PAPERIN Z-SUUNTAISEN RAKENTEEN TUTKI- MINEN LAMINOINTIMENETELMÄLLÄ

PAPERIN Z-SUUNTAISEN RAKENTEEN TUTKI- MINEN LAMINOINTIMENETELMÄLLÄ Emmi Olsson Opinnäytetyö Joulukuu 2011 Paperitekniikan koulutusohjelma Paperitekniikan suuntautumisvaihtoehto Tampereen ammattikorkeakoulu

2 TIIVISTELMÄ Tampereen ammattikorkeakoulu Paperitekniikan koulutusohjelma International Pulp and Paper Technology suuntautumisvaihtoehto OLSSON, EMMI: Paperin z-suuntaisen rakenteen tutkiminen laminointimenetelmällä Opinnäytetyö 39 s., liitteet 12 s. Joulukuu 2011 Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli kehittää Tampereen ammattikorkeakoulun paperilaboratorioon kylmälaminointi- ja palstautusmenetelmä. Aluksi menetelmiin perehdyttiin ilman kylmälaminointikonetta ja käytiin tehdasvierailuilla Metso Fabricsilla Kaukajärvellä sekä Metso Paperilla Rautpohjassa. Kylmälaminointikoneen saavuttua tutkittiin, millä tekniikalla, paperilajeilla ja laminointiteipeillä saavutetaan paras palstautustulos. Lisäksi tutkittiin kuitusuuntien ja laminointisuunnan vaikutusta lopputulokseen. Lopuksi tutkittiin, kuinka tarkasti näytteet on mahdollista analysoida paperilaboratoriossa. Testattaviksi paperilajeiksi valittiin SC-, LWC- ja MWC-paperit sekä puuvapaa päällystetty ja päällystämätön paperi. Kartongeista testattiin taivekartonkia sekä valkopintaista uusiokuitukartonkia. Laminointiteippeinä käytettiin Syromin pakkausteippiä sekä Aplin ja Pelloplastin kontaktimuoveja. Työtä tehtäessä huomattiin, että paras laminointi- ja palstautustulos saatiin Aplin kontaktimuovilla sekä SC- ja LWC-papereilla. Kartonkien palstautus ei onnistunut käytössä olevalla laitteistolla. Paras lopputulos saatiin, kun näyte laminoitiin kylmälaminointikoneella kahteen kertaan. Kuitusuunnilla huomattiin myös olevan vaikutusta palstautustulokseen. Konesuuntaisten näytteiden kerrosten massat vaihtelivat sen mukaan, revittiinkö näyte paperikoneen ajosuuntaan vai sitä vasten. Poikkisuuntaisilla näytteillä kerrosten massat olivat tasaisempia kuin konesuuntaisilla näytteillä. Laminointisuunnalla ei huomattu olevan juurikaan vaikutusta lopputulokseen. Näytteiden analysointi onnistui paperilaboratorion skannerilla. Mittaustulosten perusteella huomattiin, että näytteet kannattaa leikata poikkisuuntaisiksi ja laminoida Aplin kontaktimuovilla. Laminointi- ja kerrosrevintämenetelmät ovat tarpeeksi tarkkoja käytettäväksi opetuksessa ja tulevissa projekteissa. Myös Metso Automationilla ja Metso Paperilla on kiinnostusta näihin tekniikoihin ja mahdolliseen yhteistyöhön tulevaisuudessa. Asiasanat: kylmälaminointi, paperin palstautus, paperin z-suuntainen rakenne.

3 ABSTRACT Tampereen ammattikorkeakoulu Tampere University of Applied Sciences Degree Programme in Paper Technology Option of International Pulp and Paper Technology OLSSON, EMMI: Studying z-directional structure of the paper by lamination technique Bachelor s thesis 39 pages, appendices 12 pages December 2011 The target of this thesis was to develop cold lamination and sheet splitting methods for Tampere University of Applied Sciences. At first, the techniques were studied without a lamination device. Also Metso Fabrics in Kaukajärvi and Metso Paper in Rautpohja mills were visited. After the lamination device arrived, it was studied which methods, paper grades and lamination tapes gave the best sheet splitting result. Also the impact of fiber directions and lamination directions were studied. Finally, it was found out if samples could be analyzed in paper laboratory. The tested paper grades were SC, LWC and MWC papers as well as wood free coated and wood free uncoated papers. Also folding boxboard and white lined chipboard were examined. Lamination tapes were packaging tape by Syrom and contact plastics by Apli and Pelloplast. It was discovered that the best result was achieved with Apli's contact plastic and SC and LWC papers. Folding boxboard and white lined chipboard could not be split with these techniques. The best outcome was achieved by laminating the sample two times. Also fiber directions were discovered to have an effect on sheet splitting. In machine direction weight of the layers varied. In cross machine direction weight of the layers was more even. Lamination direction had no remarkable impact on sheet splitting. It was possible to analyze the samples with scanner. According to the results, it was discovered that samples should be cut in cross machine direction and laminated with Apli's contact plastic. Lamination and sheet splitting techniques are accurate enough to be used in paper laboratory. Techniques can be used in teaching and projects in the future. Also Metso Automation and Metso Paper have interests to these methods and future co-operation is possible. Key words: cold lamination, sheet splitting, z-directional structure of the paper.

4 SISÄLLYS 1 JOHDANTO... 5 2 PAPERIN Z-SUUNTAINEN KERROSRAKENNE... 6 2.1. Kerrosrakenteen tutkiminen... 7 2.2 Kuituorientaatio... 7 3 TAUSTA... 9 3.1 Laminointimenetelmien harjoittelu... 9 3.2 Tehdasvierailut... 11 4 LAITTEET JA TARVIKKEET... 12 4.1 Laminointikone... 12 4.2 Laminointiteipit... 12 4.3 Muut tarvikkeet... 13 5 NÄYTTEET... 14 5.1 Painopaperit... 14 5.2 Kartongit... 17 7 MITTAUKSET JA TULOSTEN KÄSITTELY... 21 7.1 Menetelmien soveltuvuus paperilajeille... 21 7.2 Laminointisuunnan vaikutus... 21 7.3 Konesuunnan ja poikkisuunnan vertailu... 23 7.4 Kontaktimuovien vertailu... 28 8 NÄYTTEIDEN ANALYSOIMINEN... 32 9 JOHTOPÄÄTÖKSET JA POHDINTA... 36 LÄHTEET... 39 LIITTEET... 40

5 1 JOHDANTO Tämän opinnäytetyön tavoitteena on kehittää paperin kylmälaminointi- ja palstatusmenetelmä Tampereen ammattikorkeakoulun paperilaboratorioon. Tarkoituksena on kokeilla erilaisia menetelmiä ja teippivaihtoehtoja sekä määrittää, mille paperilajeille menetelmä sopii. Aluksi käsitellään paperin z-suuntaista rakennetta sekä erilaisia palstautus- ja laminointimenetelmiä. Lisäksi selvennetään, miksi paperin z-suuntaisen rakenteen tutkiminen on tärkeää ja mitä tietoja siitä saadaan selville. Konkreettisessa osuudessa esitellään käytetyt laminointi- ja palstautusmenetelmät sekä tarvittavat laitteet. Siinä myös kerrotaan näytteiden käsittelystä ja visuaalisesta analysoimisesta. Työssä tutkitaan lisäksi sitä, mitkä asiat vaikuttavat palstautustulokseen. Esimerkiksi laminointisuuntien ja paperin kuitusuuntien merkitystä tutkitaan. Käytetyt paperilajit ovat SC-, LWC- ja MWC-paperit sekä puuvapaa päällystetty ja päällystämätön. Myös taivekartonkia ja valkopintaista uusiokartonkia palstautetaan. Laminointiteippeinä käytetään Aplin ja Pelloplastin kontaktimuoveja sekä Syromin pakkausteippiä. Analysointiosuudessa tutkitaan, kuinka tarkasti näytteitä on mahdollista analysoida laboratoriosta löytyvällä skannerilla. Työ on rajattu koskemaan vain laminointi- ja palstautusmenetelmiä sekä niiden toimivuutta visuaalisen analysoimisen avulla. Työssä ei tutkita palstautettujen näytteiden kerrosrakennetta tarkemmin.

6 2 PAPERIN Z-SUUNTAINEN KERROSRAKENNE Paperin z-suuntaisella rakenteella tarkoitetaan paperin paksuusprofiilia. Paperin kerroksellisuus alkaa muodostua jo perälaatikossa, mutta itse rakenteen kerrostuneisuus kehittyy rainanmuodostuksessa. Paperin rakenne voi olla huopautunut, kerrostunut tai niiden sekoitus (kuvio 1). Kerrostuneessa rakenteessa kuidut ovat laskeutuneet viiralle peräjälkeen ja muodostavat tällöin tasaisen verkoston. Huopautuneessa rakenteessa kuidut eivät ole järjestäytyneet tasaisesti. (Häggblom-Ahnger & Komulainen 2003, 55-57; Niskanen & Pakarinen 2008, 47 49.) KUVIO 1: Paperin mahdolliset rakenteet (Häggblom-Ahnger & Komulainen 2003, 56) Tasoviiralla ja hybridiformerilla saadaan aikaiseksi jokseenkin huopautunut rakenne. Kitaformeri puolestaan antaa paperille kerrostuneen rakenteen. Huopautunut rakenne antaa paperille paremman z-suuntaisen lujuuden, ja siksi huopautuneiden papereiden palstautus on vaikeampaa kuin kerrostuneiden paperien. (Häggblom-Ahnger & Komulainen 2003, 55 57; Niskanen & Pakarinen 2008, 47 49.)

7 2.1. Kerrosrakenteen tutkiminen Paperin z-suuntaista rakennetta on tutkittu jo kauan. Jo 1950-luvun alussa sanomalehtipaperia halkaistiin teipin avulla. Ensimmäiset kirjalliset materiaalit kuituorientaation kerroksellisuudesta julkaistiin vuonna 1969. Tutkija käytti Beloit arkkihalkaisijaa ja halkaisi arkit neljään osaan. Halkaistuista kerroksista tutkittiin kuituorientaatiojakaumaa. Myöhemmin japanilaiset käyttivät teippihalkaisua, ja halkaisivat värjätyn paperin kahdeksaan osaan. Tämän jälkeen kerroksista tutkittiin kuituorientaation anisotropiaa. Myöhemmin kuituorientaatiota on tutkittu mikroskoopeilla, skannereilla ja kuvaanalyysin avulla. (Hirn & Bauer 2007, 71 72.) Laminointimenetelmiä on useita, mutta perusperiaate on kaikissa lähes sama; laminoida paperi ja tämän jälkeen halkaista se käsin tai koneella. Laminointimenetelminä voidaan käyttää kylmälaminointia, kuumalaminointia ja teippihalkaisua. Lisäksi paperia voidaan halkaista terävien terien avulla tai poistamalla kerroksia hienojakoisen hioma-aineen avulla. Muita ratkaisuja ovat myös mikrotomikerrostaminen ja Beloit arkkihalkaisija. (Lucisano & Pikulik 2010, 6.) Palstautus- ja revintämenetelmiä käytetään z-suuntaisen täyteainepitoisuuden ja formaation sekä kerroksellisen kuituorientaation tutkimisessa. Lisäksi kerrosrevintämenetelmää voidaan käyttää markkeerausanalyyseissa sekä monikerroskartonkien kerroksellisen puhtauden tutkimisessa. (Hirn & Bauer 2007, 71; Lucisano & Pikulik 2010, 11 12; Myllyniemi 2011.) 2.2 Kuituorientaatio Kuituorientaatio on paperin ominaisuus, joka kuvaa kuinka kuidut ovat suuntautuneet paperissa. Yleensä kuituorientaatiota kuvataan orientaatiosuhteella, joka ilmoittaa kuitujen jakautumisen konesuuntaan ja poikkisuuntaan (KS/PS). Jos orientaatiosuhde on 1, kuidut ovat jakaantuneet tasaisesti sekä kone- että poikkisuuntaan ja paperi on isotrooppista. Anisotrooppisessa paperissa kuidut ovat suuntautuneet enemmän konesuuntaan. Kuituorientaatiota voidaan havainnollistaa myös orientaatiokulmalla, joka kertoo kuinka paljon kuitujen suunta poikkeaa konesuunnasta. (VTT / Proledge Oy 2010.)

8 Paperin kerroksellista kuituorientaatiota tutkimalla voidaan selvittää ja ymmärtää monia paperin ominaisuuksia sekä ongelmia, kuten paperin käyristymistä ja kupruilua. Kerroksellista kuituorientaatiota voidaan tutkia useilla menetelmillä. Luotettavin menetelmä on värjätä kuidut, palstauttaa paperi ja tutkia kerroksellista kuituorientaatiota kuvaanalyysilla. Tämä johtuu siitä, että palstautettu paperi voidaan analysoida kaksiulotteisesti ja tutkittava pinta-ala on tällöin tarpeeksi suuri. Kuituorientaatiota voidaan mitata myös ultraäänellä ja RF-onteloresonanssilla sekä optisesti valon avulla. Lisäksi kuituorientaatiota voidaan mitata on-line -mittauksilla esimerkiksi FiberExploren ja Accu- Ray Smart Fiber Orientationin avulla. (Hirn & Bauer 2007, 71; VTT / Proledge Oy 2010.)

9 3 TAUSTA Opinnäytetyön tarkoituksena oli kehittää Tampereen ammattikorkeakoulun paperilaboratorioon kylmälaminointi- ja palstautusmenetelmä. Päämääränä oli selvittää millä periaatteella saavutetaan paras lopputulos ja mitkä tekijät siihen vaikuttavat. Tarkoituksena oli myös kokeilla mille paperilajeille menetelmä soveltuu sekä kokeilla erilaisia laminointiteippejä. Menetelmän avulla on tarkoitus havainnollistaa opiskelijoille, kuinka paperin z-suuntaista rakennetta voidaan tutkia 3.1 Laminointimenetelmien harjoittelu Ensimmäisillä viikoilla tutustuttiin laminointimenetelmään ilman laminointikonetta, koska se ei ollut vielä saapunut. Päämääränä oli kokeilla erilaisia menetelmiä ja paperilajeja, jotta saataisiin peruskäsitys paperin laminointi- ja palstauttamismenetelmistä. Laminointialustana kokeiltiin kovaa sekä pehmeää alustaa. Pehmeänä alustana oli kumimatto ja kovana alustana työpöytä. Huomattiin, että pehmeä alusta antoi epätasaisemman lopputuloksen, koska se antoi periksi laminoinnin yhteydessä. Erilaisia laminointimenetelmiä keksittiin useita. Näytteitä laminoitiin huopautustelan, arkkipainon ja tavallisen viivaimen avulla. Koska huopautustelan pintarakenne todettiin epätasaiseksi, otettiin avuksi arkkimuotti (kuvio 2). Tällöin arkkimuotti asetettiin näytteen päälle ja tämän jälkeen huopautustela asetettiin arkkimuotin päälle.

10 KUVIO 2: Arkkimuotti ja huopautustela Laminointiperiaatteena oli leikata 5 x 15 cm kokoinen paperinäyte sekä kaksi hieman suurempaa palaa kontaktimuovia. Kontaktimuovi laitettiin pöydälle liimapuoli ylöspäin ja näyte painettiin kontaktimuoviin kiinni. Sama tehtiin myös toisen kontaktimuovipalan kanssa, jolloin tuloksena saatiin kummaltakin puolelta muovitettu näyte. Tämän jälkeen näyte laminoitiin halutulla menetelmällä. Laminoinnin jälkeen näyte revittiin kerroksiin. Näistä menetelmistä parhaaksi osoittautui arkkimuotin ja huopautustelan yhdistelmä. Yhdistelmän antama lopputulos oli tasaisin. Muilla menetelmillä lopputulokset olivat melko epätasaisia. Näiden menetelmien tuloksia ei ollut tarkoitus analysoida, ainoastaan perehtyä kontaktimuovin ja paperien käyttöön, sekä saada suuntaa-antavaa tietoa palstautumiseen vaikuttavista tekijöistä.

11 3.2 Tehdasvierailut Laminointimenetelmiin käytiin tutustumassa Metso Fabricsin asiakaspalvelu- ja tuotekehityslaboratoriossa Kaukajärvellä sekä Metso Paperin tutkimuskeskuksessa Rautpohjassa. Metso Fabricsilla laminointimenetelmää käytetään markkeerausanalyyseihin. Asiakaspalvelu- ja tuotekehityslaboratoriossa on perinteinen kylmälaminointikone, jolla näytteet ensin laminoidaan. Tämän jälkeen näytteet halkaistaan itse tehdyllä, käsikäyttöisellä halkaisulaitteella. Halkaistut näytteet asetellaan mustan paperin päälle ja tämän jälkeen näytteet skannataan tutkimista varten. (Myllyniemi 2011.) Metso Paperin tutkimuskeskuksessa Rautpohjassa tutkitaan enemmän paperin z- suuntaista rakennetta, ja siksi heidän menetelmänsä on monimutkaisempi. Rautpohjassa on käytössä GBC 3500 Pro Series kylmälaminointikone, jonka läpi laminoitavat näytteet ajetaan. Näytteiden revintä tehdään käsin. Näytteitä otetaan yksi kappale per koepiste ja kerroksia revitään yleensä 10 15. Kerroksia pitäisi pystyä repimään niin monta, että jäljelle jäävän näytteen massa on sama, kuin pois revittyjen kerrosten massa. Rautpohjassa näytteet ovat leikattu poikkisuunnassa, koska konesuuntainen näyte voi olla suuremmalla todennäköisyydellä huonosta kohtaa paperia. Konesuunnassa revintätulokseen myös vaikuttaa onko paperi revitty paperikoneen ajosuuntaan vai sitä vasten. Rautpohjassa näytteistä tutkitaan tuhkajakaumaa sekä kerrosorientaatiota. (Erkkilä 2011.) Tämän opinnäytetyön kerrosrevintä- ja laminointimenetelmä pohjautuu Metso Paper Rautpohjan työohjeeseen (liite 1).

12 4 LAITTEET JA TARVIKKEET 4.1 Laminointikone Työssä käytettiin pääsääntöisesti kylmälaminointikonetta, jota muokattiin tehtävään sopivammaksi. Koneena käytettiin Leitzin CS 9 mallista kylmälaminointilaitetta (kuvio 3). Laitteesta poistettiin terät sekä laminointiteipit. Ainoastaan laitteen runko ja puristintelat jäivät. KUVIO 3: Laboratoriossa käytetty kylmälaminointikone Leitz CS 9 Laminointikone on manuaalinen, eli laminointi tapahtui kampea vääntämällä. Ongelmaksi muodostui laminointinopeus ja varsinkin sen pitäminen samana. Parhaimpaan tulokseen päästiin laminoimalla näytteet rauhallisesti kampea vääntämällä. Puristintelojen etäisyyttä ei voinut säätää. Kaikki paperilajit täytyi siis laminoida samoilla asetuksilla. 4.2 Laminointiteipit Laminointiteippeinä käytettiin Aplin ja Pelloplastin kontaktimuoveja sekä Syromin pakkausteippiä. Aplin kontaktimuovi osoittautui parhaimmaksi vaihtoehdoksi, koska se antoi tasaisimman lopputuloksen useimmille paperilajeille. Aplin kontaktimuovi myös sopi kaikille paperilajeille, joita onnistuttiin palstauttamaan. Pelloplast kontaktimuovia

13 käytettiin myös, mutta sen käsitteleminen oli haastavampaa kuin Aplin. Se oli hankala irrottaa taustapaperista ja se rypistyi helposti. Pelloplastin kontaktimuovi oli myös sameaa, joten kuitukerrosten tasaisuuden arvioiminen silmämääräisesti oli hankalaa. Syromin pakkausteippi ei sopinut laminointiin ja palstautukseen. Teippiä oli erittäin hankala käsitellä, koska se oli todella ohutta ja liima oli tahmeaa. Lisäksi näytekokoa piti muuttaa, koska teippi oli liian kapea (4,8 cm). Kun näytettä revittiin kerroksiin, myös teippi repesi. 4.3 Muut tarvikkeet Laminointikoneen ja -teippien lisäksi tarvittiin analyysivaaka, kirurginveitsi ja laminointialusta. Vaakana käytettiin laboratoriosta löytyvää Scaltecin SBC 32 analyysivaakaa, jonka tarkkuus on 0,001 g (kuvio 4). KUVIO 4: Analyysivaaka Laminointialusta valmistettiin leikkaamalla värikkäästä kartongista noin 10 x 20 cm kokoinen pala. Tämän jälkeen pala laminoitiin kummaltakin puolelta. Näytteiden laminointi värillisen laminointialustan päällä on huomattavasti helpompaa kuin ilman laminointialustaa. Kontaktimuovit on helpompi kiinnittää näytteisiin ja näytteen reunat erottuvat paremmin alustan päällä. Laminoitaessa alusta myös tukee näytettä, jolloin näyte rypistyy pienemmällä todennäköisyydellä.

14 5 NÄYTTEET Testattaviksi näytteiksi valittiin paperilaboratoriosta löytyviä paperi- ja kartonkilajeja. Pääasiassa tarkoitus oli testata painopaperilajeja, mutta menetelmän soveltuvuutta päätettiin tutkia myös muutamilla kartonkilajeilla. Näytekooksi valittiin 5 x 15 cm, koska se oli riittävän iso analysoitavaksi, mutta mahtui punnittavaksi analyysivaa alla. Näytteet leikattiin arkkileikkurien avulla. Näytteitä testattiin kone- ja poikkisuunnassa. 5.1 Painopaperit UPM:n SC-A -paperi (Super Calendered) on kiiltävä, puupitoinen aikakausilehtipaperi. Se on valmistettu kemiallisesta ja mekaanisesta massasta sekä täyteaineista. Sitä käytetään muun muassa mainosmateriaalina, lehdissä ja katalogeissa. (Häggblom-Ahnger & Komulainen 2003, 63 64; UPM 2011.) Taulukossa 1 on esitelty SC-A:n ominaisuuksia, jotka mitattiin paperilaboratoriossa. Taulukko 1: UPM:n SC-paperin ominaisuuksia UPM SC-A neliömassa (g/m 2 ) 56 paksuus (um) 50,7 tiheys (g/cm 3 ) 1,10 bulkki (cm 3 /g) 0,91 z-lujuus (kpa) 651,7 Tutkitun SC-paperin neliömassa on 56 g/m 2 (taulukko 1). SC-paperille tärkeitä ominaisuuksia ovat ajettavuus ja painettavuus. Optisista ominaisuuksista tärkeimpiä ovat opasiteetti, kiilto ja vaaleus. SC-paperia voidaan painaa syväpainatuksella sekä offsetilla. (Häggblom-Ahnger & Komulainen 2003, 63 64.) Kevyesti päällystetty LWC (Light Weight Coated) Ultra H paperi on kiiltävä puupitoinen painopaperi, jota käytetään muun muassa mainosmateriaaleissa, lehdissä sekä mainoslehtisissä. Se on tehty kemiallisesta ja mekaanisesta massasta sekä päällysteestä. Ultra H painetaan heatset-offsetilla. (UPM 2011.) Taulukossa 2 on Ultra H:n ominaisuuksia, jotka mitattiin paperilaboratoriossa.

15 Taulukko 2: LWC Ultra H:n ominaisuuksia UPM LWC Ultra H neliömassa (g/m 2 ) 65 paksuus (um) 54,4 tiheys (g/cm 3 ) 1,20 bulkki (cm 3 /g) 0,84 z-lujuus (kpa) 897,6 Ultra H:n neliömassa on 65 g/m 2 ja sillä on myös korkeampi z-lujuus kuin SC-paperilla (taulukko 2). LWC-papereille on tärkeää hyvä painettavuus. Heatset-offsetilla painettaessa myös pintalujuuden on oltava riittävän hyvä. (Häggblom-Ahnger & Komulainen 2003, 65.) UPM Star G on MWC-paperi (Medium Weight Coated) eli keskiraskaasti päällystetty puupitoinen painopaperi. Se on valmistettu kemiallisesta ja mekaanisesta massasta ja päällysteestä. Sitä käytetään esimerkiksi mainoksissa, kirjoissa, lehdissä ja katalogeissa. Star G on tarkoitettu syväpainoon. (UPM 2011.) Taulukossa 3 on esitelty Star G:n ominaisuuksia. Taulukko 3: MWC Star G:n ominaisuuksia UPM MWC Star G neliömassa (g/m 2 ) 80 paksuus (um) 67,2 tiheys (g/cm 3 ) 1,19 bulkki (cm 3 /g) 0,84 z-lujuus (kpa) 947,5 Star G:n neliömassa on 80 g/m 2 ja sillä on suhteellisen suuri tiheys (taulukko 3). MWCpaperi muistuttaa pitkälti LWC-paperia, mutta on sitä raskaampaa ja enemmän päällystettyä (Häggblom-Ahnger & Komulainen 2003, 66). UPM:n Copy/Print on WFU-paperi (Wood Free Uncoated) eli päällystämätön puuvapaa paperi. Se on valmistettu ainoastaan kemiallisesta massasta. Se on tarkoitettu kopio- ja painopaperiksi ja paras painojälki saavutetaan laser- tai mustesuihkutulostuksella. (UPM 2011.) Paperilaboratoriossa testatut ominaisuudet löytyvät taulukosta 4.

16 Taulukko 4: Copy/Printin ominaisuuksia UPM WFU Copy/Print neliömassa (g/m 2 ) 90 paksuus (um) 118,2 tiheys (g/cm 3 ) 0,76 bulkki (cm 3 /g) 1,31 z-lujuus (kpa) 897,6 Copy/Printin neliömassa on 90 g/m 2 ja sillä on suuri bulkki (taulukko 4). Päällystämättömille puuvapaille papereille on tärkeää korkea vaaleus sekä tarpeeksi suuri bulkki. Bulkki lisää paperin jäykkyyttä, jota tarvitaan esimerkiksi kopiokoneella. Puuvapaille papereille on myös tärkeää hydrofobisuus ja pintalujuus. Tämän vuoksi ne usein hydrofobiliimataan ja pintaliimataan. (Haarla 2000, 37; Häggblom-Ahnger & Komulainen 2003, 66 67.) UPM Finesse on WFC-paperi (Wood Free Coated) eli päällystetty puuvapaa paperi. Se on valmistettu lehti- ja havupuusellusta. Finessen loppukäyttökohteita ovat esimerkiksi kirjat, aikakausilehtien kannet ja mainosmateriaali. (UPM 2011.) Taulukossa 5 on Finessen ominaisuuksia. Taulukko 5: Finessen ominaisuuksia UPM WFC Finesse neliömassa (g/m 2 ) 100 paksuus (um) 76,1 tiheys (g/cm 3 ) 1,05 bulkki (cm 3 /g) 0,76 z-lujuus (kpa) 960,1 Finessen neliömassa on 100 g/m 2 ja sillä on suuri z-lujuus (taulukko 5). Puuvapaille päällystetyille papereille on tärkeää korkea vaaleus ja hyvä painettavuus (Haarla 2000, 38).

17 5.2 Kartongit TAKO CX on päällystetty kolmikerroksinen CTMP-massasta sekä havu- ja lehtipuusellusta valmistettu FBB-kartonki (Folding Box Board) eli taivekartonki. Sen loppukäyttökohteita ovat tupakkapakkaukset. TAKO CX soveltuu syväpaino ja offset painatukseen. (M-Real 2011.) TAKO CX:n tiedot löytyvät taulukosta 6. Taulukko 6: TAKO CX:n ominaisuuksia TAKO CX FBB neliömassa (g/m 2 ) 215 paksuus (um) 306,4 tiheys (g/cm 3 ) 0,70 bulkki (cm 3 /g) 1,43 z-lujuus (kpa) 353,0 TAKO CX:n neliömassa on 215 g/m 2 (taulukko 6). Taivekartongille on tärkeää hyvä jäykkyys ja painettavuus. Pakkauksen täytyy suojata tuotetta, mutta samalla myös näyttää hyvältä. Elintarvike- ja tupakkapakkauksissa on myös tärkeää kartongin puhtaus, koska siitä ei saa siirtyä hajuja tai makuja tuotteeseen. (Häggblom-Ahnger & Komulainen 2003, 73; Kiviranta 2000, 58 60.) Valkopintainen uusiokuitukartonki eli WLC-kartonki (White Lined Chipboard) on päällystetty, kolme- tai nelikerroksinen kartonki. WLC:n päällyskerros on sellua, mutta keskikerrokset uusiomassaa. WLC:tä käytetään samalla tavalla kuin taivekartonkiakin. Koska WLC sisältää uusiomassaa, sitä ei voida käyttää kaikkiin elintarvikepakkauksiin. (Kiviranta 2000, 60.) Taulukossa 7 on esitelty WLC:n ominaisuuksia. Taulukko 7: WLC:n ominaisuuksia Smurfit Kappa WLC neliömassa (g/m 2 ) 320 paksuus (um) 502,5 tiheys (g/cm 3 ) 0,64 bulkki (cm 3 /g) 1,57 z-lujuus (kpa) 375,5 Smurfit Kapan WLC:n neliömassa on 320 g/m 2 (taulukko7). WLC:lle tärkeitä ominaisuuksia ovat jäykkyys ja painettavuus (Häggblom-Ahnger & Komulainen 2003, 73).

18 6 LAMINOINTI- JA PALSTAUTUSMENETELMÄ Tässä kappaleessa on esitetty Tampereen ammattikorkeakouluun kehitetty palstautus- ja kylmälaminointimenetelmä. Täydellinen työohje on liitteessä 2. Menetelmä pohjautuu Metso Paperin työohjeeseen. Halutusta paperilajista leikattiin 5 x 15 cm kokoinen näyte. Näytteen oikeaan yläkulmaan merkittiin näytteen puoli (alapuoli) ja vasemmasta yläkulmasta leikattiin pala pois. Tämän jälkeen näyte punnittiin ja tulos otettiin ylös. Sitten näyte asetettiin laminointialustalle alapuoli ylöspäin ja näytteen päälle kiinnitettiin kontaktimuovi. Näyte laminoitiin ja ylimääräinen kontaktimuovi leikattiin tarkasti irti näytteen reunoja pitkin kirurginveitsellä (kuvio 5). (Liite 1, 5 6.) KUVIO 5: Kontaktimuovin tasaaminen neliömassamuotin ja kirurginveitsen avulla Tämän jälkeen näyte punnittiin uudestaan ja vaaka taarattiin näytteellä. Näyte asetettiin takaisin laminointialustalle ja myös yläpuolelle kiinnitettiin kontaktimuovi (kuvio 6). Tämän jälkeen näyte laminoitiin laminointikoneella kahteen kertaan. Laminoinnin jälkeen näyte revittiin kerroksiin siten, että halkaisu aloitettiin repäisemällä lovitetusta päästä. Tämän jälkeen alapuoli (puoli, josta kontaktimuovin reunat on tasattu) punnittiin uudelleen. Vaaka ilmoittaa pois revityn kerroksen massan negatiivisena. (Liite 1, 6 7.)

19 KUVIO 6: Näyte laminointialustan päällä Alapuolen halkaisua voidaan jatkaa taaraamalla vaaka alapuolella ja tämän jälkeen asettamalla näyte laminointialustalle kuidut ylöspäin. Sitten näyte laminoidaan uudestaan kahteen kertaan ja kontaktimuovi revitään irti näytteestä. Revintä tulee aloittaa vuorotellen oikealta ja vasemmalta, eli nyt revintä aloitetaan lovettomasta reunasta (kuvio 7). Tämän jälkeen alapuoli taas punnitaan, jolloin saadaan taas poisrevityn kerroksen massa negatiivisena. Kerrosten revintää voidaan jatkaa samalla tavalla, taaramalla taas vaaka ja laminoimalla loppunäyte, niin kauan kuin on tarpeellista. Lopuksi poisrevittyjen kerrosten reunat siistitään. (Liite 1, 6 7.) KUVIO 7: Näytteiden revintäperiaate

20 Yläpinnan laminointi ja revintä suoritetaan kuten alapuolenkin. Ensiksi näytteestä leikataan kirurgin veitsellä ylimääräinen kontaktimuovi pois ja tämän jälkeen vaaka taarataan näytteellä. Sitten näyte laminoidaan ja revitään. Tämän jälkeen yläpuoli punnitaan ja saadaan poisrevityn kerroksen massa negatiivisena. (Liite 1, 7.) Metson työohjeen (liite 1, 7) mukaan kerroksia pitäisi repiä niin kauan, että jäljelle jäävä massa on yhtä suuri kuin poisrevittyjen kerrosten massa. Paperilaboratoriossa kuitenkin huomattiin, että poisrevittyjen kerrosten massa pienenee lähes jokaisella revintäkerralla, joten tämä ei ole järkevää. Kerrosrakenteen karkeaan selvittämiseen riittänee neljästä viiteen kerrosta kummaltakin puolelta. Kun kummatkin puolet on revitty kerroksiin, järjestellään näytteet piirtoheitinkalvonpäälle revintä järjestyksessä. Kalvolle merkitään myös alkuperäinen halkaisu kohta (kuvio 8). Näytteiden analysointia varten analysoijan on tärkeää ymmärtää, miten kerrokset ovat lähteneet näyteliuskasta. (liite 1, 8.) Kerros 1 Ap Kerros 2 Kerros 3 Halkaisukohta Kerros 4 Kerros 5 Kerros 6 KUVIO 8: Näytteiden järjestely ja merkintä (liite 1, 8) Alapinta on siis numero 1 ja yläpinta numero 6. Revintäjärjestys on siis ollut: alapinta 3,2,1 ja yläpinta 4,5,6. (liite 1, 7.) Kerrokset 3 ja 4 on revitty lovellisesta kulmasta, kerrokset 2 ja 5 lovettomasta kulmasta ja kerrokset 1 ja 6 taas lovellisesta kulmasta. Jos revitään useita kerroksia, kannattaa alapuolen ja yläpuolen näytteet asetella erillisille piirtoheitin kalvoille.

21 7 MITTAUKSET JA TULOSTEN KÄSITTELY 7.1 Menetelmien soveltuvuus paperilajeille Laminointimenetelmää kokeiltiin eri paperi- ja kartonkilajeille. Lajit ovat esitelty tarkemmin kappaleessa 5. Menetelmän havaittiin sopivan lähes kaikille paperilaboratoriosta löytyville kirjoitus- ja painopaperilajeille. Parhaiten menetelmä soveltui UPM:n SCja LWC-papereille. Myös UPM:n MWC Star G:tä, puuvapaata päällystämätöntä Copy/Printtiä ja puuvapaata päällystettyä Finesseä pystyttiin palstauttamaan tällä menetelmällä. Lopputulos ei kuitenkaan ollut yhtä tasainen kuin SC:llä ja LWC:llä. Tämä johtui luultavasti siitä, että MWC Star G ja Finesse ovat päällystettyjä. Copy/Print taas on voimakkaasti märkäluja- ja pintaliimattu, mikä saattoi vaikuttaa repäisytulosten tasaisuuteen. Kartonkilajeista menetelmää testattiin TAKO CX taivekartongille sekä Smurfit Kapan WLC:lle. Menetelmä ei soveltunut kummallekaan lajille. Taivekartongista pystyttiin erottamaan muutamia kerroksia, mutta ne olivat erittäin epätasaisia. 7.2 Laminointisuunnan vaikutus Laminointisuunnan vaikutusta palstautustulokseen tutkittiin laminoimalla näytteitä eri suunnissa. Laminointia kokeiltiin ensin syöttämällä näyte ja laminointialusta laminointikoneeseen lyhyt sivu edellä (kuvio 9).

22 KUVIO 9: Laminointi lyhyt sivu edellä Tällä menetelmällä laminoitiin kone- ja poikkisuuntaisia näytteitä. Tämän jälkeen laminointia kokeiltiin syöttämällä näyte ja laminointialusta laminointikoneeseen pitkä sivu edellä (kuvio 10). Myös tätä menetelmää testattiin kone- ja poikkisuuntaisilla näytteillä. KUVIO 10: Laminointi pitkä sivu edellä Laminointisuunnalla ei näyttänyt olevan huomattavaa merkitystä kerrosten paksuuteen tai tasaisuuteen. Huomattiin kuitenkin, että lyhyt sivu edellä laminoitaessa näytteet rypistyivät helpommin kuin laminoitaessa pitkä sivu edellä. Pitkä sivu edellä laminoitaessa oli myös helpompi pitää näyte suorassa laminoinnin aikana. Pitkä sivu edellä laminoitaessa näyte ei myöskään rullaantunut laminointikoneen sisälle yhtä helposti kuin lyhyt sivu edellä laminoitaessa.

23 Laminoitaessa näytteitä huomattiin, että paras lopputulos saadaan, kun näyte laminoidaan kaksi kertaa peräkkäin. Esimerkiksi Copy/Print paperi oli laminoitava kahteen kertaan, että kerrokset irtosivat revittäessä. SC-A:ta ja LWC:tä pystyttiin palstauttamaan vain yhden laminointikerran jälkeenkin, mutta kaksi kertaa laminoitaessa lopputulos oli hieman tasaisempi. Aluksi tarkoituksena oli tutkia myös sitä, onko koneella tehtävä halkaisu järkevämpää kuin käsin halkaisu. Käsin tehtävässä halkaisussa mietitytti halkaisun tekijän vaikutus lopputulokseen. Pohdittiin siis vaihtelevatko tulokset, jos näytteiden repijä vaihtelee. Analysointi olisi ollut kuitenkin hankalaa ja lisäksi Hirn ja Bauer olivat jo tutkineet asiaa. He tulivat lopputulokseen, että mikäli halkaisutekniikka on samanlainen, ei ole väliä kuka näytteen repii (Hirn & Bauer 2007, 74). 7.3 Konesuunnan ja poikkisuunnan vertailu Päätettiin tutkia, vaikuttaa revintätulokseen se, onko näyte leikattu poikkisuunnassa vai konesuunnassa. Rautpohjassa näytteet ovat poikkisuuntaisia, koska konesuuntaiset näytteet voivat olla esimerkiksi konesuuntaisen vanan kohdalta, jolloin tulos vääristyy. Lisäksi Rautpohjassa tutkimuksissa on huomattu, että konesuuntaisissa näytteissä joka toinen kerros on paksumpi ja joka toinen ohuempi. Tämä selittyy sillä, että joka toinen kerros on revitty paperikoneen ajosuuntaa vasten ja joka toinen sitä myöten. (Erkkilä 2011.) Hirn ja Bauer (2006, 8; 2007, 78) repivät näytteet konesuuntaan, koska heidän mukaansa poikkisuunnassa revittäessä kuidut liikkuvat, ja näin ollen vääristävät kuituorientaatiota. Kone- ja poikkisuunnan eron tutkimiseen valittiin SC-A ja LWC, koska laminointimenetelmän huomattiin soveltuvan niille parhaiten. Tämän vuoksi myös erojen analysoinnin pitäisi näkyä parhaiten näistä lajeista. Taulukossa 8 on kolmen konesuuntaan revityn LWC näytteen tulokset.

24 Taulukko 8: Aplin kontaktimuovilla laminoidut konesuuntaiset LWC näytteet LWC näyte 1 näyte 0,4639 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,2400 100, 0% 51,7 % 0,2239 100,0 % 48,3 % 1. 0,0177 7,4 % 3,8 % 0,0158 7,1 % 3,4 % 2. 0,0094 3,9 % 2,0 % 0,0095 4,2 % 2,0 % 3. 0,0175 7,3 % 3,8 % 0,0155 6,9 % 3,3 % 4. 0,0083 3,5 % 1,8 % 0,0087 3,9 % 1,9 % 5. 0,1871 78,0 % 40,3 % 0,1744 77,9 % 37,6 % näyte 0,4782 LWC näyte 2 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,2488 100, 0% 52,0 % 0,2294 100,0 % 48,0 % 1. 0,0184 7,4 % 3,8 % 0,0165 7,2 % 3,5 % 2. 0,0092 3,7 % 1,9 % 0,0106 4,6 % 2,2 % 3. 0,0180 7,2 % 3,8 % 0,0171 7,5 % 3,6 % 4. 0,0089 3,6 % 1,9 % 0,0088 3,8 % 1,8 % 5. 0,1943 78,1 % 40,6 % 0,1764 76,9 % 36,9 % näyte 0,4840 LWC näyte 3 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,2514 100, 0% 51,9 % 0,2326 100,0 % 48,1 % 1. 0,0192 7,6 % 4,0 % 0,0179 7,7 % 3,7 % 2. 0,0101 4,0 % 2,1 % 0,0103 4,4 % 2,1 % 3. 0,0190 7,6 % 3,9 % 0,0180 7,7 % 3,7 % 4. 0,0081 3,2 % 1,7 % 0,0078 3,4 % 1,6 % 5. 0,1950 77,6 % 40,3 % 0,1786 76,8 % 36,9 % Taulukosta 8 nähdään, että kaikissa näytteissä 1. ja 3. kerroksen massat ovat suurempia kuin 2. ja 4. kerroksen massat. Kerrosten massat ovat jakautuneet keskimäärin siten, että 1. ja 3. kerroksen massat ovat noin 7 % revityn puolen massasta ja 2. ja 4. kerroksen massat noin 4 % revityn puolen massasta. Näytteiden välillä ei ole suuria eroja. Kerrosten massat ovat melko pieniä verrattuna koko näytteen massaan. Viimeisenä revityssä kerroksessa (5. kerros), massa on huomattavasti suurempi kuin muissa kerroksissa. Tämä johtuu siitä, että näyte on revitty vain kymmeneen kerrokseen (viisi kerrosta alapuolesta ja viisi yläpuolesta). Palstautusta olisi siis voinut vielä jatkaa, kunnes viimeinen kerros olisi ollut massaltaan sama kuin muut kerrokset. Jotta nähdään ero kone- ja poikkisuunnan välillä, revittiin LWC näytteitä myös poikkisuunnassa. Taulukossa 9 on kolmen poikkisuunnassa revityn näytteen tiedot.

25 Taulukko 9: Aplin kontaktimuovilla laminoidut poikkisuuntaiset LWC näytteet LWC näyte 1 näyte 0,4856 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,2553 100, 0% 52,6 % 0,2303 100,0 % 47,4 % 1. 0,0172 6,7 % 3,5 % 0,0178 7,7 % 3,7 % 2. 0,0138 5,4 % 2,8 % 0,0135 5,9 % 2,8 % 3. 0,0154 6,0 % 3,2 % 0,0115 5,0 % 2,4 % 4. 0,0123 4,8 % 2,5 % 0,0105 4,6 % 2,2 % 5. 0,1966 77,0 % 40,5 % 0,1770 76,9 % 36,4 % näyte 0,4857 LWC näyte 2 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,2531 100, 0% 52,1 % 0,2326 100,0 % 47,9 % 1. 0,0151 6,0 % 3,1 % 0,0173 7,4 % 3,6 % 2. 0,0152 6,0 % 3,1 % 0,0131 5,6 % 2,7 % 3. 0,0125 4,9 % 2,6 % 0,0121 5,2 % 2,5 % 4. 0,0127 5,0 % 2,6 % 0,0103 4,4 % 2,1 % 5. 0,1976 78,1 % 40,7 % 0,1798 77,3 % 37,0 % näyte 0,4888 LWC näyte 3 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,2549 100, 0% 52,1 % 0,2339 100,0 % 47,9 % 1. 0,0158 6,2 % 3,2 % 0,0163 7,0 % 3,3 % 2. 0,0135 5,3 % 2,8 % 0,0132 5,6 % 2,7 % 3. 0,0118 4,6 % 2,4 % 0,0109 4,7 % 2,2 % 4. 0,0116 4,6 % 2,4 % 0,0115 4,9 % 2,4 % 5. 0,2022 79,3 % 41,4 % 0,1820 77,8 % 37,2 % Taulukosta 9 huomataan, että poisrevittyjen kerrosten massa pienenee hieman jokaisella revintä kerroksella (kerrokset 1 4). Viides kerros on taas suurempi kuin muut kerrokset, koska revintä on lopetettu siihen. Poisrevittyjen kerrosten massat ovat noin 2 3 % koko näytteen massasta. Tulokset ovat melko tasaisia. Pienet vaihtelut tuloksissa saattavat johtua paperin ja kontaktimuovin epätasaisuuksista. Konesuunnan ja poikkisuunnan välinen vaihtelu havaittiin LWC-paperilla, mutta sitä kokeiltiin myös SC-A -paperilla. Taulukosta 10 löytyy konesuuntaisten SC-A näytteiden revintätulokset.

26 Taulukko 10: Aplin kontaktimuovilla laminoidut konesuuntaiset SC-A näytteet SC näyte 1 näyte 0,4284 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,2321 100,0 % 54,2 % 0,1963 100,0 % 45,8 % 1. 0,0177 7,6 % 4,1 % 0,0150 7,6 % 3,5 % 2. 0,0201 8,7 % 4,7 % 0,0184 9,4 % 4,3 % 3. 0,0146 6,3 % 3,4 % 0,0162 8,3 % 3,8 % 4. 0,0170 7,3 % 4,0 % 0,0185 9,4 % 4,3 % 5. 0,1627 70,1 % 38,0 % 0,1282 65,3 % 29,9 % näyte 0,4399 SC näyte 2 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,2479 100,0 % 56,4 % 0,1920 100,0 % 43,6 % 1. 0,0221 8,9 % 5,0 % 0,0175 9,1 % 4,0 % 2. 0,0158 6,4 % 3,6 % 0,0167 8,7 % 3,8 % 3. 0,0208 8,4 % 4,7 % 0,0176 9,2 % 4,0 % 4. 0,0160 6,5 % 3,6 % 0,0138 7,2 % 3,1 % 5. 0,1732 69,9 % 39,4 % 0,1264 65,8 % 28,7 % näyte 0,4282 SC näyte 3 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,2309 100,0 % 53,9 % 0,1973 100,0 % 46,1 % 1. 0,0181 7,8 % 4,2 % 0,0170 8,6 % 4,0 % 2. 0,0202 8,7 % 4,7 % 0,0217 11,0 % 5,1 % 3. 0,0167 7,2 % 3,9 % 0,0145 7,3 % 3,4 % 4. 0,0197 8,5 % 4,6 % 0,0170 8,6 % 4,0 % 5. 0,1562 67,6 % 36,5 % 0,1271 64,4 % 29,7 % näyte 0,4232 SC näyte 4 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,2297 100,0 % 54,3 % 0,1935 100,0 % 45,7 % 1. 0,0183 8,0 % 4,3 % 0,0150 7,8 % 3,5 % 2. 0,0206 9,0 % 4,9 % 0,0206 10,6 % 4,9 % 3. 0,0168 7,3 % 4,0 % 0,0154 8,0 % 3,6 % 4. 0,0190 8,3 % 4,5 % 0,0172 8,9 % 4,1 % 5. 0,1550 67,5 % 36,6 % 0,1253 64,8 % 29,6 % Taulukosta 10 nähdään, että poisrevittyjen kerrosten massat vaihtelevat vähemmän kuin LWC näytteillä. Joka toinen kerros on kuitenkin hieman suurempi ja joka toinen hieman pienempi. SC-paperilla poisrevittyjen kerrosten osuus koko näytteeseen verrattuna on kuitenkin suurempi kuin LWC-paperilla. SC:llä poisrevittyjen kerrosten massat ovat 3 5 % koko näytteen massasta kun LWC:llä ne olivat keskimäärin alle 3 %.

27 Poikkisuuntaisia SC-A näytteitä revittiin neljä. Taulukosta 11 löytyy poikkisuuntaisten näytteiden revintätulokset. Taulukko 11: Aplin kontaktimuovilla laminoidut poikkisuuntaiset SC-A näytteet SC näyte 1 näyte 0,4129 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,2251 100, 0% 54,5 % 0,1878 100,0 % 45,5 % 1. 0,0232 10,3 % 5,6 % 0,0226 12,0 % 5,5 % 2. 0,0201 8,9 % 4,9 % 0,0199 10,6 % 4,8 % 3. 0,0189 8,4 % 4,6 % 0,0156 8,3 % 3,8 % 4. 0,0210 9,3 % 5,1 % 0,0158 8,4 % 3,8 % 5. 0,1419 63,0 % 34,4 % 0,1139 60,6 % 27,6 % näyte 0,3991 SC näyte 2 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,2239 100, 0% 56,1 % 0,1752 100,0 % 43,9 % 1. 0,0235 10,5 % 5,9 % 0,0217 12,4 % 5,4 % 2. 0,0204 9,1 % 5,1 % 0,0193 11,0 % 4,8 % 3. 0,0210 9,4 % 5,3 % 0,0176 10,0 % 4,4 % 4. 0,0199 8,9 % 5,0 % 0,0157 9,0 % 3,9 % 5. 0,1391 62,1 % 34,9 % 0,1009 57,6 % 25,3 % näyte 0,3733 SC näyte 3 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,1908 100, 0% 51,1 % 0,1825 100,0 % 48,9 % 1. 0,0218 11,4 % 5,8 % 0,0221 12,1 % 5,9 % 2. 0,0219 11,5 % 5,9 % 0,0199 10,9 % 5,3 % 3. 0,0195 10,2 % 5,2 % 0,0178 9,8 % 4,8 % 4. 0,0197 10,3 % 5,3 % 0,0155 8,5 % 4,2 % 5. 0,1079 56,6 % 28,9 % 0,1072 58,7 % 28,7 % näyte 0,4265 SC näyte 4 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,2412 100, 0% 56,6 % 0,1853 100,0 % 43,4 % 1. 0,0238 9,9 % 5,6 % 0,0190 10,3 % 4,5 % 2. 0,0164 6,8 % 3,8 % 0,0187 10,1 % 4,4 % 3. 0,0161 6,7 % 3,8 % 0,0172 9,3 % 4,0 % 4. 0,0158 6,6 % 3,7 % 0,0146 7,9 % 3,4 % 5. 0,1691 70,1 % 39,6 % 0,1158 62,5 % 27,2 % Taulukosta 11 huomataan, että poisrevittyjen kerrosten massa pienenee hieman sitä mukaan, mitä enemmän kerroksia revitään. Poisrevittyjenkerrosten massat ovat keskimäärin 4 5 % koko näytteen massasta.

28 Taulukoiden perusteella voidaan siis todeta, että näytteiden suunnalla on hieman vaikutusta revintätulokseen. Konesuunnassa revittäessä kerrosten massat vaihtelevat sen mukaan revitäänkö näyte ajosuuntaan vai sitä vasten. Vaihtelut olivat suurempia LWC:llä kuin SC-A:lla. Poikkisuuntaisia näytteitä revittäessä kerrosten massat pääsääntöisesti hieman pienenevät. Tämä johtunee siitä, että ensimmäiseksi laminoidun kerroksen (alapuolen tai yläpuolen) kontaktimuovi tarttuu jokaisella laminointikerralla enemmän kiinni näytteeseen. Näin tapahtuu tietysti myös konesuuntaisille näytteille. Näiden tulosten perusteella poikkisuuntaiset näytteet osoittautuivat paremmaksi vaihtoehdoksi. Poikkisuuntaisten näytteiden kuitusuuntien muuttumista ei analysoitu. Tämän vuoksi on hankalaa sanoa, kumpi suunta sopii paremmin kuituorientaation analysoimiseen. 7.4 Kontaktimuovien vertailu Käytettyjen teippien ja kontaktimuovien eroja päätettiin myös tutkia. Syromin teippiä ei otettu vertailuun mukaan, koska se ei soveltunut laminointiin. Laminoinnin jälkeen näytteitä revittäessä myös teippi repesi, joten tuloksia ei voitu mitata. Kontaktimuoveista Aplia ja Pelloplastia verrattiin toisiinsa. Suunnaksi valittiin poikkisuunta ja näytteiksi valittiin SC-A sekä Copy/Print. Taulukossa 12 on Pelloplastilla laminoitujen SC-A näytteiden tulokset. Aplilla laminoitujen poikkisuuntaisten SC-A näytteiden tulokset löytyvät taulukosta 11.

29 Taulukko 12: Pelloplastin kontaktimuovilla laminoidut poikkisuuntaiset SC-A näytteet SC näyte 1 näyte 0,4264 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,2353 100,0 % 55,2 % 0,1911 100,0 % 44,8 % 1. 0,0291 12,4 % 6,8 % 0,0301 15,8 % 7,1 % 2. 0,0282 12,0 % 6,6 % 0,0271 14,2 % 6,4 % 3. 0,0262 11,1 % 6,1 % 0,0211 11,0 % 4,9 % 4. 0,0252 10,7 % 5,9 % 0,0207 10,8 % 4,9 % 5. 0,1266 53,8 % 29,7 % 0,0921 48,2 % 21,6 % näyte 0,4265 SC näyte 1 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,2356 100,0 % 55,2 % 0,1909 100,0 % 44,8 % 1. 0,0304 12,9 % 7,1 % 0,0297 15,6 % 7,0 % 2. 0,0278 11,8 % 6,5 % 0,0265 13,9 % 6,2 % 3. 0,0274 11,6 % 6,4 % 0,0231 12,1 % 5,4 % 4. 0,0280 11,9 % 6,6 % 0,0198 10,4 % 4,6 % 5. 0,1220 51,8 % 28,6 % 0,0918 48,1 % 21,5 % näyte 0,4215 SC näyte 1 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,2321 100,0 % 55,1 % 0,1894 100,0 % 44,9 % 1. 0,0296 12,8 % 7,0 % 0,0276 14,6 % 6,5 % 2. 0,0295 12,7 % 7,0 % 0,0249 13,1 % 5,9 % 3. 0,0258 11,1 % 6,1 % 0,0227 12,0 % 5,4 % 4. 0,0279 12,0 % 6,6 % 0,0191 10,1 % 4,5 % 5. 0,1193 51,4 % 28,3 % 0,0951 50,2 % 22,6 % näyte 0,4181 SC näyte 1 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,2318 100,0 % 55,4 % 0,1863 100,0 % 44,6 % 1. 0,0298 12,9 % 7,1 % 0,0286 15,4 % 6,8 % 2. 0,0297 12,8 % 7,1 % 0,0244 13,1 % 5,8 % 3. 0,0245 10,6 % 5,9 % 0,0233 12,5 % 5,6 % 4. 0,0270 11,6 % 6,5 % 0,0197 10,6 % 4,7 % 5. 0,1208 52,1 % 28,9 % 0,0903 48,5 % 21,6 % Taulukosta 12 nähdään, että poisrevityt kerrokset pienenevät samalla tavalla, kuin jo aikaisemmissa poikkisuuntaisten näytteiden taulukoissa. Kerrokset ovat kuitenkin massaltaan suurempia kuin Aplin kontaktimuovilla laminoidut kerrokset (taulukko 11). Aplin kontaktimuovilla laminoitujen näytteiden kerrokset olivat noin 4 5 % koko näytteen massasta, kun Pelloplastin kontaktimuovilla laminoitujen näytteiden massa oli 6 7 % koko näytteen massasta. Kerrosten massa ei kuitenkaan kerro poisrevittyjen kerrosten

30 tasaisuudesta. Silmämääräisesti arvioiden Aplin ja Pelloplastin kontaktimuoveilla laminoitujen näytteiden tasaisuudessa ei nähty suurta eroa. Taulukossa 13 on Aplilla laminoitujen poikkisuuntaisten Copy/Print-näytteiden tulokset. Taulukko 13: Aplin kontaktimuovilla laminoidut poikkisuuntaiset Copy/Print näytteet Copy/Print näyte 1 näyte 0,6792 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,3441 100,0 % 50,7 % 0,3351 100,0 % 49,3 % 1. 0,0205 6,0 % 3,0 % 0,0200 6,0 % 2,9 % 2. 0,0160 4,6 % 2,4 % 0,0208 6,2 % 3,1 % 3. 0,0168 4,9 % 2,5 % 0,0163 4,9 % 2,4 % 4. 0,0168 4,9 % 2,5 % 0,0179 5,3 % 2,6 % 5. 0,2740 79,6 % 40,3 % 0,2601 77,6 % 38,3 % näyte 0,6979 Copy/Print näyte 2 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,3470 100,0 % 49,7 % 0,3509 100,0 % 50,3 % 1. 0,0192 5,5 % 2,8 % 0,0251 7,2 % 3,6 % 2. 0,0181 5,2 % 2,6 % 0,0186 5,3 % 2,7 % 3. 0,0178 5,1 % 2,6 % 0,0214 6,1 % 3,1 % 4. 0,0165 4,8 % 2,4 % 0,0160 4,6 % 2,3 % 5. 0,2754 79,4 % 39,5 % 0,2698 76,9 % 38,7 % näyte 0,6925 Copy/Print näyte 3 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,3479 100,0 % 50,2 % 0,3446 100,0 % 49,8 % 1. 0,0204 5,9 % 2,9 % 0,0197 5,7 % 2,8 % 2. 0,0178 5,1 % 2,6 % 0,0190 5,5 % 2,7 % 3. 0,0178 5,1 % 2,6 % 0,0192 5,6 % 2,8 % 4. 0,0186 5,3 % 2,7 % 0,0144 4,2 % 2,1 % 5. 0,2733 78,6 % 39,5 % 0,2723 79,0 % 39,3 % Taulukosta 13 huomataan, että pääsääntöisesti poisrevittyjen kerrosten massa pienenee. Kerrosten osuus koko näytteen massasta on todella pieni, vain noin 3 %. Copy/Print näytteet täytyi laminoida kahteen kertaan, muuten kerrokset eivät irronneet lähes ollenkaan. Taulukossa 14 on Pelloplastilla laminoitujen poikkisuuntaisten Copy/Print-näytteiden tulokset.

31 Taulukko 14: Pelloplastin kontaktimuovilla laminoidut Copy/Print näytteet Copy/Print näyte 1 näyte 0,7186 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,3744 100,0 % 52,1 % 0,3442 100,0 % 47,9 % 1. 0,0368 9,8 % 5,1 % 0,033 9,6 % 4,6 % 2. 0,0304 8,1 % 4,2 % 0,0292 8,5 % 4,1 % 3. 0,0308 8,2 % 4,3 % 0,0274 8,0 % 3,8 % 4. 0,0235 6,3 % 3,3 % 0,0295 8,6 % 4,1 % 5. 0,2529 67,5 % 35,2 % 0,2251 65,4 % 31,3 % näyte 0,6790 Copy/Print näyte 2 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,3604 100,0 % 53,1 % 0,3186 100,0 % 46,9 % 1. 0,0382 10,6 % 5,6 % 0,0289 9,1 % 4,3 % 2. 0,0328 9,1 % 4,8 % 0,0333 10,5 % 4,9 % 3. 0,0275 7,6 % 4,1 % 0,0252 7,9 % 3,7 % 4. 0,0256 7,1 % 3,8 % 0,0258 8,1 % 3,8 % 5. 0,2363 65,6 % 34,8 % 0,2054 64,5 % 30,3 % näyte 0,6993 Copy/Print näyte 3 Alapuoli ap Yläpuoli yp 0,3749 100,0 % 53,6 % 0,3244 100,0 % 46,4 % 1. 0,0377 10,1 % 5,4 % 0,0305 9,4 % 4,4 % 2. 0,0299 8,0 % 4,3 % 0,0299 9,2 % 4,3 % 3. 0,0307 8,2 % 4,4 % 0,0251 7,7 % 3,6 % 4. 0,0284 7,6 % 4,1 % 0,0270 8,3 % 3,9 % 5. 0,2482 66,2 % 35,5 % 0,2119 65,3 % 30,3 % Taulukosta 14 huomataan, että myös Pelloplastilla poisrevittyjen kerrosten massa pääsääntöisesti pienenee. Poisrevittyjen kerrosten osuus koko näytteen massasta on suurempi kuin Aplin kontaktimuovilla laminoiduissa näytteissä (taulukko 13). Silmämääräisesti arvioiden Pelloplastin kontaktimuovilla laminoidut näytteet olivat huomattavasti epätasaisempia kuin Aplin kontaktimuovilla laminoidut näytteet. Taulukoista huomattiin, että kontaktimuovit käyttäytyvät samalla tavalla keskenään. Pelloplastilla laminoidessa kerrosten massa oli kuitenkin suurempi. Tämä johtuu todennäköisesti siitä, että Pelloplastilla on vahvempi liima kuin Aplilla. Copy/Print näytteissä huomattiin, että Aplilla laminoidut näytteet olivat tasaisempia. SC-A:lla suurta eroa ei huomattu. Pelloplast oli Aplia vaikeampaa käsitellä. Pelloplast oli vaikeampi irrottaa taustapaperista kuin Apli ja laminoitaessa se tarttui tiukasti sormiin kiinni. Lisäksi Pelloplast ei soveltunut kaikille paperilajeille. Tämän vuoksi laminoinnissa kannattaa käyttää Aplin kontaktimuovia.

32 8 NÄYTTEIDEN ANALYSOIMINEN Opinnäytetyön tarkoituksena ei ollut tutkia paperin kerrosrakennetta. Muutamia näytteitä päätettiin silti analysoida, jotta saataisiin selville kuinka tarkasti näytteitä pystytään analysoimaan Tampereen ammattikorkeakoulun paperilaboratoriossa. Skannerin avulla nähtiin myös paremmin, kuinka tasaisia revityt näytteet olivat. Näytteiden analysoimiseen käytettiin paperilaboratoriosta löytyvää Epson Perfection V750 PRO -skanneria (kuvio 11). KUVIO 11: Epson Perfection V750 PRO Näytteet analysoitiin Epson Scan ohjelmalla. Näyte asetettiin skanneriin ja näytteen päälle pantiin musta kumimatto. Myös musta paperi olisi käynyt, mutta sellaista ei ollut saatavilla. Näytteen taustan on tärkeää olla mattamusta, jotta kuidut erottuvat selvästi. Varsinkin kuituorientaatiota määritettäessä on tärkeää, että tausta ei vaikuta orientaatioon. Näytteet skannattiin mustavalkoisina 2400 dpi:n tarkkuudella. Yhden näytteen analysoimiseen kului aikaa noin neljä minuuttia. Tarkempia analyyseja varten näytteet on mahdollista skannata suuremmalla resoluutiolla sekä tarvittaessa värillisinä. Nämä kuvat skannattiin paperin sisältäpäin. Tämän vuoksi lovet ovat kuvioissa oikealla. Kuviossa 12 on poikkisuuntaisen SC-A näytteen alapuoli.

33 KUVIO 12: SC-A näytteen alapuoli Kuviosta 12 huomataan, että näytteessä on paljon kuituja. Tämä johtuu siitä, että revintä on lopetettu viidenteen kerrokseen (eli kuvassa näkyvään kerrokseen). Kuitusuuntaa on melko vaikea erottaa ja näyte on hieman epätasainen. Kuviossa 13 on samasta näytteestä revitty aikaisempi kerros. KUVIO 13: Poikkisuuntaisen SC-A näytteen keskikerros Kuviosta 13 huomataan, että kuitukerros on huomattavasti ohuempi kuin kuviossa 12. Kuitukerros näyttää suhteellisen tasaiselta ja kuitusuunnan pystyy hahmottamaan suurpiirteisesti. Lovi osoittaa alaspäin, koska näyte on revitty alapuolesta.

34 KUVIO 14: Poikkisuuntaisen SC-A näytteen keskikerros Kuviosta 14 on myös havaittavissa kuitusuunta ja kuitukerros on melko tasainen. Koska näyte on revitty yläpuolesta, lovi osoittaa nyt ylöspäin. Kuviossa 15 on SC-A näytteen yläpuoli. KUVIO 15: Poikkisuuntaisen SC-A näytteen yläpuoli Kuviosta 15 nähdään, että kuitukerros on paksu. Tämä johtuu siitä, että kerros on näytteen yläpuoli. Näyte on hyvin paljon samannäköinen kuin alapuoli (kuvio 12). Kuitujen suunnat eivät ole kovin hyvin erotettavissa. Kuviossa 16 on SC-A:n konesuuntaisen näytteen alapuoli.

35 KUVIO 16: Konesuuntaisen SC-A näytteen alapuoli Kuviosta 16 on erotettavissa kuitusuunta, vaikka kuituja on paljon. Näyte ei ole kovinkaan tasainen. Kuviossa 17 on tästä näytteestä revitty keskikerros. KUVIO 17: Konesuuntaisen SC-A näytteen keskikerros Kuviosta 17 voidaan myös erottaa kuitusuunta. Vasemmassa alakulmassa näkyy viiva, joka ei ole kuitu. Näyte on rypistynyt tästä kohtaa laminoitaessa tai revittäessä. Näytteiden taustana käytetty kumimatto ei sovellu tarkempien analyysien tekemiseen, sillä se näkyy taustalta liikaa. Skannerin tarkkuus on kuitenkin riittävä näytteiden analysoimiseen ja myös kuituorientaation tutkimiseen. Tutkittavien näytteiden tulee olla virheettömiä, koska pienetkin rypyt ja epätasaisuudet näkyvät skannatuissa kuvissa selvästi. Kuvien analysointiin kannattaa varata riittävästi aikaa.

36 9 JOHTOPÄÄTÖKSET JA POHDINTA Tampereen ammattikorkeakoululle kehitetty kylmälaminointi- ja palstautusmenetelmä on sopiva opiskelijoiden käyttöön. Menetelmän avulla voidaan havainnollistaa, kuinka paperin z-suuntaista rakennetta voidaan tutkia. Laboratoriosta löytyvän skannerin avulla voidaan tutkia palstautettujen näytteiden rakennetta ja jopa kuituorientaatiota. Työssä tutkittiin laminointisuunnan ja näytteiden kuitusuunnan vaikutusta laminointitulokseen. Havaittiin, että laminointisuunnalla ei ole huomattavaa merkitystä. Laminointi kannattaa kuitenkin tehdä syöttämällä näyte ja laminointialusta laminointikoneeseen pitkä sivu edellä. Tällä tavalla laminointi on helpompi tehdä ja näyte rypistyy pienemmällä todennäköisyydellä. Kuitusuuntien huomattiin vaikuttavan revintä tulokseen. Konesuuntaisten näytteiden kohdalla kerrosten massat vaihtelivat riippuen siitä revittiinkö näyte ajosuuntaa myöten vai sitä vasten. Poikkisuuntaisissa näytteissä kerrosten massat olivat tasaisempia. Näytteet kannattaa siis leikata poikkisuuntaisiksi. Kuitujen liikkumista poikkisuunnassa ei tutkittu, joten sen vaikutusta kuituorientaatioon ei tiedetä. Metso Paper Rautpohjassa näytteet ovat poikkisuuntaisia ja niistä tutkitaan myös kuituorientaatiota, joten vaikutuksen voi olettaa olevan suhteellisen pieni. Laminointiteipeistä parhaaksi osoittautui Aplin kontaktimuovi. Se antaa tasaisimman lopputuloksen ja sitä on helppo käsitellä. Aplin kontaktimuovia käytettäessä näytteet kannattaa laminoida kahteen kertaan, jotta saavutetaan paras lopputulos. Kerrosten tasaisuutta tutkiessa kannattaa muistaa, että pelkkä massa ei kerro kerrosten tasaisuudesta, vaan myös silmämääräinen analysointi on hyvä tehdä. Tarkempia tutkimuksia varten voi käyttää skanneria. Aplin kontaktimuovilla sekä tällä laminointimenetelmä paras lopputulos saavutettiin SC- ja LWC-papereilla. Menetelmä soveltui myös muille paperilajeille, mutta huonosti kartongeille. Parhaaksi näytekooksi osoittautui 5 x 15 cm. Tällöin näyte on tarpeeksi suuri analysoitavaksi, mutta mahtuu punnittavaksi analyysi vaa alla. Laminointikoneella on kuitenkin mahdollista laminoida myös suuria näytteitä.

37 Näytteeseen tulee merkitä näytteen puoli sekä vasempaan yläkulmaan leikata lovi. Näytteen halkaisu tehdään vuorotellen lovitetusta ja lovettomasta päästä. Ensimmäisen kerran näyte repäistään lovellisesta päästä. Näytteiden käsittelyssä tulee olla tarkkana ja analysoinnin kannalta on tärkeää ymmärtää kuinka kerrokset ovat irronneet näytteestä. Näytteitä analysoitaessa näytteiden tulee olla virheettömiä. Repeämät ja rypyt näkyvät skannerilla selkeästi. Jos näyte on rypistynyt tai revennyt hieman kulmasta, voidaan näytettä käyttää siten, että vioittunut kohta rajataan tarkastelun ulkopuolelle. Skannerin käyttöön kannattaa varata riittävästi aikaa. Kuituorientaatiota tutkittaessa resoluution on oltava tarpeeksi suuri ja tällöin yhden kerroksen skannaamiseen saattaa kulua 4 15 minuuttia. Näytteet täytyy skannata mattamustaa taustaa vasten, jotta kuidut erottuvat selkeästi. Varsinkin kuituorientaatiota tutkittaessa on tärkeää varmistaa, ettei tausta vaikuta kuituorientaatioon. Taustana voidaan käyttää esimerkiksi mustaa paperia tai sisältä mustaksi maalattua purkkia. Mustaksi maalattua purkkia käytettäessä minimoidaan taustan vaikutus kuituorientaatioon, koska tausta ei ole kiinni näytteessä. Skannerin kannen ei tarvitse olla alhaalla skannauksen ajan. Näytteitä voisi kokeilla tutkia myös paperilaboratoriosta löytyvällä mikroskoopilla. Tällöin paperi kannattaa värjätä, jotta kuidut erottuvat selkeämmin. Vaikka paperilaboratorioon on nyt kehitetty laminointi- ja palstautusmenetelmä, voi menetelmää vielä jatkossakin kehittää. Tulevaisuudessa voisi tutkia vielä tarkemmin kone- ja poikkisuunnan eroja ja näiden paremmuutta kuituorientaatiota tutkittaessa. Tällöin voisi mahdollisesti tutkia myös kuitujen liikkumista poikkisuuntaisia näytteitä revittäessä. Tulevaisuudessa menetelmällä voi opettaa opiskelijoille, kuinka palstautus voidaan tehdä, ja mitä paperin z-suuntaisesta rakenteesta voidaan tutkia. Menetelmää voidaan myös hyödyntää tulevissa opinnäytetöissä sekä yhteistyössä muiden tahojen kanssa. Suunnitteilla on ainakin projekti- tai opinnäytetyö, jossa myös Metso on mukana. Työssä olisi tarkoitus tutkia kartongin pintakerroksen kerroksellista kuituorientaatiota. Kerrosten palstauttamiseen käytetään tässä opinnäytetyössä kehitettyä menetelmää. Lisäksi myös Tampereen Teknillisellä Yliopistolla on kiinnostusta menetelmään ja sen pohjalta syntyvään yhteistyöhön.

38 Mikäli tulevaisuudessa laminointi- ja palstautusmenetelmää tullaan käyttämään runsaasti, kannattaa investoida parempaan laminointikoneeseen. Nykyisen Leitzin CS 9 -laminointikoneen avulla voidaan palstauttaa paperia, mutta ongelmana on, ettei telojen etäisyyttä voi muuttaa ja kone on manuaalinen. Laminointinopeutta on siis vaikea pitää samana. Tarkempia tutkimuksia varten voisi harkita laminointikonetta, jonka telojen painetta ja laminointinopeutta voisi säätää. Tämä lisäisi laminoinnin tarkkuutta. Uudella koneella menetelmä saattaisi soveltua myös kartongin palstauttamiseen.

39 LÄHTEET Erkkilä, A. 2011. Laminointi- ja palstautusmenetelmistä. Sähköpostiviesti. annaleena.erkkilä@metso.com. Tulostettu 10.10.2011. Haarla A. 2000. Printing and writing papers. Teoksessa Paulapuro, H. (toim.) Paper and Board Grades. Jyväskylä: Gummerus Oy, 14 53. Hirn, U. & Bauer, W. 2006. Investigating Paper Curl by Sheet Splitting. EUCEPA Conference Challenges 06 8-9.11.2006. Bratislava. Hirn, U. & Bauer, W. 2007. Evaluating an Improved Method to Determine Layered Fibre Orientation by Sheet Splitting. Teoksessa Batchelor, W. (toim.) Proceedings of the 61 st Annual APPITA Conference & 2007 Physics Conference, 71 80. Häggblom-Ahnger, U. & Komulainen, P. 2003. Paperin ja kartongin valmistus. 5. painos. Jyväskylä: Gummerus kirjapaino Oy. Kiviranta, A. 2000. Paperboard Grades. Teoksessa Paulapuro, H. (toim.) Paper and Board Grades. Helsinki: Fapet Oy, 54 73. Lucisano, M. & Pikulik L. 2010. Sheet Splitting with a Heat Seal Lamination Technique. Inventia report No.: 71. Luettu 26.9.2011. http://www.innventia.com/upload/reports%20(public)/innventia%20report%2071.pdf M-Real. 2010. Päivitetty 24.1.2010. Luettu 11.10.2011. http://www.m-real.com/products/cartonboards/takocxwhites/pages/default.aspx Myllyniemi, L. Haastattelu 7.4.2011. Haastattelija Olsson, E. Niskanen, K. & Pakarinen, P. 2008. Paper structure. Teoksessa Niskanen, M. (toim.) Paper Physics. 2. painos. Helsinki: Fapet Oy, 12 58. UPM 2011. Paper Catalogue Europe. Luettu 6.10.2011. http://www2.upm-kymmene.com/w2/onlinecatalog/eu/mini/en/papercategory.html VTT / Proledge Oy 2010. KnowPap versio 12.0 (12/2010). Paperitekniikan, paperiteollisuuden automaation ja prosessinhallinnan oppimisympäristö.

40 METSO PAPER TYÖOHJE LIITE 1: 1 (9) 12.05.2004 Tiina Hälikkä NÄYTTEIDEN KERROSREVINTÄ KYLMÄLAMINOINTIMENETELMÄLLÄ Tarkoitus ja käyttöalue Tarkoituksena on repiä tutkittavat näytteet kerroksiin kylmälaminointilaitteiston ja teipin avulla. Määritysmenetelmä soveltuu paperi-, kartonki- ja pahvinäytteille. Periaate Näyte revitään kerroksiin kylmälaminointimenetelmällä. Laitteet ja tarvikkeet Revintälaitteet ja -tarvikkeet: Sabluunat: 48x200 mm ja 51x203 mm Kirurginveitsi Yksipuoleinen kylmälaminointiteippi (rullassa) Brother LR-9L2R 23 cm x 20 m Laminointikalvolla päällystetty alusta Laminointilaitteisto Ibico IL-12 HR Analyysivaaka (tarkkuus 0.001 g) Mettler-Toledo GmbH Vaakaan kytketty mikro ja massapohja jatkuu

41 METSO PAPER TYÖOHJE 2 (9) Esivalmistelut Vaakayhteyden avaus 1. Käynnistetään vaakamikro power-kytkimestä ja vaaka painamalla vaa'an etupaneelin vasemmassa reunassa olevaa On (off)-näppäintä. 2. Yhteys mikrolta vaakaan saadaan avatuksi kaksoispainaltamalla mikron näytölle avautuneesta Windows-työtilasta MetsoPaper Vaakayhteys -kuvaketta. 3. Työtilaan avautuu METTLER TOLEDO BalanceLink- ikkuna. 4. Vaakayhteyden avaamisen jälkeen avataaan Excel-taulukkolaskentaohjelma Start Programs Excel. Excel-ohjelman avauduttua aukaistaan massankeräyslomake File Open. Massojenkeräyslomake Vaakamikrolle on tehty massojen tallentamista varten Excel- tiedosto, joka sisältää massan keräyspohjan. Massankeräyslomake löytyy vaakamikrolta C:\ My Documents \ Revintäpohja.xls. Sama lomake löytyy myös analysointikoneelta C:\ Kerrosorientaatio \ Massat \ Massataulukko \ Revintäpohja.xls. Kun massalomaketiedosto avataan, on se muistettava aina tallentaa näytteen koodin mukaisesti komennolla File Save as nimellä massat_koodi. Jos tiedoston tallentaa nimellä revintäpohja, tuhoutuu alkuperäinen tyhjä massankeräyslomake. Oheisessa kuvassa on esitetty tyhjä massankeräyslomake. jatkuu

42 METSO PAPER TYÖOHJE 3 (9) Massankeräyslomakkeen yläosaan syötetään tiedot paperinäytteestä ja alaosaan tulevat revittyjen kerrosten massat; ap-sarakkeeseen tulevat alapinnan ja yp-sarakkeeseen yläpinnan massat. Kohtaan koko paperi syötetään revittävän näyteliuskan massa, ei koko näytteen (A4) massaa. Massalomakkeeseen on tallennettu laskukaavat valmiiksi, jolloin jäljellä olevan näytteen massa näkyy automaattisesti massoja syötettäessä. Laskukaava, joka on sijoitettu ap-sarakkeen ensimmäiselle riville (solu C16) laskee koko näytteen- ja yp-massan erotuksen eli ap-massan. Ap-sarakkeen viimeisen rivin (kohta: a-pinta) laskukaava vähentää halkaistun alapinnan painosta kaikkien kerrosten massat ja näin esittää jäljellä olevan näytteen massan. Samoin yp-sarakkeessa. Poisrevittyjen kerroksien massat saadaan negatiivisina. Negatiiviset arvot näkyvät massalomakkeella punaisena. Punaisista arvoista ei kannata hämääntyä, sillä itseisarvoltaan lukuarvot ovat oikein. Punainen väri on vain kauneusseikka, joka seuraa miinusmerkkien piilottamisesta. jatkuu

43 METSO PAPER TYÖOHJE 4 (9) Kopioimalla Revintäpohja-lomakkeita useampia samaan Työkirjaan (WorkBook) voidaan saman näytesarjan kaikkien näytteiden massat saada samaan tiedostoon, joka voidaan nimetä massat_koodi1_koodin:ksi, missä koodi1 on sarjan ensimmäisen näytteen koodi ja koodin on viimeisen näytteen koodi. Tällöin kannattaa sivujen (Worksheet) nimet muuttaa näytteen koodiksi. Ennen näytteen revinnän aloittamista kannattaa massalomakkeeseen kirjoittaa mm. näytteen koodi, tiedot paperikoneesta ja mahdollisesti myös tampuuri tiedot. Jos vielä em. tietojen lisäksi tiedetään näytteen neliömassa ja paperikoneen nopeus on niille omat paikkansa lomakkeessa. Punnitus ja massatietojen syöttö vaa'alta tietokoneelle 1. Punnittava näyteliuska asetetaan vaa'allle esimerkiksi muoviastiaan tai erilliseen telineeseen. Ennen punnitusta on kuitenkin muistettava taarata telineen massa pois. Tämä tapahtuu siten, että pelkän telineen ollessa vaa'alla painetaan vaa'an 0/T näppäintä. 2. Taarauksen suorittamisen jälkeen voidaan punnittava näyte asettaa telineeseen, jolloin näytteen massa ilmestyy vaa'an näytölle. Massa saadaan siirtymään vaakamikrolle painamalla [ (Cal/Menu)-näppäintä. Massansiirron tapahtuessa kursorin täytyy olla oikeassa kohtaa Excel-taulukkoa, sillä massatieto siirtyy juuri siihen soluun, jossa kursori on. Toisinaan paperinäytteet ovat niin sähköisiä, ettei vaa'an lukema-arvo tahdo stabiloitua. Massa-arvon heijausta voidaan vähentää ottamalla näyte pois vaa'asta ja asettamalla takaisin. Oleellista kuitenkin on, että on maltettava odottaa massa-arvon vakiintumista ja siirtymistä massalomakkeelle. Jollei vaaka ole ehtinyt stabiloitua, kun taarauspainiketta painetaan, on massa-arvo menetetty. Tällöin revintä on aloitettava alusta. Myös taarausvaiheessa on maltettava odottaa nollarivistön ilmestymistä näytölle. Jos vaa'an näyttö näyttää ------ (viivarivi), ja jäljellä oleva näyte otetaan pois vaa'alta, taaraus ei tapahdu oikein. Jos jäljellä oleva näyte ehditään jo muovittaa ja laminoida, on revintä aloitettava alusta, sillä tarkkaa pois otettavan kerroksen massaa ei enää voida saada. jatkuu

44 METSO PAPER TYÖOHJE 5 (9) Jos massalomakkeelta vahingossa häviää massalukemia, ne voidaan etsiä vielä METT- LER TOLEDO BalanceLink ikkunasta, joka on koko ajan auki Excel-ohjelman taustalla. Massat näkyvät oikeanpuoleisessa alueessa punnitusjärjestyksessä. Näytteen revintä laminointimenetelmällä Näytteen esikäsittely 1. Näytteen alapinnalle piirretään poikkisuuntainen suora viiva, noin 6 cm:n päähän arkin alareunasta. 2. Sabluuna (48x200 mm) asetetaan tutkittavalle näytteelle piirretyn viivan suuntaisesti ja kirurgin veitsellä leikataan näytteestä sabluunan reunojen mukaisesti näytepala. Näyteliuskan vasemman puoleinen yläkulma kannattaa loveta, jotta näytteen oikea ja vasen reuna eivät sekoitu keskenään (vasen kulma poistetaan näytteen ollessa alapinta ylöspäin). 3. Näytteen oikean puoleiseen yläkulmaan kirjoitetaan näytteen koodi ja merkintä näytteen puolesta, eli Ap. Kuvassa on esitetty valmiiksi leikattu ja merkitty näyteliuska. Ap MD jatkuu