish global manufacturer company. The research questions for the case study are as follows; RQ4: What is the current state of the case company’s BI program and what are the key areas for improvement? RQ5: In what ways the case company’s Business Intelligence program could be improved? The case company’s BI program is researched using the following methods; action research, semi-structured interviews, maturity assessment and benchmarking. The literature review shows that Business Intelligence is a technology-based information process that contains a series of systematic activities, which are driven by the specific information needs of decision-makers. The objective of BI is to provide accurate, timely, fact-based information, which enables taking actions that lead to achieving competitive advantage. There are many reasons for the importance of Business Intelligence, two of the most important being; 1) It helps to bridge the gap between an enterprise’s current and its desired performance, and 2) It helps enterprises to be in alignment with key performance indicators meaning it helps an enterprise to align towards its key objectives. The literature review also shows that there are known critical success factors (CSFs) for Business Intelligence programs which have to be met if the above mentioned value is wanted to be achieved, for example; committed management support and sponsorship, business-driven development approach and sustainable data quality. The literature review shows that the most common challenges are related to these CSFs and, more importantly, that overcoming these challenges requires a more comprehensive form of BI, called Enterprise Performance Management (EPM). EPM links measurement to strategy by focusing on what is measured and why. The case study shows that many of the challenges faced in the case company’s BI program are related to the above-mentioned CSFs. The main challenges are; lack of support and sponsorship from business, lack of visibility to overall business performance, lack of rigid BI development process, lack of clear purpose for the BI program and poor data quality. To overcome these challenges the case company should define and design an enterprise metrics framework, make sure that BI development requirements are gathered and prioritized by business, focus on data quality and ownership, and finally define clear goals for the BI program and then support and sponsor these goals.

Supplier Delivery Quality Evaluation in Maintenance Supporting Spare Part Business

The focus of this thesis is the issues related to the operational purchasing level supply chain process. Due to this limitation, the physical product quality issues do not belong to the primary concerns of this thesis, whereas the bilateral processes between the supplier and the purchasing organizations are of interest. Also, the issues related to the delivery timing are excluded from the study. Because the perspective is on the issues involved in the supply chain operations, the bilateral communication issues between supplier representative and purchaser are also considered.

Kappaletavarayrityksen toimintaprosessi ja suorituskyvyn mittaus

Yrityksen prosessit ovat viimeaikoina nousseet kiinnostaviksi tutkimuskohteiksi. Toimintaprosessi on yksi yrityksen sisäisistä prosesseista, jonka tarkoituksena on tuottaa arvoa asiakkaalle sekä osakkeenomistajille. Nämä prosessit ovat arkipäiväisiä yrityksille, jotka tuottavat tuotteita ja palveluita sekä toimittavat niitä asiakkailleen. Myös suorituskyvyn mittaaminen on noussut tärkeäksi osaksi yritysten toimintaa. Balanced Scorecard on yksi suorituskyvyn mittaamisen työkalu. Työkalun neljä näkökulmaa antavat monipuolisen mahdollisuuden mitata suorituskykyä. Mittariston ja mittareiden valinta on oleellista luotettavan mittaustuloksen saamiseksi. Työn tavoitteena on tuoda näkyväksi toimintaprosessin eri osat kappaletavarayrityksessä sekä analysoida niitä Balanced Score Cardin avulla. Toimintaprosessien mittaamisessa tärkeää on saada oikeaa ja riittävää tietoa mitattavasta kohteesta. Toimintaprosesseista jakelu, toimitus, tuotanto, riskien hallinta, myynti ja markkinointi sekä huolto ovat nostettu tarkasteltaviksi kappaletavarayrityksen kohdalla. Tasapainoisen mittariston rakentamisessa hyödynnettiin laadullisia kuin rahamääräisiä mittareita. Näin saatiin mahdollisimman laaja kuva yrityksen sen hetkisestä suorituskyvystä.

Tietojohtaminen ketterässä ohjelmistokehityksessä (scrum): Case Samlink

Yleisesti voidaan sanoa, että suuri osa ohjelmistokehitys -projekteista epäonnistuu. Tämä johtuu kehitykseen kohdistuvista aikarajoitteista, muuttuvista vaatimuksista sekä nopeasti muuttuvasta teknologiasta. Scrum -menetelmä on yksi vaihtoehto kehitettäessä ohjelmistoja alati muuttuvassa ympäristössä. Scrum -menetelmän säännöt on helppo oppia, mutta menetelmän tehokas hallinta vaatii kuitenkin harjoittelua. Tietojohtamisen keinoin voidaan kuitenkin pyrkiä tehostamaan tätä scrum -menetelmän täysimääräistä hyödyntämistä. Tutkimus toteutettiin laadullisin menetelmin tapaustutkimuksena.

Kriteeristö energiatehokkuuden toteutumiseksi kaupungin julkisissa rakennushankkeissa

Työssä esitetään kriteeristö tehostamaan energiatehokkuuden toteutumista kaupungin julkisissa rakennushankkeissa. Kriteeristön tarkoituksena on edistää julkisen uudisrakennushankkeen energiatehokkuutta, ottaen huomioon hankkeen kokonaistaloudellisuus. Energiatehokkuutta ja kokonaistaloudellisuutta kunnallisessa rakentamisessa stimuloivat mm. kansainvälisten ja kansallisten sopimusten energiansäästötavoitteet, sekä kuntien tiukka budjettitilanne. Jotta kokonaistaloudellisuustavoitteet täyttyisivät, työssä käytettiin hyväksi elinkaariajattelutapaa. Työssä selvitettiin kirjallisuuden ja ammattilaisten haastattelujen tarjoaman tiedon pohjalta, mitkä näkökohdat vaikuttavat julkisen palvelurakennuksen energiatehokkuuteen sen elinkaaren eri vaiheissa. Hankitun tiedon avulla luotiin kaupungin rakennusinvestointien hankinnasta vastaavien tahojen käyttöön tarkoitettu kriteeristö, joka auttaa tunnistamaan ja valitsemaan energiatehokkuuden ja kokonaistaloudellisuuden kannalta parhaimmat hankkeen toteutustavat. Jatkotoimenpiteenä työssä laadittua kriteeristöä tullaan kehittämään edelleen case-kohteista saatavien kokemusten perusteella. Tutkimus osoitti, että uudisrakentamisen energiataloudellisuuden lisäksi on panostettava energiataloudelliseen korjausrakentamiseen, koska olemassa oleva rakennuskanta muodostaa merkittävän osan kaupungin energiankulutuksesta.

Tienpidon ja liikenteen suunnitelma 2014-2018

ELY-keskuksen tavoitteena on tiestön päivittäisen liikennöitävyyden turvaaminen, pääteiden ylläpito, liikenneturvallisuus, liikenteen hallinta ja joukkoliikenteen toimintakyvyn varmistaminen. Liikennejärjestelmän kehittämisessä on suuria haasteita koska tienpidon perusrahoitus on niukka. Liikenneturvallisuutta sekä liikenteen sujuvuutta parantavia investointihankkeita voidaan toteuttaa tarpeeseen nähden liian vähän. Tänä vuonna Pohjois-Pohjanmaan ELY-keskuksella on tienpitoon käytössä määrärahoja noin 67 milj. euroa.

Tietojohtaminen projektissa: hankevastaavan ja projektipäällikön näkökulmia

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää miten tietojohtamisen eri osatekijät näkyvät projektin läpiviemisen aikana. Teoreettinen viitekehys kokoaa projektijohtamisen osatekijät ja tietojohtamisen kolme pääelementtiä (tiedon hankinta, tiedon säilyttäminen ja tiedon siirto) yhteen projektin elinkaaren ympärille. Tutkimus toteutettiin laadullisena tutkimuksena, jonka empiirinen osuus suoritettiin haastattelemalla projektin asiakkaan vastuuhenkilöitä sekä toimittajan vastuuhenkilöitä yksi kerrallaan. Näiden lisäksi suoritettiin ryhmähaastattelu kohderyhmän portfoliohallitsijoiden kesken. Empiriasta saadut tulokset mallinnettiin viitekehyksen mukaisesti tietojohtamisen pääelementeille. Tiedon hankinnassa projektijohtamisen kentästä korostui sidosryhmät ja riskit, tiedon säilyttämisessä korostui integrointi ja viestintä sekä tiedon siirtämisessä korostui aika ja HR. Projektin aikana luodun ja hankitun osaamisen ja oppien säilyttäminen koettiin haastateltavien mukaan tietojohtamisen osatekijöistä haastavimmaksi. Alatutkimuskysymyksenä selvitetyt esteet ja hidasteet tietojohtamisen menetelmille kulminoituivat haastatteluissa prosesseihin, vastuisiin ja systemaattisuuden puuttumiseen. Haastatteluiden ja kirjallisuustutkimuksen tuloksena tehtiin kohdeyritykseen suosituksia tietojohtamisen elementtien hyödyntämisessä projekteissa.

Enabling Change in Universities: Enhancing Education for Sustainable Development with Tools for Quality Assurance

Enabling Change in Universities: Enhancing Education for Sustainable Development with Tools for Quality Assurance This thesis deals with enabling change in universities, more explicitly enhancing education for sustainable development with tools for quality assurance. Change management is a discipline within management that was developed in the 1980s because business changed from being predictable to unpredictable. The PEST mnemonic is a method to categorize factors enabling change; such as political, economic, socio-cultural and technological factors, which all affect higher education. A classification of a change, in either hard or soft, can help understanding the type of change that an organization is facing. Hard changes are more applied to problems that have clear objectives and indicators, with a known cause of the problem. Soft changes are applied to larger problems that affect the entire organization or beyond it. The basic definition for sustainable development is: the future generations should have similar opportunities as the previous. The UN has set as a global goal an integration of education for sustainable development (ESD) at all levels of education during 2005- 2014. The goal is set also in universities, the graduates of which are future leaders for all labor markets. The objective for ESD in higher education is that graduates obtain the competence to take economic, social and environmental costs and benefits into account when making decisions. Knowledge outcomes should aim for systematic and holistic thinking, which requires cross disciplinary education. So far, the development of ESD has not achieved its goals. The UN has identified a need for more transdisclipnary research in ESD. A joint global requirement for universities is quality assurance, the aim of which is to secure and improve teaching and learning. Quality, environmental and integrated management systems are used by some universities for filling the quality assurance requirements. The goal of this thesis is to open up new ways for enhancing ESD in universities, beyond the forerunners; by exploring how management systems could be used as tools for promoting ESD. The thesis is based on five studies. In the first study, I focus on if and how tools for quality assurance could be benefitted for promoting ESD. It is written from a new perspective, the memetic, for reaching a diversity of faculty. A meme is an idea that diffuses from brain to brain. It can be applied for cultural evolution. It is a theory that is based on the evolutionary theory by Darwin, applied for social sciences. In the second Paper, I present the results from the development of the pilot process model for enhancing ESD with management systems. The development of the model is based on a study that includes earlier studies, a survey in academia and an analysis of the practice in 11 universities in the Nordic countries. In the third study, I explore if the change depends on national culture or if it is global. It is a comparative study on both policy and implementation level, between the Nordic countries and China. The fourth study is a single case study based on change management. In this study, I identify what to consider in order to enable the change: enhancing ESD with tools for quality assurance in universities. In the fifth Paper, I present the results of the process model for enhancing ESD with management systems. The model was compared with identified drivers and barriers for enhancing ESD and for implementing management systems. Finally, the process model was piloted and applied for identifying sustainability aspects in curricula. Action research was chosen as methodology because there are not already implemented approaches using quality management for promoting ESD, why the only way to study this is to make it happen. Another reason for choosing action research is since it is essential to involve students and faculty for enhancing ESD. Action based research consists of the following phases: a) diagnosing, b) planning action, c) taking action and d) evaluating action. This research was made possible by a project called Education for Sustainable Development in Academia in the Nordic countries, ESDAN, in which activities were divided into these four phases. Each phase ended with an open seminar, where the results of the study were presented. The objective for the research project was to develop a process for including knowledge in sustainable development in curricula, which could be used in the quality assurance work. Eleven universities from the Nordic countries cooperated in the project. The aim was, by applying the process, to identify and publish examples of relevant sustainability aspects in different degree programs in universities in the Nordic countries. The project was partly financed by the Nordic Council of Ministers and partly by the participating pilot universities. Based on the results of my studies, I consider that quality, environmental and integrated management systems can be used for promoting ESD in universities. Relevant sustainability aspects have been identified in different fields of studies by applying the final process model. The final process model was compared with drivers and barriers for enhancing ESD and for implementing management systems in universities and with succeeding with management systems in industry. It corresponds with these, meaning that drivers are taken into account and barriers tackled. Both ESD and management systems in universities could be considered successful memes, which can reflect an effective way of communication among individuals. I have identified that management systems could be used as tools for hard changes and to support the soft change of enhancing ESD in universities with management system. Based on the change management study I have summarized recommendations on what to consider in order to enable the studied change. The main practical implications of the results are that the process model could be applied for assessment, benchmarking and communication of ESD, connected to quality assurance, when applied. This is possible because the information can be assembled in one picture, which facilitates comparison. The memetic approach can be applied for structuring. It is viable to make comparative studies between cultures, for getting insight in special characteristics of the own culture. Action based research is suitable for involving faculty. Change management can be applied for planning a change, which both enhancing ESD and developing management systems are identified to be.

2.6 MW:n tuulivoimakonvertterin nestejäähdytysjärjestelmän komponentit ja hinnat

Tässä tutkimuksessa selvitettiin nestejäähdytteisen 2.6 MW:n tuulivoimakonvertterin jäähdytysjärjestelmään kuuluvat komponentit ja niiden hinnat. Tällä pyritään helpottamaan uutta teknologiaa hyödyntävien jäähdytysjärjestelmien kehittäjiä kaupallistamaan tuotteensa selvittämällä heille nykyisten jäähdytysjärjestelmien hintaluokka. Työ tehtiin kirjallisuuskatsauksena ja lähteinä käytettiin pääasiassa ABB:lta saatavia julkisia materiaaleja. Komponenttien hinnat haettiin internetin hakukoneiden avulla, sekä lähettämällä tarjouspyyntöjä myyjille, jotka eivät hintojaan olleet suoraan ilmoittaneet. Hinnat komponenteista kerättiin 1, 10, 50 ja 100 kappaleen toimituserille, jolloin voitiin vertailla myös kuinka paljon edullisemmaksi sarjatuotanto tulisi, kuin yksittäisen tuotteen valmistaminen. Tuloksista huomattiin, että konvertterikaapiston sisäiset jäähdytysjärjestelmään kuuluvat komponentit muodostavat vain pienen osan siitä hinnasta, mikä aiheutuu ulkopuolisesta jäähdytysyksiköstä, johon kaapisto on kytkettävä. Käytettäessä yksittäistä jäähdytysyksikköä on koko jäähdytysjärjestelmän hinta 14-15 000 €, josta ulkoisen jäähdytysyksikön osuus on 12 000 €, eli yli 80 % kokonaishinnasta. Sarjatuotannossa hinta putoaa etenkin jäähdytysyksikön osalta huomattavasti. Uusia teknologioita kaupallistettaessa on niiden kokonaisuudessaan oltava tätä summaa halvempia, johon paras tapa päästä on keskittää huomionsa ulkoisen jäähdytysyksikön kustannusten laskemiseen. Toinen vaihtoehto kaupalliseen menestykseen, on tehdä samanhintainen jäähdytysjärjestelmä, mutta jäähdytysteholtaan huomattavasti tehokkaampi, sekä kooltaan pienempi.

Upconverting diagnostics: Multiplex assays utilizing upconversion luminescence technology

Conventional diagnostics tests and technologies typically allow only a single analysis and result per test. The aim of this study was to propose robust and multiplex array-inwell test platforms based on oligonucleotide and protein arrays combining the advantages of simple instrumentation and upconverting phosphor (UCP) reporter technology. The UCPs are luminescent lanthanide-doped crystals that have a unique capability to convert infrared radiation into visible light. No autofluorescence is produced from the sample under infrared excitation enabling the development of highly sensitive assays. In this study, an oligonucleotide array-in-well hybridization assay was developed for the detection and genotyping of human adenoviruses. The study provided a verification of the advantages and potential of the UCP-based reporter technology in multiplex assays as well as anti-Stokes photoluminescence detection with a new anti- Stokes photoluminescence imager. The developed assay was technically improved and used to detect and genotype adenovirus types from clinical specimens. Based on the results of the epidemiological study, an outbreak of adenovirus type B03 was observed in the autumn of 2010. A quantitative array-in-well immunoassay was developed for three target analytes (prostate specific antigen, thyroid stimulating hormone, and luteinizing hormone). In this study, quantitative results were obtained for each analyte and the analytical sensitivities in buffer were in clinically relevant range. Another protein-based array-inwell assay was developed for multiplex serodiagnostics. The developed assay was able to detect parvovirus B19 IgG and adenovirus IgG antibodies simultaneously from serum samples according to reference assays. The study demonstrated that the UCPtechnology is a robust detection method for diverse multiplex imaging-based array-inwell assays.

Physico-chemical characterization of nanoparticle coated paper

Förståelse av olika ytors vätningsegenskaper är viktig i många pappers-relaterade industriella processer eftersom vätningen påverkar materialbeteendet, t.ex. vid bestrykning, tryckning och laminering. Förmågan att kontrollera vätningen är av intresse, därför att den ger nya möjligheter till modifikation av ytor. Vätningen styrs av ytans struktur och kemi. Kunskap om dessa egenskaper krävs både i fundamentala studier och för industriella applikationer. Nanopartiklar används ofta för att skapa funktionella ytor med mångsidiga egenskaper. Detta arbete strävar till att förstå de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos papper och kartong som är bestrukna med nanopartiklar, för att sedan kunna förklara de observerade förändringarna i ytornas vätningsförmåga. Funktionella ytor med justerbar vätningsförmåga tillverkades genom att deponera nanopartiklar i en rulle-till-rulle vätskeflammasprutningprocess (LFS). TiO2 -nanopartikelbeläggningen skapar en superhydrofob yta som har över 160° kontaktvinkelmed vatten, medan SiO2-nanopartikelbeläggningar skapar mycket hydrofila ytor med kontaktvinklar så låga som 21° med vatten. Superhydrofobiciteten eller hydrofiliteten är ett resultat av den kombinerade effekten hos ytstrukturen och ytkemin, såsom nanopartiklarnas oxidationsnivå eller karbonatiseringsnivå. Kartongytor som är bestrukna med TiO2-nanopartiklar kan vara såväl superhydrofoba som hydrofila. Hydrofilitet kan induceras genom UVA-strålning, medan behandling i hög temperatur i ugn resulterar i en superhydrofob yta. Ett mål med arbetet var att förstå mekanismerna hos de kemiska för ändringar som sker under UVA-bestrålning och värmebehandling av ytor, bestrukna med TiO2-nanopartiklar. Ytornas abrasions- och kompressionsmotstånd samt relaterade förändringar i funktionella egenskaper undersöktes. Resultaten skapar en bättre förståelse för potentiell användning av LFS-nanopartikelbeläggningar i pappersrelaterade applikationer. En förståelse för stabiliteten hos nanopartikelbeläggningarna när de exponeras för externa krafter är viktig för att försäkra deras funktionalitet i industriella applikationer och för att garantera beläggningarnas miljö-, hälso- och säkerhetsaspekter. ------------------------------------------ Pinnan kastumisominaisuuksien hallinta on tärkeää monissa paperiteollisuuden prosesseissa, sillä pinnan kastuminen vaikuttaa esimerkiksi päällystämiseen, painamiseen ja laminointiin. Pinnan kastuvuuden säätäminen avaa mielenkiintoisia uusia mahdollisuuksia pintojen ominaisuuksien hallintaan. Pinnan kastuvuus määräytyy pinnan rakenteesta ja kemiasta, ja näiden ominaisuuksien ymmärtäminen on tärkeää sekä perustutkimuksessa että teollisissa sovelluksissa. Nanopartikkeleita käytetään usein toiminnallisten ja hallitusti kastuvien pintojen aikaansaamiseksi. Tässä työssä on tarkasteltu nanopartikkelipinnoitetun paperin ja kartongin fysikaalis-kemiallisia pintaominaisuuksia, jotka selittävät havaittuja muutoksia pinnan kastuvuudessa. Toiminnalliset pinnat säädettävillä kastuvuusominaisuuksilla valmistettiin nesteliekkiruiskutus (LFS) nanopartikkelipinnoituksella rullalta rullalle-menetelmällä. TiO2-nanopartikkelipäällystys saa aikaan superhydrofobisen pinnan, jonka veden kontaktikulma on suurempi kuin 160°. Toisaalta SiO2-nanopartikkelipäällystys muuttaa pinnan hyvin hydrofiiliseksi, veden kontaktikulman ollessa vain 21°. Pinnan superhydrofobisuus tai hydrofiilisyys riippuu nanopartikkelipinnan rakenteesta ja pintakemiasta kuten pinnan hapettumisasteesta ja hiilipitoisuudesta. TiO2-nanopartikkelipinnoitetun kartonkipinnan kastumista voidaan säätää superhydrofobisen ja hydrofiilisen välillä. Pinnan hydrofiilisyys saadaan aikaan UVA-valolla, kun taas superhydrofobinen pinta voidaan palauttaa korkeassa lämpötilassa uunissa. Tämän työn tavoitteena oli selvittää, millaisia muutoksia TiO2-nanopartikkelipäällystetyn pinnan kemiassa tapahtuu UVA-valon ja lämpökäsittelyn vaikutuksesta. Työssä tarkasteltiin myös pinnan mekaanisen hankauksen ja kokoonpuristuksen vaikutusta toiminnallisiin ominaisuuksiin. Työssä saavutetut tulokset auttavat ymmärtämään LFS-nanopartikkelipäällystettyjen pintojen soveltuvuutta paperiin liittyvissä sovelluksissa. Nanopartikkelipäällystettyjen pintojen stabiilius ulkoisten voimien alaisena on tärkeää toiminnallisten päällystysten ympäristö-, terveys- ja turvallisuusnäkökulmia tarkasteltaessa.

Oxalic acid and calcium oxalate in production of wood-containing paper : formation, analysis, and control

Papperstillverkningen störs ofta av oönskade föreningar som kan bilda avsättningar på processytor, vilket i sin tur kan ge upphov till störningar i pappersproduktionen samt försämring av papperskvaliteten. Förutom avsättningar av vedharts är stenliknande avlagringar av svårlösliga salter vanliga. I vårt dagliga liv är kalkavlagringar i kaffe- och vattenkokare exempel på liknande problem. I massa- och pappersindustrin är en av de mest problematiska föreningarna kalciumoxalat; detta salt är nästan olösligt i vatten och avlagringarna är mycket svåra att avlägsna. Kalciumoxalat är också känt som en av orsakerna till njurstenar hos människor. Veden och speciellt barken innehåller alltid en viss mängd oxalat men en större källa är oxalsyra som bildas när massan bleks med oxiderande kemikalier, t.ex. väteperoxid. Kalciumoxalat bildas när oxalsyran reagerar med kalcium som kommer in i processen med råvattnet, veden eller olika tillsatsmedel. I denna avhandling undersöktes faktorer som påverkar bildningen av oxalsyra och utfällningen av kalciumoxalat, med hjälp av bleknings- och utfällningsexperiment. Forskningens fokus låg speciellt på olika sätt att förebygga uppkomsten av avlagringar vid tillverkning av trähaltigt papper. Resultaten i denna avhandling visar att bildningen av oxalsyra samt utfällning av kalciumoxalat kan påverkas genom processtekniska och våtändskemiska metoder. Noggrann avbarkning av veden, kontrollerade förhållanden under den alkaliska peroxidblekningen, noggrann hantering och kontroll av andra lösta och kolloidala substanser, samt utnyttjande av skräddarsydd kemi för kontroll av avlagringar är nyckelfaktorer. Resultaten kan utnyttjas då man planerar blekningssekvenser för olika massor samt för att lösa problem orsakade av kalciumoxalat. Forskningsmetoderna som användes i utfällningsstudierna samt för utvärdering av tillsatsmedel kan också utnyttjas inom andra områden, t.ex. bryggeri- och sockerindustrin, där kalciumoxalatproblem är vanligt förekommande. -------------------------------------------- Paperinvalmistusta häiritsevät usein erilaiset epäpuhtaudet, jotka kiinnittyvät prosessipinnoille ja haittaavat tuotantoa sekä paperin laatua. Puun pihkan lisäksi eräs yleinen ongelma on niukkaliukoisten suolojen aiheuttamat kivettymät. Kalkkisaostuma kahvinkeittimessä on esimerkki vastaavasta ongelmasta arkielämässä. Massa- ja paperiteollisuudessa yksi hankalimmista kivettymien muodostajista on kalsiumoksalaatti, koska se on lähes liukenematonta ja sen aiheuttamat saostumat ovat erittäin vaikeasti poistettavia. Kalsiumoksalaatti on yleisesti tunnettu myös munuaiskivien aiheuttajana ihmisillä. Puu ja varsinkin sen kuori sisältää aina jonkin verran oksalaattia, mutta suurempi lähde on kuitenkin oksaalihappo jota muodostuu valkaistaessa massaa hapettavilla kemikaaleilla, kuten vetyperoksidilla. Kalsiumoksalaattia syntyy kun veden, puun ja lisäaineiden mukana prosessiin tuleva kalsium reagoi oksalaatin kanssa. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin oksaalihapon muodostumiseen ja kalsiumoksalaatin saostumiseen vaikuttavia tekijöitä valkaisu- ja saostumiskokeiden avulla. Tutkimuksen painopiste oli saostumien ehkäisemisessä puupitoisten painopaperien valmistuksessa. Työssä saadut tulokset osoittavat että oksaalihapon muodostumiseen ja kalsiumoksalaatin saostumiseen voidaan vaikuttaa sekä prosessiteknisten että märänpään kemian keinojen avulla. Tehokas puun kuorinta, optimoidut olosuhteet peroksidivalkaisussa, muiden liuenneiden ja kolloidisten aineiden hallinta sekä räätälöidyn kemian hyödyntäminen kalsiumoksalaattisaostumien torjunnassa ovat keskeisissä rooleissa ongelmien välttämiseksi. Väitöskirjatyön tuloksia voidaan hyödyntää massan valkaisulinjoja suunniteltaessa sekä kalsiumoksalaatin aiheuttamien ongelmien ratkaisemisessa. Tutkimusmenetelmiä, joita käytettiin saostumiskokeissa ja eri lisäaineiden vaikutusten arvioinnissa, voidaan hyödyntää massa- ja paperiteollisuuden lisäksi myös muilla alueilla, kuten sokeri- ja panimoteollisuudessa, joissa ongelma on myös yleinen.