Vattenkvalitet påverkar processprestandan

Papperstillverkningsindustrin står inför ett ökat behov att återvinna vatten i produktionsprocesserna. Med ökad återanvändning av vatten, ökar även koncentrationen av lösta ämnen och kolloidalt material i pappersmaskinernas vattencirkulationer. Föroreningarna påverkar processprestandan negativt, särskilt effekten av våtändeskemin. En försämrad vattenkvalitet kan leda till försämrad processtabilitet, högre kemikaliekonsumtion och försämrad avvattning av pappersbanan vilket resulterar i ett större energibehov i torkningsprocessen. Föroreningar i vattencirkulationerna ökar även risken för uppbyggnad av biofilmer och slime i processen. Alla dessa faktorer riskerar i slutändan att höja produktions- och underhållskostnaderna.

Fokus på vattenhantering

På RISE arbetar vi tillsammans med industrin för att lösa problem kopplade till hantering av processvatten. Vårt mål är att förbättra produktiviteten i papperstillverkningsprocessen och samtidigt minska direkta och indirekta kostnader samt vattenrelaterade risker. RISE kan hjälpa papperstillverkare med:

• Identifiering av möjligheter till ökad vattenåtervinning och förbättrad separering av processvattencirkulationer.
• Identifiering av de huvudsakliga föroreningarna i papperstillverkningsprocessen, deras ursprung och vilka risker de utgör för processen.
• Utvärdering av strategier för att förebygga uppbyggnad av föroreningar i processer, inklusive labb- och pilotskaleutvärdering, teknoekonomisk analys och genomförbarhetsstudier.
• Identifiering av mikrobiologisk processpåverkan och metoder för att minska biologisk påverkan i tillverkningsprocessen.
• Utvärdering av reningstekniker som kan nyttjas som njurar för att rena processvattencirkulationer, liksom utvärdering av avancerade kombinationer av reningsbehandlingar.
• Utvärdering av möjligheter till resursåtervinning från processvattenströmmar.

RISE har varit aktiva inom området med separation av svartlutslignin under lång tid. Detta har bland annat resulterat i utvecklingen av LignoBoost-processen, vilket gjordes tillsammans med Chalmers. Rättigheterna till LignoBoost-processen ägs numera av Valmet som kommersialiserat processen med hjälp av RISE. RISE kör LignoBoost-processen i både labb-, pilot- samt demo-skala. Till detta finns ett välutrustat analyslabb med utrustning för att karakterisera många olika egenskaper hos ligninet. Dock jobbar RISE inte bara med LignoBoost-processen utan även andra processkoncept samt modifierar dessa för att passa respektive råvara (lövvedslutar, barrvedslutar eller lutar av jordbruksprodukter) samt processer (sulfatkok eller sodakok). Förutom att anpassa separationsmetoden till råvaran så anpassas den också beroende på tilltänkt applikation av ligninet. Exempelvis så kan det tas fram ett mer reaktivt eller kondenserat lignin, mer eller mindre rent med avseende på metaller eller kolhydrater, etc. Är du osäker på vilken kvalité som skulle passa din produkt så kan vi hjälpa dig hitta rätt. Skräddarsydda lösningar är vår expertis!

Om du vill veta mer så följ länkarna nedan eller kontakta oss!

RISE har lång erfarenhet av processutveckling och material- och produkttester. Några av referensprojekten finns inom följande områden:

• Styrke- och/eller bulkökning i färdig produkt
• Förbättrad formation och yta hos papper och kartong
• Minskad energiförbrukning
• Optimerad kemikalieanvändning
• Optimerad förbehandling
• Förbättrad blekning
• Hantering av extraktivämnen
• Process- och produktstabilitet
• Ökad produktionskapacitet
• Mätning av råvarukvalitet

Beroende på förbättringsbehovet erbjuder RISE lösningar från laboratorieskala och pilot, till implementering på bruk. RISE erbjuder skräddarsydda lösningar och ett brett utbud inom olika pilotmiljöer.

Beroende på ditt behov utifrån ett processteg, så kan följande lösningar erbjudas:

• Råvarukontroll – val av råvara, kvalitet på råvaran
• Förbättrad förbehandling – träflis, mekanisk och kemisk
• Impregnering - val av kemikalier, förbättrad upptagningsförmåga, impregneringstid 
• Optimerad raffinering (HC/LC) – raffineringsstrategi, parameterinställningar och segment, blekning i raffinören
• Processvatten – kostnadsminskning för kemikalier, minskad produktionskostnad, avloppskontroll
• Massatvätt
• Blekning av massa

OM MEKANISK MASSA

Mekanisk massatillverkning är ett av nyckelområdena inom massa- och pappersindustrin. Produktkategorier som kan använda mekanisk massa är exempelvis:

• Tryckpapper
• Förpackningskartong
• MDF (medium density board)
• 3D-formade produkter (våt- eller torrformad)
• Fiberkompositer

Olika tillverkningsprocesser används för att tillverka fiber som är bäst lämpade för ändamålet. Exempel på tillverkningsprocesser är:

• Slipmassa (GW/SGW/PWG)
• Mekanisk massa (RMP)
• Termomekanisk massa (TMP)
• Kemimekanisk massa (CTMP/CMP)
• Hög temperatur-kemimekanisk massa (HT-CTMP)
• Blekt kemitermomekanisk massa (BCTMP)
• Alkalisk peroxid-mekanisk massa (APMP)

Råvaran, träfiber, som används varierar beroende på slutprodukt och produktionsplats. Både lövved (HW) och barrved (SW) används som flis eller fibersuspension. Några av de processoperationer som ingår i den mekaniska massaframställningen är:

• Förbehandling (kemisk eller mekanisk)
• Raffinering (hög koncentration, låg koncentration)
• Massatvätt
• Blekning av massa

Processoperationerna varierar beroende på produktkvalitet och krav på slutprodukten.

Då numeriska simuleringar i sig självt inte kan ersätta traditionell provning, så är de typiska användningsfallen i stället där provningen är kostsam på grund av antingen tidsbegränsningar eller att värdet av produkten som ska provas är högt. Simuleringar kan användas för att reducera omfattningen på provning, antingen genom att minska antalet test-iterationerna som krävs i en designprocess eller för att kartlägga effekten av material- och processparametrar på produktens prestanda.

För fiberbaserade material som kartong, liner och mjukpapper kan numeriska simuleringar användas för att öka förståelsen för hur materialparametrar (som ytvikt, styrka och styvhet) påverkar slutproduktens egenskaper, till exempel prestanda för vätskekartongförpackningar, wellpapp-förpackningar och hushållspapper.

Dessutom kan simuleringar användas för konverteringsprocesser såsom bigning, vikning, 3D-formning och prägling, vilket hjälper till att förstå hur parametrar som geometri och bigningsverktyg påverkar slutproduktens prestanda.

Karakterisering, verifiering och validering

Karakterisering och validering av basmaterial som kartong, liner och fluting är en viktig del i numeriska simuleringar.  Den materialdata som är nödvändig för att kunna göra simuleringar är ofta svår att få fram och har en definitiv inverkan på resultatet.

Här besitter vi en unik position där vi har möjlighet att karakterisera basmaterialet genom ett brett utbud av mekaniska tester och avancerade karakteriseringsmetoder och även köra kvasi-statiska och dynamisk mekanisk provning på en rad produkter i vår pilothall för transporttester. Vi kan därmed erbjuda lösningar som ger ett mervärde genom att kombinera numeriska simuleringar med materialkaraktärisering och produkttestning.

Vi erbjuder numeriska simuleringar inom följande områden:

• Fiberbaserade produkter som kartong och wellpapplådor, 3D-formade produkter som tråg, flaskor, förpackningar, konverteringsprocesser som bigning och vikning av kartonger, prägling av mjukpapper mm.
• Simulering av produkter tillverkade av bio-kompositer, gummi mm.

På RISE genomför vi omfattande undersökningar av olika typer av vedmaterial för att säkerställa deras lämplighet för massatillverkning. Vi analyserar vedens sammansättning och kvalitet för att bedöma dess ekonomiska värde i förhållande till produktionskostnader och massaproduktens kvalitet.

Vi utvärderar också vedens processbarhet, vilket innefattar flisbarhet och hur lätt den kan bearbetas, samt hur den påverkar produktionsprocessens effektivitet och produktkvalitet. En viktig del av våra studier är att bedöma egenskaperna hos den producerade massan och papperet, såsom styrka och densitet.

Vår stupmatade flishugg producerar högkvalitativ flis med noggrant kontrollerade dimensioner. Innan flisen används i laboratoriet analyseras dess fysikaliska och kemiska egenskaper, inklusive storlek, form, fuktinnehåll och kemisk sammansättning.

RISE har utvecklat ett standardiserat och väl genomarbetat protokoll som möjliggör objektiva och jämförbara utvärderingar av olika renserier. Genom att följa detta protokoll kan vi på ett systematiskt sätt analysera och jämföra prestanda, energieffektivitet och funktionalitet mellan olika lösningar. Detta ger både tillverkare, leverantörer och användare ett tillförlitligt beslutsunderlag vid val eller vidareutveckling av rensteknik.

Genom noggranna analyser kan man identifiera ineffektiviteter, optimera råvaruanvändningen och säkerställa att slutprodukterna uppfyller de specifikationer som krävs.

RISE erbjuder en pilotpark för fiberlinjen med kemiska och fysikaliska analyser av massa samt flis- och vedråvara. Våra metoder täcker hela kedjan – från vedråvara till färdiga produkter – och används även för kunduppdrag i andra branscher där våra analyser och expertis passar.

Formulär vid analysförfrågan och beställning: 

Analysförfrågan

Analys massa och papper

Kontaktuppgifter

Kemiska analyser: lab.ka@ri.se 

Gaskromatografi, identifiering av kemiska komponenter: lab.gc@ri.se

Problemlösning, identifiering av okända ämnen mm: lab.ts@ri.se