FRAKTIONERING AV MEKANISKA FIBRER MED

AVSEENDE PÅ BINDNING

Sofia Reyier

Examensarbete Stockholm och Borlänge 2006

2

3

FRAKTIONERING AV MEKANISKA FIBRER MED AVSEENDE PÅ BINDNING

Fractionation of mechanical fibers with respect to bonding

Sofia Reyier

Examensarbete i materialkemi, inriktning Fiberteknologi

Institutionen för Fiber- och Polymerteknologi, KTH, Stockholm

Stora Enso Kvarnsveden

2006

Handledare:

Hans Ersson, Stora Enso Kvarnsveden Olof Ferritsius, Falun Research Center, Stora Enso AB

Mikael Lindström, Institutionen för Fiber- och polymerteknologi, KTH Fredrik Lundström, Kvarnsvedens Pappersbruk, Stora Enso Kvarnsveden

4

5

Tack..

Det finns många som på olika sätt bidragit till denna rapport och vill här passa på att tacka

några. Hans Ersson, Kvarnsvedens Pappersbruk, tack för att du plockade in en ”galen person

som är intresserad av fibrer” till utvecklingsavdelningen för att göra exjobb.

Olof Ferritsius, Stora Enso RCF, tankegrundare till det mesta i projektet och som förutom sin

stora kunskap och sitt stora engagemang också är en inspirationskälla utan dess like (och en

galning som åkt Vasaloppet tur och retur i sträck. Med träskidor.)

Fredrik Lundström, Stora Enso Kvarnsveden och Mikael Lindström, Institutionen för Fiber-

och polymerteknologi, KTH, tack för bra handledning, genomgång av rapporter och

bollplanksfunktion.

Stort tack till Noss AB, som i högsta grad varit delaktiga i projektet och ställt sin utrustning i

Norrköping till förfogande. Proffsigt bemötande och stort kunnande! Tack för

vedugnspizzorna!

Tack också till Rita Ferritsius, Stora Enso FRC, för att du delger din fiberexpertis, Camilla

Solin & Co på FRC - lab för all hjälp och tålamod med proverna som överbelamrar kylen.

Tack till Tomas Hagberg, Tobias Åslund och Jan Hauff, Kvarnsvedens Pappersbruk, för

kvalitetsupplysningar om termomekanisk massa.

6

Syfte

Syftet med projektet är att ta fram en lab - metod för att bestämma fördelning av

fiberbindning i mekaniska massor. En fördelningskurva över fibrernas bindningsförmåga skall

kunna ritas upp. En snävare fiberbindningsfördelning bidrar till såväl energi- som

kvalitetsfördelar i processen respektive i det färdiga tryckpappret.

7

Sammanfattning Syftet med projektet var att börja utarbeta en lab – metod för fördelning av fiberbindning i mekaniska massor. I dagsläget ges fiberbindning enbart som ett medelvärde av hela massan, oftast från ett lab-ark. En metod att karakterisera en mekanisk massas bindningsfördelning skulle göra det möjligt att spara in energi i processen och förbättra tryckpapprets styrke-kvaliteter. Med hjälp av hydrocykloner på Noss AB i Norrköping delades fibrerna upp i fem strömmar med avseende på bindningsförmåga. Två termomekaniska massor användes, TMPA och TMPB. Hänsyn togs enbart till R100 – fibrerna, fibrer så stora att de inte passerar en Bauer McNett - plåt med en masktäthet på 100 mesh. I bild 24 nedan ses försöksuppställningen.

Bild 24: Försöksuppställning, fraktionering i cyklon med avseende på fiberbindning De bäst bindande fibrerna gick ut i ström 1 och de sämst bindande i ström 5, med en fallande skala därimellan. Fibrernas bindningsförmåga har bl a utvärderats som dragindex på långfiber - labark från de olika strömmarna, bearbetningsgrad, mätning av fiberstyvhet och mha mikroskopi. I figur 3:1 nedan syns dragindex för varje ström, för långfiberfraktionerna R16, 16-30 och 30-50. Som synes i figur 3:1 fraktionerar hydrocyklonen bäst på de kortare fibrerna i 30 – 50 fraktion, men även för de längre fibrerna fungerar fraktioneringen bra. Inget enhetligt dragindex för respektive ström kunde utläsas, utan styrkeegenskaperna för fibrerna i respektive ström verkar bero på injektets egenskaper. Det visade sig att TMPB innehåller en större andel mycket bra bindande fibrer (ström 1) än TMPA. Försöken visar stor potential att kunna användas i en metodutveckling för fiberbindningsfördelning i mekanisk massa.

Dragindex fraktioner TMPA och TMPB

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Nm

/ g

R16 TMPA

16-30 TMPA

30-50 TMPA

R16 TMPB

16-30 TMPB

30-50 TMPB

Figur 3:1: Dragindex TMPA och TMPB

Injekt

Ström 5

Ström 4

Ström 3

Ström 2

Ström 1

8

9

Abstract The aim of the project was to start developing a method for deciding the distribution of fiberbonding in mechanical pulps. Today, bonding is given only as an average value of the entire pulp, often from a lab sheet. A method for characterizing the bonding distribution in a mechanical pulp would make it possible to save energy in the pulp process and increase the strength quality of the printable paper. By using hydrocyclones at Noss AB in Norrköping, Sweden, the fibers were separated into five streams, with respect to their bonding ability. Two termomechanical pulps were used, TMPA and TMPB. Respect was taken only to the R100 – fibers, the fibers big enough not to pass a Bauer McNett – plate of 100 mesh. Image 24 below shows the trial setup.

Image 24: Trial setup, fractionation in cleaner with respect to fiber bonding ability

The best bonding fibers went with stream 1 and the least bonding fibers with stream 5, with a consecutively falling scale in between. The bonding ability of the fibers have been evaluated as tensile index on longfiber lab sheets from every stream, degree of beating, fiberstiffness and by microscopy. Figure 3:1 shows the tensile index for each stream, for long fiber fractions R16, 16-30 and 30-50. As seen in figure 3:1 below the cleaner is best at fractionating the shorter fibers in the 30 – 50 fraction, but the fractionation for the longer fibers also works fine. No consequent tensile index for the streams respectively could be seen, as the strength properties of each stream seem to depend on the properties of the inject. TMPB turned out to contain a higher amount of excellent bonding fibers (stream 1) than TMPA. The fractionation trials shows great possibility to be used in developing a method for deciding the distribution of fiber bonding in mechanical pulps.

Tensile index fractions TMPA and TMPB

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 Stream #

Nm / g R16 TMPA 16-30 TMPA 30-50 TMPA R16 TMPB 16-30 TMPB 30-50 TMPB

Figure 3:1: Tensile index TMPA and TMPB.

Injekt

Ström 5

Ström 4

Ström 3

Ström 2

Ström 1

10

Läsanvisningar

Grafer och tabeller har numrerats efter sin placering i bilage - delen, för att underlätta sökning

efter och jämförelse mot den andra massan (TMPA respektive TMPB), alternativt annan

”ström”. En figur som återfinns i bilaga 3 har därför märkningen ”Figur 3.x” osv.

Största delen av rådatan bakomliggande i rapporten presenterade grafer har av utrymmessjäl

utelämnats i denna rapport men kan för de flesta grafer ges ut. Kontakta sreyier@kth.se för

mer information.

11

Innehållsförteckning

Tack.. 5

Syfte 6

Sammanfattning 7

Abstract 9

Läsanvisningar 10

Innehållsförteckning 11

1. Bakgrund 15

2. Teori 17 2.1 Mekanisk massa 17 2.2 Fiberfriläggning 17 2.3 Metoder för mekanisk fiberfriläggning 18

2.3.1 Slipved 18 2.3.2 Termomekanisk massa 19 2.3.3 Kvalitetsskillnader DD och CD 20 2.3.4 Kemi - mekanisk massa 21

2.4 Fiberfriläggning och mjukningstemperatur 22 2.5 Veduppbyggnad 23 2.6 Lignin 24 2.7 Fibern 25 2.8 Fiberbindning 29 2.9 Fibrillering, mätmetoder 30 2.10 Tester bindningsstyrka 30 2.11 Utvärderingsmetoder massaegenskaper 32

2.11.1 Dragstyrka och dragindex 32 2.11.2 Freeness 33 2.11.3 Fiberlängdsfraktionering 35 2.11.4 Spetmätning 37 2.11.5 Rivindex 37

2.12 Fiberkollaps 37 2.12.1 Beräkning av Z - parameter 39

2.13 Hydrocykloner 40 2.13.1 Generell skillnad rejekt / accept hydrocyklon 42 2.13.2 Påverkansfaktorer fraktionering i hydrocyklon 43 2.13.3 Fibernätverk i hydrocykloner 43 2.13.4 Separationsarea 45

3. Experimentellt 46 3.1 Försök 1, referenskörning med TMPA 48 3.2 Försök 2, TMPB 51 3.3 Analysmetoder 52

3.3.1 Bauer McNett 52

12

3.3.2 Fiberlängdsmätning Kajaani FS-200 53 3.3.3 Simon’s stain 53 3.3.4 Fiberstyvhet 53

4. Resultat och diskussion 54 4.1 Delanalyser 54

4.1.1 Uppdelning av fibrerna i fem strömmar 54 4.1.2 Fraktionering av fibrerna efter fiberlängd i Bauer McNett 55 4.1.3 Finmaterial samt massans påverkan av avvattning, frysning och varmuppslagning 58 4.1.4 Arkning och provning av fraktionsark (långfiberfraktioner) 59 4.1.5 Arkning och fullständig provning av injektmassor 59 4.1.6 Fiberlängdsmätning 62 4.1.7 Undersökning av fiberstyvhet med Tam Doo & Kerekes metod 67 4.1.8 Bearbetningsgrad, Simon’s Stain 68 4.1.9 Mikroskopibilder på fraktionsark och massasuspensioner 69

4.2 Slutdiskussion 71 4.3 Resultat sammanfattning 72

5. Fortsatt arbete 73

6. Referenser 74

7. Bilagor 79

7.1 Bilaga 1: Beräkningar 80

7.2. Bilaga 2: Bauer McNett fördelning 97

7.3 Bilaga 3: Fysikaliska egenskaper TMPA och TMPB 100

7.4 Bilaga 4: Fraktionsuppdelning per ström 104

7.5 Bilaga 5: Simon’s stain 108

7.6 Bilaga 6: Finmaterial 111

7.7 Bilaga 7: Fiberspinning 113

7.8 Bilaga 8: Mikroskopibilder 114

7.9 Bilaga 9: Fiberlängd, medelvärden 118 7.9.1 Aritmetiskt medelvärde TMPA och TMPB 118 7.9.2 Längdviktat medelvärde fiberlängd TMPA och TMPB 120 7.9.3 Viktviktade medelvärden fiberlängd 122

7.10 Bilaga 10: Ouppslagen resp varmuppslagen massa 124 7.10.1 Fiberlängdsfördelning, ouppslagen resp varmuppslagen massa, population 124

7.11 Bilaga 11: Fiberlängdsfördelning population, längdviktat, viktviktat 130 7.11.1 Fördelning fiberlängd, population 130 7.11.2 Längdviktad fördelning fiberlängd 133

13

7.11.3 Viktviktad fördelning fiberlängd 136

7.12 Bilaga 12: R100-viktad fiberlängdsfördelning 139

7.13 Bilaga 13: Dragindexfördelning 142

7.14 Bilaga 14: Fiberstyvhet, Tam Doo & Kereks metod 145

14

15

1. Bakgrund

En mekanisk massa är en pappersmassa där fibrerna frilagts genom mekanisk bearbetning, till

skillnad mot kemisk fiberfriläggning. Mekaniskt frilagda fibrer används huvudsakligen till

tillverkning av tidningspapper och journalpapper.

För att få en så bra slutprodukt som möjligt (tidnings- eller journalpapper) analyseras massan

och kvalitetbedöms därefter. En mekanisk massa karakteriseras enkelt uttryckt genom spet

(fiberbuntar), fiberlängd och bindning. Spet anges som en spetmatris och fiberlängd som en

fördelningskurva. Fiberbindning däremot anges i nuläget enbart som medelvärden av t ex

dragindex, freeness densitet och porositet.

En metod för att bestämma fördelning av fiberbindning i en massa skulle göra det möjligt att

generera mer homogent bearbetade fibrer, med både kostnads- och kvalitetsvinster som

belöning.

De sämst bindande fibrerna i en massa kräver mycket energi för att göras villiga att binda till

andra fibrer. Om dessa sämsta fibrer kan elimineras från massasuspensionen tillsammans med

de överbearbetade fibrerna skulle en massa med homogenare bindningsegenskaper fås. En

homogenare sammansättning av fibrer skulle inte bara minska energiåtgången i

fiberfriläggnings processen utan även ge en högre pappersstyrka och mindre risk för brott i

pappersbanan. Processbetingelser skulle vara lättare att optimera med en homogenare fiber –

sammansättning och det skulle också vara gynnsamt för ytegenskaper.

16

17

2. Teori

2.1 Mekanisk massa

Huvuddelen av allt papper som tillverkas i världen görs av fibrer ur ved bestående av

cellulosa, hemicellulosa och lignin. När trädet huggits ned är målet att frilägga fibrerna för att

använda dem i papperstillverkningen. Det kan göras på olika sätt, kemiskt eller mekaniskt.

För att förstå hur massatillverkningen går till och varför, krävs kunskap om träets

uppbyggnad.

Trä är en naturlig polymer och ett viskoelastiskt material, och kan därför förutsägas bete sig

som de flesta viskoelastiska material. Ett viskoelastiskt material deformeras om det utsätts för

en konstant last under en viss tid och har liksom de flesta polymerer en mjukningstemperatur,

där polymeren mjuknar.

Principen för mekanisk fiberfriläggning är att låta värme och fukt mjukgöra mittlamellen och

fiberväggen så att fibern kan frigöras relativt oskadd [3].

2.2 Fiberfriläggning

Vilken metod av fiberfriläggning som väljs beror på vilka egenskaper det färdiga pappret

önskas ha. Olika vedråvaror passar olika bra för olika typer av fiber friläggning. Kemisk

massa ger ett papper med fin yta, t ex kopieringspapper, och tillverkas ofta av lövträd t ex

björk eller eucalyptus.

Mekanisk massa är massa där vedfibrerna frilagts mekaniskt, genom slipning eller raffinering.

Den här typen av massa tillverkas ofta av barrved som har längre fibrer än lövved. Mekanisk

massa ger ett papper med bra ljusspridningsegenskaper och hög bulk, som passar bra till t ex

tidningspapper. Som det engelska namnet anger har lövved, hardwood, högre densitet än

barrved, softwood. Det beror på de kortare fibrerna i lövved samt dess kemiska

sammansättning. Om lövved skall användas för att göra mekanisk massa måste fibern ha en

tunn cellvägg, som fallet i t ex asp och poppel, i annat fall kommer fiberlängden minskas

under bearbetningen, utan att fibern är tillräckligt flexibel för att ge en bra massa. De fibrerna

som ger högsta dragindex hittas i en mekanisk massa av lövved.

18

Tillverkningen av mekanisk massa ger ett högt utbyte, runt 92-95 %, där huvuddelen av det

som avlägsnas från veden är bark. Barken pressas och bränns och ger energi tillbaks till

processen. I den mekaniska massan behålls ligninet, medan den kemiska massan görs lignin -

fri. Ligninet gör att papper av mekanisk massa efter en tid eftergulnar, vilket inte kemisk

massa gör. De olika bearbetningsmetoderna gör att mekaniskt bearbetade fibrer är stelare än

de kemiskt bearbetade, som är flexiblare.

De optiska egenskaperna skiljer också avsevärt, då en mekanisk massa innehåller en stor del

finmaterial, som bildas under slipningen eller raffineringen. Detta finmaterial fungerar som

”kitt” mellan fiberna och gynnar bindningarna i pappret. Det är också viktigt för

ljusspridningen och papprets opacitet. Ett papper så tunt som tidningspapper skulle utan

finmaterial vara mer eller mindre genomsynligt. Förutom cellulosa och lignin består ved

också av hemicellulosor (sockerarter) och en liten del extraktivämnen.

2.3 Metoder för mekanisk fiberfriläggning

2.3.1 Slipved

I slipveds - processen frigörs fibern genom att utsätta fibern för en cyklisk, oscillerande

spänning [2] där den absorberade mekaniska energin delvis eller helt bryter ner

fiberstrukturen. På det här sättet utsätts vissa fibrer för mer energi och vissa för mindre, vilket

gör att graden av fiberväggsnedbrytning varierar. Efter slipstensmalningen finns således både

söndertrasade fibrer och fibrer som ser ut som i sitt naturliga tillstånd, med fiberväggen intakt.

Det som påverkar är bl a temperatur och träets fukthalt. Rent praktiskt går det till så att ved

kapas till 1 - 1,5 meter långa bitar beroende på typ av slipverk. Efter barkning fylls veden på

en lång transportör för att läggas ned i slipverk placerade under transportören, genom

hydraulikstyrda luckor i transportörens längdriktning, manuellt eller per automatik I

slipverket matas veden mot en roterande slipsten med en hastighet av ca 1-2 mm/s.

Slipverksmassa används främst för att göra mekanisk massa men används också till kemisk.

19

Bild 1: Slipsten för tillverkning av slipvedsmassa [2]

Slipvedsprocessen har funnits sedan mitten av 1800 – talet och även om teknikens utveckling

inneburit kraftfullare motorer och högre grad av automatisering, har inga större skillnader

skett i processen. Idag byggs inte många nya slipverk, om ens några. Processen är helt enkelt

inte effektiv nog och kräver mycket arbetskraft. Slipvedsmassan har fått lämna plats för den

termomekaniska massan, som trots den stora åtgången i elenergi är effektivare att tillverka.

2.3.2 Termomekanisk massa

Termomekanisk massa, TMP, härstammar från Refiner Mechanical Pulping, RMP och

Asplunds Defibrator fiberboard process [2]. Processen har funnits i sin nuvarande skepnad

sedan 1968, då Rockhammar som första bruk i världen började tillverka termomekanisk

massa. Grundprincipen är att flis, efter uppmjukning genom olika ång- och tvättfaser, går in i

en raffinör i centrum av en stor disk. Flisen hamnar i det smala utrymmet mellan den första

disken och en likadan, parallell disk. Antingen roterar en av diskarna, single disc SD, eller så

roterar båda diskarna med motsatta rotationsriktningar, double disc DD. Flisen pressas från

centrum utåt genom upphöjda segment som sitter på diskarna, med hjälp av centrifugalkraften

och ånga. Segmenten blir smalare ju längre utåt periferin de sitter, för att till slut vara bara

några millimeter breda. Massan transporteras vidare och genomgår efter ångbehandling

samma procedur i ännu en raffinör.

20

Bild 2. Singeldisk raffinör för tillverkning av termomekanisk massa [2]

Efter uppehållstid i ett latencykar för att särskilja spetor och andra föroreningar raffineras

rejektmassan återigen. Raffinörernas segment slits fort och byts ofta ut och det har skett

många tester med olika typer av segment. Det pågår även en debatt om fördelar och nackdelar

med singel-respektive dubbeldisk. Termomekanisk massa innehåller fibrer som frilagts

relativt skonsamt och innehåller därför längre, mer oförstörda fibrer än slipvedsmassan.

Termomekanisk massa har väldigt bra optiska egenskaper. Papper tillverkat av TMP har hög

opacitet, ogenomskinlighet, något som är nödvändigt vid tillverkning av tidningspapper.

Skulle samma opacitet uppnås i papper tillverkat av enbart kemisk massa skulle pappret vara

betydligt tjockare, något som knappast är ekonomiskt försvarbart eller praktiskt möjligt i

fråga om dagstidningar. Dagstidningar är en produkt med låga krav på långtidshållbarhet. Det

viktigaste är att tidningen ska kunna läsas utan att trycket på papprets baksida syns igenom

och att alla typer av tryck gör sig bra på pappret – pappret måste således vara fuktresistent för

att inte krypning skall ske vid tryckningen. Den höga andelen finmaterial i papper gjort på

mekanisk massa bidrar också till en hög ljusspridningskoefficient.

2.3.3 Kvalitetsskillnader DD och CD

De massor som har använts i examensarbetet är två termomekaniska massor, varav en DD-

massa (dubbeldisk) och en CD-massa (single disc med konisk form). En dubbeldisk - raffinör

21

ger kortare medelfiberlängd, ca 0.10 – 0.15 mm kortare än fibrerna som kommer från en CD

(singel disk med konisk form). Det kan bero på att DD – fibrerna är mer behandlade men kan

också bero på att fler fibrer är klippta. Till raffinören ingående flislängd - och bredd verkar

inte spela någon roll för fibrernas utseende, så länge flisen håller tillräcklig bredd och längd

för att undvika att alltför många fibrer kapas i huggen. DD – raffinören ger en massa med

högre densitet som följd av den kortare fiberlängden.

Fibrerna som gått genom en DD - raffinör blir lurvigare på ytan än CD – fibrerna, dvs har en

högre fibrilleringsgrad och borde därför binda bättre. Men eftersom de i genomsnitt är kortare

kan det diskuteras om den totala bindningsförmågan blir bättre eftersom det finns färre

möjliga bindningspunkter. Dragstyrkan väntas dock bli bättre med en DD-raffinör än en CD-

raffinör, vilket kan tyda på att fiberlängden är av mindre betydelse än fibrernas

fibrilleringsgrad för bindningsstyrkan, eller att DD – massan innehåller färre dåligt bindande

fibrer än CD – massan.

Rivstyrkan väntas eventuellt försämras något efter dubbeldisk – raffineringen jämfört med

massa från CD - raffinör. DD – massan ger också aningen mer finmaterial eftersom fibern

behandlas mer och eventuellt också för att fler långfibrer kapas. DD – massan ger en betydligt

högre ljusspridning än singel disken. I och med att DD – massan innehåller färre långfibrer än

SD - massan förloras lite bulk i massan. En konsekvens av den större andelen kortare fibrer

kan därför vara högre åtgång av sulfat.

2.3.4 Kemi - mekanisk massa

Genom att tillsätta en mindre mängd sulfit innan raffineringen fås kemi - mekanisk massa,

CTMP. Kemikalien sänker mjukningstemperaturen hos ligninet i mittlamellen och det blir

ännu lättare att frigöra fibern. Den långa relativt oförstörda fibern ger starkt papper.

Visserligen sker brottet i mittlamellen men tack vare kemikaliernas påverkan på ligninet kan

fibern ändå vidarearbetas mekaniskt till en passande massa, i motsats till fallet med RMP.

Tack vare kemikalietillsatsen ökar fiberns och finmaterialets bindningsförmåga vilket ger en

större kontaktyta mellan fibrerna. Det ger en ökad densitet och dragstyrka, inte olikt

egenskaperna i kemiska massor men med betydligt högre utbyte på runt 85-90 %, att jämföras

mot de kemiska massornas utbyte på runt 50 %. Den låga halten spet i CTMP - massan är en

annan bonus. De optiska egenskaperna försämras dock, som opacitet och

22

ljusspridningsförmåga, vilket gör att massan passar dåligt som tidningspapper [3]

Kemimekanisk massa används bl a som mittskikt i kartong och bulk i blöjor.

2.4 Fiberfriläggning och mjukningstemperatur

Syftet med den mekaniska bearbetningen är att göra fibern mer elastisk och följsam för att

passa till papperstillverkning, samtidigt som produktion av finmaterial gynnar bindningarna

mellan fibrer. Sprickor i mittlamell - lagret och avskalning av det yttre lagret gör att fiberns

flexibilitet ökar.

Friläggs fibern vid för hög temperatur finns det risk att ingen ytterligare bearbetning av fibern

kan ske och den är då oduglig i papperstillverkningsprocessen. Detta är syndromet med

Asplund massa. Friläggs fibern vid för låg temperatur kommer den å andra sidan inte att gå

sönder där den ska, i mittlamellen, utan istället lite varstans vilket leder till mycket trasiga

fibrer med låg styrka och alltför mycket finmaterial. Det kan ses i RMP processen där

raffineringen sker vid atmosfärstryck och låg temperatur.

När fibern utsätts för hög temperatur, t ex i TMP - processen, bör fiberbrottet ske i

primärväggen eller sekundärväggen S1, vilket ger en lång fiber.

Bild 3. Fiberns uppbyggnad samt skiss på var i fibern brottet uppkommer vid olika

fiberfriläggningsprocesser. ML står för fiberns mittlamell, där det är önskvärt att fiberbrottet

skall ske [1]

23

För en utmattningsprocess i ett polymeriskt material och likaså för trä i temperaturer över

glastransitionstemperaturen gäller att lägre frekvenser under fiberfriläggning och

fiberbearbetning lättare skapar de önskvärda laminära sprickorna. Mittlamellens lignin

innehåller fler tvärbindningar än de andra S - lagren vilket ger mittlamellen en något högre

mjukningstemperatur, dock inte så mycket högre att den nämnvärt påverkar processen.

Primärväggens lignin är dock uppblandat med protein vilket ger en sänkning i

mjukningstemperaturen. Eftersom hela fibern utsätts för samma temperatur och tryck,

kommer fiberkvaliteten inte att kunna optimeras fullt ut. Vissa fibrer kommer vara

svårbehandlade efter raffineringen och vissa kommer trasas sönder och förlora i styrka samt

ge upphov till onödigt mycket finmaterial.

2.5 Veduppbyggnad

Ved består av 41, 7 % cellulosa, 27,4 % lignin, 28,3 % hemicellulosor och 1,7 %

extraktivämnen (gran Picea abies) [4]. Normalt är cellulosas DP (degree of polymerisation)

ca 9000–10000, där den upprepande enheten är en glukosmolekyl som binder till andra

glukosmolekyler genom β – O – 4’bindningar.

Bild 4: Cellulosamolekyl uppbyggd av ett antal glukosmolekyler ihopbundna av β – O – 4’-

bindningar [11]

Mjukningstemperaturen Ts, är den temperatur då polymeren, träet, övergår från fast till rörlig

form. Vid massaprocessens betingelser är fiberväggen alltid mättad med vatten. Med

vattenmättad fibervägg är mjukningstemperaturen Ts för hemicellulosor och cellulosa ca

20˚C. Massans temperatur i processen är troligtvis ständigt över 20˚C och hemicellulosa och

cellulosa är därmed redan mjukgjort. Ligninet har dock en betydligt högre

mjukningstemperatur, 90˚C vid 0,5 Hz [2] och måste mjukas upp innan fibern frigörs. Med

24

ökande frekvens krävs ännu mer energi för att klara att sönderdela den stora ligninmolekylen

och mjukningstemperaturen blir högre vid högre frekvenser, t ex är mjukningstemperaturen

110˚C vid 20 Hz [2]. Även ökat tryck höjer mjukningstemperaturen.

2.6 Lignin

Lignin är en stor tredimensionell, optiskt inaktiv molekyl vars struktur inte är till 100 %

säkerställd. Lignin finns naturligt i träd, bl a för att hindra mikrobakteriella angrepp och

stabilisera upp trädets cellväggar. Lövved - lignin innehåller syringyl - grupper, bestående av

två metoxylgrupper, medan lignin i barrved innehåller flest guaiacyl – grupper, med bara en

metoxylgrupp. Ju fler metoxylgrupper som finns närvarande, desto svårare är det för ligninet

att tvärbinda. Ligninet är således mindre tvärbundet och mindre stabilt hos barrved som

därmed får en lägre mjukningstemperatur än lövvedslignin. Kompressionsved, som bildas i

barrved när trädet lutar eller utsätts för belastning i en riktning, innehåller

parahydroxyfenylpropan vilket är metoxylgruppsfritt och därför lätt skapar många

tvärbindningar. Kompressionsved får därigenom en hög mjukningstemperatur som skiljer sig

från den övriga veden vilket inte är önskvärt i massatillverkningsprocessen.

25

Bild 5. Lignin i barrved [15]

2.7 Fibern

Inuti ett träd finns miljoner och åter miljoner små fibrer, vars syfte är att hålla trädet

upprättstående. Ved innehåller ca 1,5 miljoner fibrer per gram ved [3] beroende på vedsort.

En vårvedsfiber från gran är 2 – 4mm lång och 35 µm bred. En barrvedsfiber kallas trakeid

och har ett inre hålrum kallad lumen. Trakeiderna står i förbindelse med varandra genom

porer. Barrvedsfibern innehåller också hartskanaler och märgstråleceller, som hålls samman

av lignin. I naturligt tillstånd i ved är fibern stel och oföljsam för att så bra som möjligt

stabilisera upp trädet. Meningen är att massaprocessen ska göra fibern flexibel och fibrillerad

på ytan för att lättare binda till andra fibrer. En fiber är stark i sin längdriktning tack vare

kristallin struktur, ca 100 ggr starkare än i tjockleksriktningen, där amorf struktur råder [5]

26

Fibern är uppbyggd av cellobiosenheter av glukosmolekyler och β – O – 4’- bindningar.

Cellobiosenheterna bildar en enhetscell av kristallin cellulosa som i sin tur, tillsammans med

andra enhetsceller bildar en cellulosakristall. Flera cellulosakristaller bildar en mikrofibrill

som i flertal bildar en fibrill. Fibriller bildar i grupp ett fibrillaggregat. Dessa fibrillaggregat

utgör tillsammans med lignin och hemicellulosa själva fibern.

Bild 6. Cellulosans uppbyggnad, från Pappersteknik [3]

27

När pappret tillverkas är det gynnsamt med en kollapsad fiber för högre pappersstyrka och då

är det fiberlumen som har kollapsat. Trakeiderna växer olika fort beroende på årstid, därav

årsringarna som kan ses i ett tvärsnitt av veden. På våren växer trädet mer än resten av året.

Detta gör att fibrer som växer under våren blir stora och breda, med en tunn fibervägg, ca 2,3

µm tjock för en granfiber. Under sommaren och hösten växer fibern långsamt och s k

sommarved bildas. Sommarvedens cellvägg är nästan dubbelt så tjock (4,5 µm för gran) som

vårvedens och sommarvedsfibern är också smalare. De tjockväggiga sommarveds – fibrerna

har mindre ytarea per viktenhet än den tunnväggiga vårveden. De ger därmed sämre

bindningsstyrka och dålig ljusspridningskapacitet. Sommarveden kan ses som de mörka

ringarna i tvärsnittytan på ved som vuxit i nordligt klimat. Vårvedsfibrer tenderar att kollapsa

lättare än sommarveds - fibrer, något som förhållandet mellan längd (L) och bredd (d) är en

viktig orsak till, och gör att vårvedsfibrer passar bättre till massatillverkning än

sommarvedsfibrer. L / d definieras också som fiberns slankhet.

Bild 7. Från vänster: vårvedsfiber, ungvedsfiber, sommarveds fiber [1]

Cellulosafibern är uppbyggd av cellulosafibriller som är orienterade i olika riktningar i flera

lager, för maximal styrka. Längst ut finns primärväggen med glest orienterade fibriller,

inklämt mellan hemicellulosa och lignin i en flerlagersstruktur. Innanför primärväggen finns

sekundärväggen, som är uppbyggd i tre lager; S1, S2 och S3. S1 består av fibriller i

28

omväxlande S- och Z – spiraler med 70 graders vinkel mot fiberns längdriktning. S1 lagret är

0,1 – 0,2 µm tjockt.

Bild 8: Fiberns uppbyggnad [3]

Det tjockaste lagret i sekundärväggen är S2 – lagret, som varierar mellan 1 µm tjockt i

vårvedsfibrer och 5 µm tjockt i sommarvedsfibrer. Detta lager utgör ca 80 % av fibern. Här

ligger fibrillerna permanent i en vänstervriden Z – spiral med liten fibrillvinkel, 0 – 30˚.

Närmast lumen finns S3-lagret, 0,1 µm tjockt och med fibrillerna i en S – spiral med en vinkel

mot fiberriktningen större än 50˚. Enligt Pappersteknik [3, fig 3.14] blir fibern svagare men

mer töjbar ju större fibrillvinkeln i S2 - skiktet är.

Bild 9: Från vänster: hela fibrer, fiberfragment och finmaterial [1]

29

2.8 Fiberbindning

Ett papper innehåller ca 1 miljon fibrer per gram och varje fiber har i genomsnitt 10

bindningspunkter [3]

Ju närmare varandra fibrerna kommer, desto större är chansen för en bindningspunkt fibrerna

emellan. Om pappret pressas kommer avståndet mellan de två fibrer som rent statistiskt ligger

i papprets tjockleksriktning att minska. Samma sak gäller vid malning; ju mer pappret mals

desto mer finmaterial bildas. Finmaterialet funderar som kitt mellan fibrerna och gör att de

binder bättre. Teoretiskt borde det finnas en gräns för malningen, där finmaterialet tar så stor

plats att fibrerna inte ”ser” varandra. Finmaterial är ca 1/100 av fibrernas längd och brukar

definieras som den fraktion som passerar en sil med 75 µm runda eller fyrkantiga öppningar

(trådtäthet 200 mesh) [12]

Det finns flera teorier om vad själva fiberbindningen utgörs av. Paulings teori om

vätebindningar är fortfarande åtminstone till viss grad allmänt accepterad.[3] Teorin baseras

på elektrostatisk attraktion mellan vätebindningar och syre. Även inom cellulosamolekylen

finns det enligt Pauling vätebindningar, intramolekylära bindningar mellan ammonium- och

hydroxylgrupper. H2N- -- -NH2 och HO- -- -OH. Dessa molekyler stadgar upp

cellulosamolekylen.

Andra teorier om vad som utgör fiberbindningen är:

� Mechanical interlocking theory, kardborreteorin; bygger på friktion mellan fibrerna,

de fibrillerade fibrerna hakar fast i varandra liksom en kardborre

� Diffusionsteorin; att kemikalier på ytan diffunderar in i fiberytan och skapar

bindningar

� Adsorptionsteorin, tveksam teori som bygger på adhesionsarbete och

gränsskiktsspänning

� Weak boundary layer teorin som går ut på att skapa ett svagt skikt i fiberytan

Optiskt bundna ytor minskar ljusspridningskoefficienten. Högre grad av malning ger starkare

papper men sämre ljusspridningsförmåga, främst beroende på kollapsad lumen som ger färre

fasövergångar.

30

2.9 Fibrillering, mätmetoder

Fibrillering kan beskrivas som att fiberväggens struktur ändras och lokala skador uppstår i

fiberväggen.[2] En helt slät fiber borde inte finna det varken entalpiskt eller fysikaliskt

gynnsamt att binda till en annan fiber, medan en fiber med ruggig yta borde. Fibrilleringsgrad

kan mätas med ”Simons infärgning”, Simon’s stain. Där ingår pontamin fast orange och

pontamine sky blue i en lågkoncentrerad tvåkomponentslösning som fibrerna dränks in i.

Trasiga fibrer färgas gula medan hela fibrer är blå. Det kommer också inom en snar framtid

vara möjligt att mäta fibrilleringsgrad i integrerade mätutrustningar, t ex Fiberlab.

Fibrilleringsgraden bestäms då optiskt.

2.10 Tester bindningsstyrka

Det finns en hel del metoder för att mäta pappers fysikaliska egenskaper och några av de

vanligaste är mätning av dragstyvhet och dragstyrka. Båda dessa provmetoder baseras på ett

antagande att ju bättre fibrerna är bundna till varandra, desto högre är dragstyvheten och

dragstyrkan. Dragstyvheten påverkas också av fiberns form. Bättre bundna fibrer innebär att

pappersarkets totala bundna yta ökar. Flera metoder har prövats för att mäta denna totala

bundna yta; mätningar av ljusspridningskoefficient, kvävgasadsorption, mätning av den

bundna arean mellan två korsade fibrer i mikroskop, samt indirekt bestämning av den bundna

arean genom att densitetsbestämma ett labark gjort på en viss fiberfraktion. [3]

Bindningsstyrkan mellan fibrerna beror till stor del på fiberns flexibilitet; en flexiblare fiber

borde ha lättare att hitta bindningspunkter till en annan fiber. Likaså tvärtom; en styvare fiber

torde binda sämre till en annan fiber. Traditionellt används två metoder för att bestämma

fiberns styvhet – en hydrodynamisk metod utvecklad av Tam Doo och Kerekes [2] och en

metod kallad Steadman - metoden.

Den hydrodynamiska metoden (Tam Doo & Kerekes) går till så att fiberna läggs över en tunn,

1mm bred, kapillär under vatten. Fibern tvingas böja sig av vattenflödet i kapillären och med

en känd fiberbredd och ett känt vattenflöde kan fiberns styvhet beräknas. I Steadman –

metoden pressas fibrerna ner mot en metallplatta och längden av den obundna fiberytan mäts

m h a ett ljusmikroskop och en bildanalyserare. Därmed kan fiberstyvheten beräknas m h a

fiberbredd och obunden fiberlängd. Den sistnämna metoden är grunden till ett instrument

kallat Cyberflex.

31

Ett problem för mätningarnas noggrannhet är fibrernas heterogenitet; i en mekanisk massa

finns fibrer av olika malningsgrad vilket gör att fibrerna har olika längd och är olika mycket

fibrillerade. Vid mikroskopi - mätningar på fiberkors är ett annat problem att optiska metoder

endast klarar mätningar ned till 0,5µm.

Mätning av dragstyrka, antingen på en hel massa eller på en långfiber - fraktion är det

vanligaste sättet att indirekt mäta papprets bindningsstyrka. Här kan mätningen påverkas av

fraktioneringen i Bauer McNett, arkningen (arkningen kan skilja en del beroende på vem som

utför den) samt den fysikaliska mätningen av dragstyrka, som visat sig har ganska stor

spridning.

Ett förekommande begrepp är RBA, relativt bunden area. RBA fås genom att sätta

ljusspridningskoefficienten S mot dragindex efter tester på ett antal labark.

Ljusspridningsförmågan ökar med antalet luft – fiber övergångar. Ljusspridningskoefficienten

S0 extrapoleras fram till noll dragindex. Problemet är att ljusspridning inte mäter molekylär

växelverkan och resultatet kan bli missvisande.

(ekv 1)

Bild 10. Beräkning av Relativt Bunden Area, RBA, kan ske genom att beräkna

ljusspridningskoefficienten S0 vid noll dragstyrka. Figuren gäller för kemisk massa. [3]

0

0

S

SSRBA

−=

32

Bild 11: Samband mellan dragindex och rivindex, samt mellan dragindex och ljusspridning

[3]

2.11 Utvärderingsmetoder massaegenskaper

Många parametrar utvärderas när det gäller fiberns egenskaper, dock mäts ännu inte fiberns

bindningsstyrka annat än som ett medelvärde över hela massan. För att karakterisera en

massas och senare ett pappers egenskaper används en rad utvärderingsparametrar.

2.11.1 Dragstyrka och dragindex

Dragstyrka utförs genom att en pappersremsa, ofta i dimensionerna 15 mm * 100 mm, dras i, i

båda ändar tills dess att brott sker. Dragstyrkan definieras som kraft per areaenhet [N / m].

33

Bild 12: Skiss av dragprov [3]

Pappers inhomogena, porösa struktur gör dock att dragstyrka är ett lite missvisande begrepp,

och dragindex, där hänsyn tas till papprets ytvikt, är därför ett mer relevant begrepp.

]/[ kgNmbw

F

wDragindex T

b

Tw

T ===σ

σ (ekv 2)

FT = Brottkraft (N)

t = Tjocklek (m)

b = bredd

w = ytvikt (kg / m2)

2.11.2 Freeness

Ett annat på bruk välanvänt test är freeness. Freeness berättar hur fort en massa avvattnas och

har att göra med andel långfibrer, frimaterial, stickor etc. Ju mer långfibrer i massan desto

fortare går massan att avvattna och desto högre blir freenessvärdet. Testet går till på följande

sätt:

Först görs en kontroll av fiberkoncentrationen i massasuspensionen. Fiberkakan torkas och

vägs. Dess dubbla vikt används för att beräkna den mängd vatten som skall tillsättas en liter

uttagen massa för önskad koncentration. Enligt Canadian Standard Freeness (CSF) normer

skall fiberkoncentrationen vara 3g / liter vid mätningen. Massasuspensionen med den rätta

34

koncentrationen skakas eller rörs. En liter hälls på ett standardiserat filter som stoppar fibrerna

men släpper igenom vattnet. Vattnet som letar sig genom fibrerna kan nu gå två vägar;

antingen rakt ner genom freenessapparaten eller ut genom en pip några centimeter över

botten. Om vattnet rinner igenom snabbt kommer mycket på en gång och vattnet går då

igenom pipen. Rinner vattnet sakta hinner bottenventilen med och allt vatten går då ut i

botten. Efter att allt vatten har runnit igenom vägs vattnet som gått ute genom pipen. Vikten

översätts i milliliter enligt approximationen 1ml vatten väger 1gram. I behållaren under

bottenventilen mäts temperaturen. Idealtemperaturen är 20˚C men ett par grader under eller

över är acceptabelt och korrigeras med en korrigeringsfaktor; 19˚C gör t ex att två ml läggs på

freeness - värdet.

Den här mätmetoden, som är standardiserad och används över hela världen, påverkas till viss

del av laboranten som utför testet. Olika resultat uppnås t ex beroende på om provet skakas

eller rörs efter spädning, antagligen för att det bildas mer finmaterial vid rörning. Det är också

viktigt att hålla apparaten ren, eftersom nätet annars efter täpps igen av hartser etc. Före varje

mätning bör vatten låtas rinna igenom behållare, pip och nedre ventil för att undvika

torrfriktion som kan ge missvisande freeness.

Bindningsstyrkan kan sägas vara inverterat proportionell mot freenessvärdet, dvs långa fibrer

ger bättre avvattning och högre freeness men har sämre bindningsstyrka. Det beror på att

vattnet har lättare att passera genom ett glest nätverk av långa fibrer än genom en massa med

mycket finmaterial. Möjligtvis skulle också fibrilleringsgrad i viss mån kunna påverka

freeness, då vattnet lättare borde kunna gå igenom ett nätverk av släta fibrer jämfört med ett

nätverk av fibrillerade. Viktigt att komma ihåg är att freeness i sig inte karakteriserar en

massa, utan freeness - värdet blir intressant först när en rad andra parametrar, t ex

fiberlängdsfördelning tas med och två massor med samma freeness kan ha olika

avvattningstider. På ett bruk där samma massa tillverkas varje dag kan dock freeness vara till

nytta för att snabbt se variationer hos massan då det är en enkel mätmetod.

35

Rent allmänt kan sägas att

minskande freeness ger:

högre

� Densitet

� Dragindex

� Ytstyrka

� Våtstyrkor

� Ytjämnhet

� Elasticitetsmodul

lägre

� Avvattning

� Rivindex

� Bulk

� Glans

� Opacitet

� Brottöjning

Sämre avvattning ställer till problem i maskinerna och lägre bulk ger sänkt böjstyvhet hos

pappret.

Ett alternativt sätt till freenessmätning för att mäta massans (mäldens) avvattningsegenskaper

är Schopper – Rieglerapparaten [3]. SR – talet som fås fram är ett mått på

avvattningsmotstånd. 100 cl lågkoncentrerad massa i rörelse får gå genom en viraduk och det

vatten som går utanför viraduken definieras som A.

SR = 100 – A (ekv 3)

Ett högre SR - värde visar alltså att massan är svårare att avvattna medan ett högre CSF –

värde visar att massan är lätt - avvattnad.

2.11.3 Fiberlängdsfraktionering

Fiberlängdsfraktionering görs i en Bauer - McNett – apparatur. Den fungerar ungefär som ett

såll och ger långfiberfraktionen i viktsprocent av den massa som skickats in i apparaturen.

Apparaturen kan bestå av olika plåtar, med olika trådtäthet. En plåt med högre trådtäthet,

36

högre mesh, släpper igenom kortare fibrer än en plåt med lägre mesh, vilket gör det möjligt att

separera fibrerna efter fiberlängd och sedan t ex tillverka långfiberark.

Bild 13: Skiss av fiberlängdsfraktionering i en Bauer McNett

Ökad långfiberhalt ger: [14]

Bättre.. men sämre..

� Rivstyrka

� Våtstyrka

� Ytjämnhet

� Formation.

Ökad finmaterialhalt ger

Bättre..

� Dragindex,

� Ytstyrka,

� Ytjämnhet

� Opacitet

vattenm assa

M o to r fö r o m rö rn in g

>16

16 / 30

30 / 50

50 / 100

<100 (avlo p p )

37

Masktätheten i Bauer - McNett – apparaturens plåtar definieras som mesh. Ju högre mesh

desto fler masker per ytenhet, dvs bara fina partiklar kan passera plåten medan de grövre

ligger kvar på andra sidan.

2.11.4 Spetmätning

Med hjälp av en Somervilleapparat mäts andelen spet i den färdiga massan. En

massasuspension motsvarande 25g torr massa mäts upp. Somervilleapparaten fylls med vatten

och skakar också lätt. Massasuspensionen fylls i vattenbadet och efter 20 minuters skakande

töms den på vatten. Kvar finns de spetor som är för stora för att gå igenom de 0,15 mm breda

lintarna. Spetorna skrapas av med en fönsterskrapa och läggs på ett vägt fiberpapper. Efter

torkning på värmeplatta vägs den torra massan och spethalten räknas ut m h a den kända

ursprungliga torrvikten. En lägre spethalt ger en jämnare yta och starkare papper. [14]

2.11.5 Rivindex

Rivindex är väldigt lätt att testa och det är en av anledningarna till att det används på bruk

världen över. Eftersom metoden funnits så pass lång tid ger den också många referensvärden

att jämföra med. Frågan är bara hur bra rivindex egentligen speglar papprets körbarhet i

maskin och tryckpress; rivindex blir ju egentligen inte aktuellt förrän en spricka uppkommit i

pappret och då är det ofta för sent att gör något åt.

2.12 Fiberkollaps

För att få fibrer med största möjliga bindningsyta skulle det vara idealt om fiber – lumen

kollapsade permanent och sedan låg kvar så i pappret. Det skulle ge en fiber med många

bindningpunkter och en fin pappersyta. Dessvärre tenderar många av de fibrer som kollapsar

att resa sig, återkollapsa, när de kommer i kontakt med fukt i tryckpressen eller under

bestrykning. Dessa uppfjädrade, återkollapsade fibrer förstör papprets struktur, inte minst på

ytan.

38

Bild 14. Olika sätt på vilka en fiber att kollapsa. Till vänster syns fiberkollaps typisk för

vårved. Till höger kollaps av rörfiber, typiskt för sommarved. [3]

Det är fibrer med inre spänningar som fjädrar upp och reser sig och särskilt transitionwood,

”övergångsved”, tenderar att återkollapsa. Dessa fibrer befinner sig någonstans mittemellan

vår- och sommarvedstrakeider. De har en stor omkrets som vårvedsfibrerna, i kombination

med tjocka, tubulära fiberväggar som sommarvedsfibrer. För att få sommarvedsfibrer att

kollapsa krävs större kraft än för vårvedsfibrerna, p g a sommarvedsfibrernas tjockare

cellvägg. Ett papper med stor andel sommarvedsfibrer blir bulkigare än om pappret hade

innehållit vårvedsfibrer. Dessutom har de tjockväggiga sommarvedsfibrerna mindre ytarea per

viktenhet än den tunnväggiga vårveden och ger därmed sämre bindningsstyrka och dålig

ljusspridningskapacitet.

De parametrar som påverkar en fiberkollaps är fiberns omkrets, fiberväggstjocklek och

fiberväggsarea, fiberns tjocklek, lumen arean samt ration mellan fibertjocklek och fiberlängd.

Sannolikheten till fiberkollaps kan mätas som collapse resistance index CRI, Mork ratio eller

Z – parameter (se nedan).

Med hjälp av ”confocal laser scanning” (CLSM) kan det ses att i mekanisk massa där

fiberväggstjockleken minskas ökar graden av fiberkollaps [16 ]. Ju högre intensitet på

raffinören och ju mer energi som använts desto högre är graden av fiber - delaminering och

borttagande av fiberväggsmaterial, vilket ger en högre sannolikhet till fiberkollaps, något som

dock inte är säkerställt. CLSM är en metod som ger en tvärsnittsbild av fibern utan att förstöra

den.

39

2.12.1 Beräkning av Z - parameter

(ekv 4)

jocklekfiberväggt

areafiberväggs

tslumenomkre

tsfiberomkre

eomkretscenterlinj

WA

PA

W

PPP

PPP

T

W

C

W

T

L

F

C

LF

C

=

=

=

=

=

=

+=

2

(ekv 5)

100***4

2

P

A

F

WparameterZπ

=−

(ekv 6)

För att ta reda på graden av kollaps hos en fiber kan enligt Kibblewhite ration mellan

fibertjocklek i träet och fibertjocklek i färdigt papper användas. Enligt Dickson et al [9] är

kollaps - ration för vårved 1,18 och för höstved 1,79 i ett prov P. Radiata. Vårvedsfibrer är

alltså enligt dessa beräkningar mer sannolika att kollapsa. Med hjälp av den kända

fiberkollaps - ration, RW, kan fiberns tjocklek i trä beräknas.

Beräkning av Collapse Resistance Index (CRI) [16]

(ekv 7)

vedtjocklekviddiokollapsrat

lekpapperfibertjock

apperfiberviddp

kträbertjockleberäknadfi

RT

WT

RTW

T

W

F

F

W

W

FF

W

)/(

1

=

=

=

=

+

+=

40

areafiberväggs

tsFiberomkre

W

C

CRI

AP

A

P

W

C

=

=

=

+*

1

12

*1000

3

π

2.13 Hydrocykloner

Hydrocykloner har använts i pappers- och massaindustrin sedan 1930 – talet, och tekniken

härstammar från ett patent av Bretney år 1891. Normalt används hydrocykloner i

pappersframställningsprocessen för att avskilja större föroreningar och spet från massan.

Hydrocykloner är antingen helt kon - formade eller består av en cylinder med konformad

nederdel.

Bild 15. Enkel skiss av hydrocyklon. [3]

Det finns olika typer av hydrocykloner. Den vanligaste modellen kallas forward cleaner.

Inflödet går in i den övre delen av hydrocyklonen, acceptflödet går uppåt och rejektflödet går

ut i spetsen av konen, nedåt. Det finns också andra hydrocyklontyper, t ex reversed cleaner

där acceptflödet går nedåt, genom spetsen av konen, och rejektflödet går uppåt. I en flow

41

through – cleaner går både rejekt och accept i den spetsiga delen av hydrocyklonen men

fungerar annars som en reversed cleaner.

Hydrocyklonens effektivitet avtar med ökande radie, därför är radien liten och ett flertal

hydrocykloner parallellkopplas för att klara processflödena. Flera krafter verkar på fibrerna i

hydrocyklonen, som centrifugalkraft, bärkraft och dragkraft.[21] Att fibrerna kan separeras

beror på två samverkande krafter, centrifugalkraften som tvingar fibern utåt och den

hydrodynamiska kraften som tvingar fibern inåt. Centrifugalkraftens storlek beror av

injekthastighet och flödet. Tyngdkraften spelar däremot mindre roll och därför är det oviktigt

om hydrocyklonerna sitter horisontellt, vertikalt eller vinklat. I processbetingelser har massan

som går in i hydrocyklonerna en koncentration på ca 0,5 %

Bliss (1983, 1984) har också angett fraktionering av fibrer som ett användningsområde för

hydrocykloner, för att minska andelen finmaterial, separera kemisk från mekanisk massa eller

separera lövvedsfibrer från barrvedsfibrer. A.W. Pesch beviljades ett patent 1963, där han

visade att hydrocykloner kunde användas till att fraktionera upp vår- och sommarvedsfibrer i

accept- respektive rejektflöde.[19]

En hydrocyklon separerar fibrerna bl a efter specifik yta och fiberväggstjocklek. Splittade

fibrer har t ex större ytarea än icke-splittade [26] och kan därför fraktioneras i en

hydrocyklon. Det är samma princip som gör att cyklonen kan fraktionera upp vår- och

sommarvedsfibrer. Är fibern trasig får den större specifik yta och går med acceptströmmen i

en hydrocyklon [26].

En forward cleaner fungerar så att den lågkoncentrerade massasuspensionen tangentiellt

passerar ett munstycke in i cyklonen, för att uppnå en hög hastighet. Suspensionen fortsätter

genom en expansionsdel ut i cylindern där massan divergerar och dess hastighet minskar.

Fortsättningsvis rör sig suspensionen nedåt, längs cyklonens ytterkanter. I och med att radien

minskar nedåt i konen ökar återigen massans hastighet när den går mot konens spets. Ca 20 %

av massan går vanligtvis till rejekt, alltså nedåt. Den del som går till accept följer

virvelströmmen uppåt.

42

Bild 16. Flödesmönster i en forward cleaner. Bergström [18].

2.13.1 Generell skillnad rejekt / accept hydrocyklon

En hel del försök har gjorts med att dela upp fibrer i en massasuspension i accept- respektive

rejektflöde beroende på fibrernas olika egenskaper. Rehmat och Branion [19] har

sammanfattat vad den hittills gjorda forskningen påstår. Nedanstående visar generella

skillnader mellan accept och rejekt.

� Rejekt: Lägre specifik yta

� Rejekt: Högre freeness

� Rejekt: Grövre fibrer

� Rejekt: Större andel höstved

� Accept: Högre bindningsindex

� Accept: Störst relativ bunden area

� Accept: Lägre damningsbenägenhetsindex (linting)

� Accept: Tunnare fibervägg

� Accept: Bredare fiber

2.13.2 Påverkansfaktorer fraktionering i hydrocyklon

Rehmat och Branion [19] pekar också på en rad faktorer som tidigare forskning visat påverkar

fiberfraktioneringen i en hydrocyklon.

� Tryckfall

� Rejekt ratio

� Hydrocyklonens geometri

� Storlek på rejektpipens öppning

� Massasuspensionens koncentration

� Temperatur

� Massans raffineringsgrad

Fiberns sluthastighet i en hydrocyklon bestäms av dess densitet och diameter. Mukoyoshi et

al (1986) utförde sina experiment på olika typer av massor. Marton och Robie gjorde samma

försök men begränsade sina försök till olika typer av slipved, och fann att det var fiberns

råhet, dvs vikt per längdenhet samt fiberns specifika area som bestämde sluthastigheten (även

Rehmat 1995).

En fibersuspension består av tre faser; flytande (vatten), fast (fiber) och gas (luft). Den

flytande fasen visar upp ett komplext flöde med newtonskt, icke-newtonskt och fast – flytande

flöde. Jonas Bergström [18] ifrågasätter om fibern verkligen uppnår sluthastighet (eng

terminal velocity) i en hydrocyklon. Han anser att det komplexa flödesfältet inuti cyklonen

snarare gör att fibern ständigt befinner sig i accelerationsfas. Fredlund et al (2001) anser att

hydrocykloner är inkapabla att separera fibrerna efter fiberlängd när fibrernas längd överstiger

0,5mm, något som dementeras av Rehmat och Branion (1995), som menar att vissa

hydrocykloner verkar separera fibrerna inte bara efter grovhet utan också efter fiberlängd,

något som dock inte kan styrkas teoretiskt.

2.13.3 Fibernätverk i hydrocykloner

Över en viss fiber koncentration kan fibrer i hydrocykloner bilda nätverk som håller kvar de

föroreningar som var meningen skulle avskiljas. Den koncentration där fibrerna kan bilda

nätverk starka nog att bära den egna fibervikten kallas sedimentations – koncentration

(Norman och Fellers 1996).

43

44

Enligt Norman (1989) är det fibrernas flexibilitet och slankhet som gör att fibernätverket

bildas. Kan det tänkas att flexiblare fibrer och fibrer som binder bättre bildar starkare nätverk

eller eventuellt bildar nätverk vid lägre koncentrationer än fibrer som har sämre

bindningsförmåga? Sedimentationskoncentrationen är mellan 0,2 och 0,9 % beroende på

fibertyp, vilket är den koncentration som de flesta hydrocykloner i industriell tillämpning körs

på idag. Pga fibersvällning, lumen etc så är volymskoncentrationen dubbelt så hög som

viktskoncentrationen.

Sedimentationskoncentrationen för olika massor [g/l] [3]

Barrvedsfibrer 2 - 3

Lövvedsfibrer 3 – 4

TMP 4 – 6

Slipmassa 5 - 9

Kerekes och Schell (1992) introducerade begreppet ”crowding factor” N, som beror av fiberns

slankhet (L / d) inom en viss volym vid volymskoncentrationen cv. Volymen som valdes är

den sfär som bildas då en fiber med längden L får rotera fritt.

(ekv 8)

ntrationvolymkoncec

terFiberdiamed

FiberlängdL

ctorCrowdingfaN

d

LcN

v

v

=

=

=

=

=

2

32

Begreppet crowding factor berättar om fibrernas teoretiska kontakt med varandra.

”Crowding factor” Koncentration Typ av fiber kontakt

N < 1 utspädd sällsynta kollisioner

1 < N < 60 halv koncentrerad frekventa kollisioner

60<N koncentrerad kontinuerlig kontakt

45

2.13.4 Separationsarea

1978 hävdade Renner och Cohen att separationen skedde i en liten del av cylindern, i gränsen

mellan den koniska delen av cylindern och injekt – arean. Svarovsky (1984) trodde dock att

ett högre Reynolds number skulle ge en större separations area. Chu et al (1996) menar att det

finns tre funktionella zoner i en hydrocyklon. Den huvudsakliga separationen skulle då ske i

hela den koniska delen av hydrocyklonen.

Bild 17: Hydrocyklon, separationsarean enligt Renner & Cohen (1978) är markerad med

”D” Numera anses separationsarean utgöras av en betydligt större del av hydrocyklonens

koniska del, se bild 16 ovan. [18]

46

3. Experimentellt

Fibrerna skall fraktioneras i fem strömmar.

Den första strömmen skall innehålla de bäst bindande fibrerna och den sista strömmen de

sämst bindande (avser R100, dvs de fibrer som ej passerar en Bauer McNett plåt på 100 mesh)

Mål med projektet är

� Fibrerna skall dela upp sig i fem strömmar, där den första strömmen innehåller de bäst

bindande fibrerna och den sista strömmen de sämst bindande fibrerna

� Varje ström skall representera ett visst dragindex

� Försöken skall leda till en metod att bestämma fördelning av fiberbindning i

mekaniska massor

Utförandet är upplagt enligt följande:

1) Uppdelning av fibrerna i fem strömmar hos Noss AB

2) Fraktionering av fibrerna efter fiberlängd i Bauer McNett

3) Undersökning ifall det påverkar massan att avvattnas, frysas och varmuppslås mot att

testas oavvattnad och ouppslagen

4) Arkning och provning av fraktionsark (långfiberfraktioner)

5) Arkning och fullständig massaprovning av injektmassor

6) Fiberlängdsmätning av långfiberfraktioner, hela massor, ouppslagna massor och

rejektmassor

7) Undersökning av fiberstyvhet med Tam Doo & Kerekes metod

8) Undersökning av fibrernas bearbetningsgrad i de olika strömmarna med Simon’s stain

9) Mikroskopibilder av fibrerna i de olika strömmarna

47

Två försök utfördes, båda med termomekaniska massor, TMPA respektive TMPB. Försöken

utfördes under två separata veckor på Noss AB i Norrköping. Syftet var att fraktionera

fibrerna i fem olika strömmar, den första strömmen innehållande de bäst bindande fibrerna

och den sista de sämst bindande.

Försöksapparaturen bestod av en hydrocyklon och en ca 2 kubikmeter stor rigg med

omrörning, värmeaggregat och pumpar. När rätt koncentration och temperatur uppnåtts läts

fibrerna passera genom hydrocyklonen, där en uppdelning av fibrerna i accept (bas) och rejekt

(spets) skedde.

Bild 15: Principskiss av en hydrocyklon [3]

Principen är att acceptet går uppåt i hydrocyklonen, ut i basen, och rejektet fortsätter nedåt i

spetsen. Spetsen går sedan vidare till nästa steg där proceduren upprepas. Föregående stegs

rejekt utgör då det nya ”injektet”. Bas 1 kallas ström 1, bas 2 ström 2 osv. Den sista spetsen,

spets 4, utgör ström 5.

Efter diskussioner med Noss kom vi fram till det var fibrer över en viss storlek vi var

intresserade av, och att varken finmaterial eller små partiklar var av intresse. Därför

bestämdes att alla inställningar skulle ske med avseende på R100, dvs fibrer så små att de kan

passera genom en Bauer McNett - plåt på 100 mesh räknades bort.

48

Den första körningen, med TMPA, fungerade som referenskörning, med syftet att ställa in

rejektavdraget så att 20 % av R100 massan skulle gå ut i varje ström.

Bild 18: Skiss över referenskörning med TMPA på Noss AB.

3.1 Försök 1, referenskörning med TMPA

Som referensmassa användes TMPA.

Ett cipak - kärl med färdig massa, koncentration ca 4%, togs ut från Pappersbruk M och

fraktades med lastbil till Noss AB i Norrköping. Där slogs massan upp i riggen, ca en

femtedel av massan åt gången. Under referenskörningen var målet att ställa in rejektavdraget

så att fem strömmar med vardera 20 % av injektets R100 fibrer skulle bildas. Detta

kontrollerades under försökets gång med en Bauer McNett på Noss. Från varje steg togs

prover, dels mindre oavvattnade prover som referensmaterial och dels avvattnade prover. De

oavvattnade proverna behandlades kontinuerligt med Spektrum för att stoppa nedbrytningen

av massan. Huvudproven avvattnades på Noss i en avvattnings – ”strumpa”, där fibrerna låts

bilda en hinna på insidan av strumpan, som massa – suspensionen sedan får rinna igenom.

Fibrerna och största delen av finmaterialet stannar då på insidan av ”strumpan” medan

vätskan (vattnet) rinner igenom. Vattnet från strump - avvattningen recirkulerades enbart en

20% R100

100% R100

20% R100

20% R100

20% R100

20% R100

Ström 1 TMPA

Ström 2

Ström 3

Ström 4

Ström 5

49

gång, för att spara tid och för att finmaterialens betydelse för försöket var ringa. Efter

strumpavvattningen var massans torrhalt ca 6 %.

Bild 19: Skiss på avvattningsproceduren i ”strumpan”

Efter avvattningen centrifugerades massan ca 15 minuter på Stora Enso Research Center i

Falun, där allt omhändertagande av massan skedde. Därefter ”plockades” den (sönderdelning

med ”visp”) och centrifugerades igen. Det är önskvärt med en snabbtorrhalt på över 30 %

innan massan fryses, men de första strömmarna som innehåller en hög andel finmaterial och

mycket bra bindande fibrer gick inte att få riktigt så torra.

Massan packades därefter i påsar, varje påse innehållande motsvarande 55 gram torrtänkt

massa, och frystes.

Inför Bauer McNett fraktioneringen varmuppslogs massan enligt standard. En fryst

”portionspåse” användes till varje varmuppslagning, 55 gram torrtänkt massa som

varmuppslogs i defibrör, 33000 varv, 85°C (30 000 varv vid 85°C). Massasuspensionens

koncentration kontrollerades och motsvarande 10 gram torrtänkt massa tillsattes Bauer

1 2

50

McNett:en. Till de första två Bauer - körningarna av varje ström användes vägda läskpapper,

för att kunna beräkna hur många procent av massan som gick i varje fraktion. Resterande

körningar samlades fibrerna upp på läsk innan de sköljdes ned i suspension för arkning.

Följande plåtar användes i Bauer McNetten:

Injekt: R16

16-30

30-50

50-100

100-200

Ström 1 tom 5 R16

16-30

30-50

50-100

Injektet undersöktes noggrannare än strömmarna, därav 100 – 200 plåten på injektet.

Körningstiden på Bauer McNetten var 15 minuter, kortare körningstid än på Bauern placerad

hos Noss. Detta beror på att den aktuella Bauer McNetten standardiserats efter CTMP massa.

Fibrer från varje Bauer McNett - fraktion samlades upp på läsk, så att det i R16, 16-30 och

30-50 fraktionerna uppgick till minst 6 gram fiber vardera, tillräckligt för arkning. Det

motsvarade massa från 2 – 3 varmuppslagningar.

Av fraktionerna R16, 16-30 och 30-50 tillverkades sedan långfiberark medan 50-100

fraktionen sparades i suspension på flaska. Av injektmassan gjordes ark även på 50-100

fraktionen och där sparades 100-200 fraktionen samt överblivet 50-100 till mikroskopi.

En fullständig massaprovning gjordes på injektmassan, vilket inkluderar arkning av hela

massan samt prövning av en rad fysikaliska egenskaper, bl a rivindex och ytråhet.

Fysikaliska egenskaper, som t ex dragindex, töjning och brottarbetsindex,

undersöktes också på fraktionsarken från de olika strömmarna.

51

För att undersöka eventuella samband mellan fiberlängder i de olika strömmarna, gjordes

fiberlängdsmätningar med Kajaani FS-200. På följande prov undersöktes fiberlängds

fördelningar:

Injekt hela varmuppslagen

Injekt hela ouppslagen

Ström 1 tom 5 hela varmuppslagen

Ström 1 tom 5 hela ouppslagen

Ström 1 tom 5 samt injekt: R16, 16-30, 30-50 (varmuppslagen)

Spets 1, spets 2 samt spets 3 (ouppslagen)

Att fiberlängdsmätningar gjordes även på de ouppslagna proven var för att kontrollera att inte

varmuppslagningen fått fibrerna att ändra utseende, t ex bli kortare eller krulla ihop sig.

Prover på injekt och ström 1 tom 5, från långfiberfraktion 16-30, skickades till KCL för att

undersöka fibrernas styvhet och flexibilitet (flexibilitet mäts som inversen av fiberstyvheten)

KCL använder sig av Tam Doo & Kerekes metod (se teoridel) för att undersöka fiber -

styvhet och mätningen utförs på 50 fibrer per prov.

Samma prover som skickades till KCL (injekt och ström 1 tom 5 i långfraktion 16 – 30)

skickades också till STFI för att undersöka bearbetningsgrad med hjälp av Simon’s stain.

Metoden Simon’s stain finns också beskrivet i teoridelen, och går ut på att undersöka

fibrernas bearbetningsgrad. STFI använde sig här av fem grader av bearbetning istället för de

traditionella två.

3.2 Försök 2, TMPB

TMPB testades under en vecka på Noss i Norrköping, på samma sätt som TMPA.

Rejektavdragen som tagits fram vid referenskörningen (TMPA) användes och gav nya

procentsatser R100 i varje ström. Massan avvattnades liksom förra gången och trots att TMPB

innehåller mer finmaterial än TMPA gick avvattningen fortare. Även mindre, oavvattnade

prov togs ut, och giftades med Spektrum liksom vid första försöket.

52

Massan togs omhand på samma sätt som vid försök 1, med tillägget att massan nu även

vaccuum - avvattnades innan centrifugering för att påskynda avvattningen.

Massan förpackades i plastpåsar med motsvarande 55 gram torrtänkt massa i varje och frystes

sedan.

3.3 Analysmetoder

3.3.1 Bauer McNett

Efter varmuppslagning fraktionerades massaproverna i en Bauer McNett och den här gången

jämfördes också de varmuppslagna Bauer McNett fraktionerna med ouppslagna Bauer

McNett fraktioner. Detta för att – för metodens skull - säkerställa att det inte spelade någon

roll för andelen fibrer per Bauer McNett- fraktion om massan varmuppslagits eller inte, vilket

det heller inte gjorde.

Bauerfraktionerna arkades enligt samma procedur och av samma laborant som vid försök 1

och papprets fysikaliska egenskaper mättes, också av samma laborant som senast.

Resterna av långfibersuspensionerna (R16, 16 - 30 och 30 – 50) från arkningen sparades för

att fiberlängdsmätas i Kajaani FS-200, på samma fraktioner som TMPA.

Nämnvärt är att vid fraktioneringen i hydrocyklon av TMPA gick större andel finmaterial ut i

de första strömmarna än vid fraktioneringen av TMPB, där mer finmaterial fortsatte nedåt

med rejektet. Beror det på att TMPB innehåller större andel finmaterial totalt sett?

Försöksutförandet påverkas bl a av vattenflöde, hastigheten med vilken lösningen hälls i

apparaturen samt i viss mån tiden (manuell tidtagning). Det verkar också som om Bauer

McNett inte bara separerar på fiberlängd utan också till viss del på fiberns flexibilitet.

Körningarna i Bauer McNett på Noss ger större andel fibrer kvar i R16 fraktionen än

körningarna på Stora Enso. Detta är underligt, speciellt som Bauern på Noss körs 20 minuter,

att jämföras med 15 minuter på Stora Enso. Kortare körtid borde ge högre andel fibrer i R16

fraktionen, ifall kortare fibrer inte ”hinner” över plåten men nu råder det alltså det motsatta

förhållandet. Stora skillnader i tillverkningsår av Bauer McNett - plåtarna kan vara orsaken.

53

I fallet med TMPB verkar det som om fibrerna i ström 5 är något flexiblare än i ström 4, och i

större utsträckning kan krångla sig över sållet till 16-30 fraktionen.

3.3.2 Fiberlängdsmätning Kajaani FS-200

Apparaturen som använts för fiberlängdsmätning, Kajaani FS-200, måste anses vara pålitlig

och beprövad efter många års användning med pålitliga värden. Dessutom utförs mätningarna

på trippelprov, med liten avvikelse. Eftersom andelen finmaterial i de olika strömmarna

varierar mycket (mest finmaterial i ström 1) så har de viktviktade medelvärdena använts som

underlag för ytterligare viktning (R100-viktat resp Bauer-viktat). För formel för de

aritmetiskt, längdviktat respektive viktviktat medelvärde, se Bilaga 1, ”Beräkningar”.

3.3.3 Simon’s stain

Simon’s stain är en metod för att avgöra om en fiber är bra eller dåligt bearbetad. Tidigare

delades fibrerna upp i två grupper, bra resp dåligt fibrillerade. Fibrerna dränktes in i en

tvåkomponentslösning innehållande pontamine sky blue och pontamine fast orange. De

bearbetade fibrerna, alternativt de bearbetade delarna av en fiber, färgades gula, medan

obearbetade fibrer färgades blå. STFI - Packforsk har nu utvecklat metoden Simon’s stain

vidare, och istället för två grader av bearbetning finns nu fem grader. Fibrerna färgas in med

samma ämnen som tidigare, men kan nu även vara varianter av bra och dåliga fibrer. Efter

infärgningen räknas antalet fibrer av en viss bearbetningsgrad manuellt i mikroskop.

3.3.4 Fiberstyvhet

Fiberstyvheten mättes på KCL i Finland, med Tam Doo & Kerekes metod. En fiber i taget

böjs över en vattenkapillär och fiberns böjlighet mäts. På varje prov mäts dock bara 50 fibrer,

vilket gör resultaten något osäkra, vilket också syns på den stora trend - skillnaden i mellan

medelvärde och median (se resultat och diskussion).

54

4. Resultat och diskussion

4.1 Delanalyser

4.1.1 Uppdelning av fibrerna i fem strömmar

Nedan syns resultatet av referenskörningen, då TMPA fraktionerades upp i fem lika stora

delar med avseende på R100.

Bild 20: Resultat av R100 – uppdelningen under referenskörningen (TMPA)

Som synes av siffrorna ovan så delades inte R100 fibrerna upp i exakta femtedelar vid

referenskörningen. Detta beror på att andelen R100 först predikterades och sedan

kontrollerades under körning. Efter körningen utfördes en noggrannare kontroll som visade

sig avvika något från den först genomförda. Tidsfaktorn begränsade större noggrannhet.

17,0%

100% R100

24,3%

20,0%

22,2% R100

16,5%

TMP A

Ström 5

Ström 4

Ström 3

Ström 2

Ström 1

55

Bild 21: Resultat av R100-uppdelningen, försök 2, TMPB

Under det andra försöket användes de rejektavdrag som ställts in under referenskörningen.

Resultatet blev att den största delen R100 gick i ström 1, och den minsta delen R100 i ström

4. Slutsats av detta bör vara att TMPB innehåller en större del bra bindande fibrer än TMPA.

4.1.2 Fraktionering av fibrerna efter fiberlängd i Bauer McNett

Fraktioneringen efter fiberlängd i Bauer McNett gör det möjligt att se fördelningen av

långfibrer i varje ström. Bauervärdet för respektive ström, t ex R16 ström 2, jämförs med R16

i injektet (se Bilaga 1: Beräkningar). I figur 4:8 och 4:9 nedan syns fördelningen av de olika

långfiber - fraktionerna per ström.

TMPB Ström 1

Ström 2

100% R100

16,6%

24,3%

29,8% R100

17,9%

11,4%

Ström 3

Ström 4

Ström 5

56

Fördelning av resp Bauer - fraktion TMPA

0

10

20

30

40

1 2 3 4 5

Ström #

% a

v B

auer

- f

rakt

ion

R16

16-30

30-50

50-100

Figur 4:8. Andel av respektive Bauer-fraktion som går i varje ström, TMPA*

Fördelning av resp Bauer - fraktion TMPB

0

10

20

30

40

1 2 3 4 5

Ström #

% a

v B

auer

- f

rakt

ion

R16

16-30

30-50

50-100

Figur 4:9. Andel av respektive Bauer-fraktion som går i varje ström, TMPB*

* Värdena för respektive långfiberfraktion är kompenserade för osäkerhet i metoden. Det är antaget att felet är

lika stort i varje ström och kompensationen är gjord så att summan av varje långfiberfraktion blir 100,0 %. För

felkompensationsuträkningar, se Bilaga 1: Beräkningar , ekv 1:3.

57

Uppdelning 16 - 30 mot R100 TMPA / TMPB

0

10

20

30

40

1 2 3 4 5

Ström #

%

16-30 TMPA

R100 TMPA

16-30 TMPB

R100 TMPB

Figur 4:2. Uppdelning av 16-30 jämfört med R100, TMPA och TMPB

Det visade sig också, som synes av figur 4:2 ovan, att uppdelningen av Bauerfraktionen 16-30

i de olika strömmarna väldigt väl följde uppdelningen av totala R100 fibrerna. En förklaring

kan vara att 16-30 fraktionen utgör en stor del av massan, mellan 40 och 45 % av R100. Att

16-30 fraktionen så väl följer uppdelningen av R100 kan vara av användning vid en metod –

utveckling, då hänsyn skulle kunna tas enbart till16 – 30 fraktionen. I bilaga 4 återfinns

jämförelser mellan uppdelning av övriga långfiberfraktioner (R16, 30-50 och 50-100) och

R100.

Uppdelning 16 - 30 TMPA / TMPB

0

5

10

15

20

25

30

35

1 2 3 4 5

Ström nr

%

16-30 TMPA

16-30 TMPB

Figur 4:6. Uppdelning av 16-30 fraktionen, TMPA och TMPB

Eftersom fraktionen 16 – 30 ofta används som riktlinje för långfiberstyrka, är det intressant att

se hur just den fraktionen delat upp sig i de respektive strömmarna. Både TMPA och TMPB

fibrerna från 16-30 fraktionen följer väl fördelningen av totala R100 fibrerna i båda försöken

(se ovanstående stycke och figur 4:2). Figur 4:6 visar att TMPA – massans 16 - 30 fibrer är

58

relativt jämnt uppdelade i de olika strömmarna, medan 16-30 fraktionen av TMPB har störst

andel fibrer i ström 1 och 2.

4.1.3 Finmaterial samt massans påverkan av avvattning, frysning och varmuppslagning

Den största andelen finmaterial går ut med acceptet i ström 1 och andelen finmaterial i

acceptet minskar för varje steg. Trots att TMPB totalt sett innehåller en större andel

finmaterial än TMPA så är andelen finmaterial i den första strömmen densamma (figur 6:1).

Detta bör bero på att det i TMPB – körningen totalt sett gick mer R100 fibrer i den första

strömmen.

För en framtida metods skull undersöktes skillnader mellan varmuppslagen och ouppslagen

massa, i fråga om fiberlängdsfördelning, finmaterial och fraktionering i Bauer McNett.

All massa, även den som betecknas som ouppslagen, har upphettats till ca 70°C och kan

därför anses vara mer eller mindre varmuppslagen. Den varmuppslagna delen av massan har

avvattnats och frusits, vilket inte den ouppslagna delen har. Massan har avvattnats i en

”strumpa” (se ”Experimentellt”), avvattnats i vaccuum, centrifugerats samt finfördelats i en

”visp” däremellan. ”Vispens” påverkan på fibrerna skall vara mycket liten men det kan inte

uteslutas att enstaka fibrer påverkats.

Skillnad i finmaterial, avvattnad och frusen massa (varmuppslagen) mot ouppslagen

massa, TMPA och TMPB

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5

Ström nr

%

TMPA

varmuppslagen

TMPA

ouppslagen

TMPB

varmuppslagen

TMPB

ouppslagen

Figur 6:1. Finmaterial i varmuppslagen respektive ouppslagen massa, TMPA och TMPB.

Mätt med Kajaani FS-200

59

Bauer McNett "finmaterial", Stora Enso mot Noss TMPA och TMPB

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5

Ström nr

%

TMPA Noss*

TMPA Stora Enso*

TMPB Noss*

TMPB Stora Enso*

Figur 6:2. Finmaterial mätt som andel fibrer som passerar en Bauer McNett plåt med

trådtäthet 100 mesh. Mätt på Stora Enso samt Noss. TMPA och TMPB

I utförandet togs lite hänsyn till finmaterialen i massan; finmaterialen återcirkulerades t ex

bara en gång vid avvattningen och vatten slangades bort från massasuspensioner i cipak-kärl

när finmaterialet sedimenterats till botten, innan avvattning.

Som synes av figur 6:1 ovan (finmaterial, ouppslagen och varmuppslagen massa) så påverkas

inte innehållet av finmaterial i massan av metoden som användes vid utförandet. Den

varmuppslagna massan har genomgått slangning av vatten ur cipak-kärl för att öka

koncentrationen, enbart en återcirkulation vid avvattning, centrifugering utan recirkulation

samt plockning, frysning och varmuppslagning. I figur 6:2 visas skillnader mellan Noss och

Stora Enso för partiklar så små att de kan passera en Bauer McNett plåt med en trådtäthet på

100 mesh. Skillnaderna i detta ”finmaterial” mellan Noss och RCF tillskrivs skillnader i de

två olika Bauer McNett:erna. Likheten i fiberlängdsfördelning mellan de ouppslagna

massorna och de varmuppslagna syns också i figur 10:1 t o m 10:24 (Bilaga 10, Ouppslagen

respektive varmuppslagen massa).

4.1.4 Arkning och provning av fraktionsark (långfiberfraktioner)

4.1.5 Arkning och fullständig provning av injektmassor

Ett av målen med försöket var att fraktionera strömmarna, så att långfiberark från ström 1

skulle ha högst dragindex, för att sedan fallande per ström ge lägst dragindex på långfiberark

60

från ström 5. Med ett undantag – TMPB, ström 3, R16, har ett marginellt högre dragindex än

TMPB, ström 2, R16 – har den fraktioneringen lyckats för alla tre långfiberfraktioner R16,

16-30 samt 30-50 för TMPA och TMPB, se figur 3:1 nedan.

Dragindex fraktioner TMPA och TMPB

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Nm

/ g

R16 TMPA

16-30 TMPA

30-50 TMPA

R16 TMPB

16-30 TMPB

30-50 TMPB

Figur 3:1. Dragindex TMPA och TMPB

Av figur 3:1 syns också att hydrocyklonen separerar bäst på de kortaste fibrerna, fraktionen

30-50. Skillnaden i dragindex mellan ström 1 och ström 5 är där större än i R16 och 16-30

fraktionerna. Fraktioneringen fungerar dock bra även på R16 och 16 – 30 fraktionerna.

Intressant är att slutvärdet för dragindex på långfiber - labarken, värdet i ström 5, för alla tre

fraktionerna är detsamma inom respektive massa, både för TMPA och TMPB (figur 3:1).

Efter vad som kunnats se av de två försök som hittills utförts, gäller detsamma för töjning,

brottarbetsindex samt i viss mån dragstyvhetsindex (där är det inte möjligt att mäta på den

sista strömmen på 16-30), se bilaga 3, Fysikaliska egenskaper, figur 3:3. Det kan betyda att

fibrerna i ström 5 är de absolut sämsta fibrerna, och att de finns i alla Bauer – fraktionerna

R16, 16-30 och 30-50. Detta borde vara ett bevis på att det inte är fiberlängden som avgör

fiberns bindningsförmåga, utan kvalitén på fibern. Dragindex för fibrerna i ström 5 skulle

kunna ses som ett ”sämsta” – värde för massan, som också speglar massans kvalitet. TMPB

har (känt från tidigare försök) totalt sett fibrer med något bättre bindningsförmåga än TMPA.

Kanske skulle ström fem kunna användas som ett kvalitetsmått, att användas i tidigare

nämnda metod (se resultat) för att definiera en massas bindningsförmågefördelning. En

tänkbar förklaring till de jämna värdena i ström 5 oberoende av fiberlängd är en högre

koncentration av sommarved i den sista strömmen, ström 5. Detta stöds av mikroskopibilder,

61

se avsnittet ”mikroskopi” nedan, samt av hydrocyklonens konstruktion att separera på specifik

yta (se ”bakgrund”).

Dragindexfördelning fraktioner TMPA

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Dragindex [Nm/g]

%

R16 16-30 30-50

Dragindexfördelning fraktioner TMPB

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Dragindex [Nm/g]

%

R16 16-30 30-50

Figur 13:4. Dragindexfördelning Figur 13:5 Dragindexfördelning

långfiberfraktion TMPA långfiberfraktion TMPB

Som synes av figur 13:4 och 13:5 har TMPB en större spridning av de olika strömmarnas

långfiberdragindex än TMPA. TMPB har, även på hela massan, högre dragindex än TMPA

vilket visar att hydrocyklonen fraktionerar utifrån det som tillsätts som injekt. Nedan, figur

13:2, syns också fördelning av dragindex i 16-30 fraktion, för TMPA och TMPB.

Dragindexfördelning 16-30 TMPA och TMPB

0

10

20

30

40

0 10 20 30

Dragindex [Nm/g]

% a

v 16

-30

TMPA

TMPB

Figur 13:2. Dragindexfördelning 16-30. TMPA och TMPB

62

dragindex

R16

TMPA

16-30

TMPA

30-50

TMPA

R16

TMPB

16-30

TMPB

30-50

TMPB

injekt 10,5 9,6 15,1 13,4 14,9 25,3

1 11,8 14,1 29,1 16,6 21,6 39,4

2 11,8 14,1 24,6 13,7 16,8 27,2

3 9,1 8,7 12,3 14,7 16,6 24,4

4 8,4 7,1 9 11,5 12,1 18,2

5 5,9 5,7 5,1 10,2 10,3 11

Tabell 3:7: Dragindex per ström, långfiberfraktioner, TMPA och TMPB

Uppdelningen av fibrerna vid körning av TMPB (bild 21) visade att en stor del, ca 30 % av

R100 fibrerna gick i första strömmen, och därmed räknas som mycket bra bindande fibrer, att

jämföras med referenskörningen (bild 20) där ca 20% av R100 fibrerna gick ut i varje ström.

Vid den första fraktioneringen kan fibrerna välja att gå uppåt, ut i basen, eller nedåt i rejektet

(se bild 15). Ifall en stor del av fibrerna är bra bindande är det möjligt att fibrer som

egentligen skulle gå uppåt i basen istället går nedåt i spetsen. Detta skulle kunna förklara

varför ström 1 och 2 (fraktion 16 – 30) vid referenskörningen (TMPA) har samma dragindex

(tabell 3:6). Det skulle också kunna vara en förklaring till varför TMPB, ström 3, R16 har

något högre dragindex än TMPB, ström 2, R16.

4.1.6 Fiberlängdsmätning

Fiberlängdsmätningarna utfördes för att se ifall det gick att utröna ett samband mellan

fiberlängd och fiberbindningsförmåga. Det går inte att dra några slutsatser om

fiberlängdsfördelningens korrelation med bindningsförmågan i de olika strömmarna.

63

Fiberlängd viktviktat medelvärde hela massan TMPA

1,6

1,8

2

2,2

2,4

2,6

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Hela massan varmuppslagen

Hela massan ouppslagen

Figur 9:17. Viktviktat medelvärde fiberlängd,

hela massan varmuppslagen och ouppslagen,

TMPA

Fiberlängd viktviktat medelvärde hela massan TMPB

1,6

1,8

2

2,2

2,4

2,6

0 1 2 3 4 5Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Hela massan varmuppslagen

Hela massan ouppslagen

Figur 9:18. Viktviktat medelvärde fiberlängd,

hela massan varmuppslagen och ouppslagen,

TMPB

Fiberlängd viktviktat medelvärde R16 fraktion TMPA

3

3,1

3,2

3,3

3,4

3,5

3,6

3,7

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Figur 9:19. Viktviktat medelvärde fiberlängd,

långfiberfraktion R16, TMPA

Fiberlängd viktviktat medelvärde R16 fraktion TMPB

3

3,1

3,2

3,3

3,4

3,5

3,6

3,7

0 1 2 3 4 5

Ström nr

%

Figur 9:20. Viktviktat medelvärde fiberlängd,

långfiberfraktion R16, TMPB

64

Fiberlängd viktviktat medelvärde 16-30 TMPA

2

2,1

2,2

2,3

2,4

2,5

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Figur 9:21. Viktviktat medelvärde fiberlängd,

långfiberfraktion 16-30, TMPA

Fiberlängd viktviktat medelvärde 16-30 TMPB

2

2,1

2,2

2,3

2,4

2,5

0 1 2 3 4 5

Ström nr

%

Figur 9:22. Viktviktat medelvärde fiberlängd,

långfiberfraktion 16-30, TMPB

Fiberlängd viktviktat medelvärde 30-50 TMPA

1

1,1

1,2

1,3

1,4

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Figur 9:23. Viktviktat medelvärde fiberlängd,

långfiberfraktion 30-50, TMPA

Fiberlängd viktviktat medelvärde 30-50 TMPB

1

1,1

1,2

1,3

1,4

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Figur 9:24. Viktviktat medelvärde fiberlängd,

långfiberfraktion 30-50, TMPB

De viktviktade medelvärdena av fiberlängderna för fraktionerna R16 (figur 9:19 och 9:20)

och 16-30 (figur 9:21 och 9:22) är högst i den första strömmen och minskar sedan, troligen för

att längre, slankare fibrer tenderar att gå ut i basen, acceptet (bättre bindande) medan de

grövre, kortare fibrerna samt de avklippta fibrerna går i rejektet och vidare till nästa

fraktionering.

65

För fraktionen 30 – 50 (figur 9:23 och 9:24) gäller det omvända. Fibrerna i 30-50 fraktionen

är små, och det är troligt att ”bitarna” som går vidare till ström 4 och 5 är spetliknande

fibertovor eller delar av tjockväggiga, tunga fibrer som tenderar att gå i rejektet. Detta stöds

också av mikroskopibilder (se ”mikroskopi” nedan). Att det viktviktade medelvärdet för hela

massan (figur 9:17 och 9:18) är lägst i ström 1 och ökar succesivt till ström fem bör bero på

den stora andelen finmaterial i ström 1, som avtar nedåt i strömmarna.

Fiberlängdsfördelning population TMPA Ström 3

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Fiberlängdsfördelning population TMPB Ström 3

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:7. Fiberlängdsfördelning population Figur 11:8. Fiberlängdsfördelning

TMPA Ström 3 population TMPB Ström 3

Viktviktad fiberlängdsfördelning TMPA Ström 3

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Viktviktad fiberlängdsfördelning TMPB Ström 3

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:29. Viktviktad fiberlängdsfördelning Figur 11:30. Viktviktad

TMPA Ström 3 fiberlängdsfördelning TMPB Ström 3

66

Som synes av figurerna 11:7 och 11:8 ovan, överlappar fiberlängderna i de olika långfiber -

fraktionerna varandra. Vid t ex fiberlängden 1,6 mm (figur 11:7) finns bidrag från alla tre

Bauer- fraktionerna R16, 16-30 och 30-50.

”R100 - viktad fiberlängdsfördelning”

För att få en uppfattning om hur fiberlängdsfördelningen i de fem olika strömmarna ser ut

utan hänsyn till finmaterialet (högst andel finmaterial i ström 1 och minskande till ström 5,

där den minsta andelen finmaterial återfinns) har fiberlängdsfördelningen R100-viktats. För

beräkningar av R100-viktningen se Bilaga 1: Beräkningar, ekv 1:2.

Då viktas t ex hela massan, ”hela”, med sin andel R100 fibrer. TMPA Ström 1 innehåller t ex

47,0 % R100 fibrer, och viktas då med 0,470. TMPA Ström 1 R16 utgör 8,9 % av hela

massan men utgör en större del av R100 fibrerna (8,9% / 47,0 % = 18,9 %). På samma sätt

R100 – viktas alla långfiberfraktionerna samt hela massan. Det är då approximerat att inget

finmaterial finns i Bauer – fraktionerna, vilket är en rimlig approximation (viktviktad

finmaterial - andel är max 0,7 % för alla fraktioner och strömmar, värden från Kajaani FS-

200) samt att finmaterialet är så litet att det inte påverkar fördelningskurvan.

Approximationen att fiberlängdsfördelningskurvan ser likadan ut för den hela viktviktade

massan som för den hela viktviktade massan gånger procent R100, bygger dels på att

finmaterialets betydelse minskar genom viktviktningen och dels på att finmaterialet är mindre

än 0,20 mm (enligt definition av finmaterial, Kajaani FS – 200). Denna approximation torde

alltså vara acceptabel. R100 – viktningen sker på den viktviktade fiberlängdsfördelningen.

I figurerna 12:7 och 12:8 syns de viktviktade fiberlängdsfördelningarna av TMPA och TMPB,

Ström 3, att jämföra med de viktviktade fiberlängdsfördelningarna av samma strömmar i

figurerna 11:29 och 11:30 ovan.

67

R100-viktad fiberlängdsfördelning TMPA Ström 3

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

R100-viktad fiberlängdsfördelning TMPB Ström 3

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 12:7. R100-viktad fiberlängdsfördelning Figur 12:8. R100-viktad

TMPA Ström 3 fiberlängdsfördelning TMPB Ström 3

4.1.7 Undersökning av fiberstyvhet med Tam Doo & Kerekes metod

Med hjälp av Tam Doo & Kerekes metod, närmare berörd i ”Bakgrund mekanisk massa” går

det att bestämma fibrernas styvhet. KCL har mätt fiberstyvhet på fibrer från långfiberfraktion

16-30, TMPA. Medelvärdena av fiberstyvheten (figur 14:5 nedan) visar på styvare och

styvare fibrer längre nedåt i strömmarna. Där skulle dock injektet innehålla flexiblare fibrer

än någon av alla de andra strömmarna vilket verkar tveksamt. Medelvärdet av injektets

fiberstyvhet är något tveksamt, med tanke på median – värdet. Eftersom mätningarna bara

skett på 50 fibrer är det troligt att den låga fiberstyvheten orsakats av några ytterlighetsvärden

och median-kurvan (figur 14:6) verkar rimligare.

Fibrerna i ström 5 verkar dock för både medelvärde och median vara mindre styva än

förväntat. Detta kan bero på att ström 5 innehåller stor del sommarvedsfibrer (även diskuterat

ovan under ”arkning och provning av fraktionsark”). Det kan hända att de fibrer som finns i

ström 4 faktiskt är mer styva än fibrerna i ström 5, men att fibrerna i ström 5 med sin tjocka

cellvägg i praktiken ändå sämre bindande. Fiberns flexibilitet beräknas som inversen av

fiberstyvheten och figurer av denna samt kumulativa kurvor av fiberstyvheten per ström kan

ses i bilaga 14, Fiberstyvhet.

68

Medelvärde fiberstyvhet TMPA 16-30

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5

Ström nr

*10

^-12

Nm

2

Median Fiberstyvhet TMPA 16-30

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5

Ström nr

*10^

-12

Nm

2

Figur 14:5: Medelvärden fiberstyvhet TMPA Figur 14:6. Medianvärden fiberstyvhet

16-30 TMPA 16-30

4.1.8 Bearbetningsgrad, Simon’s Stain

Undersökning av fibrernas bearbetningsgrad gjordes med Simon’s Stain, berörd i ”Bakgrund

mekanisk massa”. Försök med Simon’s Stain har gjorts på STFI – Packforsk, på TMPA

långfiberfraktion 16-30. Bild 23 nedan visar fördelningen i bearbetningsgrad för varje ström.

Om hänsyn tas enbart till andel obearbetade fibrer (ljusblå i bild 23) är det fibrerna i ström 2

fraktion 16-30 som är bäst bearbetade, något bättre än fibrerna i ström 1. Då dragindex för

ström 2 TMPA, 16-30 är samma som för ström 1 TMPA, 16-30 (se Bild 22 nedan) är detta

inte orimligt. Ström 1 innehåller dock en något större andel (2 % mot resterande strömmars 1

%) fibrer med helt öppen cellvägg.

Dragindex TM PA 16-30

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Dra

gin

dex

[N

m/g

]

Bild 22: Dragindex TMPA 16-30

69

Trots att ström 4 och ström 5 innehåller en hel del homogent bearbetade fibrer (ljusgrönt) är

de strömmarna sämre bindande än t ex ström 1 (se t ex figur 3:1, dragindex per ström).

Andelen välbearbetade fibrer kan bero på t ex splittade fibrer.

Bild 23. Fördelning av fibrernas bearbetningsgrad efter undersökning med Simon’s Stain.

4.1.9 Mikroskopibilder på fraktionsark och massasuspensioner

Bild 8:20: Ström 4 TMPB 16/50. Bild: Noss AB

0% 20% 40% 60% 80% 100%

1

2

3

4

5 Obearbetade fibrer med mittlamellen

kvarObearbetade fibrer

Inhomogent bearbetade fiber-väggar, delvis avskalade

Homogent bearbetade

fiberväggar

Hela fibern

bearbetad, öppen fibervägg

70

Att undersöka respektive ström i mikroskop ger en bra översikt över hur fibrerna delat upp

sig, och över fibrernas fibrilleringsgrad, flexibilitet och väggtjocklek. Bilden ovan, bild 8:20,

visar ström 4 TMPB 16-50 fraktion. Den visar en stor del trasiga och klippta fibrer, som också

ger intrycket att vara styva och ofibrillerade.

Bild 8:17. TMPB 16-50 Ström 1 Bild 8:21. TMPB 16-50 Ström 5

Foto: Noss AB Foto: Noss AB

Bilderna ovan, bild 8:17 och 8:21 visar ström 1 respektive ström 5, långfiberfraktion 16-50,

TMPB. Ström 1 innehåller flexibla, rörliga, välfibrillerade fibrer medan ström 5 består av

fibrer med betydligt färre fibriller, tjockare fibervägg och högre styvhet. Att fibrerna i ström 1

är mer benägna att binda starkt till andra fibrer än fibrerna i ström 5 syns tydligt.

Undersökningar i mikroskop gjordes också som planerat av långfiber fraktionsark från de

olika strömmarna. Dessa bilder gav också en bra bild av fibrernas bindningsförmåga. Ström 1

gav tätare långfiberark än ström 5, och arken från ström 1 gav också en finare arkyta än ström

5-fibrerna. Dock gjordes inte det tredimensionella fibernätverket rättvisa på de fotografier

som togs, och dessa foton finns därför inte med i rapporten.

71

4.2 Slutdiskussion

Fraktioneringen av fibrerna efter bindningsförmåga i hydrocyklon fungerade bra, i synnerhet

på långfiberfraktionen 30-50. Även R16 och 16-30 fraktionerna fraktionerades bra, och med

två undantag, ström 1 och 2, R16, 16-30, TMPA och ström 3, R16, TMPB, se tabell 3:6, sjönk

dragindex för långfiberarken för varje ström. TMPB visar ett större innehåll av mycket bra

bindande fibrer än TMPA, med större andel av fibrerna i ström 1.

Fiberstyvhetsmätningarna med Tam Doo & Kerekes metod, mätningar av bearbetningsgrad

med Simon’s stain samt mikroskopibilder påvisar att fibrerna i ström 4 kan vara styvare än

fibrerna i ström 5. Det verkar eventuellt som om fibrerna delat upp sig i fyra strömmar, där de

mest flexibla gått i ström 1 och de styvaste i ström 4. Ström 5 verkar innehålla en större andel

sommarvedsfibrer som är grövre och mindre fibrillerade än vårvedsfibern och som därför ger

lägre ett dragindex och sämre bindning.

Av fibrerna i ström fyra verkar också (enligt mikroskopibilder) en stor del av denna ström

innehålla trasiga och klippta fibrer. Det kan betyda att fibrerna har en fibrillerad yta, och

därmed binder bra till andra fibrer, trots att de är styvare än fibrerna i ström 5. Resultaten från

KCL måste dock betraktas med viss försiktighet då endast 50 fibrer per ström undersöks. Att

ström 4 innehåller många kapade och trasiga fibrer stöds också av Kure et al [26] som menar

att trasiga fibrer ofta har tunn cellvägg, och främst återfinns i acceptet. Isåfall skulle de styva,

trasiga fibrerna ha fortsatt genom fraktioneringen till den sista fraktioneringen, där de skulle

ha samlats i acceptet (ström 4).

72

4.3 Resultat sammanfattning

• Metoden att med hjälp av en hydrocyklon fraktionera fibrerna i en mekanisk massa i

fem strömmar, efter fallande bindningsförmåga, fungerar

• TMPB innehåller en större andel mycket bra bindande fibrer än TMPA

• Ett enhetligt dragindex oberoende av injektmassans egenskaper kan inte utläsas i varje

ström

• Fraktioneringen efter bindning fungerar bäst på korta fibrer i 30-50 fraktionen

• Det finns potential att med hjälp av resultaten från fraktioneringen i hydrocyklon

utveckla en lab - metod för att karakterisering av fiberbindningsfördelning i mekanisk

massa

73

5. Fortsatt arbete

Försöken att fraktionera de mekaniska massorna med avseende på bindning har visat sig

fungera bra, vilket gör att det nu finns ett värdefullt underlag av referensdata som bör

analyseras ytterligare. Det vore också intressant att undersöka hur andra typer av mekaniska

massor delar upp sig i hydrocyklonerna, därför rekommenderas att ytterligare försök utförs på

Noss ABs pilotanläggning. För att ta fram en metod för att enkelt kunna utläsa fördelning av

egenskaper som ger bra bindning bör ytterligare analysmetoder, t ex optiska, tas med i bilden.

74

6. Referenser

1 ”The Ljungberg Textbook: Pulp Technology”, 2004, KTH Fibre and Polymer

technology, Stockholm, Sverige

2 ”Mechanical Pulping” Jan Sundholm, 1999, Book 5, Gummerus Printing, Jyväskylä,

Finland, ISBN: 952 – 5216 – 05 - 5

3 ”Pappersteknik” Christer Fellers, Bo Norman, 1998, Institutionen för Pappersteknik,

Kungl Tekniska Högskolan, Stockholm, Sverige, ISBN: 91 – 7170 – 741 – 7

4 ”The Ljungberg Textbook: Wood Chemistry and Wood Biotechnology”, 2004, Editor

Gunnar Henriksson, KTH Fibre and Polymer technology, Stockholm, Sverige

5 “Fiber Teknologi”, Lars Wågberg 2004, föreläsningsanteckningar

6 “Bulky papers with high internal bond strength”

Gunilla Petterson, Hans Höglund, Mid-Sweden University, Sweden

Lars Wåberg, KTH, Sweden.

7 “Irreversible long fibre collapse at high temperature reject refining in a TMP

System - Effects on fibre and surface properties”

Sven Norgren, Hans Höglund, Mid-Sweden University, Sweden

8 “Quantitative effects of fibre and fines properties on micro-structure and

properties of mechanical pulp handsheet”

Kathrin Mörseburg, Paper and Fibre Research Institute, Norway

Ola H. Diserud, Norwegian Institute for Nature Research, Norway

Øyvind Eriksen, Norwegian University of Science and Technology, Norway

9 “Fibre collapse and de-collapse determined by cross-sectional geometry”

Alan Dickson, Stuart Corson, Nicola Dooley, Ensis Papro, New Zealand

75

10 “Fibrillation of mechanical pulp fibers”

Taegeun Kang, Phichit Somboom, Hannu Paulapuro, Helsinki University of

Technology, Finland

11 http://www.lsbu.ac.uk/water/hycel.html (Bild cellulosa)2005-10-12

12http://prosjektweb.nordicinnovation.net/news/default.asp?proID=32&show=ar

t&artID=106 (finmaterial) 2005-10-13

13 ”Paper Physics, The Ljungbergs Textbook”, 2004, KTH Fiber and Polymer technology,

Stockholm, Sverige

14 “Mekanisk massa”, Hans Höglund, 2004, doktorandkurs mekanisk massateknik,

Mitthögskolan, Sundsvall, Sverige

15 http://www.helsinki.fi/~orgkm_ww/lignin_structure.html 2005-10-14

16 “Fibre characterization using confocal microscopy – collapse behaviour of

mechanical pulp fibres”, H. F. Jang, R. Amiri, R.S. Seth, A. Karnis, Pulp and paper Institute

of Canada

17 “Characterization of the collapse behaviour of papermaking fibres using confocal

microscopy”, H.F. Jang, R.S. Seth, Pulp and paper Institute of Canada

18 “Fiber suspension velocity measurements in an through – flow hydrocyklone”, Jonas

Bergström, Licentiate Thesis, Stockholm, Sweden, 2004

19 “Fibre fractionation in hydrocyclones”, T. Rehmat, R. Branion, 81st Annual Meeting

Technical Section, 31 Jan. – 3 Feb. 1995, Montreal, Canada, Preprints B, pp B105 – B125

20 “Theoretical aspects of a pulp suspension flowing in a conventional hydrocyklone”, J

W J Ferguson, Tappi J, vol 71, no 1, Jan 1988, pp 125-128

76

21 “Fractionation of unbleached softwood kraft pulp with wedge vire pressure screen

and hydrocyclone” (Lic thesis) S Panula-Ontto, KCL Communications 6, Espoo, Finland:

KCL, 2003, 128pp

22 “Fibre fractionation in hydrocyclones”, Sheau – Ling Ho, Tazim Rehmat, Richard

Branion, 84th annual meeting technical section, Montreal Canada, 27 – 30 Jan 1998, UBC

pulp and Paper Centre

23 “The possibility of fractionating softwood sulphate according to cell wall thickness”,

Leena Paavilainen, 1990, Fibre Technology, Research and Development, Vantaa, Finland

24 “Refining of mechanical pulp rejects”, A Karnis, Domtar Inc Research Centre

Senneville, Quebec, Canada 8

25 “Characterization of fiber-fiber bond strength from paper mechanical properties”,

1991, Robert A. Stratton, Institute of Paper Science and Technology, Atlanta, GA, USA,

TAPPI Press 1991 pp 359-716

26 “Hydrocyclone separation, and reject refining, of thick-walled mechanical fibres”, K-

A Kure, G Dahlqvist, J Ekström, T Helle, Nordic Pulp Paper Res vol 14 no 2, June 1999, pp

100-104

27 “Characterization of mechanical pulp fines with a small hydrocyclone part 1, the

principle and nature of the separation” J.R Wood, M Grondin, A Karnis, 1990, 76th Annual

Meeting of the Technical Section, Canadian Pulp and Paper Association, Preprints B, pp 137

– 142

28 “ Mechanical behaviour of early- and latewood under compression load”, K – N Law,

2001, International mechanical pulping conference, Helsinki, Finland, vol 1, pp 159 – 166

29 “Advanced process for production of high quality mechanical pulps for value – added

paper grades”, 2005, Oleg Shagaev, Bernt Bergström, Noss AB, Norrköping, Sverige

77

30 ”Measurements of radial Particle Velocities in a Fiber Suspension in a hydrocyclone

with an Ultrasonic Velocity Profiler”, Stefanie Poggendorf, KTH Fibre and Polymer

Technology, Sverige, 2004

31 “Effect of hydrocyclone fractionation on mechanical pulp drainability and freeness”,

2005, Oleg Shagaev, Bernt Bergström, Noss AB, Norrköping, Sverige

32 “Utvärdering av massareningen vid STORA Kvarnsvedens TMP – fabrik”, Elisabeth

Bälter, Jens Erkers, 1987, specialarbete

33 ”Using confocal microscopy to characterize the collapse behavior of fibers”, H. F.

Jang, R. S. Seth, 1998, Tappi J vol 81 no 5, pp 167 – 174

34 “The distinguishing character of thermomechanical pulp”, Ulla – Brill Mohlin,

Swedish Forest Products Research Laboratory, Stockholm, Sweden

35 “Improved quality control and process design in production of mechanical pulp by

the use of factor analysis”, Olof Ferritsius, Rita Ferritsius, STORA Corporate Research,

Falun, Sweden

36 “Combined pulp strength parameter has many uses, some limitations”, Gary Smook,

Pulp and Paper September 1985

37 “Bonding properties of mechanical pulps”, A. Karnis, J.R. Wood, 1981, Domtar Inc

Montreal, Canada

38 “Flexibilizatione of wood fibre by transverse compression and its implication in

refining”, Ken Law, Centre integer en Pâtes et Papiers, Université du Québec à Trois-

Rivières, Canada

39 “Online wood chip quality measurement: Chip density and Wood species Varation”,

F. Ding, K. Vézina, P. Bédard, Québec, Canada

78

40 “Fibre – Fibre bonding and ways of characterizing bond strength”, E. Retulainen,

Helsinki University of Technology, K. Ebeling, Kymmene Corporation

41 “Energy savings in TMP by high temperature LC / MC refining”, H Muenster,

Austria, O Ferritsius, Stora Enso, Sweden, Michael Lecourt, In TechFibre–Afocel, France,

Michael Petit–Conil, In TechFibre-CTP, France

42 “Energy efficiency and long fibre quality play an important role in the growth of

RTS capacity”, M Sabourin, Andritz Inc, Springfield, Ohio, USA, G Harris, Andritz Ltd,

Montreal,Quebec, Canada

43 “Evaluation of pulp quality through sedimentation measurements”, R.F Wakelin,

Norske Skog Research & Development, Hönefoss, Norge, 58th Appita Annual General

Conference, Canberra, 2004

79

7. Bilagor

Bilaga 1: Beräkningar

Bilaga 2: BauerMcNett fördelning

Bilaga 3: Fysikaliska egenskaper

Bilaga 4: Fraktionsuppdelning per ström

Bilaga 5: Simons’s stain

Bilaga 6: Finmaterial

Bilaga 7: Fiberspinning, mikroskopibilder

Bilaga 8: Mikroskopibilder per ström

Bilaga 9: Fiberlängd, medelvärden

Bilaga 10: Fiberlängdsfördelning ouppslagen / varmuppslgen

Bilaga 11: Fiberlängdsfördelning population, längdviktat, viktviktat

Bilaga 12: R100-viktad fiberlängdsfördelning

Bilaga 13: Fördelningskurvor dragindexfördelning

Bilaga 14: Fiberstyvhet, Tam Doo & Kerekes metod

80

7.1 Bilaga 1: Beräkningar

7.1.1 Beräkning:

Procent R100 av hela massan som går i varje ström

Till att börja med beräknas hur många gram som gått ut i varje ström.

)100

1(*____n

cykloninnströmiut

Rmmm −= (ekv1:1)

Räknebas: 100,00 g massa in totalt (injekt)

TMPA

Steg 1:

Rm1 = 67 vilket enligt ekv 1:1 ger att 67 vikt % av injektet går i spetsen och resterande (1 –

Rm) går i basen (tas ut som ström 1).

Bas 1: 100,00*(1-0,67) = 33,00 g

Spets 1: Rm1 = 67,00 gram

Pss beräknas gram ut i de övriga strömmarna, för TMPA och TMPB, mha ekv 1:1.

Steg 2:

Rm2 = 68,

dvs ut i bas 2 är: 67,00*(1-0,68) = 21,44 g

vidare med spets 2 är 67,00*0,68 = 45,56 g

Steg 3:

Rm3 = 56,

dvs ut i bas 3 är: 45,56*(1-0,56) = 20,05 g

vidare med spets 3 är 45,56*0,56 = 25,51 g

81

Steg 4:

Rm4 = 50,

dvs ut i bas 4 är: 25,51*(1-0,50) = 12,76 g

vidare med spets 4 är 25,51*0,50 = 12,76 g (spets 4 = ström 5)

TMPB

Steg 1:

Rm1 = 62 vilket ger (ekv 1:1) att 62 vikt % av injektet går i spetsen och resterande (1 – Rm1)

går i basen (tas ut som ström 1).

Räknebas: 100,00 g massa in totalt.

I bas 1: 100,00*(1-0,62) = 38,00 g

I spets 1 går: Rm1 = 62,00 gram.

Steg 2:

Rm2 = 61,

dvs ut i bas 2 är: 62,00*(1-0,61) = 24,18 g

vidare med spets 2 är 62,00*0,61 = 37,82 g

Steg 3:

Rm3 = 62,

dvs ut i bas 3 är: 37,82*(1-0,62) = 14,37 g

vidare med spets 3 är 37,82*0,62 = 23,45 g

Steg 4:

Rm4 = 60,

dvs ut i bas 4 är: 23,45*(1-0,60) = 9,38 g

vidare med spets 4 är 23,45*0,60 = 14,07 g (spets 4 = ström 5)

82

TMPA Ström Massa [g] 1 33,00 2 21,44 3 20,05 4 12,76 5 12,76

Tabell 1.1: Mängd massa ut per ström, TMPA

TMPB Ström Massa [g] 1 38,00 2 24,18 3 14,37 4 9,38 5 14,07

Tabell 1.2: Mängd massa ut per ström, TMPB

83

För att nu bestämma hur stor del av den totala andelen R100 (R100 innebär fibrer som ej

passerat en Bauer McNett plåt med trådtäthet 100 mesh) som gått ut i varje ström, används

Bauer McNett värden.

injektR

nströmRnströmRav

100%

)(100%)(_100__% = (ekv1:2)

TMPA

Procent R100 TMPA, beräknas med hjälp av ekv 1:2 (se ovan)

Injekt: 70,5 % R100

Ström 1: 47,0 % R100 � (47,0 / 70,5) * 33,00 g = 22,0 % av R100

Ström 2: 65,5 % R100 � (65,5 / 70,5) * 21,44 g = 19,9 % av R100

Ström 3: 84,9 % R100 � (84,9 / 70,5) * 20,05 g = 24,1 % av R100

Ström 4: 90,6 % R100 � (90,6 / 70,5) * 12,76 g = 16,4 % av R100

Ström 5: 93,2 % R100 � (93,2 / 70,5) * 12,76 g = 16,9 % av R100

-------------

99,3 % (aa)

TMPB

Procent R100 TMPB, beräknas med hjälp av ekv 1:2 (se ovan)

Injekt: 66,6 % R100

Ström 1: 53,6 % R100 � (53,6 / 66,6) * 38,00 g = 30,6 % av R100

Ström 2: 65,5 % R100 � (68,5 / 66,6) * 24,18 g = 24,9 % av R100

Ström 3: 78,6 % R100 � (78,6 / 66,6) * 14,37 g = 17,0 % av R100

Ström 4: 83,4 % R100 � (83,4 / 66,6) * 9,38 g = 11,7 % av R100

Ström 5: 87,0 % R100 � (87,0 / 66,6) * 14,07 g = 18,4 % av R100

--------------

102,6 % (bb)

Eftersom mätmetoden (Bauer McNett) ger en liten spridning, samt för att kompensera för

avrundningsfel, så delas respektive ströms procentdel R100 med dess sammanlagda mängd

R100 (som borde vara 100 %). Det gör att felet anses vara lika stort i varje ström.

84

felinklRsammanlagt

nströmRavkorrigeratnströmRav

__100_

)(_100__%_)(_100__% = (ekv1.3)

TMPA:

Tot_R100_inkl_fel = (aa) = 99,3 %

Ekv 1.3�

Ström 1: 22,0 % R100 � (22,0 / 99,3) * 100 = 22,2 % av R100 (korrigerat)

Ström 2: 19,9 % R100 � (19,9 / 99,3) * 100 = 20,0 % av R100 (korrigerat)

Ström 3: 24,1 % R100 � (24,1 / 99,3) * 100 = 24,3 % av R100 (korrigerat)

Ström 4: 16,4 % R100 � (16,4 / 99,3) * 100 = 16,5 % av R100 (korrigerat)

Ström 5: 16,9 % R100 � (16,9 / 99,3) * 100 = 17,0 % av R100 (korrigerat)

TMPB

Tot_R100_inkl_fel = (bb) = 102,6 %

Ekv 1.3 �

Ström 1: 30,6 % R100 � (30,6 / 102,6) * 100 = 29,8 % av R100 (korrigerat)

Ström 2: 24,9 % R100 � (24,9 / 102,6) * 100 = 24,3 % av R100 (korrigerat)

Ström 3: 17,0 % R100 � (17,0 / 102,6) * 100 = 16,6 % av R100 (korrigerat)

Ström 4: 11,7 % R100 � (11,7 / 102,6) * 100 = 11,4 % av R100 (korrigerat)

Ström 5: 18,4 % R100 � (18,4 / 102,6) * 100 = 17,9 % av R100 (korrigerat)

TMPA Ström % R100 1 22,2 2 20,0 3 24,3 4 16,5 5 17,0 Tabell 1.3: Procent R100 ut per ström, TMPA

85

TMPB Ström % R100 1 29,8 2 24,3 3 16,6 4 11,4 5 17,9 Tabell 1.4: Procent R100 ut per ström, TMPB

7.1.2 Beräkning: Procent av resp Bauer - fraktion som hamnar i varje ström

För att få reda på hur respektive Bauer – fraktion från injektet (R16, 16-30, 30-50, 50-100)

delar upp sig på de olika strömmarna används Bauer McNett värden.

nströmiutminjektionbauerfrakt

nströmionbauerfraktionbauerfraktav ___*

__%

)(__%__% = (ekv1.4)

Med samma princip som för ekv 1.3 beräknas också ett korrigerat värde, där det antas att

spridningsfelet är lika stort i varje steg, se ekv 1.5 nedan.

)(____

)(___%_)(___%

ccfelinklionBauerfraktrespsammanlagt

nströmionBauerfraktrespkorrigeratnströmionBauerfraktresp =

(ekv 1:5)

TMPA

R16

Injekt: 18,1 % R16

Ekv 1:4 �

Ström 1: 8,9 % R16 � 8,9 / 18,1 * 33,00 g = 16,2 % av all R16 går i ström 1

Ström 2: 15,5 % R16 � 15,5 / 18,1 * 21,44 g = 18,4 % av all R16 går i ström 2

Ström 3: 27,3 % R16 � 27,3 / 18,1 * 20,05 g = 30,2 % av all R16 går i ström 3

Ström 4: 28,1% R16 � 12,8 / 18,1 * 12,76 g = 9,0 % av all R16 går i ström 4

Ström 5: 23,5 % R16 � 23,5 / 18,1 * 12,76 g = 16,6 % av all R16 går i ström 5

----------------

86

90,4 % (cc)

Korrigerat R16

cc = 90,4 %

Ekv 1:5 �

Ström 1: 16,2 % R16 � 16,2 / 90,4 * 100 = 17,9 % av all R16 går i ström 1 (korrigerat)

Ström 2: 18,4 % R16 � 18,4 / 90,4 * 100 = 20,4 % av all R16 går i ström 2 (korrigerat)

Ström 3: 30,2 % R16 � 30,2 / 90,4 * 100 = 33,4 % av all R16 går i ström 3 (korrigerat)

Ström 4: 9,0 % R16 � 9,0 / 90,4 * 100 = 10,0 % av all R16 går i ström 4 (korrigerat)

Ström 5: 16,6 % R16 � 16,6 / 90,4 * 100 = 18,4 % av all R16 går i ström 5 (korrigerat)

16-30 TMPA

Injekt: 30,7 % 16-30

Ekv 1:4 �

Ström 1: 20,8 % 16-30 � 20,8 / 30,7 * 33,00 g = 22,4 % av all 16-30 går i ström 1

Ström 2: 29,5 % 16-30 � 29,5 / 30,7 * 21,44 g = 20,6 % av all 16-30 går i ström 2

Ström 3: 35,6 % 16-30 � 35,6 / 30,7 * 20,05 g = 23,3 % av all 16-30 går i ström 3

Ström 4: 39,6 % 16-30 � 39,6 / 30,7 * 12,76 g = 16,5 % av all 16-30 går i ström 4

Ström 5: 41,1 % 16-30 � 41,1 / 30,7 * 12,76 g = 17,1 % av all 16-30 går i ström 5

---------------

99,9 % (cc)

Korrigerat 16-30

cc = 99,9

Ekv 1:5 �

Ström 1: 22,4 % 16-30 � 22,4 / 99,9 * 100 = 22,4 % av all 16-30 går i ström 1 (korrigerat)

Ström 2: 20,6 % 16-30 � 20,6 / 99,9 * 100 = 20,6 % av all 16-30 går i ström 2 (korrigerat)

Ström 3: 23,3 % 16-30 � 23,3 / 99,9 * 100 = 23,3 % av all 16-30 går i ström 3 (korrigerat)

Ström 4: 16,5 % 16-30 � 16,5 / 99,9 * 100 = 16,5 % av all 16-30 går i ström 4 (korrigerat)

Ström 5: 17,1 % 16-30 � 17,1 / 99,9 * 100 = 17,1 % av all 16-30 går i ström 5 (korrigerat)

30-50 TMPA

Injekt: 12,7 % 30-50

Ekv 1:4 �

87

Ström 1: 8,8 % 30-50 � 8,8 / 12,7 * 33,00 g = 22,9 % av all 30-50 går i ström 1

Ström 2: 10,9 % 30-50 � 10,9 / 12,7 * 21,44 g = 18,4 % av all 30-50 går i ström 2

Ström 3: 12,9 % 30-50 � 12,9 / 12,7 * 20,05 g = 20,4 % av all 30-50 går i ström 3

Ström 4: 13,8 % 30-50 � 13,8 / 12,7 * 12,76 g = 13,9 % av all 30-50 går i ström 4

Ström 5: 17,8 % 30-50 � 17,8 / 12,7 * 12,76 g = 17,9 % av all 30-50 går i ström 5

-------------

93,5 % (cc)

Korrigerat 30-50

cc = 93,5 %

Ekv 1:5 �

Ström 1: 22,9 % 30-50 � 22,9 / 93,5 * 100 = 24,5 % av all 30-50 går i ström 1 (korrigerat)

Ström 2: 18,4 % 30-50 � 18,4 / 93,5 * 100 = 19,7 % av all 30-50 går i ström 2 (korrigerat)

Ström 3: 20,4 % 30-50 � 20,4 / 93,5 * 100 = 21,8 % av all 30-50 går i ström 3 (korrigerat)

Ström 4: 13,9 % 30-50 � 13,9 / 93,5 * 100 = 14,9 % av all 30-50 går i ström 4 (korrigerat)

Ström 5: 17,9 % 30-50 � 17,9 / 93,5 * 100 = 19,1 % av all 30-50 går i ström 5 (korrigerat)

50-100 TMPA

Injekt: 9,0 % 50-100

Ekv 1:4 �

Ström 1: 11,1 % 50-100 � 11,1 / 9,0 * 33,00 g = 40,7 % av all 50-100 går i ström 1

Ström 2: 9,7 % 50-100 � 9,7 / 9,0 * 21,44 g = 23,1 % av all 50-100 går i ström 2

Ström 3: 9,2 % 50-100 � 9,2 / 9,0 * 20,05 g = 20,5 % av all 50-100 går i ström 3

Ström 4: 9,2 % 50-100 � 9,2 / 9,0 * 12,76 g = 13,0 % av all 50-100 går i ström 4

Ström 5: 10,8 % 50-100 � 10,8 / 9,0 * 12,76 g = 15,3 % av all 50-100 går i ström 5

-----------

112,6 % (cc)

Korrigerat 50-100

cc = 112,6 %

Ekv 1:5 �

88

Ström 1: 40,7 % 50-100 � 40,7 / 112,6 * 100 =36,1 % av all 50-100 går i ström 1 (korrigerat)

Ström 2: 23,1 % 50-100 � 23,1 / 112,6 * 100 =20,5 % av all 50-100 går i ström 2 (korrigerat)

Ström 3: 20,5 % 50-100 � 20,5 / 112,6 * 100 =18,2 % av all 50-100 går i ström 3 (korrigerat)

Ström 4: 13,0 % 50-100 � 13,0 / 112,6 * 100 =11,5 % av all 50-100 går i ström 4 (korrigerat)

Ström 5: 15,3 % 50-100 � 15,3 / 112,6 * 100 =13,6 % av all 50-100 går i ström 5 (korrigerat)

R16 16-30 30-50 50-100 Ström 1 17,9 22,4 24,5 36,1 Ström 2 20,4 20,6 19,7 20,5 Ström 3 33,4 23,3 21,8 18,2 Ström 4 10,0 16,5 14,9 11,5 Ström 5 18,4 17,1 19,1 13,6 Tabell 1:5. Uppdelning av respektive Bauerfraktion per ström, TMPA [%]

TMPB

R16 TMPB

Injekt: 17,4 % R16

Ekv 1:4 �

Ström 1: 12,6 % R16 � 12,6 / 17,4 * 38,00 g = 27,5 % av all R16 går i ström 1

Ström 2: 18,5 % R16 � 18,5 / 17,4 * 24,18 g = 25,7 % av all R16 går i ström 2

Ström 3: 23,4 % R16 � 23,4 / 17,4 * 14,37 g = 19,3 % av all R16 går i ström 3

Ström 4: 28,0 % R16 � 28,0 / 17,4 * 9,38 g = 15,1 % av all R16 går i ström 4

Ström 5: 26,5 % R16 � 26,5 / 17,4 * 14,07 g = 21,4 % av all R16 går i ström 5

-----------------

109,0 % (cc)

Korrigerat R16 TMPB

cc = 109,0 %

Ekv 1:5 �

Ström 1: 27,5 % R16 � 27,5 / 109,0 * 100 = 25,2 % av all R16 går i ström 1 (korrigerat)

Ström 2: 25,7 % R16 � 25,7 / 109,0 * 100 = 23,6 % av all R16 går i ström 2 (korrigerat)

Ström 3: 19,3 % R16 � 19,3 / 109,0 * 100 = 17,7 % av all R16 går i ström 3 (korrigerat)

89

Ström 4: 15,1 % R16 � 15,1 / 109,0 * 100 = 13,9 % av all R16 går i ström 4 (korrigerat)

Ström 5: 21,4 % R16 � 21,4 / 109,0 * 100 = 19,6 % av all R16 går i ström 5 (korrigerat)

16-30 TMPB

Injekt: 28,4% 16-30

Ekv 1:4 �

Ström 1: 21,7 % 16-30 � 21,7 / 28,4 * 38,00 g = 29,0 % av all 16-30 går i ström 1

Ström 2: 28,4 % 16-30 � 28,4 / 28,4 * 24,18 g = 24,2 % av all 16-30 går i ström 2

Ström 3: 33,3 % 16-30 � 33,3 / 28,4 * 14,37 g = 16,8 % av all 16-30 går i ström 3

Ström 4: 32,5 % 16-30 � 32,5 / 28,4 * 9,38 g = 10,7 % av all 16-30 går i ström 4

Ström 5: 38,4 % 16-30 � 38,4 / 28,4 * 14,07 g = 19,0 % av all 16-30 går i ström 5

---------------------

99,7 % (cc)

Korrigerat 16-30 TMPB

cc = 99,7 %

Ekv 1:5 �

Ström 1: 29,0 % 16-30 � 29,0 / 99,7 * 100 = 29,0 % av all 16-30 går i ström 1 (korrigerat)

Ström 2: 24,2 % 16-30 � 24,2 / 99,7 * 100 = 24,3 % av all 16-30 går i ström 2 (korrigerat)

Ström 3: 16,8 % 16-30 � 16,8 / 99,7 * 100 = 16,9 % av all 16-30 går i ström 3 (korrigerat)

Ström 4: 10,7 % 16-30 � 10,7 / 99,7 * 100 = 10,7 % av all 16-30 går i ström 4 (korrigerat)

Ström 5: 19,0 % 16-30 � 19,0 / 99,7 * 100 = 19,1 % av all 16-30 går i ström 5 (korrigerat)

30-50 TMPB

Injekt: 10,9 % 30-50

Ekv 1:4 �

Ström 1: 9,2 % 30-50 � 9,2 / 10,9 * 38,00 g = 32,1 % av all 30-50 går i ström 1

Ström 2: 11,2 % 30-50 � 11,2 / 10,9 * 24,18 g = 24,8 % av all 30-50 går i ström 2

Ström 3: 11,8 % 30-50 � 11,8 / 10,9 * 14,37 g = 15,6 % av all 30-50 går i ström 3

Ström 4: 13,4 % 30-50 � 13,4 / 10,9 * 9,38 g = 11,5 % av all 30-50 går i ström 4

Ström 5: 13,0 % 30-50 � 13,0 / 10,9 * 14,07 g = 16,8 % av all 30-50 går i ström 5

90

---------

100,8 % (cc)

Korrigerat 30-50 TMPB

cc = 100,8 %

Ekv 1:5 �

Ström 1: 32,1 % 30-50 � 32,1 / 100,8 * 100 = 31,8 % av all 30-50 går i ström 1 (korrigerat)

Ström 2: 24,8 % 30-50 � 24,8 / 100,8 * 100 = 24,6 % av all 30-50 går i ström 2 (korrigerat)

Ström 3: 15,6 % 30-50 � 15,6 / 100,8 * 100 = 15,5 % av all 30-50 går i ström 3 (korrigerat)

Ström 4: 11,5 % 30-50 � 11,5 / 100,8 * 100 = 11,4 % av all 30-50 går i ström 4 (korrigerat)

Ström 5: 16,8 % 30-50 � 16,8 / 100,8 * 100 = 16,7 % av all 30-50 går i ström 5 (korrigerat)

50-100 TMPB

Injekt: 9,9 % 50-100

Ekv 1:4 �

Ström 1: 10,2 % 50-100 � 10,2 / 9,9 * 38,00 g = 39,2 % av all 50-100 går i ström 1

Ström 2: 10,5 % 50-100 � 10,5 / 9,9 * 24,18 g = 25,6 % av all 50-100 går i ström 2

Ström 3: 10,1 % 50-100 � 10,1 / 9,9 * 14,37 g = 14,7 % av all 50-100 går i ström 3

Ström 4: 9,5 % 50-100 � 9,5 / 9,9 * 9,38 g = 9,0 % av all 50-100 går i ström 4

Ström 5: 9,2 % 50-100 � 9,2 / 9,9 * 14,07 g = 13,1 % av all 50-100 går i ström 5

-----------

101,6 % (cc)

Korrigerat 50-100 TMPB

cc = 101,6 %

Ekv 1:5 �

Ström 1: 39,2 % 50-100 � 39,2 / 101,6 * 100 =38,6 % av all 50-100 går i ström 1 (korrigerat)

Ström 2: 25,6 % 50-100 � 25,6 / 101,6 * 100 =25,2 % av all 50-100 går i ström 2 (korrigerat)

Ström 3: 14,7 % 50-100 � 14,7 / 101,6 * 100 =14,5 % av all 50-100 går i ström 3 (korrigerat)

Ström 4: 9,0 % 50-100 � 9,0 / 101,6 * 100 = 8,9 % av all 50-100 går i ström 4 (korrigerat)

Ström 5: 13,1 % 50-100 � 13,1 / 101,6 * 100 =12,9 % av all 50-100 går i ström 5 (korrigerat)

91

R16 16-30 30-50 50-100 Ström 1 25,2 29,0 31,8 38,6 Ström 2 23,6 24,3 24,6 25,2 Ström 3 17,7 16,9 15,5 14,5 Ström 4 13,9 10,7 11,4 8,9 Ström 5 19,6 19,1 16,7 12,9 Tabell 1:6: Uppdelning av respektive Bauerfraktion per ström, TMPB [%]

7.1.3 Fiberlängd

Beräkning av aritmetiskt medelvärde, längdviktat medelvärde, viktviktat medelvärde

(Beräknas automatiskt vid körning i Kajaani FS-200)

Aritmetiskt medelvärde: ∑

∑

i

i

i

ii

n

ln

(Ekv 1:6)

ni = antal fibrer

li = fiberlängd

Längdviktat medelvärde: ∑

∑

i

ii

i

ii

ln

ln 2

(Ekv 1:7)

Viktviktat medelvärde: ∑

∑

i

ii

i

i

i

ln

ln

2

3

(Ekv 1:8)

7.1.4 Beräkningar av procent R100 i varje ström, för att få en fördelning av R100 att

användas till att vikta fiberlängdsfördelningskurvor. Vid nedanstående beräkning räknas

finmaterialets betydelse bort. Andelen R100 i respektive ström räknas alltså som den hela

massan. Det antas att inget finmaterial finns i Bauer-fraktionerna.

)(_100

)(___%)(____100%

nströmTotR

nströmionbauerfraktrespnströmionBauerfraktrespviktatR =

(Ekv 1:9)

92

Exempel, ström 1, TMPB

R100 (ström 1) = 53,6 %, hela ström 1 består av 53,6 % R100 (dvs finmaterialet räknas bort)

R16: 12,6 % av hela ström 1

5,232350,06,536,12

≈= % av R100 i ström 1 går i R16 fraktionen

16-30: 21,7 % av hela ström 1

5,404049,06,537,21

≈= % av R100 i ström 1 går i 16-30 fraktionen

30-50: 9,2 % av hela ström 1

2,171716,06,53

2,9≈= % av R100 i ström 1 går i 30-50 fraktionen

50-100: 10,2 % av ström 1

0,191903,06,532,10

≈= % av R100 i ström 1 går i 50-100 fraktionen

På samma sätt beräknas R100-viktade Bauer-värden för övriga strömmar, TMPA och TMPB.

TMPA Injekt

R100 = 70,5 %

R16: 18,1 / 70,5 = 25,7 %

16-30: 30,7 / 70,5 = 43,6 %

30-50: 12,7 / 70,5 = 18,0 %

50-100: 9,0 / 70,5 = 12,8 %

93

TMPA Ström 1:

R100 = 47,0 %

R16: 8,9 / 47,0 = 18,9 %

16-30: 20,8 / 47,0 = 44,3 %

30-50: 8,8 / 47,0 = 18,7 %

50-100: 11,1 / 47,0 = 23,6 %

TMPA Ström2:

R100 = 65,5 %

R16: 15,5 / 65,5 = 23,7 %

16-30: 29,5 / 65,5 = 45,0 %

30-50: 10,9 / 65,5 = 16,6 %

50-100: 9,7 / 65,5 = 14,8 %

TMPA Ström 3:

R100 = 84,9 %

R16: 27,3 / 84,9 = 32,2 %

16-30: 35,6 / 84,9 = 41,9 %

30-50: 12,9 / 84,9 = 15,2 %

50-100: 9,2 / 84,9 = 10,8 %

TMPA Ström 4:

R100 = 90,6 %

R16: 28,1 / 90,6 = 31,0 %

16-30: 39,6 / 90,6 = 43,7 %

30-50: 13,8 / 90,6 = 15,2 %

50-100: 9,2 / 90,6 = 10,2 %

94

TMPA Ström 5:

R100 = 93,2 %

R16: 23,5 / 93,2 = 25,2 %

16-30: 41,1 / 93,2 = 44,1 %

30-50: 17,8 / 93,2 = 19,1 %

50-100: 10,8 / 93,2 = 11,6 %

TMPB Injekt:

R100 = 66,6 %

R16: 17,4 / 66,6 = 26,1 %

16-30: 28,4 / 66,6 = 42,6 %

30-50: 10,9 / 66,6 = 16,4 %

50-100: 9,85 / 66,6 = 14,8 %

TMPB Ström 1:

R100 = 53,6 %

R16: 12,6 / 53,6 = 23,5 %

16-30: 21,7 / 53,6 = 40,5 %

30-50: 9,2 / 53,6 = 17,2 %

50-100: 10,2 / 53,6 = 19,0 %

TMPB Ström 2:

R100 = 68,5 %

R16: 18,45 / 68,5 = 26,9 %

16-30: 28,4 / 68,5 = 41,5 %

30-50: 11,15 / 68,5 = 16,3 %

50-100: 10,5 / 68,5 = 15,3 %

95

TMPB Ström 3:

R100 = 78,6 %

R16: 23,35 / 78,6 = 29,7 %

16-30: 33,3 / 78,6 = 42,4 %

30-50: 11,8 / 78,6 = 15,0 %

50-100: 10,1 / 78,6 = 12,8 %

TMPB Ström 4:

R100 = 83,4 %

R16: 28,0 / 83,4 = 33,6 %

16-30: 32,5 / 83,4 = 39,0 %

30-50: 13,4 / 83,4 = 16,1 %

50-100: 9,2 / 83,4 = 11,0 %

TMPB Ström 5:

R100 = 87,0 %

R16: 26,5 / 87,0 = 30,5 %

16-30: 38,4 / 87,0 = 44,1 %

30-50: 13,0 / 87,0 = 14,9 %

50-100: 9,2 / 87,0 = 10,6 %

R16 16-30 30-50 50-100 Tot R100 Injekt 25,7 43,6 18,0 12,8 70,5 Ström 1 18,9 44,3 18,7 23,6 47,0 Ström 2 23,7 45,0 16,6 14,8 65,5 Ström 3 32,2 41,9 15,2 10,8 84,9 Ström 4 31,0 43,7 15,2 10,2 90,6 Ström 5 25,2 44,1 19,1 11,6 93,2 Tabell 1:7. R100 – viktad Bauerfördelning, TMPA

96

R16 16-30 30-50 50-100 Tot R100 Injekt 26,1 42,6 16,4 14,8 66,6 Ström 1 23,5 40,5 17,2 19,0 53,6 Ström 2 26,9 41,5 16,3 15,3 68,5 Ström 3 29,7 42,4 15,0 12,8 78,6 Ström 4 33,6 39,0 16,1 11,0 83,4 Ström 5 30,5 44,1 14,9 10,6 87,0 Tabell 1.8. R100 – viktad Bauer-fördelning, TMPB

97

7.2. Bilaga 2: Bauer McNett fördelning

TMPA Stora Enso

Ström nr

R16 16→30 30→50 50→100 100→200 Tot R100

Injekt 18,1 30,7 12,7 9 4,5 70,5 Ström 1 8,9 20,8 8,8 8,5 47 Ström 2 15,5 29,5 10,9 9,7 65,5 Ström 3 27,3 35,6 12,9 9,2 84,9 Ström 4 28,1 39,6 13,8 9,2 90,6 Ström 5 23,5 41,1 17,8 10,8 93,2 Tabell 2.1: Bauer McNett fördelning TMPA.

Mätt på varmuppslagen massa, Stora Enso Falun Research Center

TMPB Stora Enso

Ström nr

R16 16→30 30→50 50→100 100→200 TotR100 Injekt 17,4 28,4 10,9 9,9 5 66,6 Ström 1 12,6 21,7 9,2 10,2 53,6 Ström 2 18,5 28,4 11,2 10,5 68,6 Ström 3 23,4 33,3 11,8 10,1 78,6 Ström 4 28 32,5 13,4 9,5 83,4 Ström 5 26,5 38,4 13 9,2 87 Tabell 2:2. Bauer McNett fördelning TMPB.

Mätt på varmuppslagen massa, Falun Stora Enso Research Center

TMPB ouppslagen

Stora Enso

Ström nr

R16 16→30 30→50 50→100 100→200 TotR100 Injekt Ström 1 13,3 20,3 9,1 9,7 52,3 Ström 2 19,6 27,8 10,8 10,2 68,3 Ström 3 26 31 11,7 9,9 78,5 Ström 4 28,7 34,7 12,2 9,7 85,3 Ström 5 26,1 36,6 12,8 8,8 84,2 Tabell 2:3. Bauer McNett fördelning TMPB.

Mätt på icke uppslagen massa på Falun Stora Enso Research Center

98

TMPA

Noss Ström nr R16 16→50 50→100 TotR100

Injekt 27,0 31,2 6,7 66,8

Ström 1 15,1 23,1 6,9 45,1

Ström 2 25,1 29,2 7,0 61,2

Ström 3 37,5 36,2 7,3 81,0

Ström 4 41,0 39,3 8,4 88,7

Ström 5 33,5 44,5 9,3 87,3

Tabell 2:4. Bauer McNett fördelning TMPA.

Mätt på varmuppslagen massa, på Noss AB, Norrköping.

TMPB

Noss Ström nr R16 16�50 50�100 TotR100

Injekt 23,3 29,6 7,9 60,8

Ström 1 18,9 24,1 7,5 50,5

Ström 2 29,4 29,8 8,2 67,5

Ström 3 36,9 31,6 9,8 78,3

Ström 4 40,6 35,5 8,7 84,8

Ström 5 40,8 37,3 9,0 87,0

Tabell 2:5. Bauer McNett fördelning TMPB.

Mätt på varmuppslagen massa, på Noss AB, Norrköping.

TMPA

ström 0 ström 1 ström 2 ström 3 ström 4 ström 5

R16 18,1 8,9 15,5 27,3 28,1 23,5

16-30 30,7 20,8 29,5 35,6 39,6 41,1

30-50 12,7 8,8 10,9 12,9 13,8 17,8

50-100 9,0 8,5 9,7 9,2 9,2 10,8

R100 70,5 46,9 65,5 84,9 90,6 93,2

Tabell 2:6. Diagramunderlag, Bauer McNett fördelning TMP A

(Värden från tabell 2:1)

TMPB

ström 0 ström 1 ström 2 ström 3 ström 4 ström 5

R16 17,4 12,6 18,5 23,4 28,0 26,5

16-30 28,4 21,7 28,4 33,3 32,5 38,4

30-50 10,9 9,2 11,2 11,8 13,4 13,0

50-100 9,9 10,2 10,5 10,1 9,5 9,2

R100 66,6 53,6 68,5 78,6 83,4 87,0

Tabell 2:7. Diagramunderlag, Bauer McNett fördelning TMPB

(Värden från tabell 2:2)

99

Figur 2:1. Fördelning av R100 fibrer, TMPA

Figur 2:2. Fördelning av R100 fibrer, TMPB

100

7.3 Bilaga 3: Fysikaliska egenskaper TMPA och TMPB

Figur 3:1. Dragindex TMPA och TMPB

Figur 3:2. Brottarbetsindex TMPA och TMPB

Figur 3:3. Dragstyvhetsindex TMPA och TMPB

101

Figur 3:4.Töjning TMPA ochTMPB

Figur 3:5. Densitet STFI TMPA och TMPB

Ytvikt R16 TMPA

16-30 TMPA

30-50 TMPA

R16 TMPB

16-30 TMPB

30-50 TMPB

[g / m2] 0 65,2 64,5 65,4 65,4 64,8 67,9

Tabell 3:1 1 62,3 66,3 65,9 64,7 66,5 66,7

2 63,9 65,6 65,2 64,7 66,1 67,0

3 65,2 66,9 65,9 64,0 65,8 66,8

4 65,7 65,0 65,5 61,5 67,1 67,5

5 66,9 65,7 65,0 64,6 65,0 67,8

Tjocklek enkel 0 290 289 233 274 253 206

[micrometer] 1 293 283 195 253 228 167

Tabell 3:2 2 281 266 195 270 231 183

3 308 305 252 272 237 196

4 303 317 279 262 280 216

5 344 329 277 265 286 254

102

Densitet enkelark 0 225 224 280 238 256 330

[kg / m3] 1 213 234 339 256 292 398

Tabell 3:3 2 227 246 335 239 286 366

3 212 219 261 235 277 340

4 217 205 235 235 240 313

5 194 200 235 244 227 267

Tjocklek STFI 0 236 233 196 210 201 173

[mikrometer] 1 224 212 168 189 189 145

Tabell 3:4 2 218 208 173 217 189 161

3 233 239 213 211 193 165

4 241 241 214 203 221 188

5 255 247 229 206 235 216

R16 TMPA

16-30 TMPA

30-50 TMPA

R16 TMPB

16-30 TMPB

30-50 TMPB

(Figur 3:5) 0 276 277 334 311 323 393

Densitet STFI 1 278 312 393 343 352 461

[kg / m3] 2 293 316 377 298 350 417

Tabell 3:5 3 280 280 309 303 341 404

4 273 270 306 303 303 358

5 263 266 284 313 277 313

Dragstyrka 0 0,69 0,62 0,99 0,88 0,96 1,71

[kN / m] 1 0,74 0,93 1,92 1,07 1,44 2,63

Tabell 3:6 2 0,75 0,92 1,60 0,89 1,11 1,83

3 0,59 0,58 0,81 0,94 1,09 1,63

4 0,55 0,46 0,59 0,71 0,81 1,23

5 0,39 0,37 0,33 0,66 0,67 0,74

(Figur 3:1) R16 TMPA

16-30 TMPA

30-50 TMPA

R16 TMPB

16-30 TMPB

30-50 TMPB

Dragindex 0 10,5 9,6 15,1 13,4 14,9 25,3

[Nm / g] 1 11,8 14,1 29,1 16,6 21,6 39,4

Tabell 3:7 2 11,8 14,1 24,6 13,7 16,8 27,2

3 9,1 8,7 12,3 14,7 16,6 24,4

4 8,4 7,1 9,0 11,5 12,1 18,2

5 5,9 5,7 5,1 10,2 10,3 11,0

R16 TMPA

16-30 TMPA

30-50 TMPA

R16 TMPB

16-30 TMPB

30-50 TMPB

(Figur 3:4) 0 0,82 0,82 1,16 0,9 1 1,7

Töjning 1 0,89 0,94 1,67 1,12 1,26 2,36

[%] 2 0,84 0,92 1,37 0,92 1 1,72

Tabell 3:8 3 0,8 0,84 1,04 0,87 1,06 1,6

4 0,73 0,79 0,89 0,87 0,8 1,31

5 0,8 0,85 0,63 0,81 0,84 0,95

103

Brottarbete 0 3,4 3,0 7,4 4,8 6,0 19,8

[J / m2] 1 3,9 5,3 21,5 7,6 11,6 43,4

Tabell 3:9 2 3,8 5,2 14,4 5,0 7,0 21,5

3 2,9 3,0 5,4 5,0 7,3 17,6

4 2,4 2,2 3,2 3,8 3,9 10,7

5 1,8 1,7 1,4 3,3 3,5 4,4

(Figur 3:2) R16 TMPA

16-30 TMPA

30-50 TMPA

R16 TMPB

16-30 TMPB

30-50 TMPB

Brottarbetsindex 0 0,05 0,05 0,11 0,07 0,09 0,29

[J / g] 1 0,06 0,08 0,33 0,12 0,17 0,65

Tabell 3:10 2 0,06 0,08 0,22 0,08 0,11 0,32

3 0,04 0,04 0,08 0,08 0,11 0,26

4 0,04 0,03 0,05 0,06 0,06 0,16

5 0,03 0,03 0,02 0,05 0,05 0,07

R16 TMPA

16-30 TMPA

30-50 TMPA

R16 TMPB

16-30 TMPB

30-50 TMPB

Dragstyvhet 0 115,5 103,9 145,0 145,0 147,4 205,4

[kN / m] 1 115,9 142,1 231,9 155,3 194,1 266,8

Tabell 3:11 2 124,9 143,5 208,8 146,6 172,7 223,4

3 106,0 99,7 125,9 157,1 166,9 201,2

4 104,3 0 98,5 118,4 147,7 173,1

5 0 0 0 119,2 117,2 126,8

(Figur 3:3) R16 TMPA

16-30 TMPA

30-50 TMPA

R16 TMPB

16-30 TMPB

30-50 TMPB

Dragstyvhetsindex 0 1,77 1,61 2,22 2,22 2,27 3,03

[kNm / g] 1 1,86 2,14 3,52 2,40 2,92 4,00

Tabell 3:12 2 1,95 2,19 3,20 2,27 2,61 3,33

3 1,63 1,49 1,91 2,45 2,54 3,01

4 1,59 0 1,5 1,92 2,20 2,56

5 0 0 0 1,84 1,80 1,87

104

7.4 Bilaga 4: Fraktionsuppdelning per ström

Uppdelning av respektive Bauer-fraktion per ström

För beräkningar, se bilaga 1.

TMPA R16 16-30 30-50 50-100 R100

TMPA TMPA TMPA TMPA TMPA

1 17,9 22,4 24,5 30,3 22,1

2 20,4 20,6 19,7 12,6 20,0

3 33,4 23,3 21,8 19,9 24,3

4 10,0 16,5 14,9 22,4 16,5

5 18,4 17,1 19,1 14,8 17,0

Tabell 4:1. Fraktionsuppdelning per ström, TMPA

TMPB R16 16-30 30-50 50-100 R100

TMPB TMPB TMPB TMPB TMPB

1 25,2 29,1 31,8 38,6 29,8

2 23,6 24,3 24,6 25,2 24,2

3 17,7 16,9 15,5 14,5 16,6

4 13,9 10,7 11,4 8,9 11,5

5 19,6 19,1 16,7 12,9 17,9

Tabell 4:2. Fraktionsuppdelning per ström, TMPB

Figur 4:1. Uppdelning av R16 mot R100, TMPA och

TMPB

105

Figur 4:2. Uppdelning 16-30 mot R100, TMPA och

TMPB

Figur 4:3.Uppdelning 30-50 mot R100, TMPA och

TMPB

Figur 4:4.Uppdelning 50-100 mot R100, TMPA och

TMPB

106

Figur 4:5. Uppdelning av R16 fraktionen, TMPA och TMPB

Figur 4:6. Uppdelning av 16-30 fraktionen, TMPA och TMPB

Figur 4:7. Uppdelning av 30-50 fraktionen, TMPA och TMPB

107

Figur 4:8. Fördelning av respektive Bauer fraktion, TMPA

Figur 4:9. Fördelning av respektive Bauer fraktion,

TMPB

108

7.5 Bilaga 5: Simon’s stain Foto: STFI - Packforsk

Simon's stain blå-vit (sämst, 1) TMPA

0

1

2

3

0 1 2 3 4 5

Ström nr

%

Figur 5:1. Simon’s Stain, fördelning av de

sämsta fibrerna (blå – vit) per ström

Simon's stain blå (näst sämst, 2) TMPA

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5

Ström nr

%

Figur 5:2. Simon’s Stain, fördelning av de

näst sämsta fibrerna (blå) per ström

Simon's stain blå-gul (3) TMPA

010

2030

4050

6070

0 1 2 3 4 5

Ström nr

%

Figur 5:3. Simon’s Stain, fördelning av de

medel - bra fibrerna (blå – gul) per ström

Simon's stain grön (näst bäst, 4) TMPA

0

5

10

15

0 1 2 3 4 5

Ström nr

%

Figur 5:4. Simon’s Stain, fördelning av de

näst bästa (grön) fibrerna per ström

Simon's stain gul (bäst, 5) TMPA

0

1

2

3

0 1 2 3 4 5

Ström nr

%

Figur 5:5. Simon’s Stain, fördelning av de

bästa fibrerna (gul) per ström

109

Bild 5:1. Injekt 16-30, TMPA (x10)

Bild 5:2. Injekt 16-30, TMPA (x20)

Bild 5:3. Ström 1, 16-30; TMPA (x10)

Bild 5:4. Ström 1, 16-30, TMPA (x20)

Bild 5:5. Ström 2, 16-30, TMPA (x10)

Bild 5:6. Ström 2, 16-30, TMPA (x20)

110

Bild 5:7. Ström 3, 16-30, TMPA (x10)

Bild 5:8. Ström 3, 16-30, TMPA (x20)

Bild 5:9. Ström 4, 16-30, TMPA (x10)

Bild 5:10. Ström 4, 16-30, TMPA (x20)

Bild 5:11. Ström 5, 16-30, TMPA (x10)

Bild 5:12. Ström 5, 16-30, TMPA (x20)

111

7.6 Bilaga 6: Finmaterial

TMPA TMPA TMPB TMPB

varmuppslagen ouppslagen varmuppslagen ouppslagen

Kajaani Kajaani Kajaani Kajaani

Fines 0 37,7 38,0 43,0 43,9

Kajaani 1 48,5 48,5 48,5 49,0

2 41,8 42,1 43,4 42,8

3 31,0 30,9 38,4 38,8

4 25,2 25,2 33,4 33,4

5 23,6 23,5 30,3 31,2

TMPA TMPA TMPB TMPB

Fines Noss* Stora Enso* Noss*

Stora Enso*

Bauer McNett* 0 31,2 29,5 34,2 33,4

1 54,9 50,6 49,9 46,4

2 38,8 34,5 32,5 31,5

3 19 15,1 21,7 21,4

4 11,3 9,4 15,2 16,6

5 12,7 6,8 13 13

* Fines definieras här som material som passerar 100 mesh

Figur 6:1. Finmaterial varmuppslagen mot ouppslagen massa,

mätt i Kajaani FS-200, TMPA och TMPB.

112

Figur 6:2. Finmaterial mätt som andel fibrer som passerar

en Bauer McNettplåt med trådtäthet 100 mesh. Mätt på

Stora Enso och på Noss AB. TMPA och TMPB.

Figur 6:3. Finmaterial mätt i Kajaani FS-200 på varmuppslagen massa

113

7.7 Bilaga 7: Fiberspinning Ström 3, 16 - 30 fraktion TMPB Foto: Olle Henningson, Stora Enso Research Center Falun 2006

Bild 7:1. Fiberspinning (x0,8)

Bild 7:2. Fiber ingående i fiberspinningen i

bild 7:1. (20x1,25)

Bild 7:3. Fiberspinning

Bild 7:4. Fibriller på fibern i fiberspinningen

Bilderna visar bilder av en s k fiberspinning från TMPB ström 3, långfiber - fraktion 16-30. I figur 7:2 ses hur en del av fiberväggen skalats av från fibern. Det är dessa fibriller (trådarna som sticker ut från fibern) som trasslar in sig i varandra och sedan, antagligen i hydrocyklonen, trasslar in sig i varandra och skapar fiberspinningen.

114

7.8 Bilaga 8: Mikroskopibilder Foto: Noss AB

TMPA

Bild 8:1. Injekt TMPA

Bild 8:2. Ström 1 TMPA

Bild 8:3. Ström 2 TMPA

Bild 8:4. Ström 3 TMPA

Bild 8:5. Ström 4 TMPA

Bild 8:6. Ström 5 TMPA

115

Bild 8:7. Spets 1 (= Rejekt 1) TMPA

Bild 8:8. Spets 2 (= Rejekt 2) TMPA

Bild 8:9. Spets 3 (= Rejekt 3) TMPA

TMPB

Bild 8:10. Injekt TMPB

Bild 8:11. Ström 1 TMPB

116

Bild 8:12. Ström 2 TMPB

Bild 8:13. Ström 3 TMPB

Bild 8:14. Ström 4 TMPB

Bild 8:15. Ström 5 TMPB

Bild 8:16. Injekt 16-50 TMPB

Bild 8:17.Ström 1 16-50 TMPB

117

Bild 8:18. Ström 2 16-50 TMPB

Bild 8:19. Ström 3 16-50 TMPB

Bild 8:20. Ström 4 16-50 TMPB

Bild 8:21. Ström 5 16-50 TMPB

118

7.9 Bilaga 9: Fiberlängd, medelvärden Fiberlängderna har mätts på Stora Enso FRC med Kajaani FS-200. 7.9.1 Aritmetiskt medelvärde TMPA och TMPB

Fiberlängd aritmetiskt medelvärde hela massan TMPA

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

hela massan varmuppslagen

hela massan ouppslagen

Figur 9:1. Aritmetiskt medelvärde fiberlängd

hela massan varmuppslagen och ouppslagen

TMPA

Fiberlängd aritmetiskt medelvärde hela massan TMPB

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Hela massan varmuppslagen

Hela massan ouppslagen

Figur 9:2. Aritmetiskt medelvärde fiberlängd

hela massan varmuppslagen och ouppslagen

TMPB

Fiberlängd aritmetiskt medelvärde R16 fraktion TMPA

2

2,2

2,4

2,6

2,8

3

3,2

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Figur 9:3. Aritmetiskt medelvärde fiberlängd

R16 fraktion TMPA

Fiberlängd aritmetiskt medelvärde R16 fraktion TMPB

2

2,2

2,4

2,6

2,8

3

3,2

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Figur 9:3. Aritmetiskt medelvärde fiberlängd

R16 fraktion TMPB

119

Fiberlängd aritmetiskt medelvärde 16-30 fraktion TMPA

1,7

1,75

1,8

1,85

1,9

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Figur 9:5. Aritmetiskt medelvärde fiberlängd

16-30 fraktion TMPA

Fiberlängd aritmetiskt medelvärde 16-30 fraktion TMPB

1,7

1,75

1,8

1,85

1,9

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Figur 9:6. Aritmetiskt medelvärde fiberlängd

16-30 fraktion TMPB

Fiberlängd aritmetiskt medelvärde 30-50 fraktion TMPA

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Figur 9:7. Aritmetiskt medelvärde fiberlängd

30-50 fraktion TMPA

Fiberlängd aritmetiskt medelvärde 30-50 fraktion TMPB

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Figur 9:8. Aritmetiskt medelvärde fiberlängd

30-50 fraktion TMPB

120

7.9.2 Längdviktat medelvärde fiberlängd TMPA och TMPB

Fiberlängd längdviktat medelvärde hela massan TMPA

1

1,2

1,4

1,6

1,8

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

hela massan varmuppslagen

hela massan ouppslagen

Figur 9:9. Längdviktat medelvärde fiberlängd,

hela massan varmuppslagen och ouppslagen,

TMPA

Fiberlängd längdviktat medelvärde hela massan TMPB

1

1,2

1,4

1,6

1,8

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Hela massan varmuppslagen

Hela massan ouppslagen

Figur 9:10. Längdviktat medelvärde

fiberlängd, hela massan varmuppslagen och

ouppslagen, TMPB

Fiberlängd längdviktat medelvärde R16 TMPA

2

2,5

3

3,5

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Figur 9:11. Fiberlängd, längdviktat

medelvärde, långfiberfraktion R16,TMPA

Fiberlängd längdviktat medelvärde R16 TMPB

2

2,5

3

3,5

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Figur 9:12. Fiberlängd, längdviktat

medelvärde, långfiberfraktion R16, TMPB

121

Fiberlängd längdviktat medelvärde 16-30 TMPA

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2

2,1

2,2

2,3

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Figur 9:13. Fiberlängd, längdviktat

medelvärde, långfiberfraktion 16-30, TMPA

Fiberlängd längdviktat medelvärde 16-30 TMPB

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2

2,1

2,2

2,3

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Figur 9:14. Fiberlängd, längdviktat

medelvärde, långfiberfraktion 16-30, TMPB

Fiberlängd längdviktat medelvärde 30-50 TMPA

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Figur 9:15. Fiberlängd, längdviktat

medelvärde, långfiberfraktion 30-50, TMPA

Fiberlängd längdviktat medelvärde 30-50 TMPB

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Figur 9:16. Fiberlängd, längdviktat

medelvärde, långfiberfraktion 16-30, TMPB

122

7.9.3 Viktviktade medelvärden fiberlängd

Fiberlängd viktviktat medelvärde hela massan TMPA

1,6

1,8

2

2,2

2,4

2,6

0 1 2 3 4 5Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Hela massan varmuppslagen

Hela massan ouppslagen

Figur 9:17. Viktviktat medelvärde fiberlängd,

hela massan varmuppslagen och ouppslagen,

TMPA

Fiberlängd viktviktat medelvärde hela massan TMPB

1,6

1,8

2

2,2

2,4

2,6

0 1 2 3 4 5Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Hela massan varmuppslagen

Hela massan ouppslagen

Figur 9:18. Viktviktat medelvärde fiberlängd,

hela massan varmuppslagen och ouppslagen,

TMPB

Fiberlängd viktviktat medelvärde R16 fraktion TMPA

3

3,1

3,2

3,3

3,4

3,5

3,6

3,7

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Figur 9:19. Viktviktat medelvärde fiberlängd,

långfiberfraktion R16, TMPA

Fiberlängd viktviktat medelvärde R16 fraktion TMPB

3

3,1

3,2

3,3

3,4

3,5

3,6

3,7

0 1 2 3 4 5

Ström nr

%

Figur 9:20. Viktviktat medelvärde fiberlängd,

långfiberfraktion R16, TMPB

123

Fiberlängd viktviktat medelvärde 16-30 TMPA

2

2,1

2,2

2,3

2,4

2,5

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Figur 9:21. Viktviktat medelvärde fiberlängd,

långfiberfraktion 16-30, TMPA

Fiberlängd viktviktat medelvärde 16-30 TMPB

2

2,1

2,2

2,3

2,4

2,5

0 1 2 3 4 5

Ström nr

%

Figur 9:22. Viktviktat medelvärde fiberlängd,

långfiberfraktion 16-30, TMPB

Fiberlängd viktviktat medelvärde 30-50 TMPA

1

1,1

1,2

1,3

1,4

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Figur 9:23. Viktviktat medelvärde fiberlängd,

långfiberfraktion 30-50, TMPA

Fiberlängd viktviktat medelvärde 30-50 TMPB

1

1,1

1,2

1,3

1,4

0 1 2 3 4 5

Ström nr

Fib

erlä

ng

d [

mm

]

Figur 9:24. Viktviktat medelvärde fiberlängd,

långfiberfraktion 30-50, TMPB

124

7.10 Bilaga 10: Ouppslagen resp varmuppslagen massa Fiberlängdsmätningen är gjord i Kajaani FS – 200 på FRC 7.10.1 Fiberlängdsfördelning, ouppslagen resp varmuppslagen massa, population

Fiberlängdsfördelning ouppslagen / varmuppslagen Population TMPA Injekt

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen Population

varmuppslagen Population

Figur 10:1. Fiberlängdsfördelning hel massa

ouppslagen / varmuppslagen, TMPA

Fiberlängdsfördelning ouppslagen / varmuppslagen population TMPB Injekt

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen population

varmuppslagen population

10:2. Fiberlängdsfördelning hel massa

ouppslagen / varmuppslagen, TMPB

Fiberlängdsfördelning ouppslagen / varmuppslagen population TMPA

Ström 1

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen Population

varmuppslagen Population

Figur 10:3. Fiberlängdsfördelning ström1

ouppslagen / varmuppslagen, TMPA

Fiberlängdsfördelning ouppslagen / varmuppslagen population TMPB

Ström 1

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen population

varmuppslagen population

Figur 10:4. Fiberlängdsfördelning ström 1

ouppslagen / varmuppslagen, TMPB

125

Fiberlängdsfördelning ouppslagen / varmuppslagen population TMPA

Ström 2

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen Population

varmuppslagen Population

Figur 10:5. Fiberlängdsfördelning ström 2

ouppslagen / varmuppslagen, TMPA

Fiberlängdsfördelning ouppslagen / varmuppslagen Population TMPB

Ström 2

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen population

varmuppslagen population

Figur 10:6. Fiberlängdsfördelning ström 2

ouppslagen / varmuppslagen, TMPB

Fiberlängdsfördelning ouppslagen / varmuppslagen Population TMPA

Ström 3

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen Population

varmuppslagen Population

Figur 10:7. Fiberlängdsfördelning ström 3

ouppslagen / varmuppslagen, TMPA

Fiberlängdsfördelning ouppslagen / varmuppslagen Population TMPB

Ström 3

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen population

varmuppslagen population

Figur 10:8. Fiberlängdsfördelning ström 3

ouppslagen / varmuppslagen, TMPB

126

Fiberlängdsfördelning ouppslagen / varmuppslagen population TMPA

Ström 4

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen Population varmuppslagen Population

Figur 10:9. Fiberlängdsfördelning ström 4

ouppslagen / varmuppslagen, TMPA

Fiberlängdsfördelning ouppslagen / varmuppslagen Population TMPB

Ström 4

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen population

varmuppslagen population

Figur 10:10. Fiberlängdsfördelning ström 4

ouppslagen / varmuppslagen, TMPB

Fiberlängdsfördelning ouppslagen / varmuppslagen population TMPA

Ström 5

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen Population

varmuppslagen Population

Figur 10:11. Fiberlängdsfördelning ström 5

ouppslagen / varmuppslagen, TMPA

Fiberlängdsfördelning ouppslagen / varmuppslagen Population TMPB

Ström 5

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen population

varmuppslagen population

Figur 10:12. Fiberlängdsfördelning ström 5

ouppslagen / varmuppslagen, TMPB

127

Fiberlängdsfördelning längdviktad och viktviktad ouppslagen / varmuppslagen

TMPA Injekt

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen viktviktad

varmuppslagen viktviktad

ouppslagen längdviktad

varmuppslagen längdviktad

Figur 10:13. Fiberlängdsfördelning injekt

ouppslagen / varmuppslagen, TMPA

Fiberlängdsfördelning längdviktad och viktviktad ouppslagen / varmuppslagen

TMPB Injekt

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen viktviktad

varmuppslagen viktviktad

ouppslagen längdviktad

varmuppslagen längdviktad

Figur 10:14. Fiberlängdsfördelning injekt

ouppslagen / varmuppslagen, TMPB

Fiberlängdsfördelning längdviktad och viktviktad ouppslagen / varmuppslagen TMPA

Ström 1

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen viktviktad

varmuppslagen viktviktad

ouppslagen längdviktad

varmuppslagen längdviktad

Figur 10:15. Fiberlängdsfördelning ström 1

ouppslagen / varmuppslagen, TMPA

Fiberlängdsfördelning längdviktad och viktviktad ouppslagen / varmuppslagen TMPB

Ström 1

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen viktviktad

varmuppslagen viktviktad

ouppslagen längdviktad

varmuppslagen längdviktad

Figur 10:16. Fiberlängdsfördelning ström 1

ouppslagen / varmuppslagen, TMPB

128

Fiberlängdsfördelning längdviktad och viktviktad ouppslagen / varmuppslagen

TMPA Ström 2

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen viktviktad

varmuppslagen viktviktad

ouppslagen längdviktad

varmuppslagen längdviktad

Figur 10:17. Fiberlängdsfördelning ström 2

ouppslagen / varmuppslagen, TMPA

Fiberlängdsfördelning längdviktad och viktviktad ouppslagen / varmuppslagen

TMPB Ström 2

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen viktviktad

varmuppslagen viktviktad

ouppslagen längdviktad

varmuppslagen längdviktad

Figur 10:18. Fiberlängdsfördelning ström 2

ouppslagen / varmuppslagen, TMPB

Fiberlängdsfördelning längdviktad och viktviktad ouppslagen / varmuppslagen TMPA

Ström 3

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4 5 6 7Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen viktviktad

varmuppslagen viktviktad

ouppslagen längdviktad

varmuppslagen längdviktad

Figur 10:19. Fiberlängdsfördelning ström 3

ouppslagen / varmuppslagen, TMPA

Fiberlängdsfördelning längdviktad och viktviktad ouppslagen / varmuppslagen TMPB

Ström 3

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen viktviktad

varmuppslagen viktviktad

ouppslagen längdviktad

varmuppslagen längdviktad

Figur 10:20. Fiberlängdsfördelning ström 3

ouppslagen / varmuppslagen, TMPB

129

Fiberlängdsfördelning längdviktad och viktviktad ouppslagen / varmuppslagen

TMPA Ström 4

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen viktviktad

varmuppslagen viktviktad

ouppslagen längdviktad

varmuppslagen längdviktad

Figur 10:21. Fiberlängdsfördelning ström 4

ouppslagen / varmuppslagen, TMPA

Fiberlängdsfördelning längdviktad och viktviktad ouppslagen / varmuppslagen

TMPB Ström 4

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen viktviktad

varmuppslagen viktviktad

ouppslagen längdviktad

varmuppslagen längdviktad

Figur 10:22. Fiberlängdsfördelning ström 4

ouppslagen / varmuppslagen, TMPB

Fiberlängdsfördelning längdviktad och viktviktad ouppslagen / varmuppslagen TMPA

Ström 5

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen viktviktad

varmuppslagen viktviktad

ouppslagen längdviktad

varmuppslagen längdviktad

Figur 10:23. Fiberlängdsfördelning ström 5

ouppslagen / varmuppslagen, TMPA

FIberlängdsfördelning längdviktad och viktviktad ouppslagen / varmuppslagen TMPB

Ström 5

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

ouppslagen viktviktad

varmuppslagen viktviktad

ouppslagen längdviktad

varmuppslagen längdviktad

Figur 10:24. Fiberlängdsfördelning ström 5

ouppslagen / varmuppslagen, TMPB

130

7.11 Bilaga 11: Fiberlängdsfördelning population, längdviktat, viktviktat 7.11.1 Fördelning fiberlängd, population

Fiberlängdsfördelning population TMPA Injekt

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:1. Fiberlängdsfördelning population

Injekt TMPA

Fiberlängdsfördelning population TMPB Injekt

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:2. Fiberlängdsfördelning population

Injekt TMPB

Fiberlängdsfördelning population TMPA Ström 1

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:3. Fiberlängdsfördelning population

Ström 1 TMPA

Fiberlängdsfördelning population TMPB Ström 1

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:4. Fiberlängdsfördelning population

Ström 1 TMPB

131

Fiberlängdsfördelning population TMPA Ström 2

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:5. Fiberlängdsfördelning population

Ström 2 TMPA

Fiberlängdsfördelning population TMPB Ström 2

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:6. Fiberlängdsfördelning population

Ström 2 TMPB

Fiberlängdsfördelning population TMPA Ström 3

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:7. Fiberlängdsfördelning population

Ström 3 TMPB

Fiberlängdsfördelning population TMPB Ström 3

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:8. Fiberlängdsfördelning population

Ström 3 TMPB

132

Fiberlängdsfördelning population TMPA Ström 4

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7

fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:9. Fiberlängdsfördelning population

Ström 4 TMPA

Fiberlängdsfördelning population TMPB Ström 4

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:10. Fiberlängdsfördelning population

Ström 4 TMPB

Fiberlängdsfördelning population TMPA Ström 5

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:11. Fiberlängdsfördelning

population Ström 5 TMPA

Fiberlängdsfördelning population TMPB Ström 5

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:12. Fiberlängdsfördelning population

Ström 5 TMPB

133

7.11.2 Längdviktad fördelning fiberlängd

Längdviktad fiberlängdsfördelning TMPA Injekt

0

10

20

30

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:13. Fiberlängdsfördelning längdviktad

Injekt TMPA

Längdviktad fiberlängdsfördelning TMPB Injekt

0

10

20

30

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:13. Fiberlängdsfördelning

längdviktad Injekt TMPB

Längdviktad fiberlängdsfördelning TMPA Ström 1

0

10

20

30

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:13. Fiberlängdsfördelning längdviktad

Ström 1 TMPA

Längdviktad fiberlängdsfördelning TMPB Ström 1

0

10

20

30

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:14. Fiberlängdsfördelning

längdviktad Ström 1 TMPB

134

Längdviktad fiberlängdsfördelning TMPA Ström 2

0

10

20

30

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:15. Fiberlängdsfördelning längdviktad

Ström 2 TMPA

Längdviktad fiberlängdsfördelning TMPB Ström 2

0

10

20

30

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:16. Fiberlängdsfördelning

längdviktad Ström 2 TMPB

Längdviktad fiberlängdsfördelning TMPA Ström 3

0

10

20

30

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:17. Fiberlängdsfördelning längdviktad

Ström 3 TMPA

Längdviktad fiberlängdsfördelning TMPB Ström 3

0

10

20

30

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:18. Fiberlängdsfördelning

längdviktad Ström 3 TMPB

135

Längdviktad fiberlängdsfördelning TMPA Ström 4

0

10

20

30

0 1 2 3 4 5 6 7

fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:19. Fiberlängdsfördelning längdviktad Ström 4 TMPA

Längdviktad fiberlängdsfördelning TMPB Ström 4

0

10

20

30

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:20. Fiberlängdsfördelning

längdviktad Ström 4 TMPB

Längdviktad fiberlängdsfördelning TMPA Ström 5

0

10

20

30

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:21. Fiberlängdsfördelning längdviktad

Ström 5 TMPA

Längdviktad fiberlängdsfördelning TMPB Ström 5

0

10

20

30

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:22. Fiberlängdsfördelning

längdviktad Ström 5 TMPB

136

7.11.3 Viktviktad fördelning fiberlängd

Viktviktad fiberlängdsfördelning TMPA Injekt

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:23. Fiberlängdsfördelning viktviktad

Injekt TMPA

Viktviktad fiberlängdsfördelning TMPB Injekt

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:24. Fiberlängdsfördelning viktviktad

Injekt TMPB

Viktviktad fiberlängdsfördelning TMPA Ström 1

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

Pro

cen

t av

del

strö

m

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:25. Fiberlängdsfördelning viktviktad

Ström 1 TMPA

Viktviktad fiberlängdsfördelning TMPB Ström 1

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:26. Fiberlängdsfördelning viktviktad

Ström 1 TMPB

137

Viktviktad fiberlängdsfördelning TMPA Ström 2

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

R16 16-30 30-50 hela

Figur 11:27. Fiberlängdsfördelning viktviktad Ström 2 TMPA

Viktviktad fiberlängdsfördelning TMPB Ström 2

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:28. Fiberlängdsfördelning viktviktad

Ström 2 TMPB

Viktviktad fiberlängdsfördelning TMPA Ström 3

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:29. Fiberlängdsfördelning viktviktad

Ström 3 TMPA

Viktviktad fiberlängdsfördelning TMPB Ström 3

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:30. Fiberlängdsfördelning viktviktad

Ström 3 TMPB

138

Viktviktad fiberlängdsfördelning TMPA Ström 4

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:31. Fiberlängdsfördelning viktviktad Ström 4 TMPA

Viktviktad fiberlängdsfördelning TMPB Ström 4

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:32. Fiberlängdsfördelning viktviktad Ström 4 TMPB

Viktviktad fiberlängdsfördelning TMPA Ström 5

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:33. Fiberlängdsfördelning viktviktad

Ström 5 TMPB

Viktviktad fiberlängdsfördelning TMPB Ström 5

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 11:34. Fiberlängdsfördelning viktviktad

Ström 5 TMPB

139

7.12 Bilaga 12: R100-viktad fiberlängdsfördelning Varje långfiberfraktion har viktats med sin Bauer-andel av R100, dvs R100-viktats. ”Hela massan” har viktats med totala andelen R100. För beräkningar av R100-viktning, se Bilaga 1: Beräkningar.

R100-viktad fiberlängdfördelning TMPA Injekt

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 12:1. R100-viktad fiberlängdsfördelning

Injekt TMPA

R100-viktad fiberlängdsfördelning TMPB Injekt

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 12:2. R100-viktad fiberlängdsfördelning

Injekt TMPB

R100-viktad fiberlängdsfördelning TMPA Ström 1

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 12:3. R100-viktad fiberlängdsfördelning

Ström 1 TMPA

R100-viktad fiberlängdsfördelning TMPB Ström 1

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 12:2. R100-viktad fiberlängdsfördelning

Ström 1 TMPB

140

R100-viktad fiberlängdsfördelning TMPA Ström 2

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 12:5. R100-viktad fiberlängdsfördelning

Ström 2 TMPA

R100-viktad fiberlängdsfördelning TMPB Ström 2

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 12:6. R100-viktad fiberlängdsfördelning

Ström 2 TMPB

R100-viktad fiberlängdsfördelning TMPA Ström 3

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 12:7. R100-viktad fiberlängdsfördelning

Ström 3 TMPA

R100-viktad fiberlängdsfördelning TMPB Ström 3

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 12:8. R100-viktad fiberlängdsfördelning

Ström 3 TMPB

141

R100-viktad fiberlängdsfördelning TMPA Ström 4

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 12:9. R100-viktad fiberlängdsfördelning Ström 4 TMPA

R100-viktad fiberlängdsfördelning TMPB Ström 4

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 12:10. R100-viktad fiberlängdsfördelning

Ström 4 TMPB

R100-viktad fiberlängdsfördelning TMPA Ström 5

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 12:11. R100-viktad fiberlängdsfördelning

Ström 5 TMPA

R100-viktad fiberlängdsfördelning TMPB Ström 5

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7

Fiberlängd [mm]

%

>16 16-30 30-50 hela

Figur 12:12. R100-viktad fiberlängdsfördelning

Ström 5 TMPB

142

7.13 Bilaga 13: Dragindexfördelning

Figur 13:1. Dragindexfördelning långfiberfraktion R16, TMPA och TMPB

Figur 13:2. Dragindexfördelning långfiberfraktion 16-30, TMPA och TMPB

Figur 13:3. Bindningsfördelning långfiberfraktion 30-50, TMPA och TMPB

Dragindexfördelning fraktioner TMPA

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Dragindex [Nm/g]

%

R16

16-30

30-50

Figur 13:4. Dragindexfördelning långfiberfraktion TMPA

Dragindexfördelning fraktioner TMPB

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Dragindex [Nm/g]

%

R16

16-30

30-50

Figur 13:5. Dragindexfördelning långfiberfraktion TMPB

TMPA TMPB

Drag index % R16

Drag index % R16

Ström nr 5,9 0 10,2 0

5 5,9 18,4 10,2 19,6

4 8,4 10,0 11,5 13,9

3 9,1 33,4 14,7 17,7

2 11,8 20,4 13,7 23,6

1 11,8 17,9 16,6 25,2

11,8 0,0 16,6 0,0

Tabell 13:1 Diagramunderlag till figur 13:1

143

144

TMPA TMPB

dragindex %16-30 dragindex %16-30

Ström nr 5,7 0 10,3 0

5 5,7 17,1 10,3 19,1

4 7,1 16,5 12,1 10,7

3 8,7 23,3 16,6 16,9

2 14,1 20,6 16,8 24,3

1 14,1 22,4 21,6 29,1

14,1 0 21,6 0

Tabell 13:2 Diagramunderlag till figur 13:2

TMPA TMPB

dragindex % 30-50 dragindex % 30-50

Ström nr 5,1 0 11 0

5 5,1 19,1 11 12,9

4 9 14,9 18,2 8,9

3 12,3 21,8 24,4 14,5

2 24,6 19,7 27,2 25,2

1 29,1 24,5 39,4 38,6

29,1 0 39,4 0

Tabell 13:3 Diagramunderlag till figur 13:3

dragindex TMPA dragindex TMPA dragindex TMPA

R16 proc av 16-30 proc av 30-50 proc av

TMPA hela R16 TMPA hela 16-30 TMPA hela 30-50

1 11,8 17,9 14,1 22,4 29,1 24,5

2 11,8 20,4 14,1 20,6 24,6 19,7

3 9,1 33,4 8,7 23,3 12,3 21,8

4 8,4 10,0 7,1 16,5 9,0 14,9

5 5,9 18,4 5,7 17,1 5,1 19,1

Tabell 13:4 Diagramunderlag till figur 13:4

Dragindex TMPB Dragindex TMPB Dragindex TMPB

R16 proc av 16-30 proc av 30-50 proc av

TMPB hela R16 TMPB hela 16-30 TMPB hela 30-50

1 16,6 25,2 21,6 29,1 39,4 31,8

2 14,7 17,7 16,8 24,3 27,2 24,6

3 13,7 23,6 16,6 16,9 24,4 15,5

4 11,5 13,9 12,1 10,7 18,2 11,4

5 10,2 19,6 10,3 19,1 11,0 16,7

Tabell 13:5 Diagramunderlag till figur 13:5

145

7.14 Bilaga 14: Fiberstyvhet, Tam Doo & Kereks metod Mätt på KCL, Finland

Fiberstyvhet kumulativt, TMPA, Injekt

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0 50 100 150 200 250

Fiberstyvhet [*10^-12 Nm2]

Figur 14:1. Fiberstyvhet kumulativt TMPA,

Injekt

Fiberstyvhet kumulativt, TMPA, Ström 1

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0 50 100 150 200 250

Fiberstyvhet [*10^-12 Nm2]

Figur 14:1. Fiberstyvhet kumulativt TMPA,

Ström 1

Fiberstyvhet kumulativt, TMPA Ström 2

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0 50 100 150 200 250

Fiberstyvhet [*10^-12 Nm2]

Figur 14:3. Fiberstyvhet kumulativt TMPA,

Ström 2

Fiberstyvhet kumulativt,TMPA Ström 3

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0 50 100 150 200 250

fiberstyvhet [*10^-12 Nm2]

Figur 14:4. Fiberstyvhet kumulativt TMPA,

Ström 3

146

Fiberstyvhet kumulativt, TMPA, Ström 4

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0 50 100 150 200 250

Fiberstyvhet [*10^-12 Nm2]

Figur 14:5. Fiberstyvhet kumulativt TMPA, Ström 4

Fiberstyvhet kumulativt, TMPA, Ström 5

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 50 100 150 200 250

Fiberstyvhet [*10^-12 Nm2]

Figur 14:6. Fiberstyvhet kumulativt TMPA,

Ström 5

Medelvärde fiberstyvhet TMPA 16-30

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5

Ström nr

*10

^-1

2 N

m2

Figur 14:5. Medelvärde fiberstyvhet TMPA

16-30

Median Fiberstyvhet TMPA 16-30

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5

Ström nr

*10^

-12

Nm

2

Figur 14:6. Median fiberstyvhet TMPA

16-30

Medelvärde fiberflexibilitet TMPA 16-30

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0 1 2 3 4 5

Ström nr

*10^

12 *

1/N

m2

Figur 14:7. Fiberflexibilitet medelvärde TMPA

16-30

Median fiberflexibilitet TMPA 16-30

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0 1 2 3 4 5

Ström nr

*10^

12 *

1/N

m

Figur 14:8. Fiberflexibilitet medelvärde TMPA

16-30

147

148

Trita FPT Report 2006:19

ISSN 1652-2443 ISRN/KTH/FPT/R-2006/19-SE

www.kth.se