Modern flisningsforskning kan stärka massa och- pappersindustrin

– Det här projektet visar att flisningsprocessen, som länge ansetts mogen och stabil, fortfarande rymmer stor utvecklingspotential. Med modern forskning, nya maskinsystem och nära samarbete mellan universitet och industri finns goda möjligheter att både stärka konkurrenskraften och minska energiförbrukningen i svensk massa- och pappersindustri, säger Per Engstrand, på Mittuniversitet, en av projektledarna.

På 50- och 60-talet visade forskningen att större knivvinkel kunde ge fler fiberskador och sämre styrkeegenskaper, särskilt i kemiska massor. Fenomenet kallades ”stukskadad flis”. Men ny forskning från Mittuniversitetet och flera fullskaleförsök visar att bilden är betydligt mer nyanserad.

Resultaten pekar på att en ökad kraft i fiberriktningen inte bara är möjlig att hantera – den kan även ge viktiga fördelar för dagens industri.

Modern flisning – nya möjligheter

Studier på Mittuniversitetet från 2006–2016 visar att flis som tillverkas med större knivvinkel kan ta upp kemikalier betydligt bättre. Det gör impregneringen mer effektiv, vilket är värdefullt både för kemiska massaprocesser och för CTMP. Samtidigt visade det sig att elenergin som behövs i raffineringen kan minska när flisen är ”modifierad” på detta sätt. 

För branschen betyder det här två viktiga saker:

1. Potentiellt lägre energikostnader: I fullskaleförsök hos SCA och Holmen kunde man se tydliga möjligheter att minska elförbrukningen vid TMP-raffinering. För en energi-intensiv bransch kan sådana förbättringar göra stor ekonomisk skillnad.

2. Bättre kontroll över fiberkvaliteten: En förbättrad impregnering öppnar för att styra fiberlängd och styrkeegenskaper på ett mer förutsägbart sätt – något som särskilt berör producenter av tryck- och specialpapper.

Praktiska erfarenheter från industrin

Vid Hallsta pappersbruk har flera fullskaleförsök genomförts med en modern flishugg från Andritz och huggstål med större knivvinklar från AIT. Resultaten visar att elenergiförbrukningen vid flisraffineringen kan minskas, flisen impregneras snabbare, men att flisningsutrustningen utsätts för högre mekaniska krafter.

För att köra långsiktigt med större knivvinkel krävs därför något kraftigare maskinkomponenter – samma typ som redan används vid flisning av hårdare träslag, som eukalyptus.

Hur påverkas kemiska massor?

Tidigare forskning antog att större knivvinkel alltid försämrar kemiska massors styrkeegenskaper. Men nya försök i labbmiljö genomförda av More Research, Domsjö och Mondi, visar att skillnaderna inte är statistiskt signifikanta.

Sulfat och sulfit-kokningar visade i princip samma dragindex oavsett knivvinkel, och korgförsök i Domsjös batchkokare halverades mängden rejekt. Omfattande tester med impregnering bekräftar att flis huggen med större knivvinkel tar upp mer vätska och gör det snabbare.

För industrin innebär detta att den gamla bilden av att ”stukskadad flis” som vi här kallar modifierad flis ger sämre kemisk massa tycks behöva omprövas.

Viktigaste insikterna från rapporten

En ökad kraft i fiberriktningen vid flisning ger bättre kemikalieimpregnering, ökad impregneringshastighet samt lägre elenergiförbrukning vid efterföljande flisraffinering. Intressant att notera var att även mängden rejekt halverades.

Tryckpapper som det Holmen tillverkar vid Hallsta Pappersbruk, gynnas av TMP med högre dragindex och medelfiberlängd, vilket minskar behovet av armeringsmassa, vilket också förbättrar tryckbarheten.

– Hallsta pappersbruk är unikt i att inte ha någon förbränning. Behovet av ånga och varmvatten täcks av återvunnen värme från raffineringen. Försöksresultaten med Hallstas RTS-process indikerade att ökat tryck och temperatur i förvärmarskruv och raffinör medförde något minskad spetmängd och ökad medel-fiberlängd. Det tillsammans med det faktum att operatörerna vid pappersmaskinen reagerade positivt gör att man valt att fortsätt aköra processen vid 6,5 i stället för 5,5 bar, berättar Per Engstrand.

Sammanfattningsvis visar projekten en teknisk potential för både energieffektivisering och kvalitetsförbättring, men den praktiska implementeringen kräver förstärkning av flishuggsutrustningen för att klara den högre mekaniska belastningen i kontinuerlig drift.