Vaahtorainauksella uusia erikoistuotteita
Uudenlaiset tuotteet vaativat myös uudenlaisia teknologioita. Yksi niistä on vaahtorainaus.
VTT on johtavan tutkijan Harri Kiiskisen mukaan kehittänyt vaahtorainausteknologiaa jo 15 vuoden ajan, aluksi laboratoriossa arkki kerrallaan ja vuodesta 2012 omalla pilottikoneella, jota ajetaan jo normaaleilla paperikoneen nopeuksilla.
– Vaahtoprosessissa lähtökohta on sama kuin perinteisessä paperinvalmistuksessa, jossa puukuitujen ja veden seos pumpataan vettä läpäisevälle kankaalle eli viiralle ja siinä muodostuva paperiraina suotautetaan, puristetaan ja kuivataan, Kiiskinen kuvaa.
– Me kuitenkin lisäämme seokseen pinta-aktiivisen aineen ja sekoitamme sen vaahdoksi, jossa on ilmakuplia, vettä ja puukuituja. Eli vesirainauksen sijasta käytämme vaahtoa.
Vesirainauksen käyttöä rajoittavat perinteisesti muutamat reunaehdot: alhaiset sakeudet, tarve käyttää suhteellisen lyhyitä kuituja ja prosessin lopputuloksena syntyvä tiivis tuote. Vaahtorainaus sen sijaan mahdollistaa hyvin erilaisten tuotteiden valmistuksen.
– Vaahdolla kuitujen jakautuminen rainan tason suuntaisesti, eli paperinvalmistajien kielellä formaatio, paranee huikeasti ja saadaan todella tasaista rakennetta. Lisäksi voidaan käyttää jopa yli sentin pituisia kuituja ja tehdä niistä esimerkiksi kuitukankaita. Vaahdon avulla saadaan myös tuotettua huokoisia materiaaleja, jotka sopivat esimerkiksi lämmön tai äänen eristämiseen sekä pakkauspehmusteiksi.
Taipuu moneen käyttöön
Vaahto on robusti alusta monenlaisille kuiduille. Prosessissa voidaan käyttää normaalien puukuitujen ohella sekä muokattuja selluloosakuituja että täysin synteettisiäkin kuituja.
– On hauska nähdä, miten sama prosessi taipuu niin moneen. Sillä voidaan tehdä hyvin ohuita kuitukankaita tai paksuja huokoisia tuotteita, ja teknologiaa voidaan käyttää nykyisten tuotteiden painon keventämiseen ja materiaalin säätämiseen. Potentiaali on sitä isompi, mitä pidempiä kuidut ovat. Prosessilla voi valmistaa myös muovia korvaavia puupohjaisia materiaaleja ja tekstiilejä.
Erinomainen formaatio tuo tasaisuutta. Siitä on erityistä apua monikerrostuotteissa, kuten taivekartongissa, jossa kallista pintamateriaalia tarvitaan aikaisempaa vähemmän tasoittamaan edullisemman keskikerroksen epätasaisuuksia.
– Paino kevenee ja painettavuus paranee. Kokonaisuus voidaan luonnollisesti päällystää samalla tuotantolinjalla kosteutta pidättävällä kerroksella.
Vaatii kevyen investoinnin
Vaahtoteknologian käyttö vaatii vain pieniä muokkauksia paperikoneeseen, ja muutettu kone sopii edelleen myös vedellä ajamiseen, mikä lisää joustavuutta esimerkiksi sen suhteen, jos jollekin tuotteelle ei löytyisi markkinaa koko koneen kapasiteetille.
– Uusia laitteita tarvitaan vaahdon generoimiseen sekä sen ominaisuuksien tarkkailuun ja säätöön. Pumput täytyy myös modifioida sellaisiksi, että ne tarvittaessa poistavat vaahdosta irtoavat ilmakuplat.
Kiiskinen arvioi, että vaahtoteknologiaa käytetään yleisesti erikoistuotteiden valmistuksessa. Joukossa on myös VTT:n asiakkaita eri puolilta maailmaa, joiden hankkeet ovat aina luottamuksellisia ja joista voidaan kertoa julkisesti vain asiakkaan luvalla.
– Teknologia on kaupallistamisvaiheessa ja sitä sovitetaan osaksi eri kehitysvaiheessa olevia erilaisia erikoistuotteita. Joissain tuotteissa ollaan vielä alkutekijöissä, joissain jo pitkällä, Kiiskinen summaa.
– Esimerkiksi nykyisiin muovimateriaaleille suunniteltuihin valmistuslinjoihin sopivan joustavan kartongin tai ”styroxin” korvaaminen pakkaussovelluksissa ovat merkittäviä potentiaalisia kohteita. Monet asiakkaistamme kehittävät erilaisia muovia korvaavia ratkaisuja, joille on selkeästi kysyntää.