Paperirainan käsittely

Paperin rakenne- ja painatusominaisuudet määräytyvät lähinnä lisäaineiden pitoisuuksista sekä perälaatikossa ja viiralla tapahtuvasta kuitujen järjestymisestä. Hyvin moniin varastoin­

tiin ja kuljetukseen liittyviin ominaisuuksiin pystytään kuitenkin vaikuttamaan myös valmistuksen muissakin osissa.

, puristusta tms. säätämällä voidaan vaikuttaa paperin mekaanisiin ominaisuuksiin ja myös parantaa laadun tasaisuutta sekä kone-, että leveyssuunnassa.

Viiraosalla syntyvät paperin paksuusvirheet vaikeuttavat sen käsittelyä kaikissa myöhemmissä vaiheissa. Epätasaisesta laadusta aiheutuu myös helposti muita virheitä rainan jatkokä­

sittelyn aikana.

Vaikka koneella pystyttäisiinkin mittaamaan paperirainan kireysprofiilia, ei siihen ole paljoakaan mahdollisuuksia vaikuttaa. Kireysprofiiliin pystytään kuitenkin jonkin verran vaikuttamaan puristinosan paineilla, kuivatusosan muuttujilla ja popen asetuksilla. Kuivatusosalla muuttujia ovat lämpötila, tuuletus ja kireys.

Paperin valmistus ja ajettavuuden takaaminen vaativat tietyn minimikireyden paperiradan ohjaamiseen haluttuun suuntaan.

Adheesiosta johtuen paperirata pyrkii tarttumaan telojen pintaan. Toisaalta keskipakovoima ja staattinen varautuminen pyrkivät myös ohjaamaan paperirainaa haluamaansa suuntaan.

Tarvittava kireyden alaraja adheesiosta johtuvan tarttumisen johdosta lisääntyy suorassa suhteessa nopeuteen ja neliöjuu­

ressa telan pinnasta irrottamiseen tarvittavaan työhön /28/.

3.5.1 Puristinosa

Viiraosalla syntyvien virheiden korjaamiseksi voidaan puris­

tinosan asetuksia joutua muuttamaan. Kyseinen virhe saatetaan saada pienemmäksi, mutta useiden tekijöiden ristikkäisvaiku- tuksesta johtuen jokin toinen kriteeri saattaa muuttua yli sallittujen rajojen. Vyöhykesäädettävien telojen yleistyessä ja niiden ohjauksen monipuolistuessa voidaan viivapaine koh­

distaa entistä tarkemmin tarvittaviin kohtiin. Pelkkää

puris-tuspainetta muuttamalla el kuitenkaan pystytä hallitsemaan esim. kosteus- ja kireysprofiilin ristikkäisvaikutusta /17/.

Paperin kulkiessa puristinosan läpi sen vesipitoisuus on hyvin suuri. Viiraosalta saapuvan paperimassan kuiva-ainepitoisuus on 16-22 % ja kuivatusosalle lähtevän 38-45 % /16/. Näin kostea paperi on lujuusominaisuuksiltaan hyvin heikko ja paperirainan kuljetus avoimien välien läpi vaatii stabiilit olosuhteet. Paperi ei kestä kovin suurta vetoa, mutta se mukautuu hyvin pieniin jännityksen vaihteluihin. Parin ensim­

mäisen avoimen välin tehokkuus määrittelee usein koko koneen ajettavuuden /28/.

3.5.2 Kuivatusosa

Paperikoneen kuivatusosan tehokkuuteen vaikuttaa paperin ja koneen ominaisuuksien lisäksi huopien laatu ja niiden kirey­

det. Kireys vaikuttaa lähinnä paperirainan reunan kuivuuteen.

Kuivatusosalla kireä, reunoiltaan venähtänyt ja risainen huopa aiheuttaa paperiin markkeerausta. Venähtäneet viirat, huono kosteusprofiili, telojen ja sylinterien väärä asento sekä nopeuserot voivat aiheuttaa rainaan taitoksia, jotka näkyvät lopullisessa rullassa rynkkyinä. Pitämällä huopien kireys tasaisena pidennetään niiden käyttöikää ja samalla parannetaan valmistettavan paperin laatua. Huonoja kosteusprofiilin arvoja voidaan kuivatusosalla korjata ilmataskujen tuuletuksella /16,17/.

Monisylinterikuivatuksessa käytetään sekä vapaata, että jänni­

tettyä kuivatusta riippuen sylinterien- ja ryhmienvälisistä nopeuseroista. Lähes kaikkien paperilaatujen valmistuksessa käytetään hyväksi kuivumis-kutistumisella saatuja lujuus- ja venyvyyseroj a. Kosteusvaihtelut aiheuttavat kuitenkin aina jonkin verran vaihtelua lujuus- ja venymäominaisuuksiin sekä kone-, että poikkisuunnassa /16/.

Paperin mittamuutokset kopioidessa ovat sitä pienemmät, mitä suuremman jännityksen alaisena se on kuivattu. Käytettävää kireyttä rajoittaa kuitenkin paperikoneen ajettavuuden kannal­

ta oleellinen katkovälien lyheneminen. Paperin kuitumaisesta

rakenteesta johtuen sillä on tietty maksimikireys, jota suu­

rempaa vetojännitystä rata ei kestä.

Epätasaisesta kuivumisesta ja kireysprofiilin vaihteluista aiheutuu valmiiseen paperiin kupruilua. Nämä paperiin muodos­

tuvat kuprut aiheuttavat painokoneella vaaleita läiskiä, joihin painoväri ei tartu yhtä helposti kuin normaaliin pin­

taan. Kuprut aiheuttavat vaihtelua myös paperipinon paksuu­

teen, jolloin tuloksena voi olla vino tai normaalia paksumpi pino /16/.

3.5.3 Kalenteri

Kalenterin tarkoitus on puristaa paperia kasaan tasaisemman pinnan aikaansaamiseksi. Paperin ajaminen kalanteriteloj en välistä vaatii tarkkaa kireyden hallintaa. Löysä raina saattaa laskostaa ja aiheuttaa nipin läpi kulkiessaan paperiin vekke­

jä. Nämä heikentävät tuotettavan paperin laatua ja siten myös tuotannon tehokkuutta. Välikalanterilla ja kalenterilla esiin­

tyvät häiriötekijät ja ympäristöolosuhteet poikkeavat huomat­

tavasti toisistaan, joten niitä pitää käsitellä toisistaan erillä.

3.5.4 Rullain

Rullaimella vaihteleva kireys aiheuttaa paperin epätasaisen rullautumisen. Se puolestaan tekee konerullasta epäkeskisen ja aiheuttaa kierrosnopeuden mukaan vaihtuvan kireyskomponentin kalenterin ja popen väliin. Vaihtelevasta kireydestä on seu­

rauksena epätasainen konerulla, jonka ajettavuus pituusleikku­

rilla voi tuottaa vaikeuksia.

Asiakasrullan laatu riippuu siinä esiintyvistä sisäisistä jännityksistä. Siksi näiden jännitysten ja ratavoimien väliset suhteet on hyvä tuntea. Lisäksi tunnettuja tekijöitä on hel­

pompi hallita, kun tiedetään niiden vaikutus ja syntymisperi­

aatteet /30/.

Rullan muodostumiseen vaikuttavat voimat voidaan jakaa kolmeen osaan. Parhaan tuloksen saavuttamiseksi niille voidaan asettaa seuraavanlaiset kriteerit :

Säteittäissuuntaisen jännityksen tulee olla mahdollisimman suuri. Tällä taataan riittävä rullan kovuus varastoinnissa ja kuljetuksessa tapahtuvia vaurioita vastaan.

Kehän suuntainen jännitys tulee rullalla aina olla posi­

tiivinen. Pienellä jännityksellä estetään rullassa varas­

toinnin aikana tapahtuvat epäelastiset muodonmuutokset.

Rataj ännityksen tulee olla mahdollisimman suuri koko rullauksen.ajan. Näin saadaan mahdollisimman suuri paine rullaan ja estetään paperiradan mukanaan kuljettaman ilman kulkeutuminen paperikerrosten väliin ja siten toispuoleis­

ten rullien synty.

Näitä periaatteita noudattamalla saadaan parempilaatuisia Koska eri tekijät eivät ole riippumattomia toisistaan, täytyy niiden välillä pyrkiä optimointiin ja etsiä paras yhdistelmä laskelmiin ja kokeiluihin perustuen /30/.

Rullaimella hienopaperin kerrosten väliin kulkeutuu helposti ilmaa, jolloin rullan reunasta saattaa tulla epätasainen ja vino. Toispuoleinen kireysprofiili saattaa myös 'kaataa' asiakasrullan, eli rullautuminen ei tapahdu normaalisti. Huono kireysprofiili syntyy yleensä jo paperikoneella, mutta saattaa syntyä myös vasta paperia päällystettäessä. SC-koneella pape- riraina kostutetaan juuri ennen rullainta profiilin hallitse­

miseksi /16/.

3.6 Paperin jatkokäsittely

Jalostusasteen nostamiseksi paperi- ja kartonkikoneisiin sijoitetaan erilaisia päällystysyksiköitä. Päällystysproses- sissa raina voi nopeasti venyä kastuessaan tai kutistua kui­

vuessaan, joten ratakireyden hoitamiseksi kireyssäätö on välttämätön /18/.

Valmistettaessa pituusleikkurilla ns. jumborullia (halkaisija

> 1.2 m) rullaimen toiminta on hallittava erittäin tarkasti.

Rullaan kohdistuvat rasitukset ovat suuria, joten rainan ohjaukseen liittyvät tekijät on tunnettava hyvin /14/.

Paperinj ohtoteloj en käyttöihin ja kireyden mittaukseen on jouduttu kiinnittämään huomiota nykyaikaisissa nopeissa leik­

kureissa, koska radan kulku leikkuuteriltä rullalle riippuu paljolti ratakireydestä. Kireyden muuttuessa rata siirtyy sivusuunnassa aiheuttaen rullien ristiinmenon. Kireysprofiilin epätasaisuudesta johtuva löysä kohta paperin poikkisuunnassa aiheuttaa leikkauskohtaan sattuessaan huonon leikkausjäljen.

Automaation hyväksikäyttö kireyden säädössä on kuitenkin helpottanut käyttöjen ohjausta merkittävästi ja mahdollistanut entistä suuremmat ajonopeudet /18/.

Paperikoneesta erillisessä päällystyskoneessa käsitellään joko suoraan konerullalta saatavaa tai pituusleikkurissa kapeammik­

si rulliksi leikattua paperia. Aukirullauksessa säädetään joko kireyttä tai virtaa. Riippuen koneen rakenteesta ja ajettavis­

ta paperilajeista sijoitetaan ryhmien välille tarpeellinen määrä kireyssäätöjä. Tavoitteena on saada rata pysymään vaadi­

tussa kireydessä myös kiihdytysten ja hidastusten aikana.

Jotta konetta ei tarvitsisi pysäyttää rullanvaihdon ajaksi, käytetään auki- ja kiinnirullaajassa useimmiten ns. lentävää liimausta. Kireyden säädöltä ei päällystyskoneella vaadita yhtä suurta tarkkuutta ja nopeutta kuin pituusleikkurilla, koska rata ajetaan leikkaamattomana konerullalle /18/.