Parameters affecting the z-strength of liquid paperboard (LPB) has been analyzed and identifiedusing data mining and machine learning on 6 years of operational data from a multi-ply LPB mill, and control and stabilizing of them was proposed. Linear regression models were built for 9 articles with satisfactory results, and whose attributes were further analyzed as the most important parameters for the z-strength. The results show that generally only parameters affecting the weakest position in the paperboard has any influence on the z-strength, with unbleached softwood pulp refining work affecting the strength the most, while bleached hardwood refining work has a lower influence, and refining work of bleached softwood has almost no influence on the z-strength. Among the other parameters shown to influence the z-strength are kappa number, headbox concentration, broke ratio, strength and retention starches, fractionation and degree thereof, and the conductivity of the process water.

No description available.

The in-plane properties of paperboard have always been of interest to paper scientists. Tensile properties are crucial when the board is fed through converting machines at high speeds. Compressive properties are essential in the later use. Inhomogeneities affect both the compressive and tensile properties. For the tensile properties, it is the inherent heterogeneity of the paperboard that might cause problems for the board-maker. Varying material properties, through the thickness of the paperboard, are on the other hand used to achieve high bending stiffness with low fiber usage. It is of interest to know how this practice affects the local compressive properties. Papers A and B aims to address this, while C, D and E focus on in-plane heterogeneities. Paper A investigates the mechanism that causes failure in the short span compression test (SCT). It was concluded that the main mechanism for failure in SCT is delamination due to shear damage. In paper B the effect of the through-thickness profiles on the local compression strength was examined. It was concluded that the local compression is governed by in-plane stiffness and through thickness delamination. The latter was in turn dependent on the local shear strength and in-plane stiffness gradients. In paper C the tensile test is investigated with focus on sample size and strain distributions. The strain behavior was dependent on the length to width ratio of the sample and was caused by activation of local zones with high strainability. Paper D focuses on the strain zones seen in C. The thermal response in paper was studied. It was observed that an inhomogeneous deformation pattern arose in the paper samples during tensile testing. It was concluded that the heat patterns observed coincided with the deformation patterns. It could be shown that the formation was the cause of the inhomogeneous deformation. In final paper, E, the virtual field method was applied on data from C. / Egenskaperna hos ett kartongark kan grovt delas upp i två kategorier: i-planet egenskaper och ut-ur-planet egenskaper. I-planet egenskaperna har länge varit ett område som pappersmekanister och andra pappersforskare visat intresse för. Anledningen till detta är att de är avgörande för hur väl det går att konvertera kartongen till färdiga förpackningar, samt hur väl de förpackningarna klarar sin uppgift. Dragegenskaperna prövas när kartongen dras genom tryck- och konverteringsmaskiner i hög hastighet. Tryckegenskaperna spelar stor roll för hur väl en förpackning klarar att staplas och hålla sitt innehåll intakt. Inhomogeniteter påverkar både drag och tryckegenskaper. Papprets naturliga variation påverkar dragegenskaperna hos kartongen och kan orsaka problem för kartongmakarna. Särskilt när utvecklingen går mot mer avancerade kartong utseenden. Å andra sidan så använder sig kartongmakare flitigt av egenskapsvariationer genom tjockleken på kartongen, när dom vill åstadkomma böjstyva kartonger utan att slösa med fibrer. I detta fall är det intressant att veta hur de lokala kompressionsegenskaperna påverkas av kartongens ut-ur-planet profil. Det första två uppsatserna i denna avhandling, A och B, handlar om just detta. Uppsatserna C, D och E avhandlar hur i-planet variationer påverkar kartongens egenskaper. I Artikel A undersöks vilka skademekanismer som aktiveras under ett kortspannskompressionstest (SCT). Tre flerskiktskartonger undersöktes. De hade valts så att de hade distinkt olika skjuvstyrkeprofiler. Kartongerna karakteriserades och datan användes som materialdata i en finit element modell av SCT-testet. Modellen bestod av skikt, betraktade som kontinuum, mellan vilka det fanns kohesiva ytor. Huvudmekanismen i SCT var att kartongen delaminerade på grund av skjuvskador. Den andra uppsatsen, Artikel B, var en fortsättning på den första. Denna gång undersöktes fem flerskiktskartonger framtagna så att de hade olika skjuvstyrka beroende på positionen i tjockleksled. Det konstaterades att kompressionsegenskaperna lokalt styrs av skjuvstyrkeprofilen och styvhetsgradienter. Vidare konstaterades det att mekanismerna innan kartongen delaminerar är, i huvudsak, elastiska. Den tredje artikeln, Artikel C, fokuserade på hur dragprov på kartong påverkas av provstorleken och töjningsvariationen. Tre olika flerskiktskartonger användes som provmaterial och provbitar med olika storlek analyserades. Förutom dragprov så användes digital image correlation (DIC) för analysen. Det visade sig att den globala töjbarheten varierade med storleken på provet beroende på kvoten mellan längd och bredd. DIC visade att detta i sin tur berodde på att zoner med hög töjbarhet aktiverades i provet. Dessa zoner hade samma storlek oberoende av provstorlek och påverkade därför den totala töjbarheten olika mycket. Artikel D undersöker töjningszonerna som sågs i Artikel C samt hur de påverkas av kreppning. Vidare undersöktes pappersproverna med hjälp av termografi. Termografin visade att varma zoner uppstod i proven när det töjdes. Zonerna blev synliga när provet töjdes plastiskt. Termografi kördes parallellt med DIC på några prover. Det visade sig att de varma zonerna överenstämde med zoner med hög lokal töjning. Vidare kunde det visas att dessa zoner övenstämde med papperets mikrostruktur, formationen. En finit element analys av hur papper med olika formation töjs gjordes. Delar av provningen gjordes på kreppade papper som har högre töjbarhet. Det visades sig att någon form av skada hade överlagrats på papprets mikrostruktur under kreppningen, och att den deformationen återtogs när pappret töjdes. I den sista artikeln, Artikel E, behandlas hur VFM (Virtual Field Method) kan användas på DIC-data från kartong. DIC-datan som användes hämtades från Artikel C. Detta gjordes för att visa på hur olika VFM-formuleringar kan användas för att karakterisera styvhetsvariationen hos kartong. Provet delades upp i tre subregioner baserat på den axiella töjningsgraden. VFM-analysen visade att dessa subregioners styvhet och tvärkontraktionstal sjönk monotont, men att skillnaden mellan regionerna ökade med ökande spänning. även om endast ett prov undersöktes, så indikerade resultaten att områden med hög styvhet endast förbättrar de mekaniska egenskaperna marginellt. Analysen visade också att även om subregionerna inte är sammanhängande, så har dom liknande mekaniska egenskaper. / <p>QC 20160429</p>

<p>Flexographic printing is a process that employs a flexible printing form and low viscous ink, often water-based. The flexible printing form is favourable for printing on rough surfaces, but the high surface tension of the ink may cause printability problems.</p><p>This work has focused on the interaction between paper/paperboard coating and water-based flexographic ink, aimed at increasing the knowledge about the printing process in form of physical/chemical parameters that are important for ink setting. The effects of printing conditions on print quality, such as printing pressure and temperature, have also been in focus.</p><p>The work has shown that fluids of different polarities, i.e. different dipole moments, behave differently when being absorbed by a coating layer. Due to their chemical compatibility to the coating layer, fluids with large dipole moment fill the pore matrix of the coating to a lesser extent but penetrate further into the coating than fluids with small dipole moments. On the other hand, polarity of the coating layer also affects the print. When printing on coatings with different polarities, higher print densities was obtained on the more polar substrates. As a tentative explanation, it is proposed that the ink builds different layer structures during drying depending on the coating polarity.</p><p>Print gloss is related to the ink setting which, in turn, is affected by the solvent retaining capacity of the ink. Large water holding capacity allows the ink components to smoothen out before the structure is set, resulting in a higher print gloss. The rheology of inks is affected by temperature; at a higher temperature the viscosity is reduced. The reduction in ink viscosity at higher temperature has been shown to affect the print quality, e.g., print density and dot gain. It is suggested that a thicker layer is immobilised during impression due to the lower viscosity and that it is an explanation of the higher print density at a higher printing temperature.</p><p>The influence of impression pressure on dot gain has been experimentally evaluated and mathematically modelled with good agreement. The dot gain is shown to respond non-linearly to the applied printing pressure.</p><p>Studies based on pilot coated and printed paperboards is also reported, and it is shown that the print quality, e.g. print density, print gloss and dot gain, is largely dependent on the type of ink chosen and on the coating characteristics. Higher clay content in the coating resulted in increased dot gain and a decreased mottling.</p>

<p>Det här arbetet har utförts som ett 30 hp examensarbete för kemiingenjörsutbildning på Karlstads universitet åt Stora Enso, Forshaga. Syftet var att undersöka koronabehandlingens effekt på plastbelagda kartongytor. Frågor som hur effekten minskar under lagringstid, om effekten påverkas av materialets bredd, tjocklek, pigment i plasten samt kylvalsarnas påverkan skulle undersökas.</p><p> </p><p>Största delen i arbetet var att undersöka hur ytenergin på behandlad plastbelagd kartong minskar med tiden och om detta varierar beroende på behandlingsgraden. Resultaten visade som väntat att ytenergin sjunker med tiden och ju högre ytenergin var direkt efter behandlingen desto fortare sjunker den. Direkt efter behandlingen varierade värdena ganska mycket men efter ca en vecka så verkade ytan ha "lugnat sig" (antagligen hade antalet laddningar som fanns på ytan direkt efter behandlingen då minskat). Ytenergin sjunker snabbast under den första månaden och sedan börjar kurvan plana ut. Efter ca två månader är nivån ganska stabil. Vid jämförelse av olika bredder gick det att se små skillnader som visade att breda rullar kräver mindre effekt för att nå ett visst dyntal än vad en smalare rulle gör. Samtidigt gick det att se att rullarna tycks ha något lägre ytenergi i kanten av rullarna än vad de har i mitten, men inte heller här handlar det om några stora skillnader.</p><p> </p><p>Arbetet innefattade även ett test för jämförelse av olika ytvikter på kartongen och det visade sig att ett tjockt material kräver mer energi vid behandlingen än ett tunnare, men skillnaden är liten. Det gick även att se skillnader vid jämförelsen av rullar som belagts med pigmenterad plast och de som belagts med transparent. Polyetylen med pigment i kräver lite högre effekt vid behandlingen för att kunna nå upp till lika hög ytenergi som samma material belagd med transparent plast.</p><p> </p><p>Det sista testet som skulle visa om det finns skillnader mellan matt och blank kylvals visade att olika kylvalsar gav olika ytråhet, men skillnaden mellan valsarna blir större på en ytrå yta än på en slät yta. Det var stora skillnader mellan valsarna om de jämfördes på dekorsidan, men på mer ytråa insidan verkade inte kylvalsen ha lika stor inverkan.</p><p> </p>

Det här arbetet har utförts som ett 30 hp examensarbete för kemiingenjörsutbildning på Karlstads universitet åt Stora Enso, Forshaga. Syftet var att undersöka koronabehandlingens effekt på plastbelagda kartongytor. Frågor som hur effekten minskar under lagringstid, om effekten påverkas av materialets bredd, tjocklek, pigment i plasten samt kylvalsarnas påverkan skulle undersökas.   Största delen i arbetet var att undersöka hur ytenergin på behandlad plastbelagd kartong minskar med tiden och om detta varierar beroende på behandlingsgraden. Resultaten visade som väntat att ytenergin sjunker med tiden och ju högre ytenergin var direkt efter behandlingen desto fortare sjunker den. Direkt efter behandlingen varierade värdena ganska mycket men efter ca en vecka så verkade ytan ha "lugnat sig" (antagligen hade antalet laddningar som fanns på ytan direkt efter behandlingen då minskat). Ytenergin sjunker snabbast under den första månaden och sedan börjar kurvan plana ut. Efter ca två månader är nivån ganska stabil. Vid jämförelse av olika bredder gick det att se små skillnader som visade att breda rullar kräver mindre effekt för att nå ett visst dyntal än vad en smalare rulle gör. Samtidigt gick det att se att rullarna tycks ha något lägre ytenergi i kanten av rullarna än vad de har i mitten, men inte heller här handlar det om några stora skillnader.   Arbetet innefattade även ett test för jämförelse av olika ytvikter på kartongen och det visade sig att ett tjockt material kräver mer energi vid behandlingen än ett tunnare, men skillnaden är liten. Det gick även att se skillnader vid jämförelsen av rullar som belagts med pigmenterad plast och de som belagts med transparent. Polyetylen med pigment i kräver lite högre effekt vid behandlingen för att kunna nå upp till lika hög ytenergi som samma material belagd med transparent plast.   Det sista testet som skulle visa om det finns skillnader mellan matt och blank kylvals visade att olika kylvalsar gav olika ytråhet, men skillnaden mellan valsarna blir större på en ytrå yta än på en slät yta. Det var stora skillnader mellan valsarna om de jämfördes på dekorsidan, men på mer ytråa insidan verkade inte kylvalsen ha lika stor inverkan.

No description available.

Thesis (Ph. D.)--Institute of Paper Chemistry, 1939. / Includes bibliographical references (leaves 181-182).

Flexographic printing is a process that employs a flexible printing form and low viscous ink, often water-based. The flexible printing form is favourable for printing on rough surfaces, but the high surface tension of the ink may cause printability problems. This work has focused on the interaction between paper/paperboard coating and water-based flexographic ink, aimed at increasing the knowledge about the printing process in form of physical/chemical parameters that are important for ink setting. The effects of printing conditions on print quality, such as printing pressure and temperature, have also been in focus. The work has shown that fluids of different polarities, i.e. different dipole moments, behave differently when being absorbed by a coating layer. Due to their chemical compatibility to the coating layer, fluids with large dipole moment fill the pore matrix of the coating to a lesser extent but penetrate further into the coating than fluids with small dipole moments. On the other hand, polarity of the coating layer also affects the print. When printing on coatings with different polarities, higher print densities was obtained on the more polar substrates. As a tentative explanation, it is proposed that the ink builds different layer structures during drying depending on the coating polarity. Print gloss is related to the ink setting which, in turn, is affected by the solvent retaining capacity of the ink. Large water holding capacity allows the ink components to smoothen out before the structure is set, resulting in a higher print gloss. The rheology of inks is affected by temperature; at a higher temperature the viscosity is reduced. The reduction in ink viscosity at higher temperature has been shown to affect the print quality, e.g., print density and dot gain. It is suggested that a thicker layer is immobilised during impression due to the lower viscosity and that it is an explanation of the higher print density at a higher printing temperature. The influence of impression pressure on dot gain has been experimentally evaluated and mathematically modelled with good agreement. The dot gain is shown to respond non-linearly to the applied printing pressure. Studies based on pilot coated and printed paperboards is also reported, and it is shown that the print quality, e.g. print density, print gloss and dot gain, is largely dependent on the type of ink chosen and on the coating characteristics. Higher clay content in the coating resulted in increased dot gain and a decreased mottling.

Stora Enso Skoghalls Bruk är en av de största kartongtillverkarna på vår planet. Var sjätte kartongförpackning i världen som innehåller något flytande kommer från Skoghalls Bruk. Kartong har liten påverkan på miljön då huvudråvaran, trä, är en naturlig råvara. Kartong har många olika egenskaper och kan variera i utseende och styrka beroende på mängden fiber som använts vid tillverkningen. Kartong är dock inte i sig självt förseglingsbart men kan med hjälp av olika adhesiva material förseglas. Stora Enso tillverkar kartong på rullar som sedan skickas iväg till kund. Innan kartongrullarna skickas iväg packas de i skyddande kartong inför transporten. Denna packning kallas emballering.Syftet med denna studie var att tidseffektivisera emballeringsprocessen. Stora Enso har i dagsläget en överkapacitet i emballeringsprocessen och processen är en trång sektion för produktionen. Delprocessen gavelpressen har studerats då den är mer tidskrävande än omkringliggande delprocesser. När kartongrullarna kommer till gavelpressen tillsätts det sista emballaget. Kartongrullarna har innan emballerats med innerrondeller på gavlarna och mantelomslag runt om. Gavelpressen består av två värmeplattor med tillsatta ytterrondeller. Värmeplattornas uppgift är att försegla kartongrullarna genom att det yttersta lagret, LDPE-skiktet, på ytterrondellerna smälts fast på kartongrullarna. Värmeplattorna har temperaturen 180 °C och rör sig mot kartongrullens gavlar i tre olika hastigheter som gradvis sänks ju närmare kartongrullen de kommer. För att sedan under en tid av sju sekunder pressa ytterrondellerna mot kartongrullens gavlar.Målet med denna studie var att tidseffektivisera gavelpressen samt ta fram en rekommendation för i vilken ordning åtgärderna bör hanteras. Simuleringsprogrammet COMSOL Multiphysics har använts för att bygga upp systemet, simulera verkliga fall och sedan effektivisera dem genom att minska delprocessens cykeltid. Tiden som ytterrondellerna pressas mot kartongrullens gavlar studerades i en 3D-modell. För att ta reda på om presstiden var den mest optimala simulerades temperaturen på kartongrullens gavels yttersta skikt vid pressning. Värmeöverföringen mellan ytterrondellens LDPE-skikt och kartongrullen antogs öka ända tills kartongrullens gavels yttersta skikt uppnått värmeplattans temperatur 180 °C. Vidare studerades om LDPE-skiktet kunde bytas ut mot ett material som gör att värmeöverföringen sker snabbare. Densitet, specifik värmekapacitet och termisk konduktivitet var de faktorer som ändrades. Värmeplattornas maximala hastighet studerades genom beräkningar. Luften mellan värmeplattan och kartongrullen antogs ha en cylindrisk form och luftens hastighet ut ur cylindern beräknades med hjälp av Reynolds tal. Värmeplattans hastighet antogs kunna öka så länge luftflödet var laminärt. Det undersöktes även om värmeplattornas rörelse kunde starta tidigare, då de studerade kartongrullarna står stilla med tillsatta ytterrondeller under olika lång tid innan värmeplattorna börjar röra sig.För att tidseffektivisera gavelpressen rekommenderas fyra åtgärder i följande ordning: minska presstiden, starta värmeplattornas rörelse tidigare, byta ut LDPE-skiktet samt öka värmeplattornas hastighet. Åtgärderna har rekommenderats i ordning efter vad som antagits vara enklast och minst tidskrävande för företaget.Simuleringarna visade att presstiden kan minskas till 3-3,5 sekunder då ingen ökad värmeöverföring sker mellan värmeplattan och kartongrullen efter denna tid. Denna åtgärd ger en tidsbesparing på 3,5-4 sekunder. Att starta värmeplattornas rörelse tidigare är möjligt, då värmeplattorna med tillsatta ytterrondeller står redo 3,35–9,33 sekunder innan de sätts i rörelse. Företaget rekommenderas att starta värmeplattornas rörelse efter 3,35 sekunder oavsett kartongrullens bredd. Detta kan ge en tidsbesparing på upp till 5,98 sekunder.Det rekommenderas att byta ut LDPE-skiktet mot ett material med högre termisk konduktivitet och densitet, men med liknande adhesiva egenskaper. En sekunds tidsbesparing kan fås om den termiska konduktiviteten ändras från 0,33 till 0,5 W/mK samtidigt som densiteten ändras från 605 till 800 kg/m3.Beräkningar av luftens hastighet visade att den maximala hastighet som värmeplattan kan ha var 16,37 m/s på ett avstånd 1700 mm från kartongrullen. Att utföra denna åtgärd kräver en omprogrammering av värmeplattornas rörelse från tre hastighetssteg till en hastighet som hela tiden minskar allt eftersom avståndet mellan värmeplattorna och kartongrullen minskar. Detta är den sista åtgärd som rekommenderas eftersom den antas vara mest krävande för företaget och en ombyggnation kan eventuellt behövas. Värmeplattornas beräknade maximala hastighet är ca 40 gånger större än den snabba hastigheten som värmeplattorna har i dagsläget och därför bör företaget kunna öka den snabba hastigheten och medel hastigheten. Fyra sekunder är den optimala tidsbesparingen för att undvika väntetid mellan delstationerna innan och efter gavelpressen. Med de hastigheter som beräknats vara möjliga för värmeplattorna kan med enkelhet en tidsbesparing på fyra sekunder uppnås.Om samtliga åtgärder görs fås en tidsbesparing på ca 15 sekunder. Då fyra sekunder är den optimala tidsbesparingen kan företaget välja vilka åtgärder som ska göras och i hur stor utsträckning. En tidsbesparing på fyra sekunder innebär att gavelpressens cykeltid minskar med 12-13 % samtidigt som produktionskapaciteten ökar i samma takt. / Stora Enso Skoghall Mill is one of the world’s greatest manufacturers of paperboard. Every six paperboard package containing a liquid is made at Skoghall Mill. Paperboard has a small environmental impact since the main product, wood, is a natural source. Paperboard can have many different properties and vary in appearance and strength depending on the amount of fiber used in manufacture. Paperboard is not sealable by itself but can, with other adhesive materials be sealed. Stora Enso is producing paperboard on rolls which later are sent off to the customers. Before they sent them to the customers, the rolls are packed in protective paperboard before transportation. This process is called the packaging process.The purpose of this study was to make the packaging process more time efficient. Stora Enso currently has an overcapacity in the packaging process and the process is a bottleneck for the production. The process end press has been studied since it was more time consuming than surrounded processes. When the paperboard rolls enter the end press, the last packaging is added. The paperboard rolls has earlier been wrapped with inner pads on the ends and cover around. The end press consists of two heated plates with outer pads added. The heated plates purpose are to seal the paperboard rolls by melting the outer layer of the outer pad, the LDPE layer, to the paperboard rolls ends. The heated plates temperature is fixed at 180 °C and the plates are moving towards the paperboard rolls with three different velocities which are gradually decreased the closer the heated plates gets to the paperboard rolls. For later during seven seconds pressing the outer pads to the paperboard rolls ends.The goal with this study was to make the end press more time efficient and make a recommendation in which way the improvements should be handled. The simulation software COMSOL Multiphysics has been used to build the system, simulate the real cases and then making them more time efficient by decreasing the cycle time. The time in which the outer pads are pressed to the paperboard rolls ends was studied in a 3D-model. To find out if the pressing time was the most optimal, the temperature on the paperboard rolls ends outer layer was simulated during pressing. The heat transfer between the LDPE-layer of the outer pad and the paperboard roll were assumed to increase until the paperboard rolls ends reached the temperature of the heated plates 180 °C. Later, it was studied if the LDPE-layer could be replaced by a material which makes the heat conduction go faster. Density, specific heat capacity and thermal conductivity were factors which were varied. The maximum velocities of the heated plates were studied by calculations. The air between the heated plate and the paperboard roll were assumed to have a cylindrical shape and the air flow through the cylinder was calculated by the Reynolds number. The velocity of the heated plates was assumed to be increased as long as the air flow was laminar. It was also examined if the movement of the heated plates could begin earlier since the heated plates with added outer pads are standing still under different time before the heated plates start moving.To make the end press more time efficient, four improvements are recommended as follows: decrease the pressing time, start the movement of the heated plates earlier, replace the LDPE-layer and increase the velocity of the heated plates. The improvements are recommended in order of what was assumed to be easiest and least time consuming for the company.The simulations showed that the pressing time can be decreased to 3-3.5 seconds since no heat transfer occurred between the heated plates and the paperboard roll after this time. This improvement provides a time saving of 3.5-4 seconds. To start the movement of the heated plates earlier was possible since they are standing still with added outer pads 3.35-9.33 seconds before the movement starts. The company is recommended to start the movement of the heated plates after 3.35 seconds regardless of the width of the paperboard rolls. This improvement could save up to 5.98 seconds.It is recommended to replace the LDPE-layer by a material with higher thermal conductivity and density, but with similar adhesive properties. A time saving of one second can be done if the thermal conductivity is changed from 0.33 to 0.5 W/mK at the same time as the density is changed from 605 to 800 kg/m3.Calculations of the air flow showed that the maximum velocity of the heated plates was 16.37 m/s at the distance 1700 mm from the paperboard roll. To make this improvement, a reprogramming of the heated plates movement is required, from three velocity stages to one velocity which decrease as the distance between the heated plates and the paperboard roll decrease. This is the last recommended improvement since it is believed to be the most challenging one for the company and a reconstruction may be needed. The calculated maximum velocity of the heated plates was about 40 times greater than the fast velocity of the heated plates today and therefore the company should be able to increase the fast velocity and the medium velocity. Four seconds is the optimal time saving to avoid waiting time between the sub processes before and after the end press. A time saving of four seconds could easily be done by using the calculated maximum velocities.If all improvements are done a time saving of 15 seconds can be made. Since the optimal time saving is four seconds, the company can choose which improvements that should be done and in which extent. A time saving of four seconds means that the cycle time of the end press is reduced by 12-13 %, while the production capacity increase with same rate.