3.4. Lankarakosihti

28. August 2012

Kirjoittajat: Jouko Hautala, Jouni Huuskonen
Companies: Tampella, Yhtyneet Paperitehtaat
People: Esko Pölkkynen, Jari Tamminen, Jouko Hautala, Taisto Tienvieri

3.4. Lankarakosihti

Lankarakosihti mullistaa mekaanisten massojen lajittelun 80- luvulla

Aikakauslehtipaperien ja niiden tuotannon voimakas kehityskausi alkoi Suomessa 70- luvun lopulla jatkuen 90- luvun alkupuolelle. Kehitys asetti kovia haasteita paperien pääraaka-aineen, mekaanisen massan laadulle ja valmistuksen taloudelle. Näin oli etenkin päällystämättömien sc- lajien kohdalla. Painajien ja kustantajien vaatimukset etenkin painopaperien pinnan laadulle ja painokoneajettavuudelle kasvoivat merkittävästi. Tavanomaisen hiokkeen rinnalle kehitetyt, pitempikuituiset kuumahierre ja painehioke antoivat mahdollisuuden paperien ajettavuuden parantamiselle, mutta lisäsivät paperin pinnan laadun kehittämistarvetta. Mekaanisen massan lajittelulla on tässä keskeinen asema. Ajettavuutta heikentävät suuremmat ja painatuksessa helposti irtautuvat ”minitikut” täytyy saada mahdollisimman hyvin pois ja kuidutettua ja jäykät pitkät kuidut jatkojauhatukseen. Taipuisat pitkät kuidut olisi säilytettävä mahdollisimman hyvin massassa.

80- luvun alussa yleisin tekniikka mekaanisen massan lajittelussa oli reikälajittelu ja yleisin reikäkoko 1,6 millimetriä. Näin oli myös uuden sukupolven sc- konelinjan, Jämsänkosken PK5:lla hiertämöllä ja Kirkniemen sc- offsetpaperikonelinjan hiomolla. Jotta riittävä tikkujen erotustehokkuus ja riittävä pitkien, jäykkien kuitujen muokkautuminen saavutettiin, lajittamosta tuli runsaine takaisin kierrätyksineen erittäin monimutkainen. Lajittelun selektiivisyys oli vielä sittenkin kaukana täydellisestä ja toi asiakkailta paperintekijälle laatuvalituksia.

Jo 80- luvun alussa tiedettiin, että rakosihdeillä olisi saavutettavissa selvästi paperin laadun kannalta parempi tulos. Tarvittavaa 0,25 millimetrin rakosylinteriä ei kuitenkaan koneistamalla kyetty valmistamaan riittävän avoimeksi. Vapaa pinta-ala oli vain kolme prosenttia sylinterin pinta-alasta ja näin lajittelukapasiteetti jäi aivan liian pieneksi.

Tampellan konepajan massankäsittelyosastolle vuonna 1987 tullut Jouko Hautala näki tilanteen ongelmallisuuden paperin tekijälle ja oivalsi myös, että rakolajittelu on avain sen ratkaisuun. Ruuvipuristimesta lainattiin idea lankarakosylinteriin ja Tampellan koekeskukseen rakennettiin koesihti. Koeajot osoittivat, että sillä on riittävä kapasiteetti ja jopa, että rakoleveydellä ei ole alarajaa! Koeajot osoittivat myös, että Tampellassa käytössä oleva roottoritekniikka ei sovi lankarakosylinterille sen huonon toiminnan ja lajittelupinnalla olevan suuren painevaihtelun vuoksi. Oli kehitettävä myös uusi roottori.

Näin lähti liikkeelle seuraava kehitysketju, joka mullisti hienojen mekaanisten massojen lajittelun:

Ensimmäisen vaiheen kehittäminen tapahtui Yhtyneiden Paperitehtaiden Jämsänkosken tehtaan kanssa. Avainhenkilöitä Yhtyneillä olivat Jari Tamminen Jämsänkoskella ja keskushallinnon tutkimuskeskuksen Taisto Tienvieri. Vuonna 1988 (?) Jämsänkosken PK5:n sc- hiertämöllä oli otettu käyttöön ensimmäinen Suomessa kehitetty lankarakolajittelu. Kun paperin laatu nousi Burdan listalla ensimmäiseksi, alkoi todellinen kiire, kun kaikki painopaperinvalmistajat halusivat tätä lajittelutekniikkaa ja tuote oli vielä pahasti kesken.

Kun tuo lankarakosylinteri ja roottori saatiin kehitettyä, niin sillä saavutettiin merkittävä lajitteluprosessia yksinkertaistava vaikutus. Mekaanisen massan lajittelu oli nyt ilman kierrätyksiä ja pyörrepuhdistuslaitosta. Kun lajittimen syöttöyhde siirrettiin rungonkanteen aksiaaliseksi, tuli lajittimesta samalla pieni pumppu eli tarvitaan vain yksi syöttöpumppu (keskimmäinen kaavio kuvassa). Ensimmäisenä tämä lajitteluprosessin toteuttaja oli syksyllä 1992, kolmannen sukupolven sc- paperikonelinja, Jämsänkosken PK6. Uudet hierteen lajitteluratkaisut mahdollistivat lwc- paperin laatua painettavuusominaisuuksiltaan lähellä olevan sc- syväpainopaperin valmistuksen säilyttäen painokoneajettavuuden kannalta tärkeän hierteen pitkäkuituisuuden. Huippuhienouteen päästiin yksinkertaisella prosessilla energian kulutus kurissa pitäen.

Vielä oli yksi etappi jäljellä kuvassa esitetyn vision toteuttamisessa. Tämän teki mahdolliseksi, niin sanotun kerroslajittimen (MuST-Screen) kehitystyö. Kerroslajittimessa on tarvittaessa neljä lajittelupintaa: tasomainen esilajitin ylimpänä (tarvitaan hiomon lajittelussa) ja kolme välilaimennuksella varustettua sylinterimäistä lajittelupintaa alekkain.

Yhtyneiden Paperitehtaiden Rauman tehtaan hiomoon asennettiin ensimmäinen MuST703 kerroslajitin. Avainhenkilönä siellä oli Esko Pölkkynen. Tämä 200kW:n moottorilla varustettu kerroslajitin korvasi Rauman hiomossa seitsemän lajitinta, 200 kW kukin. Energian säästö oli noin 1200 kW ja massanlaatu ei ainakaan huonontunut.

Kuvan visiossa esitetty tavoite saavutettiin kahdeksassa vuodessa.  Vaikka vision lopputuloksen toimivuus on varmennettu, haluavat paperitehtaiden ja lajitteluprosessien suunnittelijat turhaan ylimääräisiä säiliöitä ja pumppuja lajitteluprosesseihin varmuuden vuoksi ja ”kun ennenkin on tehty näin”.

Tänä päivänä lankarakotekniikka löytyy lähes jokaisesta massan valmistusprosessista maailman laajuisesti ja jokaiselta lajittimien toimittajalta.

 

 Artikkelin kirjoittajista:

  • Jouko Hautala vastaa GLV- Sweden AB:n Stock Preparation and Recycle Systems’in R & D- toiminnasta Tampereella. Hän on tehnyt tuotekehitystyötä koko työ uransa ajan, kohta 40 vuotta ja ollut mukana yli 50 myönnetyssä patentissa.
  • Jouni Huuskonen toimi tässä kuvattujen tapahtumien aikaan Yhtyneet Paperitehtaat Oy:n tks- päällikkönä Valkeakoskella, jossa viettää nyt eläkepäiviään.