Väitös, luonnonkuitutuotteet, DI Antti Fredrikson

Väitöskirjan nimi: Refining phenomena of the chips at the high-consistency refiner plate gap – new insights to load distribution paradigms

Väittelijä: Antti Fredrikson
Vastaväittäjä: professori Per Engstrand, Mid Sweden University, Ruotsi
Kustos: professori Jouni Paltakari, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu

Mitä korkeasakeusjauhimen sisällä todella tapahtuu? Uudet tutkimustulokset voivat auttaa vähentämään energiankulutusta

Paperin ja pakkausmateriaalien valmistuksessa käytettävän hierteen (TMP, thermomechanical pulp) valmistaminen vaatii huomattavan määrän energiaa. Hierteen valmistus on korkeasaantoinen prosessi, jossa yli 90 prosenttia puusta saadaan hyödynnettyä kuitumateriaalina. Prosessin suuri energiankulutus on kuitenkin edelleen merkittävä haaste. Energiatehokkuuden parantaminen voisi alentaa valmistuskustannuksia ja edistää siirtymistä uusiutuviin, kuitupohjaisiin materiaaleihin.

Diplomi-insinööri Antti Fredrikson tutki Aalto-yliopistossa tekemässään väitöskirjassa, mitä tapahtuu korkeasakeushierrejauhimen pyörivän ja kiinteän terän välisessä kapeassa raossa eli jauhatusvyöhykkeellä. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, miten mekaaniset voimat ja energia, sekä kuidut jakautuvat jauhatusvyöhykkeelle ja mitä lämpötilamittaukset kertovat jauhatusprosessista.

Tutkimuksessa mitattiin juuri tähän tarkoitukseen kehitettyjen antureiden avulla mekaanisia voimia ja lämpötiloja suoraan toimivan jauhimen sisältä. Tulokset osoittivat, etteivät kuidut täytä jauhatusvyöhykettä jatkuvasti ja kauttaaltaan. Sen sijaan mekaaniset voimat esiintyvät epäsäännöllisinä, lyhytkestoisina tapahtumina, ja energian kuluminen jakautuu huomattavan epätasaisesti jauhatusvyöhykkeellä.

Erityisen merkittävä havainto oli, etteivät lämpötilaprofiilit kuvaa luotettavasti mekaanisen jauhatuskuormituksen alueellista jakautumista. Paikalliset lämpötilapiikit voivat kuitenkin paljastaa epäsuotuisia olosuhteita, joissa kuidut vaurioituvat sen sijaan, että niiden ominaisuudet kehittyisivät halutulla tavalla.

Tutkimustulokset haastavat perinteisiä käsityksiä jauhatuksesta ja tarjoavat uutta tietoa energiatehokkaampien jauhinterien suunnitteluun ja prosessinohjauksen kehittämiseen. Ymmärtämällä ja hallitsemalla paremmin jauhimen terävälissä tapahtuvia mekaanisia ja termodynaamisia ilmiöitä voidaan vähentää energiankulutusta ja samalla säilyttää massan laatu tai jopa parantaa sitä.

Avainsanat: kuumahierre, leikkausvoima, korkeasakeus

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): Aalto-yliopiston riiputussivu.

Yhteystiedot:
antti.fredrikson@gmail.com 
+358405061857
https://www.linkedin.com/in/anttifredrikson/