Retentiokemian hallinta täyteainepohjaisella voimapaperilla

Abstract

Paperin valmistuksessa käytetään kuitujen lisäksi useita kemikaaleja. Hienoaineiden mekaanisen retention ollessa heikko niiden retentiota eli tarttumista paperiin voidaan parantaa huomattavasti retentiokemikaaleja käyttämällä. Retentiokemikaalien annosteluja suunnitellessa on huomioitava niiden vaikutus myös prosessiin ja paperin ominaisuuksiin. Paperikoneella käytetyt kemikaalit ovat varattuja, jolloin sähköisten vuorovaikutusten huomioonottaminen on tärkeää. Suolapitoisuutta kuvaava johtokyky tulisi pysyä paperikoneen kiertovesissä melko matalana. Sellun mukana tulee vaihteleva määrä anionista häiriöainetta, joka nostaa johtokykyä. Häiriöaineen voidessa reagoida kationisten kemikaalien kanssa se tulisi neutraloida ennen niiden lisäämistä. Paperikoneen varaustila pysyy optimitilanteessa anionisena. Zeta-potentiaalin tavoitearvon teoreettinen määritys on vaikeaa paperikoneen prosessissa käytettävien varattujen korkeamassaisten polymeerien takia, mutta usein tavoitearvona on pidetty hieman negatiivista arvoa. Lisäksi pH vaikuttaa muun muassa kuitujen anionisuuteen, joten sen arvolla on merkittävä vaikutus paperikoneen kemiaan. Työn kokeellinen osuus koostuu laboratoriomittauksista ja paperikoneella tehdystä koeajosta. Kokeellinen osuus suoritettiin koesuunnittelua (engl. Design of Experiments) käyttämällä, jolloin mittausmäärä on pieni ja resurssien käyttö tehokasta. Koesuunnittelua käyttämällä saadaan tietoa valittujen muuttujien vaikutuksesta vasteisiin, ja muuttujien vaikutuksista toisiinsa. Laboratoriomittauksissa verrattiin paperikoneella käytössä olevia retentiokemikaaleja testattaviin kemikaaleihin. Molemmille testikemikaaleille saatiin mittauksissa hyvät vasteet, joten koeajo paperikoneella oli perusteltu. Koeajossa verrattiin testisilikaa käytössä olevaan, ja tehtiin vastekokeet koesuunnittelua käyttämällä. Koesuunnittelua ei ole käytetty paperikoneella optimointityökaluna, ja koeajon perusteella voidaan todeta, että koeajo koesuunnittelun avulla onnistui.