1/2013

Uusi menetelmä paperiteollisuuden kustannusjahtiin

Aino Ropponen

Aino Ropponen löysi paperinvalmistukseen kustannussäästöjä menetelmällä, jota
voidaan soveltaa muillakin teollisuudenaloilla.

Suomalainen metsäteollisuus tarvitsee nopeasti uusia tuotantotapoja, tuotannon kehitystä ja innovaatioita, jotta sen kilpailukyky säilyisi myös tulevaisuudessa.

Diplomi-insinööri Aino Ropponen kehitti tuoreessa väitöstutkimuksessaan paperinvalmistuksen prosessia, jolla parannetaan paperikoneen toimintaa sen elinkaaren aikana.

Ropponen teki tutkimuksensa biotalouteen erikoistuneen FIBIC:n eli entisen Metsäklusteri Oy:n toimeksiannosta. Erityistä huomiota hän suuntasi paperinvalmistusprosessin kriittisiin vaiheisiin, kuten paperirainan katkeamiseen ja hylkysäiliöiden täyttymiseen, sekä tuotannossa käytettävien mittalaitteiden tarkkuuteen.

– Paperinvalmistuksessa häiriöille herkin vaihe on puukuidusta, vedestä ja kemikaaleista koostuvan massan kuivattaminen rainalla. Jos paperiraina katkeaa, senaikainen tuotanto on ajettava hylkysäiliöön ja prosessi käynnistettävä uudestaan, Ropponen selvittää.

Katkojen ennustaminen on vaikeaa, jopa mahdotonta. Ne aiheuttavat paitsi viivettä tuotantoaikataulussa, myös kustannuksia, vaikka massa käytetään prosessissa uudestaan.

– Katkoissa hylkymassa ja vesi otetaan talteen ja siirretään säiliöihin, jotka täyttyvät nopeasti. Ongelma olisi helposti ratkaistavissa entistä isommilla säiliöillä, jotka ovat kuitenkin kalliita.

Tuotannossa hylkymassaa annostellaan säiliöistä takaisin prosessiin. Mitä enemmän hylkyä lisätään, sitä todennäköisempiä ovat uudet ratakatkot.

– Jos hylkyä ei annostella tarpeeksi, säiliöt täyttyvät ja vuotavat yli. Yksi tutkimustehtävistä olikin määritellä optimoinnin avulla, minkä kokoisilla säiliöillä prosessi on sujuvaa rainakatkoista huolimatta, Ropponen kertoo.

Malli sovellettavissa laajalti

PowerBonds kehittää kevyttä,
mutta lujaa paperia

Pasi KallioPaperinvalmistuksen kustannuksia voidaan hillitä alentamalla paperin neliömassaa eli vähentämällä raaka-aineena käytettävän kuitumateriaalin määrää. Näin säästetään materiaalia ja energiaa valmistuksessa ja kuljetuksessa. Mutta onko neliömassaltaan kevyempi paperi tarpeeksi lujaa, jotta kalliilta paperirainan katkoksilta vältytään?

TTY:n koordinoimassa, 15 eurooppalaisen tutkimus- ja teollisuuslaitoksen PowerBonds-projektissa paneudutaan paperin lujuusominaisuuksiin. TTY tuo projektiin professori Pasi Kallion johdolla uuden tavan mitata yksittäisten kuitusidosten lujuutta.

Tavoitteena on luoda projektin paperintutkijoille tekniikka, jolla millin pituisten ja noin 30 mikrometrin levyisten paperikuitujen välisen sidoksen mittaus automatisoidaan. Tekniikka perustuu mikrorobotiikkaan, jota on kehitetty TTY:llä liki 20 vuotta.

– Kun mittaustuloksia saadaan kokoon riittävästi, sidosten mallinnus ja sitä seuraava paperin lujuusominaisuuksien ennustaminen on mahdollista, Pasi Kallio sanoo.

www.wwnet-powerbonds.eu

Paperinvalmistusprosessissa tarvitaan myös erilaista mittaustietoa. Esimerkiksi paperin vaaleutta säädellään annostelemalla massaan kemikaaleja. Lujuutta parannetaan kasvattamalla sellun osuutta massassa.

– Mitä luotettavampia mittalaitteet ovat, sitä paremmin prosessia pystytään ohjaamaan. Valitaanko siten tarkka mittari, joka on kallis, vai riittääkö kustannuksiltaan halvempi, mutta epätarkempi laite? Kustannustehokasta kompromissia etsittiin tässäkin tilanteessa, Ropponen sanoo.

Väitöskirjassaan Aino Ropponen esittelee kuusitasoisen menetelmän, jossa hän kuvaa teollisuusprosessin suunnittelun vaiheet johdonmukaisesti. Lisäksi hän simuloi paperinvalmistusprosessia tietokonemallin avulla arvioidakseen sen toimintakykyä pitkällä aikavälillä.

– Ratakatkot edustavat satunnaisia häiriötekijöitä, joita on kaikissa teollisuustuotannoissa. Tutkimuksessa esittämäni tuotannon optimoinnin menetelmä onkin sovellettavissa useilla teollisuudenaloilla, esimerkiksi biojalostamoissa, hän sanoo.

 

 

 

 

 

Teksti: Päivi Eskelinen
Kuvat: Petri Laitinen, Marjaana Malkamäki

 


Kerro kaverille
Suomalaisen insinöörityön puolesta
Suomalaisen insinöörityön puolesta
1/2013
Suomalaisen insinöörityön puolesta
Uuden sukupolven keraamit huolehtivat itsestään
Uuden sukupolven keraamit huolehtivat itsestään
1/2013
Uuden sukupolven keraamit huolehtivat itsestään
Tampereella luodaan kontinkäsittelyn tulevaisuutta
Tampereella luodaan kontinkäsittelyn tulevaisuutta
1/2013
Tampereella luodaan kontinkäsittelyn tulevaisuutta
SHOKit tarvitsevat uutta aloitusta
SHOKit tarvitsevat uutta aloitusta
1/2013
SHOKit tarvitsevat uutta aloitusta
Kampusareena tiivistää yliopiston ja yritysten yhteistyötä
Kampusareena tiivistää yliopiston ja yritysten yhteistyötä
1/2013
Kampusareena tiivistää yliopiston ja yritysten yhteistyötä
Jaakko Astola Millennium-teknologiapalkinnon palkintolautakuntaan
Jaakko Astola Millennium-teknologiapalkinnon palkintolautakuntaan
1/2013
Jaakko Astola Millennium-teknologiapalkinnon palkintolautakuntaan
Anne-Mari Järvelin johtamaan TTY:n kumppanuuksia
Anne-Mari Järvelin johtamaan TTY:n kumppanuuksia
1/2013
Anne-Mari Järvelin johtamaan TTY:n kumppanuuksia
Sinivalkoruutu vaihtui punavalkoraitaan
Sinivalkoruutu vaihtui punavalkoraitaan
1/2013
Sinivalkoruutu vaihtui punavalkoraitaan
Tampereen teekkareiden maihinnousu Helsinkiin
Tampereen teekkareiden maihinnousu Helsinkiin
1/2013
Tampereen teekkareiden maihinnousu Helsinkiin
Edutech: Kilpailukykyä kokonaisuuksien hallinnalla
Edutech: Kilpailukykyä kokonaisuuksien hallinnalla
1/2013
Edutech: Kilpailukykyä kokonaisuuksien hallinnalla
TTY uudisti verkkosivunsa
TTY uudisti verkkosivunsa
1/2013
TTY uudisti verkkosivunsa

Tampereen teknillinen yliopisto on teknologisen kehityksen tiennäyttäjä sekä tutkimusmaailman ja elinkeinoelämän yhteistyökumppani. Yliopistosta valmistuu haluttuja osaajia yhteiskunnan eri aloille.

Käyntiosoite:
Korkeakoulunkatu 10,
33720 Tampere

Postiosoite:
PL 527, 33101 Tampere

Puhelinvaihde:
03 311 511
ma–pe kello 8–16.15
kesällä ma–pe 8–15.45

Virallinen sähköpostiosoite:
tty.asiointi@tut.fi