Kraftlainerin lujuusominaisuuksien kehittäminen
Tuikka, Tuomo (2020)
Diplomityö
Tuikka, Tuomo
2020
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020050525103
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020050525103
Tiivistelmä
Lainerin lujuudella on merkittävä vaikutus aaltopahvipakkauksen lujuuteen. Työn tavoitteena oli tutkia Taguchi-menetelmää hyödyntäen, miten kraftlainerin lujuusominaisuuksiin pystytään parhaiten vaikuttamaan. Lisäksi tavoitteena oli muodostaa vaikutusmatriisi perustuen kokeessa saatuihin vasteisiin.
Työn kirjallisuusosa etenee asiakaslähtöisesti alkaen aaltopahvipakkauksen ominaisuuksista ja edeten aaltopahvin valmistamisen kautta laineriin sekä sen tärkeimpiin lujuusominaisuuksiin. Kirjallisuusosassa esitellään aaltopahvipakkauksen suorituskyvyn kannalta keskeisimmät tekijät, joihin lainerin ominaisuuksilla voidaan vaikuttaa. Rainanmuodostukseen liittyen avataan työn kannalta olennaisimmat vaiheet, joissa pystytään parhaiten vaikuttamaan muodostuvan lainerin lujuusominaisuuksiin. Lisäksi käydään läpi työn kannalta keskeisimpiä lainerin rakenteeseen liittyviä ominaisuuksia.
Työn kokeellinen osa etenee teollisen koesuunnittelun esittelyn kautta teollisen mittakaavan Taguchi L12 -kokeen suunnitteluun, suorittamiseen ja tulosten analysointiin. Koeohjelmaan valittujen yhdentoista tekijän vaikutuksia vasteiksi valittuihin laatuominaisuuksiin tutkittiin määrittämällä koepisteiden poikkiratanäytteistä kaikki Valmet PaperLab -mittalaitteelta saatavat mittaukset sekä käsimittauksina tehdyt formaatiot ja z-suuntaiset lujuusominaisuudet. Massanäytteiden analysointiin käytettiin Metson kajaaniFS300- ja PulpExpert -mittalaitteita.
Tutkituista vasteista havaittiin, että tulokset tukivat hyvin teoriaa ja valituista tekijöistä lujuusominaisuuksiin pystyttiin vaikuttamaan parhaiten tiheyteen, kuitujen sitoutumiskykyyn ja kuituorientaatioon vaikuttavilla tekijöillä. Tuloksista havaittiin myös, että poikkisuunnan eri kohdille saadaan erilaisia vasteita. Strength properties of linerboard has significant impact for the corrugated box strength properties. The purpose of the thesis was to research by utilizing Taguchi method how to impact best kraftliner strength properties. Based on the obtained responses, another goal was to create affect matrix.
The literature part of the thesis starts with a customer orientated approach from properties of corrugated boxes and breaking through to linerboard strength properties via corrugated board manufacturing. In the literature part the most important properties affecting to corrugated box performance are introduced and it is discussed how linerboard replies to these effects as a part of corrugated board. Concerning the linerboard manufacturing the ways how to affect forming web structure and its properties in a best way is discussed.
The experimental part of the thesis proceeds via design of experiments to planning, conducting and analyzing the results of industrial scale Taguchi L12 trial. Impacts of the selected inputs to quality properties as the responses were evaluated by analyzing the paper samples with Valmet PaperLab -analyzer and pulp samples with both Metso kajaaniFS300 and PulpExpert -measuring devices. Manual measurements were also carried out to determine formation and z-directional strength values of paper samples.
Of the researched responses it can be notified that the obtained responses supported well theoretical information and of the selected factors the best way to affect strength properties was found by affecting to density, inter-fibre bonding properties and fibre orientation. Also cross direction variation in responses and quality properties of the sheet was found.
Työn kirjallisuusosa etenee asiakaslähtöisesti alkaen aaltopahvipakkauksen ominaisuuksista ja edeten aaltopahvin valmistamisen kautta laineriin sekä sen tärkeimpiin lujuusominaisuuksiin. Kirjallisuusosassa esitellään aaltopahvipakkauksen suorituskyvyn kannalta keskeisimmät tekijät, joihin lainerin ominaisuuksilla voidaan vaikuttaa. Rainanmuodostukseen liittyen avataan työn kannalta olennaisimmat vaiheet, joissa pystytään parhaiten vaikuttamaan muodostuvan lainerin lujuusominaisuuksiin. Lisäksi käydään läpi työn kannalta keskeisimpiä lainerin rakenteeseen liittyviä ominaisuuksia.
Työn kokeellinen osa etenee teollisen koesuunnittelun esittelyn kautta teollisen mittakaavan Taguchi L12 -kokeen suunnitteluun, suorittamiseen ja tulosten analysointiin. Koeohjelmaan valittujen yhdentoista tekijän vaikutuksia vasteiksi valittuihin laatuominaisuuksiin tutkittiin määrittämällä koepisteiden poikkiratanäytteistä kaikki Valmet PaperLab -mittalaitteelta saatavat mittaukset sekä käsimittauksina tehdyt formaatiot ja z-suuntaiset lujuusominaisuudet. Massanäytteiden analysointiin käytettiin Metson kajaaniFS300- ja PulpExpert -mittalaitteita.
Tutkituista vasteista havaittiin, että tulokset tukivat hyvin teoriaa ja valituista tekijöistä lujuusominaisuuksiin pystyttiin vaikuttamaan parhaiten tiheyteen, kuitujen sitoutumiskykyyn ja kuituorientaatioon vaikuttavilla tekijöillä. Tuloksista havaittiin myös, että poikkisuunnan eri kohdille saadaan erilaisia vasteita.
The literature part of the thesis starts with a customer orientated approach from properties of corrugated boxes and breaking through to linerboard strength properties via corrugated board manufacturing. In the literature part the most important properties affecting to corrugated box performance are introduced and it is discussed how linerboard replies to these effects as a part of corrugated board. Concerning the linerboard manufacturing the ways how to affect forming web structure and its properties in a best way is discussed.
The experimental part of the thesis proceeds via design of experiments to planning, conducting and analyzing the results of industrial scale Taguchi L12 trial. Impacts of the selected inputs to quality properties as the responses were evaluated by analyzing the paper samples with Valmet PaperLab -analyzer and pulp samples with both Metso kajaaniFS300 and PulpExpert -measuring devices. Manual measurements were also carried out to determine formation and z-directional strength values of paper samples.
Of the researched responses it can be notified that the obtained responses supported well theoretical information and of the selected factors the best way to affect strength properties was found by affecting to density, inter-fibre bonding properties and fibre orientation. Also cross direction variation in responses and quality properties of the sheet was found.