Ilmiöitä esiin yhteistyöllä

Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun Xamkin Kuitulaboratorion NewPro-tutkimushankkeessa yhdistettiin kahden vahvan TKI-organisaation eli Xamkin ja Teknologian tutkimuskeskus VTT:n voimat ja kehitettiin uusia työkaluja prosessiteollisuuden sekä tutkimuksen tarpeisiin.

Xamkin Kuitulaboratoriossa on jo pitkään tutkittu erilaisia sekoitukseen liittyviä ilmiöitä. Erityisesti paperikoneella käytettävien raaka-aineiden sekoittuminen ja niiden tehokas käyttö ovat olleet tutkimusten ydinaluetta.

Kuitulaboratorion hallinnoimassa NewPro (New high reactivity in‐line process knowhow for the Finnish fiberproduct business ecosystem) -hankkeessa etsittiin uusia menetelmiä havainnoida raaka-aineiden sekoittumista paperikonesovelluksissa. Tapahtumat ovat hyvin nopeita ja siksi asettavat haasteita myös mittaustekniikoille.

Kaikkea ei voi eikä tarvitse osata itse toteuttaa. Niinpä tutkimusmenetelmien kehitykseen etsittiin alihankkija, jolla olisi Kuitulaboratoriolta puuttuvaa osaamista ja laitekantaa. Teknologian tutkimuskeskus VTT:n Kuopion optisten mittausten tiimistä sitä löytyi. Yhdessä, molemmat omaa osaamista hyödyntäen, pystyimme kehittämään menetelmiä sekoitustapahtumien havainnointiin. Tavoitteena oli pystyä kuvantamaan sekoittumista kameratekniikkoja hyödyntäen.

Muovi ja paperi sekaisin

Xamk Kuitulaboratoriossa sijaitsevassa pilot-mittakaavaisessa sekoitusluupissa testasimme mm. biohajoavien muovien sekoittamista paperimassan joukkoon. Biohajoava muovikuitu, tässä tapauksessa PLA-kuitu, on pidempää kuin paperimassassa oleva sellukuitu ja käyttäytyy näin ollen virtauksessa hyvin eri tavoin.

Lisäksi PLA pyrkii kasautumaan vedessä, mikä aiheuttaa lisää ongelmia paperin valmistusprosessia ajatellen. Kuitenkin tällaisen kuidun käyttö voisi avata uusia sovelluksia paperi- ja kartonkipakkauksille.

– Yhdessä Xamkin Kuitulaboratorion kanssa olemme voineet kehittää kuvantavia mittausmenetelmiämme ja testata niitä lähes tehdasympäristössä. Osaamisemme on kehittynyt, kun olemme voineet soveltaa erityisesti suurnopeuslämpökuvausta meille täysin uudenlaiseen sovelluskohteeseen – nopeiden nestesekoitusten laadun mittaamiseen. Samalla olemme voineet hyödyntää aikaisemman tutkimustyömme kokemuksia, joita on saatu muilta toimialoilta, kertoo VTT:n tutkija Sami Siikanen.

Kameratekniikka pitää hallita

Kuidun havainnoinnissa vaikeaa on kuidun valtava nopeus virtauksessa, useita metrejä sekunnissa. Yksittäinen kuitu on pystyttävä pysäyttämään kamerakuvaan, jotta päästään varmuuteen, onko tasaisen seoksen muodostus onnistunut käyttämillämme sekoitustekniikoilla. Pysäytyskuvan onnistuminen taas vaatii riittävää kameratekniikkaa sekä oikeanlaista valaistusta.

Näitä asioita pohdimme ja testasimme yhdessä Kuitulaboratorion pilothallissa. Kuitulaboratorio kokeili myös PLA-kuidun värjäystä fluoresoivalla merkkiaineella, jolloin erilaista valon aallonpituutta käyttämällä PLA-kuidut voitiin erottaa sellukuiduista.

Hankkeen aikana molemmat osapuolet pystyivät siis kehittämään omaa osaamistaan omilla vahvuusalueillaan ja lisäksi oppimme valtavasti myös toinen toisiltamme.

Kuitulaboratorio panostaa myös jatkossa kuvantaviin mittausmenetelmiin ja hankkeessa tehdyn yhteistyön myötä meillä on uusia työkaluja niiden suorittamiseen.