Effect of fiber orientation on cockling of paper (Kuituorientaation vaikutus paperin kupruiluun), Kyo:n julkaisuja C 210

Leppänen Teemu (DI) 1.6.2007\nLuonnontieteiden ja ympäristötieteiden tiedekunta\nFysiikka\nEffect of fiber orientation on cockling of paper (Kuituorientaation vaikutus paperin kupruiluun)\n\nVastaväittäjä: Professori Sören Österlund, Royal Institute of Technology, Tuhkolma\nKustos: Professori Jari Hämäläinen, Kuopion yliopisto\n\nVäitöskirjan tiivistelmä:\n\nSileämpää paperia mallinnuksen avulla\n\nPaperin kupruilu aiheuttaa ongelmia sekä paperin jatkojalostuksessa että paperin loppukäytössä. Paperin kupruilulla tarkoitetaan pienen mittaskaalan tasopoikkeamia eli eräänlaisia epätasaisuuksia, jotka syntyvät paperiin jo valmistusprosessin aikana. Kupruilua kehittyy paperiin myös valmistusprosessin jälkeen esimerkiksi paperin kosteuspitoisuuden muuttuessa.\n\nKupruilun syynä on yleensä jonkinlainen heterogeenisuus. Heterogeenisuudella tarkoitetaan tässä joidenkin asioiden vaihtelevuutta eri paikkojen välillä. Tämä heterogeenisuus voi olla paperin sisäinen tai ulkoisesti aiheutettu. Paperin sisäisiä heterogeenisuuksia ovat mm. paperin kuituorientaation ja tiheyden vaihtelu pienessä mittaskaalassa, kun taas ulkoisesti aiheutettu heterogeenisuus on esimerkiksi epätasainen kuivatus valmistusprosessin aikana.\n\nPaperin kuituorientaatiolla tarkoitetaan sitä, kuinka paperin sisältämät kuidut ovat asettuneet paperiin valmistusprosessissa. Riippuen mm. valmistusprosessista, pienessä mittaskaalassa kuidut saattavat olla voimakkaasti suuntautuneita eli orientoituneita samaan suuntaan tai orientoituminen saattaa olla hyvin vähäistä. Kuitujen suuntautumisesta johtuen esimerkiksi voimakkaasti orientoitunut sanomalehti repeää toiseen suuntaan helpommin kuin toiseen.\n\nTämän tutkimuksen tavoitteena oli selkiyttää pienessä mittakaavassa vaihtelevan kuituorientaation vaikutusta paperin kupruiluun. Työssä kehitettiin kaksi mallia, jotka ennustavat paperin kupruilutaipumusta, joka johtuu paperin kuituorientaation pienen mittaskaalan vaihteluista. Ensimmäinen malleista on kontinuumimekaaninen malli, joka huomioi paperin pienen mittaskaalan kuituorientaatiojakaumat. Toinen malleista perustuu pienen mittaskaalan käyristymien laskemiseen. Tämä laskenta huomioi myös pienessä mittaskaalassa vaihtelevan kuituorientaation.\n\nVerrattaessa malleilla simuloituja tuloksia mitattuihin tasopoikkeamiin havaittiin, että useissa tapauksissa pienen mittaskaalan kuituorientaatiovaihtelu on keskeinen tekijä paperin kupruilussa. Tutkimuksessa tutkittiin myös kontinuumimekaanisen mallin avulla suuremman mittaskaalan kuituorientaatiorakenteen vaikutusta paperin kupruiluun. Tämän tutkimuksen tulokset viittaavat siihen, että kuituorientaatiojakaumien järjestyksellä on suuri merkitys kupruilun voimakkuudelle; suurempi epäjärjestys ennustaa voimakkaampaa kupruilutaipumusta. Lisäksi tutkittaessa paperin paksuussuuntaisen rakenteen merkitystä kupruilulle havaittiin, että pienet muutokset tässä paksuussuuntaisessa rakenteessa eivät muuta paperin kupruilua voimakkaasti.\n\nTutkimuksessa saadut tulokset vahvistavat käsitystä siitä, kuinka keskeinen tekijä kuituorientaatiorakenne on paperin kupruilutaipumuksessa. Kehitettyjä malleja on käytetty teollisuudessa tutkittaessa sitä, mistä silloin tällöin tietyille papereille ilmaantuneet kupruiluongelmat ovat johtuneet. Tutkimuksessa kehitetyt mallit myös mahdollistavat erilaisten kuituorientaatiorakenteiden kupruilutaipumuksen tutkimisen ilman kalliita koeajojärjestelyitä.\n\nVäitöskirja on julkaistu sarjassa Kuopion yliopiston julkaisuja C. Luonnontieteet ja ympäristötieteet. ISBN 978-951-27-0688-4. Sitä voi tilata yliopiston kirjaston julkaisumyynnistä sähköposti: yrjo.valtanen@uku.fi tai verkko-osoitteesta http://www.uku.fi/kirjasto/julkaisutoiminta/julkmyyn.shtml\n\nLisätietoja:\nTeemu Leppänen\nKuopion yliopisto, fysiikan laitos\npuh. (017) 16 2399\nsähköposti: teemu.leppanen@uku.fi\n\nKuopion yliopisto\nViestintä\ntiedotus@uku.fi

ISBN-10:
978-951-27-0688-4
Kieli:
eng
Sivumäärä:
96 s.
Tekijät:
Leppänen Teemu(diss)
Tuotekoodi 020278
22,00 €