Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Fibre-to-Board - Validation of the Simulation Model and Development of Laboratory Methods to Receive Input Data
Karlstad University, Faculty of Technology and Science.
Karlstad University, Faculty of Technology and Science.
2006 (English)Independent thesis Basic level (professional degree), 20 points / 30 hpStudent thesisAlternative title
Fibre-to-board - validering av simuleringsmodellen och utveckling av laboratoriemetoder för att erhålla indata (Swedish)
Abstract [en]

Fibre-to-board is a simulation model developed at Stora Enso Research Centre Karlstad. Within this model isotropic hand sheet properties are used as input data for prediction of the final multi ply board properties. In order to improve and verify the calculations from simulations in Fibre-to-board so that these will correspond better with the results from the measurements on the paper/board machine, it was requested at RCK to investigate the possibility to optimize the input data to the model.

Standardized hand sheet forming always results in sheets with properties far away from those produced on a machine. Therefore the aim with this Master thesis was to modify the laboratory procedure to receive hand sheets with properties closer to machine sheets. To achieve this, it was investigated how different parameters affect the sheet properties and if the hand sheet making process could be improved.

When freely dried sheets were investigated it was found that sheets pressed with a wire clothing between the blotting paper and the hand sheet were less cockled than sheets pressed against only blotting papers. These sheets also tend to have a higher density. The cockling i.e. as a result from shrinkage was also reduced when the sheets were dried between slightly weighted wire clothing. Neither wire clothing nor orientated blotting papers during pressing eliminate the influence of anisotropic blotters on the shrinkage for isotropic hand sheets.

It was also examined how the fine material influences sheet properties. The results showed that an increase in fines content result in higher shrinkage, higher density, increased TSI, more cockling and decreased air permeability.

Different pressing loads and an increased density did not have much influence on the shrinkage. The density for freely dried sheets increased with higher load, but the results did not reach machine sheet densities, when the laboratory platen press was used. It might be difficult to receive freely dried hand sheets with higher densities. This is because fibres in freely dried sheets tend to relax after pressing, which will influence the density. Another press than the platen press used in these studies might compensate this matter. An increased pressing load resulted in less cockled sheets.

The basis weight did not seem to have that large affect on the shrinkage when using machine chest furnish, therefore the basis weight on hand sheets used as input data to the simulation model Fibre-to-board might not be that important.

It was studied how different plies and SW/CTMP pulp in a mixture affect the shrinkage. The results showed that the shrinkage increased with a higher SW content. It was also found that there is a linear relation between the total shrinkage of a SW/CTMP pulp mixture and the shrinkage for each individual pulp.

In order to verify the Fibre-to-board model a simulation finally was performed. Furnishes and CD profiles of board were collected from a particular board machine within the Stora Enso Group. Properties from hand sheets made of furnishes were used as input data and the machine CD profiles were used as references. The CD TSI value corresponded with the value received from measurements on the machine board, but the MD TSI value did not. The shrinkage calculated on machine sheets did not coincide with the shrinkage from the simulation in Fibre-to-board.

There are insecurities in the results from shrinkage measurement on the board CD profile due to the lack of width measurement during the process, which complicates the validation of the Fibre-to-board model.

Abstract [sv]

Fibre to board är en simulerings modell framtagen vid Stora Enso Research Centre Karlstad. Modellen används för att prediktera krympning och styrkeegenskaper hos en bestämd kartongbana. Indata till modellen hämtas ifrån isotropa laboratorieark. För att förbättra och verifiera erhållna resultat från simuleringsmodellen så att de korresponderar bättre med värden från kartongmaskinen fanns det ett önskemål från RCK om att undersöka möjligheten att optimera indata till modellen.

Laboratoriearktillverkning enligt standard resulterar alltid i ark med egenskaper som ligger långt från maskin arkens. Därför är syftet med detta examensarbete att modifiera arktillverkningsmetoden så att laboratorieark med egenskaper närmare de för maskinark kan erhållas. För att lyckas med detta undersöktes det hur olika parametrar påverkar pappersegenskaperna och om tillverkningsmetoden kunde förbättras.

Vid undersökning av fritorkade ark upptäcktes att ark som pressats med viraduk mellan läskark och laboratorieark blev mindre buckliga än ark som pressats med enbart läskark. Dessa ark hade också en något högre densitet. Buckligheten som är en följd av krympningen reducerades också när arken torkades mellan viraduk under lätt belastning. Läskarkens inverkan på de isotropa arken kunde inte elimineras genom att använda viraduk vid pressning, inte heller genom att växla läskarken så att deras MD riktning orienterades olika.

Även finmaterialets inverkan på pappersegenskaperna undersöktes. Resultaten visade att ett ökat finmaterial innehåll ger ökad krympning, högre densitet, ökat dragstyvhetsindex, buckligare ark och en minskad luft permeabilitet.

Det visade sig att olika presstryck ger arken en högre densitet men krympningen påverkades inte märkbart. Densitet i samma nivå som på maskinark kunde däremot inte erhållas med laboratorieplanpress. Detta kan bero på att fibrerna i fritorkade ark relaxerar efter pressning, vilket ger en lägre densitet. För att kunna få högre densitet kanske en annan press än den planpress som användes i dessa studier kan införas. Det kunde även konstateras att ett ökat presstryck ger mindre buckliga ark.

I dessa studier, där ark tillverkades av färdiga skiktblandningar från maskinkar, hade inte ytvikten på arken någon större inverkan på krympningen. Detta tyder på att ytvikten på arken som används som indata inte har så stor inverkan vid simulering i modellen Fibre-to-board.

Det undersöktes även hur skikten i ett två-skikts ark och en blandning av LF/CTMP massa påverkar krympningen. Resultaten visade att krympningen ökar med en högre andel LF och att det finns ett linjärt samband mellan den totala krympningen för en blandning av LF/CTMP massa och krympningen för de enskilda massorna.

För att kunna verifiera beräkningsmodellen Fibre-to-board utfördes slutligen en simulering. Skiktblandningar och tvärsprofiler från kartong togs ut från en specifik pappers maskin inom Stora Enso koncernen. Egenskaperna på laboratorieark gjorda av skiktblandningarna användes som indata till simuleringsprogrammet och kartongprofilerna från pappersmaskinen användes som referens. Dragstyvhetsindex i CD stämde bra överens med de mätningar som gjordes på maskinarken, men dragstyvhetsindex i MD skiljde sig. Krympningen som beräknades på maskinarken överensstämde inte med det simulerade resultatet. Det förekommer en osäkerhet i krympmätningarna som gjordes på kartong profilerna, då det idag inte förekommer någon mätutrustning på pappersmaskinen, som bestämmer bredden mellan press- och torkpartiet. Detta komplicerar valideringen av Fibre-to-board modellen.

Place, publisher, year, edition, pages
2006. , p. 105
Keywords [en]
shrinkage, free drying, restrained drying, Fibre-to-Board, hand sheet properties, fine material, tensile stiffness, simulation
National Category
Chemical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kau:diva-598OAI: oai:DiVA.org:kau-598DiVA, id: diva2:6284
Presentation
2006-11-30
Uppsok
teknik
Supervisors
Examiners
Available from: 2007-02-05 Created: 2007-02-05

Open Access in DiVA

fulltext(3606 kB)1014 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3606 kBChecksum SHA-1
4cee873127d610ba6df379edd1b89c420bd265c1f3cca18155b6d025293532d0f7509411
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Faculty of Technology and Science
Chemical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 1014 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 544 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf