Vaahdonestoaineiden vaikutus paperikoneen ajettavuuteen

Diplomityön tavoitteena on selvittää sellutehtailla käytettävien silikoniöljypohjaisten vaahdonestoaineiden toiminnallisia eroja ja erityisesti tekijöitä, jotka voisivat vaikuttaa massan ajettavuuteen paperikoneella. Tutkimuksissa käytettiin silikoniöljypohjaisia vaahdonestoaineita: Daramax 7673, Tensidef 160 ja KT-813 sekä partikkelikokojakaumamittauksissa käytettiin maaöljypohjaista vaahdonestoainetta: HS-130. Massoina käytettiin täysvalkaistuja koivu- ja havupaalimassoja. Vaahdonestoaineiden vaikutusta sellusulpun vedenpoistoon tutkittiin Dynamic Drainage Analyserilla ( DDA ), jolla mitattiin sulpun suotautumisaika. Vaahdonestoaineiden vaikutuksia sellusulpun pintajännitykseen tutkittiin tekemällä DDA:n suodoksesta pintajännitysmittauksia. Tehdasoloissa vaahdonestäjiä käytetään sellutehtaan ruskealla puolella, jossa suolapitoisuudet ovat korkeat. Siksi DDA kokeissa käytettiin suolaliuoksia: 0,01 M NaCl, 0,05 M NaCl, 0,01 M CaCl_2, sellutehtaan kuivauskoneen kiertovesi ja kiertovesi, jonka kokonaisnatriumpitoisuus oli 0,05 M. Pintajännityksiä tutkittiin myös lämpötilassa 40 °C. Vaahdonestoaineiden adsorptiota kuituihin tutkittiin ESCA- ja IR-spektrometreilla. Kokeiden tavoitteena oli tutkia adsorboituuko vaahdonestoaine kuitujen pinnalle, jossa ne voisivat kulkeutua paperitehtaalle aiheuttaen siellä ajettavuusongelmia. Galai ClS100-laitteella tehtiin partikkelikokojakaumamittauksia, joiden tavoitteena oli selvittää vaahdonestoaineiden vaikutuksia hienoaineen partikkelikokojakaumaan. Työssä käytettiin mekaanista massaa käyttävän tehtaan kiertovettä. Silikoniöljypohjaisilla vaahdonestoaineilla oli vähäisiä vaikutuksia havu- ja koivumassan suotautumisaikoihin. Tensidef 160 Iyhensi vedenpoistoaikaa koivulla jo pienimmällä annostuksella, kun havumassaan Tensidef 160:lla ei ollut juurikaan vaikutusta. KT-813 ei vaikuttanut havu- eikä koivumassan suotautumisaikoihin. Daramax 7673:lla vaikutus oli vähäinen, mutta mieluummin suotautumisaikoja pidentävä sekä havulla että koivulla. Suotautumisaika ei muutu annostuksen kasvaessa. Suolan lisääminen sulppuun lyhentää suotautumisaikoja. Vaahdonestoaineen annostelulla ei ole vaikutusta suotautumisaikoihin, kun sulpun valmistuksessa käytetään suolapitoisia vesiä. Vaahdonestoaineet vaikuttavat suodoksen pintajännitykseen vasta suurilla annostuksilla. Havumassan pintajännitys laskee suolapitoisuutta korotettaessa. Koivumassalla pieni suolalisäys alentaa pintajännitystä, mutta pintajännitys ei muutu suolaa edelleen lisättäessä. Suolapitoisissa liuoksissa Tensidef 160 ja KT-813 käyttäytyvät lähes samalla tavalla sekä koivu- että havumassalla. Suolapitoisuudesta riippumatta suodoksen pintajännitys laskee aineita lisättäessä. Daramax 7673:n lisääminen havu- ja koivusulppuun alentaa suodoksen pintajännitystä, kun sulpun valmistuksessa on käytetty ionivaihdettua vettä ja 0,01 M NaCl-liuosla. Pintajännitykset laskevat, kun sulput on sekoitettu korkeammassa lämpötilassa. Vaahdonestoaineiden välillä ei ole eroa. ESCA:lla havaitut pii-pitoisuudet ovat pieniä ja piin havainto-tarkkuuden, 0,12 at-%, takia tuloksiin kannattaa suhtautua varauksella. IR-spektrometrilla ei havaittu silikonia tutkituissa arkeissa. Partikkelikokojakaumamittauksissa esiintyi eroa silikoni- ja maaöljypohjaisten vaahdonestoaineiden välillä. Silikoniöljypohjaisilla vaahdonestoaineilla vaahdonestoainetta lisättäessä muodostuneet suuremmat partikkelit hajosivat sekoitusta jatkettaessa. Maaöljypohjaisella vaahdonestoaineella partikkelit puolestaan jatkoivat kasvuaan sekoitusajan kasvaessa