6. April 2009
Kirjoittaja: Mauri Ahola
Companies: Suomen Talkki, Yhtyneet Paperitehtaat
4.11. Korkeahuokoinen säkkipaperi (Tervasaari)
Tausta ja lähtötilanne
Säkkipaperin on perinteisesti käytetty pulverimaisten materiaalien pakkaamiseen venttiilisäkeissä. Venttiilisäkki on 2-3-kerroksinen umpinainen säkkirakenne, jossa on täyttämistä varten toisessa päässä aukko varustettuna itsesulkeutuvalla venttiilillä. Venttiilisäkki täytetään pneumaattisesti syöttämällä jauhemainen pakattava materiaali paineilman avulla säkkiin. Ilma poistuu säkistä huokoisen säkin seinämän kautta ja pulverimainen materiaali jää säkkiin. Toiminta on hyvin samansorttinen kuin pölyimurissa.
Kuva 1. Säkin täyttyminen pneumaattisessa täyttökoneessa.
Säkkipaperia on perinteisesti pidetty hyvin huokoisena materiaalina. Kuitenkin ajan myötä säkitysnopeuden kasvaessa paperin huokoisuus ei ole ollut enää riittävä, jotta säkitystapahtuma toimisi häiriöttä. Vaarana nimittäin on, että täytettäessä paineen noustessa säkin sisällä säkki särkyy ja materiaali leviää työympäristöön. Tämän vuoksi säkintekijät alkoivat perforoida eli rei’ittää säkin yläosaa, jotta paine ei nousisi vaarallisen suureksi ja aiheuttaisi säkin särkymistä. Perforoinnissa on se epämukava piirre, että ilman mukana rei’istä purkautuu myös pakattavaa jauhetta työympäristöön.
Kuva 2. Säkin perforointi.
Säkkipaperin huokoisuus ei siis ollut lainkaan sillä tasolla kuin säkin täyttämisprosessin kannalta olisi ollut syytä olettaa. UPM:n Tervasaaren tehtaalla asiaa pohdittiin, ja kun löytyi innostuneita asiakaita tekemään koeajoja, aloitettiin koeajot paperin huokoisuuden nostamiseksi säkkipaperissa.
Korkealaatuisen säkkipaperin valmistuksessa käytetään suursakeusjauhatusta (> 30 %) ja matalasakeusjauhatusta. Edellinen vaikuttaa venymään ja jälkimäinen vetolujuuteen samalla kuitenkin tiivistäen paperia. Pian selvisi, että pelkästään matalasakeus jauhatusta vähentämällä ei päästä kovin suureen huokoisuuden lisäämiseen.
Koska kyseessä oli pitkälle integroitu sellu/paperikombinaatti, yhteistyö puunkäsittelyn ja sellutehtaan kanssa oli kiinteä ja hedelmällistä. Valmistettavan pitkäkuitusellun ainoa käyttäjä oli säkkipaperikone ja sen toiveet hakkeen käsittelyssä kuten myös sellun keitossa voitiin ottaa huomioon. Varsin pian huomattiin hakelaadun selvä vaikutus paperin lujuuteen ja huokoisuuteen. Parasta paperia saatiin sahoilta tulevasta hakkeesta, koska siinä oli paras kuitupituus pintapuun vuoksi. Hakkeen paksuuslajittelu ja hienoaineen erottelu keittoon menevästä jakeesta paransivat selvästi massan paperiteknisiä ominaisuuksia.
Selvitettäessä apukemikaalien vaikutusta lujuuteen ja huokoisuuteen havaittiin varsin pian lyhyessä kierrossa kiertävän hienoaineen ratkaiseva merkitys paperin huokoisuudelle. Lähtökohta oli minimoida paperikoneen massasysteemin hienoaineen määrä, sillä se oli ratkaiseva tekijä, joka tiivisti paperia.
Koeajojen alussa jätettiin massaseoksesta hylkyjae pois kokonaan ja sen avulla huokoisuutta voitiin lisätä tuntuvasti. Huokoisuus voitiin nostaa tasolta 25 s/100 ml tasolle 5 s/100 ml. Tätä menettelyä ei kuitenkaan voitu jatkaa pysyvässä tuotannossa säiliötilojen riittämättömyyden vuoksi. Pysyväksi ratkaisuksi löydettiin sitten retentioaineiden käyttö. 80-luvulla retentioaineiden käyttö täyteaineettomien sellupapereiden valmistuksessa oli tuntematon asia. Retentioaine oli lopullinen salainen ase, jolla korkeahuokoisen säkkipaperin voittokulku mahdollistui.
Kuva 3. Huokoisuuden vaikutus säkin seinämän läpi kulkevan ilman määrään.
Kuva 4. Säkin seinämän läpi poistuvan ilmamäärän vaikutus säkin paineeseen.
Korkeahuokoisen paperin ensimmäinen käyttäjä oli Suomen Talkki, joka käytti sitä hienojakoisen mikrotalkin pakkaamiseen. Markkinointia hieman hidasti se, että olimme ainoa tämän huokoisuustason paperia valmistava tehdas. Keski-Euroopan asiakkaat vieroksuivat jäädä yhden ainoan toimittajan varaan. Kun sitten ruotsalaiset kilpailijat pääsivät vuosien kuluessa samoin huokoisuustasoihin, myynti helpottui.
Myöhemmin sementtiteollisuus nopeasti omaksui korkeahuokoisen paperin edut säkityksessä. 2000-luvulla sen osuus paperikoneen vuosituotannosta oli jopa yli 50 % ja siitä tuli sementin säkkipakkaamisen standardiratkaisu globaalisti.