Flekso- painatus

Yleistä

Fleksopaino on kohopainomenetelmä, jossa painolaattana käytetään joustavaa materiaalia. Fleksopaino oli pitkään varsin karkea painomenetelmä, jota käytettiin esimerkiksi aaltopahvipakkausten painamiseen.

1900-luvun loppuvuosina tekniikkaa kehitettiin monin tavoin. Tänään fleksopainon voidaan sanoa olevan nykyaikainen versio vanhasta kohopainomenetelmästä.

Fleksolla voi painaa hyvin monenlaisille materiaaleille, jopa metalli- ja muovilevyille. Painopinta voi olla sileä tai karhea. Se voi olla myös päällystetty tai päällystämätön.

Toiminta periaate

Toisin kuin syväpainossa, fleksopainossa painojäljen tuottava pinta on koholla. Mustealtaan ja painotelan välissä on niin sanottu anilox-tela. Kyseisen telan tehtävä on siirtää muste mustealtaasta painotelalle.

Anilox-telan pintaan on kaiverrettu pieniä kuppeja mustetta varten. Anilox-telan pinnalta poistetaan ylimääräinen muste kaavinterän avulla ennen anilox-telan ja painotelan välistä kontaktia. 

Kaapimisen jälkeen mustetta on ainoastaan anilox-telan pinnan kupeissa. Tämän jälkeen muste siirtyy anilox-telan kupeista painotelan pinnalle. Lopulta kuva siirretään painotelalta substraatille puristussylinterin tuottaman paineen avulla. 

Fleksopainolle on tyypillistä pehmeästä materiaalista valmistettu painotela. Pehmeällä materiaalilla pyritään musteen tasaisempaan ja parempaan levittymiseen painotelan kuvapinnoilla, kun muste siirretään anilox-telalta painotelalle. Pehmeä materiaali heikentää myös silti hieman painojälkeä.

Puristustelan paino voi aiheuttaa painotelan geometrian muuttumisen ja vääristyneen kuvan substraatilla. Lisäksi kuvien reunat ovat fleksopainatuksella valmistetuissa tuotteissa usein epätasaiset, mikä musteen leviämisestä. Laatua on silti mahdollista parantaa esimerkiksi pienentämällä painotelan ja puristustelan välistä painetta 

Painopinnan rakenne ja valmistus 

Fleksossa painopintana käytetään polymeerilaattaa. Painopinnanvalmistuksessa fotopolymeerilaattaa valotetaan filmin läpi ja kehityksen jälkeen painoaiheen muodostavat alueet jäävät laatassa ei-painavaa aluetta korkeammalle. Taipuisa laatta kiinnitetään painosylinterin pinnalle.

Laatta voidaan myös valottaa suoraan digitaalisesta aineistosta (computer to plate).

Painovärin siirtyminen nipissä painettavalle pinnalle 

Fleksopainokoneen värilaite on yksinkertainen. Värikaukalossa pyörivä tela nostaa väriä kuppitelalle (anilox-tela), ja telan pyöriessä raakeli pyyhkii ylimääräisen värin takaisin kaukaloon. Anilox-telan kupeista väri siirtyy painolaatalle ja siitä paperiin paino- ja vastasylinterin muodostamassa nipissä. 

Uudemmissa koneissa käytetään kammioraakelijärjestelmää, missä painoväri levitetään suoraan anilox-telalle.

Painettavat tuotteet 

Fleksoa käytetään tyypillisesti pakkauspainatuksessa, jolloin painettavat materiaalit vaihtelevat tuotteen mukaan. Fleksolla painetaan usein tuotteita, joissa saavutettava painojäljen laatutaso on tarkoitukseen riittävä, eli käytetään harvaa rasteria tai sävykuvia ei paineta lainkaan. Esimerkkituotteita tästä ovat erilaiset kotelot, kääreet, pussit sekä aaltopahvi. 

Sanomalehtien painatuksessa fleksoa on käytetty jonkin verran ja konelinjojen valmistus on keskittynyt vain muutamille painokoneenvalmistajille. Käytännössä neliväripainatuksen yleistyttyä fleksolla saavutettava nelivärilaatu ei pärjää kilpailussa offsetia vastaan, mutta on silti kehittynyt viime aikoina.

Fleksopainomenetelmän vaatimukset

Fleksopainomenetelmällä on erilaisia vaatimuksia; toiminnallisia, prosessiteknisiä ja tuoteteknisiä.

Toiminnalliset vaatimukset 

• Paperilta vaaditaan tasaista painoväriabsorptiota.
• Väristä riippuen paperilta vaaditaan sopivaa pinnan huokoisuutta. 
• Paperilta vaaditaan riittävää pölyämättömyyttä.  

Prosessitekniset vaatimukset 

• Paperin tulee kestää usean värin "märkänä märälle" painatus.
• Paperilla tulee olla riittävät lujuusominaisuudet.  

Tuotetekniset vaatimukset 

• Paperilta vaaditaan hyvää painojäljen tasaisuutta, jotta täyspeitteiset pinnat toistuvat luonnollisina ja rasterikuvat terävinä. 
• Paperi tulee pystyä painamaan haluttuun tummuustasoon.  
• Elintarvikepakkauksissa myös painovärin tulee olla elintarvikekelpoista, jolloin paperin/kartongin on toimittava ko. värin kanssa. 
• Tuote itsessään voi mahdollisesti asettaa erityisvaatimuksia: esim. elintarvikepakkauksiin käytettävän paperin ja kartongin tulee olla elintarvikekelpoista.

Painokonerakenteet 

Flexopainolaitteet ovat melko yksinkertaisia. Yhdessä painoyksikössä on vain  yksi painolaite. Ratapainokoneisssa yksiköt ovat usein päällekkäin, jotta säästettäisiin tilaa. Fleksomenetelmän joustavan painolevyn ja kovan vastatelan vuoksi molempien puolien samanaikainen painatus samassa nipissä ei ole mahdollista. Suurin tuoteryhmä on pakkauspainotuotteet ja tästä johtuen painatus tehdäänkin usein vain yksipuolisesti.

Fleksopainokoneen nipissä painetaan yksi väri yhdelle puolelle paperia. Kun painetaan useampia värejä, käytetään useita yksiköitä. Keskussylinterirakenteessa  yhden suuren vastasylinterin ympärillä on useita painosylintereitä värilaitteineen. Tällä menetelmällä saadaan hyvä osavärien kohdistus.

Painojäljen laadun ja painamisen hallinta 

Etuja offsettiin verrattuna fleksolla ovat yksinkertaisemmat toiminnot: alkumakulatuuri on vähäistä (kun vesi/väri-tasapainon säätäminen jää pois) ja vyöhykekohtaista värinsäätöä ei ole. Kuppitelan valinnalla voidaan vaikuttaa siirtyvän värin määrään.

Pehmeä kohopainolaatta rajoittaa käytettävää rasteritiheyttä. Lisäksi puristuksen säätö on tarkkaa. Liika puristus lisää pisteen kasvua, mikä häiritsee sävyntoistoa.

Painotuotteiden jälkikäsittely 

Jälkikäsittely on usein sidottu pakkausten valmistuksessa itse pakkausprosessiin. Esimerkiksi yleensä kartonkipakkaukset painatuksen jälkeen stanssataan eli leikataan koteloaihion muotoon. Painettu materiaali myös nuutataan samalla eli kartongin jäykkyyttä lasketaan pakkausaihion taitoskohdista. Pakkausaihiot kuljetetaan pakkauskoneille, missä aihiosta muodostetaan pakkaus, tuote pakataan ja pakkaus suljetaan.

Vichyveden Ca- pitoisuus, pH ja sähkönjohtokyky ennen ja jälkeen tislauksen

Yleistä

Tislaus

Tislaus on toisiinsa liuenneiden aineiden erottamiseksi käytetty menetelmä, joka perustuu seoksessa olevien aineiden eri haihtuvuuksiin. Tislaamalla saadaan erotetuksi toisiinsa liuenneet nestemäiset aineet sekä haihtumattomat aineet haihtuvista aineista. Tislauksen tuotetta kutsutaan tisleeksi ja haihtumatonta osaa pohjatuotteeksi. Tislaus on energiaa runsaasti kuluttava prosessi, mutta siitä huolimatta tislausta käytetään paljon teollisuudessa. 

Tislauslaitteisto

Titraus 

Titraus perustuu tutkittavaan näytteeseen lisättävän titranttiliuoksen ja näytteen väliseen reaktioon, jota tarkastellaan indikaattorin tai jonkin mittalaitteen, kuten pH-mittarin avulla. Reaktion tasapainotilassa tapahtuu selvästi indikoitava äkkinäinen muutos, esim. happo-emäsindikaattorin värinmuutos pH-arvon muuttuessa. 

pH- arvo

pH- arvo kuvaa kemikaalin happamuutta tai emäksisyyttä ja on siten yksi tärkeimmistä kemiallisista suureista. pH- arvon mittaamista ja muuttamista tarvitaan useissa prosessin vaiheissa niin vedenkäsittelyssä, teollisuudessa kuin nesteiden laadunvalvonnassa.

Sähkönjohtokyky

Veden sähkönjohtokyky kuvaa erilaisten liuenneiden suolojen määrää vedessä. Sähkönjohtavuutta lisäävät esim. natrium, kalium, magnesium, kalsium sekä kloridit ja sulfaatit. 


Työn tarkoitus

Työn tarkoituksena on määrittää tislaamalla vichyveden pH ja sähkönjohtokyky ennen ja jälkeen tislauksen. Työssä määritetään myös Ca- pitoisuus titraamalla ennen ja jälkeen tislauksen. 

Tarvittavat välineet ja reagenssit

Byretti (lukematarkkuus 0,01ml) eli 10ml byretti tai 25ml byretti
Statiiveja, kouria ja muhveja
50ml täyspipetti
Magneettisekoittaja ja namu
250ml:n erlenmeyerkolvi
Tislauslaitteisto jäähdytysvesiletkuineen
Linnunpesähaude
Laboratorionostimet
Lämpömittari
Näytepurkki
Suppilo

Kannettava pH- mittari ja pH- standardit (pH4, pH7)
Johtokykymittari sekä siihen standardiksi 0,01M KCl- liuos

Indikaattoriseos
NaOH- liuos (2mol/l)
EDTA- liuos (0,01mol/l) --> Itse käytin 0,05M EDTA- liuosta, jota laimensin ja tein liuosta kokonaisuudessaan 100ml (20ml EDTA- liuosta ja 80ml ionivaihdettua vettä)


Työn suoritus

- Aluksi määritin vichystä pH:n ja sähkönjohtokyvyn niille tarkoitetuilla laitteilla. 

- Tämän jälkeen valmistin 0,01mol/l EDTA-liuoksen ja kaadoin sen suppilon avulla byrettiin

- Päästin hiukan EDTA-liuosta tyhjään dekantterilasiin ja täytin byretin uudelleen nollaan asti

- Mittasin erlenmeyerkolviin 50ml vichyä ja lisäsin sekaan 2ml natriumhydroksidi- liuosta ja hetken kuluttua lisäsin vielä lusikan kärjellisen indikaattoriseosta.

- Sekoitin näytteen ja aloitin titraamisen

- Laskin EDTA- liuosta tippa kerrallaan koko ajan näytettä sekoittaen.

- Titraus oli valmis kun näyte muuttui violetista puhtaan siniseksi.

- Byretistä luin EDTA- liuoksen kulutuksen, mikä oli 2,7ml.


Seuraavaksi oli vuorossa tislaus.

- Kasasin tislauslaitteiston.

- Laitoin 100ml:n tislauskolviin n. 70ml tislattavaa vichyä ja lisäsin sekaan muutamia kiehumakiviä. (Kiehumakivien tarkoituksena on estää veden ylikuumeneminen ja siitä mahdollisesti johtuva äkillinen kiehuminen. Kiehumakivet tulee aina lisätä kylmään liuokseen!)

- Kun näyte oli kolvissa ja laitteisto kasassa nostin laboratorionostimella linnunpesähauteen tislauskolvin alle. 

- Kolvin ollessa pesässä käynnistin pesä ja tämän jälkeen vain odotin. 

- Tislasin näytettä kunnes tislettä oli muodostunut noin 25ml.

- Sammutin pesän ja laskin sen alas. 

- Otin tisleen näytepurkkiin, josta määritin jälleen pH:n ja sähkönjohtokyvyn.

- Lopuksi lisäsin sekaan näyte purkkiin 1ml EDTA- liuosta ja lusikan kärjellisen indikaattoriseosta. Väri muuttui siniseksi sekoittaessa ja näin ollen työ oli onnistunut. Vichyssä ei ollut enää kalsiumia.

Tulosten laskeminen

Kalsiumpitoisuus näytteestä lasketaan kaavasta missä:

X = 40,08 x a x c x (1000/V)

X = näytteen Ca- pitoisuus (mg/l)
40,08 = kalsiumin atomipaino (g/mol)
a = titrauksen EDTA- kulutus (ml)
c = EDTA- liuoksen konsentraatio (mol/l)
V= alkuperäinen näytetilavuus (ml)

Kalsiumpitoisuuden lisäksi täytyi laskea virheprosentti vertaamalla omaa tulosta vichyn valmistajan ilmoittamaan Ca- pitoisuuteen. 

Virheprosentin laskeminen:

(oma tulos) - (oikea tulos) / (oikea tulos) x 100%

Laskut

Ca- pitoisuus

X = 40,08 x 2,7 x 0,01 x (1000/V)
X = 40,08 x 2,7 x 0,01 x 20
X = 21,6432mg/L

Virheprosentti

21,6432mg/l - 27mg/l / 27mg/l x 100%

= -5,3568/27 x 100%
= 0,1984 x 100% 
= -19, 84 
= 19,84%

Tulokset

Paperin vetolujuus

Itse olen tehnyt vetolujuus työn vuosi pari sitten. Tulokset ovat blogissani olleet aiemmin näkyvissä, mutta oman sähläykseni vuoksi tuli vahingossa poistettua. Nyt kerron siis vain yleisesti vetolujuudesta, sen mittaamisesta ja siihen vaikuttavista tekijöistä.

Yleistä

• Vetolujuus on suurin kuormitus, jonka kartongista tai paperista leikattu näytliuska pystyy hajoamatta kestämään kun sitä vedetään pinnan suuntaisesti. Eli toisin muotoiltuna, vetolujuus siis ilmoittaa kuormituksen, jonka paperi kestää murtumatta vedettäessä sitä eri suuntiin molemmista päistä.

• Paras vetolujuus saadaan kuiduilla, joilla on hyvät sitoutumisominaisuudet ja jotka ovat lujia ja suoria.

• Vetolujuuskokeessa murtuneen näytteen murtumiskohtaa katsoessa on mahdollista huomata, että osa kuiduista on katkennut ja osa kuiduista on yhä edelleen ehjiä.

• On myös papereita, joilla ei ole juuri minkäänlaista lujuutta, tämmöistä on esimerkiksi  lasikuidusta valmistettu "paperi".

• Lujuuden maksimitason määrää yksittäisen kuidun lujuus. Kuituverkostossa pitkään kuituun mahtuu enemmän kuitusidoksia. Tämä lisää kuituverkoston sitoutumista ja sen myötä myös verkoston lujuutta.

• Kuidun pituusmassa vaikuttaa kuidun lujuuteen, ominaispinta-alaan ja mukautumiskykyyn. Kuidun ollessa hyvin ohutseinäinen jää sen lujuus alhaiseksi. Kuitu, jolla on suuri pituusmassa on myös ominaispinta-ala todennäköisesti suurempi kuin pienen pituusmassan omaavalla kuidulla. Kuituverkoston vetolujuuden kannalta yksittäisen kuidun pituusmassa ei saa olla myöskään liian suuri, koska tällöin kuidun mukautumiskyky pienenee. 

• Kihartuneista kuiduista muodostunut paperi omaa hyvän venymän, mutta vetolujuus sellaisella jää pieneksi, koska kuitusidokset murtuvat todennäköisemmin yksitellen kuin suorista kuiduista tehdyssä paperissa.

Vetolujuuden mittaaminen

Paperin tason suuntainen vetolujuus määritetään sellaisena maksimaalisena viivakuormituksena, jonka näyteliuska kestää katkeamatta. Suositettava yksikkö on kN/m. Testaus tapahtuu vetokojeissa, joissa näytteeseen kohdistunut rasitus merkitään joko elektronisesti tai mekaanisesti.

Vetolujuuteen vaikuttavat tekijät 

Vetolujuuteen paperin ominaisuuksista vaikuttvat merkittävimmin

• Kuituorientaatio
• Neliömassa 
• Formaatio
• Tuhkapitoisuus
• Kosteus 

Kuidut

• Kun tarkastellaan vetolujuuskokeessa murtuneen näytteen murtumiskohtaa voidaan haivaita, että osa kuiduista on katkennut ja osa kuiduista on edelleen ehyitä, niinkuin jo aiemmin mainitsin. On selvää, että yksittäisten kuitujen lujuus vaikuttaa vetolujuuteen. Paperissa yksittäiset kuidut muodostavat kuituverkoston. 50 - 60 % kuiva-ainepitoisuuteen saakka rainan lujuus on pääasiassa kuitujen välistä kitkaa ja veden pintajännityksen aiheuttamia yhteensitovia voimia. Tämän jälkeen lujuusominaisuudet kehittyvät nopeasti vetysidosten syntyessä. Eli yksittäisten kuitujen lujuuden lisäksi paperin vetolujuuteen vaikuttaa voimakkaasti kuitujen sitoutuminen. Paperin murtokohdassa katkenneiden kuitujen lujuus on ollut pienempi kuin kuitujen välisten sidosten lujuus.
• Paras vetolujuus saadaan lujilla hyvät sitoutumisominaisuudet omaavilla suorilla kuiduilla. Yksittäisen kuidun lujuus määrää lujuuden maksimitason. Kuituverkostossa pitkään kuituun mahtuu enemmän kuitusidoksia, mikä lisää kuituverkoston sitoutumista ja siten myös sen lujuutta. Kuidun pituusmassa vaikuttaa kuidun lujuuteen, ominaispinta-alaan ja mukautumiskykyyn. Mikäli kuitu on hyvin ohutseinäinen sen lujuus jää alhaiseksi. Suuren pituusmassan omaavan kuidun ominaispinta-ala on todennäköisesti suurempi kuin pienen pituusmassan omaavalla kuidulla. Kuituverkoston vetolujuuden kannalta yksittäisen kuidun pituusmassa ei saa olla myöskään liian suuri, koska tällöin kuidun mukautumiskyky pienenee. Kihartuneista kuiduista muodostuneen paperin venymä on hyvä, mutta vetolujuus jää pieneksi, koska kuitusidokset murtuvat todennäköisemmin yksitellen kuin suorista kuiduista tehdyssä paperissa.

Kuidutusmenetelmä

• Puussa puukuitujen välissä oleva ligniini pitää yksittäiset puukuidut kiinnin toisissaan. Puukuidut irrotetaan puumatriisista mekaanisen rasituksen ja siitä aiheutuvan lämpötilan nousun avulla (mekaaninen massan valmistus) tai käyttämällä kemikaaleja ja korkeaa lämpötilaa kuitujen välisen ligniinin liuottamiseen (kemiallinen massanvalmistus). Selluloosassa ja hemiselluloosassa on vetysidosten muodostumisessa tarvittavia hydroksyyliryhmiä (OH- ). Mekaanisessa massanvalmistuksessa kuitujen pintaan jäävästä ligniinistä johtuen mekaanisen massan sitoutumiskyky on huonompi kuin kemiallisella massalla. Kemiallisen massan kuidut irtoavat myös ehyempinä ja siis keskimäärin pidempinä kuin mekaanisen massan kuidut. Mekaanisessa massanvalmistuksessa kuituihin syntyy myös rakenteellisia vaurioita, jotka heikentävät kuitujen lujuutta.

Jauhatus 

• Jauhatuksessa parannetaan kuitujen sitoutumiskykyä lisäämällä kuitujen mukautumiskykyä ja ominaispinta-alaa. Kuituja ei saa kuitenkaan jauhaa liian pitkälle, koska tällöin kuitujen lujuuspotentiaali alenee johtuen yksittäisten kuitujen lujuuden heikkenemisestä.

Lisäaineet

• Paperinvalmistuksessa käytetään erilaisia lisäaineita, joilla paperiin saadaan sellaisia ominaisuuksia, joita ei voida pelkästään kuitumateriaalin avulla saada aikaan.
• Täyteaineiden avulla pyritään parantamaan paperin painettavuutta, mutta samalla lujuusominaisuudet heikkenevät.
• Massaliimana käytettävät kuivalujaliimat lisäävät suhteellisesti voimakkaammin palstautumislujuutta kuin paperin tason suuntaisia ominaisuuksia, koska ne parantavat vain kuitujen välistä sitoutumista, eivätkä juurikaan lisää kuormitettavien kuitusegmenttien määrää.

Perälaatikko ja viiraosa

• Lyhyeen kiertoon tulevassa sakeassa massassa kuitukomponenttien osuus ja niiden ominaisuudet määrää massaseoksen lujuuspotentiaalin. Lyhyessä kierrossa sakeamassa laimennetaan perälaatikkosakeuteen. Jos massan sakeus on liian suuri, kuidut tarttuvat toisiinsa kiinni eli muodostavat nk. flokkeja. Tällöin paperikoneen viiraosalla muodostuvan rainan formaatiosta tulee huono. Tällöin rainaan jää kohtia, joissa kuituja on vähän. Paperin kuormitettaessa murtuminen lähtee liikkeelle mitattavan näytteen heikoimmasta kohdasta. Tietyn neliömassan omaavalla paperilla vetolujuus on huonoin näytteellä, jonka formaatio on huonoin.
• Formaation lisäksi paperin kuitujen orientoituminen määräytyy paperikoneen viiraosalla. Paperin vetolujuus mittaussuunnassa on sitä suurempi mitä voimakkaammin kuidut ovat suuntautuneet mittaussuuntaan.

Märkäpuristus

• Märkäpuristus vie kuituja lähemmäksi toisiaan ja lisää siten kuitujen sitoutumista. Märkäpuristuksen lisäämistä rajoittaa raian rikkoutumisen riski ja paperin ominaistilavuuden eli bulkin pieneneminen.

Kuivatus 

• Kuitujen väliset vetysidokset muodostuvat, kun rainan kuiva-ainepitoisuus on 50-60 % eli paperikoneen kuivatusosalla. Vetolujuuden kannalta merkittävää on se kuinka paljon rainan annetaan kutistua kuivatuksen aikana. Mikäli raina saa kutistua vapaasti kuidut kutistavat kuivuessaan ja kutistuessaan niihin sitoutuneita kuituja, jolloin kutuverkostossa kuivuneista kuiduista tulee "mutkaisia". Vetolujuutta mitattaessa mutkat oikenevat ja yksittäiset kuidut ja kuitujen väliset sidokset joutuvat kantamaan kuormitusta, jolloin murtovenymästä tulee suuri, mutta vetolujuus jää alhaiseksi. Mikäli kuivumiskutistumaa estetään venyttämällä rainaa mekaanisesti kuidut paperissa ovat suorempia. Kun tällaisesta näytteestä mitataan vetolujuutta, useampi kuitu ja kuitusidos kantaa kuormitusta samanaikaisesti, jolloin murtovenymä on pienempi ja vetolujuus suurempi kuin vapaasti kuivuneella paperilla. Mikäli rainaa venytetään kuivatuksen aikana liiaksi kuitusidosten muodostuminen estyy ja vetolujuus alenee.

Pintaliimaus, päällystys ja kalanterointi

• Pintaliimauksella parannetaan paperin ominaisuuksia lisäämällä kuitujen välisiä sidoksia vesiliukoisilla sideaineilla, tavallisesti tärkkelyksellä. Liimausvaikutus perustuu siihen, että tärkkelyksessä on glukoosiyksiköitä, joissa on OH-ryhmiä, jotka kykenevät muodostamaan vetysidoksia ja siten "liimaamaan" kuituja toisiinsa.
• Päällystyksessä parannetaan paperin optisia ominaisuuksia lisämällä paperin pinnalle päällystekerros. Päällystekerroksen lujuus on alhaisempi kuin pohjapaperin, joten saman neliömassan omaavista papereista päällystämättömän vetolujuus on suurempi.
• Kalanteroinnilla pyritään parantamaan pääasiassa paperin sileyttä ja kiiltoa. Jos kalanteroinnissa on riittävän suuri kosteus ja joustava tela, kuitujen välille syntyy sidoksia ja sitoutuneisuus kasvaa. Esimerkkejä tällaisista papereista ovat glassiini- ja release-paperit.

Lämmönsiirto levylämmönvaihtimella

Työn tarkoitus

Työn tarkoituksena on perehtyä levylämmönvaihtimen rakenteeseen ja toimintaan sekä määrittää lämmönvaihtimen lämpöhäviöt.

Työssä käytettävät laitteet ja aineet

Levylämmönvaihdin varusteineen.

Työvaiheet

-Aluksi tutustuin levylämmönvaihtimeen. Selvitin mistä kuuma ja kylmä vesi virtaavat sisään ja ulos. Tutustuin myös siihen että mistä luen kuuman sekä kylmän veden sisäänmeno- ja ulosmenolämpötilan. Varmistin myös osaavani lukea veden virtausta rotametriltä.
- Kun laitteiston toiminta tapa ja käyttö oli selkeää aloitin työn selvittämällä paljonko on maksimivirtauksesta (22l/min) 80%, 60%, 40% ja 30%.

-Selvitys tapahtui seuraavasti; muunsin prosentit desimaaleiksi ja kerroin desimaaliluvut maksimivirtauksella;

80% = 22x 0,8 = 17,6l/min
60% = 22x 0,6 = 13,2l/min
40% = 22x 0,4 = 8,8l/min
30% = 22x 0,3 = 6,6l/min

Nämä tiedot tarvitsin, jotta osaisin säätää rotametriltä kylmän veden virtauksen maksimista eri prosentteihin.

- Aloitin työn suorittamalla sen maksimi virtauksella eli kylmä vesi virtasi 22l/min. Myös kuuma vesi pidettiin maksimilla koko ajan 20-21l/min. Kylmä oli ainoa mitä säädettiin.
- Annoin veden virrata n. 10minuuttia ja odotin lämpötilojen vakiintumista.
-Vakiintumisen jälkeen otin neljä lämpötilaa ylös. Kylmän veden sisään ja ulostulolämpötilan sekä kuuman veden sisään ja ulostulolämpötilan.
- Tämän jälkeen säädin rotametrin 80%, eli 17,6l/min ja odotin jälleen kymmenen minuuttia lämpötilojen vakiintumista ja otin samat lämpötilat ylös kuin maksimia tehdessä.
- Seuraavaksi säädin rotametrin 60% eli 13,21l/ml ja toimin niinkuin maksimissa ja 80%.
- Työ jatkui samoja vaiheita toistaen vielä 40%:lla (8,8l/min) ja 30%:lla (6,6l/min). Muista kirjata jokaisessa muutoksessa neljä eri lämpötilaa ylös vakiintumisen jälkeen!

Tämän jälkeen työ oli käytännössä tehty ja pystyin siirtymään erilaisiin laskuihin.
Aluksi määritin jokaisesta tekemästäni kylmästä ja kuumasta ja eri prosenttisesta virtauksesta massavirtauksen (kg/s). (Yhteensä siis 10määritystä, viisi kylmää ja viisi kuumaa.)

Massavirtaus laskettiin seuraavasti;

Massavirta, kg/s = Tilavuusvirta/60

(1kg = 1litra ja 1min = 60s, tästä johtuen l/min jaetaan vain 60s ja saadaan kg/s)

          Kylmä vesi

Max. 22l/min/60 = 0,3666.. kg/s
80% 17,6l/min/60 = 0,2933.. kg/s
60% 13,2l/min/60 = 0,22kg/s
40% 8,8l/min/60 = 0,14666... kg/s
30% 6,6l/min/60 = 0,07333... kg/s

        Kuuma vesi

Max. 21l/min/60 = 0,35 kg/s
80% 21l/min/60 = 0,35 kg/s
60% 20l/min/60 = 0,333...kg/s
40% 21l/min/60 = 0,35 kg/s
30% 21l/min/60 = 0,35 kg/s

Tulosten käsittely, tarkastelu ja lisää niihin liittyviä laskuja

Massavirran selvitettyäni oli vuorossa kylmän veden vastaanottaman lämpömäärän sekä kuuman veden luovuttaman lämpömäärän laskeminen.

Selityksiä ennen laskuja;

(Huom! Kaavoissa ¨x¨ tarkoittaa kertomerkkiä)

Q1 = veden luovuttama lämpömäärä, W
m = massavirta, kg/s
c = veden ominaislämpökapasiteetti, 4,182J/kgC <- (Vakio!)
tls = kuuman veden sisäänmeno lämpötila
tlu = kuuman veden ulostulo lämpötila

Qk = kylmän veden vastaanottama lämpömäärä, W
tks = kylmän veden sisäänmeno lämpötila
tku = kylmän veden ulostulo lämpötila

Kylmän veden vastaanottaman veden määrän laskukaava;
Qk = m x c x (tks-tku)

Kuuman veden luovuttaman lämpömäärän laskukaava;
Q1 = m x c x (tls-tlu

Lämpöhäviöt lasketaan seuraavasti;
(Luovutettu lämpömäärä - vastaanotettu lämpömäärä)/luovutettu lämpömäärä x 100

Laskut kuuman veden luovuttamista lämpömääristä;

Max.
Q1 = 0,35 x 4,182 x (52-34)
Q1 = 0,35 x 4,182 x 18
Q1 = 26,3466 J/s

80%
Q1 = 0,35 x 4,182 x (52-36)
Q1 = 0,35 x 4,182 x 16
Q1 = 23,4192 J/s

60%
Q1 = 0,33 x 4,182 x (52-38)
Q1 = 0,33 x 4,182 x 14
Q1 = 19,32084 J/s

40%
Q1 = 0,35 x 4,182 x (51-39)
Q1 = 0,35 x 4,182 x 12
Q1 = 17,5644 J/s

30%
Q1 = 0,35 x 4,182 x (52-41)
Q1 = 0,35 x 4,182 x 11
Q1 = 16,1007 J/s

Laskut kylmän veden vastaanottamasta lämpömäärästä;

Max.
Qk = 0,36 x 4,182 x (31-14)
Qk = 0,36 x 4,182 x 17
Qk = 25,59384 J/s

80%
Qk = 0,29 x 4,182 x (36-16)
Qk = 0,29 x 4,182 x 20
Qk = 24,2556 J/s

60%
Qk = 0,22 x 4,182 x (38-14)
Qk = 0,22 x 4,182 x 24
Qk = 22,08096 J/s

40%
Qk = 0,146 x 4,182 x (40-16)
Qk = 0,146 x 4,182 x 24
Qk = 14,653728 J/s

30%
Qk = 0,11 x 4,182 x (42-15)
Qk = 0,11 x 4,182 x 27
Qk = 12,42054 J/s

Laskut lämpöhäviöistä;

Max.
(26,3466 - 25,59384)/26,3466 x 100
= 0,75276/26,3466 x 100
= 0,0285714285714286 x 100
= 2,86
= 2,9%

80%
(23,4192-25,59384)/23,4192 x 100
= -0,8364/23,4192 x 100
= -0,0357142857142857 x 100
= -3,57
= -3,6%

60%
(19,32084-22,08096)/19,32084 x 100
= -2,76012/19,32084 x 100
= -0,1428571428571429 x 100
= -14,2857
= -14,3%

40%
(17,5644-14,653728)/17,5644 x 100
= 2,910672/17,5644 x 100
= 0,1657142857142857 x 100
= 16,5714 ...
= 16,6%

30%
(16,1007-12,42054)/16,1007 x 100
= 3,68016/16,1007 x 100
= 0,2285714285714286 x 100
= 22,8576
= 22,9%

Tuloksia tarkastellessa huomaa selkeästi huiman eron, että mitä pienempi virtaus on, sitä suuremmat ovat lämpöhäviöt.

Työn arviointi

Työ tuntui aluksi erittäin haastavalta mutta kunnon ohjeistuksen saatuani ja tarkoituksen ymmärrettyäni onnistuin hyvin työssä. Laskut näyttivät myös vaikeilta mutta eivät sitä olleet. Tulosten tarkastelussa huomasin laskujen tuloksissa pieniä ongelma kohtia joidenka syystä en ole täysin varma. Esim. lämpöhäviöissä tuli negatiivisia prosenttilukuja virtauksen epätasaisuudesta johtuen.

(Kuvia laitteistosta myöhemmin!)

Paperin ja kartongin palstautumislujuus

Yleistä

Palstautumislujuudella tarkoitetaan tässä menetelmässä sitä keskimääräistä työtä, joka tarvitaan halkaisemaan tietyn kokoinen paperinpala tason suunnassa (Internal Bond) tai erottamaan monikerroskartongin kerrokset toisistaan (Ply Bond).

Työvälineet

-Internal Bond Tester (Scott Bond Tester)
-Paperia/kartonkia näytepaloja varten (käytin Carta Solida 200g/m2 kartonkia sekä Offset 90g/m2 paperia materiaaleina näytepaloihin)
-Viivoitin
-Kynä
-Leikkuri
-Mattopuukko

Työn valmistelut

Valmistin 2kpl näytepaloja kone- että poikkisuunnassa kummastakin materiaalista.

Mitat oli jokaiseen näytteeseen samat; leveys 2,5cm ja pituus 13cm
Piirsin näytearkkeihin (paperi sekä kartonki) kyseisiä mittoja vastaavat suikaleet viivaimen avulla ja leikkasin näytepalat irti leikkurilla.

Avuksi kirjasin pienen k/p kirjaimen jokaiseen näytteeseen, riippuen siitä, että onko kyseessä kone (k)- vai poikkisuunta (p). Näin estin näytteiden sekoittumisen keskenään eli tiedostin työtä tehdessäni kumman suuntainen näyte oli kyseessä.

Tämän jälkeen olin valmis aloittamaan työn.

Työvaiheet

-Aseta kaksipuoleinen teippi alasimien päälle tasaisesti.
-Irroita päällyskalvo ja aseta ensimmäinen näyte tasaiseti teipin päälle.
-Lisää vielä toinen kaksipuoleinen teippi näytteen päälle
-Tasaa reunat molemmista päistä mattopuukolla
-Irroita toisenkin teipin suoja ja laita palkkiin näytekulmat paikoilleen näytekulmien kiinnitysjousiin. Tämän jälkeen aseta palkki alasimien päälle.
-Nosta sivuista lukituspulkit painon päälle ja kiristä.
-Vedä puristin vipu alas kohti itseäsi ja anna olla hetki.
-Avaa palkinpuristus nostamalla puristinvipu ylös ja avaamalla lukituspulkit. Sitten nosta palkki pois päältä niin, että näytekulmat jäävät paikoilleen.
-Erottele näytekulmat toisistaan mattopuukolla katkaisemalla teippi näytekulmien väleistä (5kpl)
-Kalibroi Scott Bond käyttämällä sitä kerran ilman näytettä
-Ota ensimmäinen näytekulma testattavaksi, aseta se sille varattuun kohtaan hiukan ylempänä.
-Kiristä lukituspulkki
- Nollaa Scott Bond vetämällä osoitin alas
-Vaputa heiluri
-Lue tulos mitta-asteikosta
-Toista tämä kaikilla viidellä kappaleella.
-Sen jälkeen irroita näytteet kaikista näytekulmista ja raaputa liimajäämät irti
-Toista samalla tavalla alusta saakka jokaisella näytekulmalla.
-Muista kirjata tulokset ylös

Tuloksia

Kartonki (Carta Solida 200g/m2)

Poikkisuunta
Näyte 1

1. 45
2. 45
3. 45
4. 45
5. 45

Näyte 2

6. 45
7. 45
8. 45
9. 45
10. 50

ka = 45,5

45,5x2,1015 = 95,61825 = 95,6 J/m2

Konesuunta
Näyte 1

1. 50
2. 50
3. 50
4. 50
5. 50

Näyte 2

6. 45
7. 45
8. 50
9. 45
10. 50

ka = 48,5

48,5x2,1015 = 101,92275 = 101,9 J/m2

Paperi (Offset 90g/m2)

Poikkisuunta
Näyte 1

1. 100
2. 80
3. 95
4. 105

Näyte 2

5. 115
6. 95
7. 80
8. 100
9. 100

ka = 96,666... = 96,7

96,7x2,1015 = 203,21505 = 203,2 J/m2

Konesuunta
Näyte 1

1. 90
2. 70
3. 90
4. 90
5. 85

Näyte 2

6. 95
7. 75
8. 85
9. 75
10. 95

ka = 85

85x2,1015 = 178,6275 = 178,6 J/m2

Työn arviointi

Työ oli yksinkertainen ja helposti ymmärrettävissä. Ehkä jokseenkin tylsä, koska aikaa meni paljon mutta työ oli koko ajan samojen vaiheiden toistamista. Työn suoritettua ymmärsin palstautumislujuuden tarkoituksen kunnolla.

Vaahdotus

Työn tarkoitus

Vaahdotus on yleisin rikastusmenetelmä. Tässä työssä suoritin hienoksi jauhetun talkkikiven rikastamisen vaahdotus menetelmällä.

Työturvallisuuden kannalta huomioitavaa

- Laitteistossa käytössä paineilma, suojalaseja on käytettävä koko ajan
- Sekoittimeen ei saa laittaa käsiä eikä muuta sinne kuulumatonta
- Lue vaahdotuskemikaalin käyttöturvallisuustiedote ennen käyttöä
- Hehkutusuunia käytettäessä, käytä kuumuuden kestäviä kintaita (lämpötila 1000astetta)

Työvälineet, laitteet ja materiaalit

Vaahdotuskemikaali; Medifroth 300 X
Vaahdotuslaitteisto eli siistauskenno
Kuivauskaappi, kellolaseja
Hehkutusuuni
Posliiniupokkaita
Eksikaattori
Upokaspihdit
Imusuodatuslaitteisto
Talkkikiveä
Lasta
Astia vaahdolle
Analyysivaaka
Mittalasi
Leukamurskain
Planeettakuulamylly
Täryseula

Työvaiheet

- Aluksi selvitin kennon tilavuuden laskemalla sekoittimen kennoon ja kaatamalla sen mittalasilla täyteen.

Tilavuus; 1420ml

- Laskin paljonko tarvitsen kiintoainetta kun kiintoainepitoisuuden pitää olla 20-m% (Jos kennon tilavuus olisi 1000ml tarvitsisin 200g jauhettua talkkia)

Tarvittu kiintoaine; 284g jauhettua talkkikiveä

- Tämän ollessa selvillä murskasin talkkikiven leukamurskaimella pieneen raekokoon

- Murskatun talkkikiven jauhoin planeettakuulamyllyllä hienoksi, 20min -> 263,1g
- Tässä vaiheessa kiintoainetta ei ollut vielä tarpeeksi, joten tein sitä vielä lisää n. 300grammaan.

- Jauhetun talkkikiven seuloin oikeaan raekokoon (<0,125mm) täryseulalla. Täryseulonnassa meni noin 10min.

- Seulotusta talkkikivestä otin talteen n. 2gramman näytteen (syöte) ja loput jäi odottamaan vaahdotusta.

- Laskin sekoittimen kennoon ja lisäsin sekaan lämmintä vettä n. puolet kennon tilavuudesta.

- Säädin pyörimisnopeuden niin, että se on tehokasta. Kennon alle laitoin astian, mihin vaahto kaavitaan.

- Kaadoin jauhetun talkin kennoon ja lisäsin vettä niin, että pinta on sopiva. (Ylärajassa)

- Vaahdotuskemikaalia (1-til-% Medi-Froth 300-x) annostelin kennoon 0,5ml

- Avasin paineilma hanan (tässä tapauksessa punainen hana) ja säädin rotametrin mustasta nupista asetusarvoon 8.

- Kun vaahtoa alkoi kertyä keräsin sitä lastan avulla kennollaa keruuastiaan. Lisäsin vettä välillä kennoon, jotta pinta pysyi tarpeeksi korkealla. Vaahdotusaika oli 15min

- Vaahdotuksen jälkeen otin astian, missä kaavittu vaahto oli talteen ja siivosin siistauslaitteiston sekä työpisteen.

Syötteen ja rikasteen analysointi

- Seuraavaksi suodatin vaahdon imusuodatuslaitteistolla suodatinpaperin läpi

- Suodatinkakku ohjeen mukaisesti kuivatettaisiin lämpökaapissa kellolasilla 105 asteessa n. 2 tuntia. Itse jatkoin työtä vasta viikon päästä tästä kohtaa, joten suodatinkakku oli jo kuivunut ja otin siitä n. 2g  näytteen.

- Seuraavaksi vakiopainotin kaksi posliiniupokasta pitämällä niitä 30min 1000 asteessa hehkutusuunissa, jonka jälkeen jäähdytin niitä eksikaattorissa toiset 30min.

- Merkitsin upokkaat (rikaste ja syöte ) ja punnitsin nämä vakiopainotetut upokkaat analyysi vaa'alla.

- Syötteestä ja rikasteesta punnitsin molemmista n. 2gramman näytteen niille merkittyihin upokkaisiin.

- Tämän jälkeen upokkaat näytteineen laitoin jälleen puoleksi tunniksi hehkutusuuniin (1000 astetta) ja sen jälkeen jäähdytin puoli tuntia eksikaattorissa.

- Lopuksi punnitsin jäähtyneet upokkaat näytteineen.

- Vaahdotusjätteen kumosin sille varattuun astiaan ja kaikki käytetyt astiat ja välineet pesin huolellisesti työpisteen siivoamisen lisäksi.

Tuloksia ja laskuja

mt1 = tyhjä vakiopainotettu upokas (syöte) = 14,310g

mt2 = tyhjä vakiopainotettu upokas (rikaste) = 15,313g

m1 = syötteen massa = 1,998g

m2 = rikasteen massa = 2,001g

m3 = syötteen massa + upokas hehkutusuunin jälkeen = 15,771g

m4 = rikasteen massa + upokas hehkutusuunin jälkeen = 17,032g

m5 = syötteen massa hehkutuksen jälkeen = m3- mt1 = 15,771g- 14,310g = 1,461g

m6 = rikasteen massa hehkutuksen jälkeen = m4 - mt2 = 17,032g- 15,313g = 1,719g

ms = syötteen hehkutushäviö = m1 - m5 = 1,908g- 1,461g = 0,447g

mr = rikasteen hehkutushäviö = m2-m 6 = 2,001g- 1,719g = 0,282g

Hehkutushäviö % syöte = (100x ms)/m1 = 100x 0,447g/ 1,908g = 23,42767 .. = 23,43
Hehkutushäviö % rikaste = (100x mr)/m2 = 100x 0,282g/ 2,001g = 14,09295 ... = 14,1

Talkkipitoisuus % syöte = (48-hehkutushäviö(%)syöte) x 100/43.5
(48-23,42767..)x 100/43,5 = 24,57233x 100/ 43,5 = 2 457, 233/ 43,5 = 56,48811... = 56,5

Talkkipitousuus % rikaste = (48-hehkutushäviö(%)rikaste) x 100/43,5
(48-14,09295)x 100/43,5 = 33,90705x 100/ 43,5 = 3 390,705/43,5 = 77,94724... = 78


Selittämättömät luvut laskuissa;

48 = magnesiitin oletettu hehkutushäviö (%)
4,5 = talkin oletettu hehkutushäviö (%)
43,5 = magnesiitin hehk. häviö (%) - talkin hehk. häviö (%) teoreettisia arvoja


Laskin siis syötteen ja rikasteen talkkipitoisuuden.

Rikasteen talkkipitoisuus on siis 78%
Syötteen talkkipitoisuus on siis 56,5%

Työn arviointi

Työ oli pitkä ja monipuolinen. Keskittymistä se vaati paljon mutta kaikki meni erittäin hyvin ja tulokset olivat hyviä.

Viskositeetti - Brookfield

Työntarkoitus ja yleistä sanastoa

Viskositeetti tarkoittaa aineen juoksevuutta ja sitä määritin Extran MA 02 pesuaineesta kahdella erilaitteella, höplerin viskosimetrillä ja brookfieldillä mutta raportoin nyt vain brookfieldistä.

- Viskoosi = jäykkäliuos, esim. siirappi
- Viskositeetti = sisäinen kitka, juoksevuus
- Viskosimetri = laite, jolla mitataan nesteen sitkeyttä
- Viskosimetria = viskosimetrillä suoritettava mittaus
- Yksikkö on poisi (P)
- 1 P = 100 senttipoisia (=cP) = 1g / (cm s)

Työvälineet, laitteet ja reagenssit

Extran MA 02 pesuaine
Brookfield
Kaksi dekantterilasia
Lämpömittari
Jäitä

Työvaiheet

- Otin kahteen dekantterilasiin pesuainetta näytteeksi

- Toisen näytteen pistin jäähauteeseen viilentymään

- Kiinnitin brookfieldiin sopivan anturin, joka oli tässä tapauksessa spindle 2

Näyte 1 (Huoneenlämpöinen)

- Mittasin lämpötilan huoneenlämpöisestä näytteestä, se oli 21 astetta

- Asetin näytteen brookfieldin alle ja laskin anturin näytteeseen niin, että se upposi kunnolla veteen mutta ei pyöriessään osunut pohjaan tai reunoihin.

- Käynnistin laitteen ja annoin sen pyöriä niin kauan kunnes tulos oli ¨pysähtynyt¨

- Sammutin laitteen ja poistin näytteen, jätin anturin silti paikoilleen seuraavaa näytettä varten.

Tulokseksi sain; 21,3 cP, 21 asteessa

Näyte 2 (kylmä)

- Aluksi mittasin jäähauteessa olleen näytteen lämpötilan, mikä oli 7 astetta

- Toistin saman minkä aikaisemmassa näytteessä, eli laskin anturin näytteeseen ja käynnistin brookfieldin

- Tuloksen luin taas lukeman ¨pysähdyttyä¨

Tulokseksi sain; 29,1 cP, 7 asteessa

Lopuksi sammutin laitteen, irroitin anturin, siivosin työpisteen ja pesin välineet.

Päätelmät

Aine on kiinteämpää kylmänä eli juoksevuus huononee.

Työn arviointi

Työ oli nopea ja suhteellisen helppo. Huomasin selkeän eron eri lämpötiloissa, joten vaikutus näkyi hyvin.

(Kuvia laitteesta ja työstä myöhemmin!)

Ioninvaihto yksi - ja kaksialustaisella ioninvaihtimella

Työn tarkoitus

Työn tarkoituksena oli tutustua ioninvaihtimen rakenteeseen. Yksialustaisessa ioninvaihtimessa on anionin- ja kationinvaihtohartsit yhdessä ja kaksialustaisessa ne ovat erikseen.

Työssä käytettävät laitteet ja aineet

Johtokykymittari
Anioninvaihtokolonni
Kationinvaihtokolonni
Sekahartsi
Vesijohtovesi
4kpl näytepurkkeja

Työvaiheet ja tulokset

- Ajoin vettä jokaisen kolonnin läpi erikseen n. 10-15 minuuttia säätämällä venttiileitä

- Jokaisen ajon jälkeen otin näytteen siihen varatusta hanasta näytepurkkiin ja nimesin sen läpi ajetun kolonnin mukaan.

- Kun kaikki ajot oli suoritettu ja näytteet otettu, mittasin jokaisesta sähkönjohtokyvyn

Vesijohtovesi = 152,6 mikrosiemens/cm tai mS/m
Anioninvaihtokolonni = 270 mikrosiemens/cm tai mS/m
Kationinvaihtokolonni = 186,4 mikrosiemens/cm tai mS/m
Sekahartsi = 286 mikrosiemens/cm tai mS/m

Ioninvaihdon periaate ja käyttö

Ioninvaihtoa on käytetty perinteisesti voimalaitosten suolanpoistoon. Puhdas vesi sisältää aina eri määriä ioneja, jotka pitää saada vedestä pois, jotta vesi täyttäisi lisävedelle annetut tiukat laatuvaatimukset.

 Ioninvaihto perustuu jatkuvaan ionien vaihtoon ioninvaihtohartsin eli kiinteän faasin ja nestefaasin välillä. Ioninvaihto tapahtuu ioninvaihtohartsissa.

Työn arviointi

Työ oli mielenkiintoinen ja hauska. Aluksi näytti erittäin haastavalta mutta kun periaatteen ymmärsi niin työ osoittautui helpoksi. Faasit olivat päässeet hiukan ¨kuivumaan¨, joten tulokset eivät anna ihan tarkkaa kuvaa.

(Kuva laitteistosta ja CADS- ohjelmalle piirretty kaavio veden kulusta laitteistossa myöhemmin!)

Kosteus - IR-kuivaimella ja halogeenikuivaimella

Työntarkoitus

Työntarkoituksena oli tutkia kahteen erilaiseen laitteeseen, jolla pystyi määrittämään kosteuspitoisuuden.

Työvälineet

Halogeenikuivain
IR-kuivain
Maitojauhe
Spaatteli

Työvaiheet 

IR-kuivain

- Käynnistin IR-kuivaimen ja säädin ohjeiden mukaisesti asetukset kohdilleen

- Punnitsin näyteastiaan 3,000g maitojauhetta

- Käynnistin kuivauksen, joka kesti 10 minuuttia, kuivaus tapahtui 105 asteessa

- Kuivauksen päätyttyä luin tuloksen laitteen näytöltä

Kuiva aine; 94,30%
Kosteus; 5,70%

Näytteen paino kuivauksen jälkeen; 2,828g

Näin ollen massaa on haihtunut; 3,000g- 2,828g = 0,172g

Halogeenikuivain

- Halogeenikuivain toimi suhteellisen samalla tavalla kuin IR-kuivain

- Näytettä (maitojauhetta) punnitsin tätäkin työtä varten 3,000g metalliseen näyteastiaan, mikä laitteessa on

- Asetukset säädin taas ohjeiden mukaisesti, valitsin laitteesta kuivattavan aineen ja käynnistin sen

- Kuivaus kesti 12min 19s

- Sen päätyttyä luin jälleen tuloksen näytöltä, joka oli -6,30%MC

Työn arviointi

Työ oli erittäin yksinkertainen ja helppo. Siitä suoriutui nopeasti ja sain hyvät tulokset,
Työstä kertominen blogissa on hiukan haastavaa, sillä tehtävää ei paljoa ollut.

(Kuvia lisään myöhemmin työstä ja laitteesta!)

Tiheys pyknometrilla

Työn tarkoitus

Työn tarkoituksena oli valmistaa eri prosenttisia suolaliuoksia ja selvittää niiden tiheys.

Työvälineet ja reagenssit

Ruokasuolaa (NaCl)
4 Pyknometriä korkkeineen
3 Dekantterilasia
Spaatteli
Vaaka
Mittalasi
Ionivaihdettu vesi

Työvaiheet

- Ensimmäisenä valmistin 1%- 7% ja 12%- suolaliuokset ja lisäksi sain opettajalta määritettäväksi x%-liuoksen. Dekantterilaseihin kannattaa merkata liuoksen prosentti ettei mene sekaisin!

Esim. 1% -> 1g suolaa ja 99ml vettä
          7% -> 7g suolaa ja 93ml vettä jne.

- Eli mittasin suolat dekkojen pohjalle ja mittalasilla vaaditun määrän ionivaihdettua vettä sekaan.

- Suolan liuettua punnitsin tyhjän pyknometrit korkkeineen ja merkitsin ne (1,7,12,x) että tiesin mikä liuos tulee mihinkäkin. Merkkasin myös pyknometrien tilavuudet ylös!

Tyhjät + korkit

1. 1 -> 30,780g
2. 7 -> 31,090g
3. 12 -> 31.539g
4. x -> 31,324g

Pyknometrien tilavuudet (lukee kyljessä)

1. 1->50,470ml
2. 7-> 50,600ml
3. 12->50,280ml
4. x-> 50,562ml

- Täytin pyknometrit merkintöjä vastaavilla liuoksilla (1% pyknometri ykköseen ja 7% seiskaan jne.)
Varmista että pyknometri tulee täyteen eikä jää ilma kuplia!

- Sulje pyknometrit ja kuivaa mahdollinen yli tullut liuos pois

- Punnitse pyknometrit täysinä

1. 1 -> 81,477g
2. 7 -> 82,355g
3. 12 -> 84,458g
4. x -> 85,866g

Laske liuoksien tiheys seuraavasti:

täysi- tyhjä pyknometri

m1% = 81,477g - 30,788g = 50,689g
m7% = 84,458g - 31,539g = 52,919g
m12% = 82,355g - 31,090g = 51,265g
x% = 85,866g - 31,324g = 54,542g

Tiheys = m/V

m1%/V = 50,689g/50,470ml = 1,004g/ml
m7%/V = 52,919g/50,600ml = 1,046g/ml
m12%V = 51,265g/50,280ml = 1,020g/ml
x%/V = 54,542g/50,562ml = 1,079g/ml

- Tässä vaiheessa huomasin 7% ja 12% liuosten merkintöjen vaihtuneen jossain kohtaa, eli näin ollen tulos m12% on m7% tiheys ja tulos m7% on m12% tiheys ... Tämän selkeydyttyä pystyin jatkamaan vielä eteenpäin.

-Viimeisenä määritin excelillä tiheyden funkion avulla x% massaprosenttisuuden, mikä oli 17%(varmistan tuloksen vielä syyskuun kuluessa ja muokkaan tarvittaessa. Nyt se on ulkomuistista liitettynä, sillä excel taulokkoni ei ole juuri nyt saatavilla!). Valitettavasti excel kaaviota en muutenkaan työhön saanut liitettyä.

Työn arviointi

Työ oli nopea ja suhteellisen helppo. Laskut näyttävät haastavilta mutta ovat yksinkertaisia. Ainoa ongelma matkalla oli vaihtuneet liuoksen prosenttien merkintä laput, mikä saattaa aiheuttaa virheitä työssäni. Pääasia työstä selviää kuitenkin tässä.

Taivutusvastus

Työn tarkoitus

Työn tarkoituksena oli määrittää kartongin taivutusvastus kone- ja poikkisuunnassa.

Taivutusvastuksella tarkoitetaan sitä voimaa, joka vaaditaan taivuttamaan testikappaletta tietty kulma.

Työvälineet

Taivutusvastuslaite (L&W)

Näyte materiaali (tässä tapauksessa Carta Elega 330g/m2)

Kynä ja paperia tulosten kirjaamista varten

Vaaka

Leikkuri

Työvaiheet ja laskut

- Leikkaa näyte kartongista 10kpl 10cm x 10cm paloja neliömassan määritystä varten

- Punnitse jokainen erikseen 

1. 3,2742g      6. 3,2573g

2. 3,2822g      7. 3,2317g

3. 3,2644g      8. 3,2528g

4. 3,2652g      9. 3,2945g

5. 3,2573g    10. 3,2999g

- Laske näytekappaleiden keskiarvo ( ka= laske kaikkien paino yhteen ja jaa näytteiden määrällä)

ka = 32,6795g/10 = 3,26795g

- Neliömassan (=w) saat kertomalla keskiarvon sadalla

w = 3,26795 x 100 = 326,795g/m2

- Tämän jälkeen otin uuden kartongin näytepaloja varten. Näytepaloja

tein yhteensä 20kpl, kymmenen konesuunnassa ja kymmenen poikkisuunnassa.

Testatessa konesuuntaisista ja poikkisuuntaisista näytteistä otettiin 5kpl matta- ja 5klp kiiltävältä puolelta.

Mitat olivat;

Pituus: 80mm 

Leveys: 38mm (+/- 0,1mm)

- Näytepaloja testasin jokaista erikseen taivutusvastuslaitteella.

- Näyte kiinnitettiin laitteeseen ja anturi asetettiin kosketuksiin näytteen pinnan kanssa, työntämättä sitä eteenpäin.

- Tämän jälkeen painettiin vain käynnistys painiketta ja luettiin tulos näytöltä.

- Näyte poistettiin ja tulokset kirjasin ylös. 

- Testaus toistettiin jokaisella kahdellakymmenellä näytteellä.

   Konesuunta                                              Poikkisuunta

Matta               Kiiltävä                           Matta         Kiiltävä

1.595mN     1. 565mN                       1. 323mN     1. 294mN

2.583mN     2. 584mN                       2. 319mN     2. 291mN

3.614mN     3. 583mN                       3. 334mN     3. 330mN

4.618mN     4. 580mN                       4. 318mN     4. 321mN

5.611mN     5. 553mN                       5. 317mN     5. 278mN

ka = 604,2mN  ka = 573mN               ka = 322,2mN ka = 302,8mN

ka (kaikki konesuunnan)                    ka (kaikki poikkisuunnan)

= 5886/10 = 588,6mN                        = 3125/10 = 315,5mN

- Taivutusvastuksen keskiarvon laskettua molemmista suunnista ja neliömassan selvitettyä pystyin laskemaan kone- ja poikkisuunnan taivutusindeksin.

Taivutusindeksin laskemisen kaava: F^w_B = F_B / w³ x 1 000 000

F^w_B = Taivutusindeksi, Nm⁶/kg⁶

F_B = Taivutusvastus, mN

w = neliömassa g/m²

F_B Konesuunta à 588,6mN

F_B Poikkisuunta à 315,5mN

Konesuunta

F^w_B = 588,6mN/326,8g/m^{2 3} = 588,6mN/ 34901664,832g/m² x 1 000 000

= 1,686452502576138e-5 x 1 000 000

= 16,86452502576138 

= 16,9 Nm⁶/kg⁶

Poikkisuunta

F^w_B = 315,5mN/326,8g/m^{2 3}= 315,5mN/ 34901664,832g/m² x 1 000 000

= 9,039683393862923e-6 x 1 000 000

= 9,039683393862923 = 9,0 Nm⁶/kg⁶

Työn arviointi

Työ oli suhteellisen helppo, kun ymmärsi selkeästi mitä on tekemässä. Haastavuutta toi näytteiden mittojen tarkkuus.

Siistaus

Työn tarkoitus

Tehtäväni oli tutkia siistauksen vaikutusta laboratorioarkkien vaaleuteen.
- IR-kuivain


Työvälineet ja reagenssit 

- Sanoma ja aikakausilehdet
- Märkähajotin
- Suihkepullo
-¨Pussi¨- Dekantterilasi
- Siistauskenno
- Lämpölevy
- Ämpäreitä
- 10g saippuaa
- 23ml 1-N NaOH
- 3ml Na-silikaattia (5%)
- 5ml EDTA
- 10ml H202
- 4g CaCl2

Työvaiheet

Aluksi määritin sanoma- ja aikakausilehtien kuiva-ainepitoisuudet IR-kuivaimella.

Siistauksessa käytetään 70% sanomalehteä ja 30% aikakausilehteä.

Siistaussakeuden tulee olla 0,5%. Siistauslaitteen kokonaistilavuus on 18,6litraa eli 18600g, näin ollen kuiva-ainetta tarvitsin 93grammaa, josta 29,9g oli sanomalehteä ja 65,1g aikakausilehteä.

Revin sanoma- ja aikakausilehdet pieneksi silpuksi samaan astiaan keskenään ja lisäsin joukkoon 1,5litraa kuumaa vettä. 

Tämän jälkeen hajotin paperit märkähajottimessa.

Papereiden hajotessa sekoitin kemikaalit valmiiksi samaan dekantterilasiin. 

Sekoitin keskenään seuraavat kemikaalit; 10g saippuaa, 23ml 1-N NaOH, 3ml Na-silikaattia (5%), 5ml EDTA ja 10ml H2O2Saippuan liuotin erikseen kuumaan veteen, apuna käytin dekantterilasia ja lämpölevyä.

Massasulpun hajottua siirsin sen siistauskennoon ja lisäsin sekaan aiemmin mainitut kemikaalit. Lisäksi laitoin sekaan 4g CaCl2, jolla säädin veden kovuuden.

Tämän jälkeen täytin siistauskennon ylijuoksuun asti vedellä. 

Avasin siistauskennon ilmahanan ja käynnistin kennon.

Kun ylijuoksuun alkoi syntyä vaahtoa kaavin sen pois ja lisäsin samalla kuumaa vettä suihkepullosta.

Vaahdon syntymisen lakattua lopetin siistauksen ja jaoin siistatun massan kahteen ämpäriin.

Tyhjensin kennon ¨pussin¨ kautta, pesin kennon ja siivosin jälkeni.

Massa oli valmista arkkien tekoon.


Loppupäätelmät

Työ onnistui hyvin, sillä massasta tuli selkeästi vaaleampaa.

Sakeus

Työn tarkoitus

Tarkoituksena oli selvittää valmistamamme koivusellumassan sakeus.

Työ välineet

200ml koivusellu massaa
Imusuodatus laitteisto
Schoper
Suodatinpaperi
Vaaka
Uuni
1000ml mittalasi

Työvaiheet

- Aluksi mittasimme massaa n. 200millilitraa --> 199.8g
- Imusuodata massa
- Laita massakakku uuniin kuivumaan
- Punnitse kuiva kakku tarkalla vaa'alla --> 3,1124
- Laske sakeus % --> kuiva/ märkä x 100 = x

kuiva --> 3,1124g
märkä --> 199,8g

3,1124/199,8 = 0,0156 x 100 = 1,56%

Tarkistus

-  Mittasimme 120ml massaa
- Tarkistimme Schoper luvun massasta, joka oli 32
- Huuhdoin schoperin jälkeen ämpäriin massakakun
- Imusuodatin massan ja kuivasin sen uunissa
- Punnitsin kuivan kakun ja sain tulokseksi 2,002g

Työn arviointi

Työ onnistui mielestäni hyvin sillä sain sakeudeksi 1,56% ja tarkistuksen jälkeen painoksi 2,002g
ja toivottu paino oli 2,0g

Hollanteri jauhatus SR 35

Työn tarkoitus

Työn tarkoituksena oli jauhaa massaa hollanterilla niin, että SR-luvuksi saatiin 35.

Työvälineet

Ämpäri
Spaatteli
Hollanteri
Schoper
1000ml mittalasi
Kuiva-aine --> koivusellua
--> 93,8%=0,938

360g (kuiva)

Xx0.938 = 360g/0,938

X = 360g/0.938 = 383,8 = 385g

Työvaiheet

- Laitoimme ämpäriin vettä 2litraa
- Silppusimme sekaan 385g koivusellua sekaan, max 2,5cm x 2,5cm kokoisina paloina
- Lisäsimme vettä viiteen litraan asti
- Annoimme koivusellun liota puoli tuntia
- Odotellessa putsasimme hollanterin vedellä ja tiskiharjalla
- Lisäsimme hollanteriin 18litraa 20 asteista vettä
- Massasulpun kaadoimme sekaan muutaman minuutin kuluessa
- Annoimme jauhaa hetken (n. 5min)
- Lisäsimme painon ja annoimme massan jauhautua 59minuuttia

SR-luku -> 29/l

sakeus 15,7g/l

Xx15,7l = 2g/15,7g/l

x = 2g/15,7g/l = 0,127l = 127ml

- Otimme painon pois ja mittasimme 127ml näytettä
- Lisäsimme 20 asteista vettä 900millilitraan saakka
- Tarkistimme lämpötilan olevan edelleen 20 astetta
- Tämän todetessamme täytimme mittalasin 1000millilitraan saakka
- Kaadoimme koko sisällön Schoper-riegleriin
- Avasimme vivun ja luimme tuloksen valuneeesta näytteestä, joka oli toivottu SR 35
- Toistimme schopperin pariin otteeseen varmistaaksemme, että SR on varmasti 35
- Tämän jäleen siivosimme jälkemme

Työn arviointi

Työ onnistui hyvin, oli mukava oppia uusien laitteiden käyttöä. Saimme toivotun SR-luvun, mikä oli 35.

Tärkkelyspitoisuuden määrittäminen perunasta

1. Työn tarkoitus

Työn tarkoituksena oli määrittää perunan tärkkelyspitoisuus.

2. Työvälineet

2 ämpäriä, dekantterilasi, letku, vaaka

3. Työvaiheet

-Työtä aloittaessa pesin noin 0,5kg perunoita.

-Tämän jälkeen punnitsin perunoille tarkan painon, mikä oli 508,8g.

-Seuraavaksi raastoin kaikki perunat ämpäriin raastimella ja lisäsin sekaan 2 litraa vettä.

-Sekoittelin perunaraastetta niin, että neste oli tasaista massaa. Massan annoin seistä 15minuuttia.

-Odotusajan jälkeen kaadoin nesteen erilliseen sankoon tuetun harsokankaan läpi. Huuhdoin    perunamassan runsaalla vedellä ja pidin kaiken suodosveden tallessa.

-Annoin suodosveden seistä sangossa tunnin, jotta tärkkelys laskeutui sangon pohjalle.

-Laskeutumisen jälkeen lapoin veden pois letkun avulla niin, että tärkkelys jäi sangon pohjalle.

-Punnitsin tyhjän dekantterilasin (80,471g) ja kaavin tärkkelyksen siihen.

-Lämmitin lämpökaapin 105 asteeseen ja laitoin tärkkelyksen kuivumaan tunniksi.

-Tunnin kuluttua otin dekantterin tärkkelyksineen jäähtymään ja jäähtymisen jälkeen punnitsin niiden   yhteispainon, mikä oli 132,661g.

-Seuraavaksi laskin tärkkelyksen painon

132,661g – 80,471g = 52,19g

-Tämän jälkeen selvitin saantoprosentin

52,19g/ 508,8g x 100 % = 0,10257 x 100 % = 10,257 = 10,3 %

4. Päätelmät

Verrattuna netistä löytyneeseen perunan tärkkelyspitoisuuteen, mikä oli 13-15 % oli oma tulokseni alhaisempi, sillä se jäi 10,3 %.