Massan hajotettavuus ja arkkien teko

Työn tarkoituksena oli hajottaa massaa ja valmistaa siitä paperiarkkeja.

Työraportin löydät täältä.

Työn suoritus

Abs. kuivan massan punnitsemista

Aloitimme punnitsemalla kolmeen muoviastiaan n. 6 g abs. kuivaa massaa.

Massa-vesiseos hajottimessa

Kaadoimme punnitun massan hajottimen kannuun ja lisäsimme siihen 2 l vettä. Hajotimme massaeriä 10 min, 12 min, 15 min ja 17 min.

Arkintekokone

Hajotettu massa arkintekokoneessa

Paperi arkintekokoneesta

Valmistimme jokaisesta erästä paperiarkin.

Arkit puristimessa

Teimme arkeista kakun ja laitoimme sen puristimeen ensin neljäksi minuutiksi ja sitten viideksi minuutiksi.

Arkit kuivamassa

Kuivatimme arkit kuivauskaapissa.

Valmiit paperiarkit (10 min, 12 min, 15 min ja 17 min)

Yllä valmiit paperiarkit eri hajotusaikojen jälkeen.

Arkkien teko onnistui kohtalaisen hyvin. Arkin pinta oli sileämpi pidemmissä hajotuksissa.

Paperin tuhkapitoisuuden ja valkolipeän vaikuttavan alkalin määrittäminen

Työn tarkoituksena oli määrittää erilaisten paperilaatujen tuhkapitoisuus. Paperista poltettiin pois orgaaninen aine ja tilalle jäi epäorgaaninen aine.

Työraportti löytyy täältä.

Työn suoritus

Upokkaiden vakiopainoon saattaminen

Aloitimme työn lämmittämällä uunin 925 °C:n. Uunin lämmittyä, asetimme kolme upokasta vakiopainoon laittamalla ne uuniin 15 minuutiksi. Otimme upokkaat uunista, annoimme jäähtyä 1 min ja laitoimme ne eksikaattoriin. Punnitsimme upokkaat ja kirjasimme painot ylös.

Paperinäytteet revittynä

Revimme paperinäytteistä 1 cm2 kokoisia palasia ja laitoimme ne upokkaisiin. Punnitsimme upokkaat papereineen. Papereina käytimme: A4 kopiopaperia, päällystettyä hienopaperia ja selluarkkia.

Upokkaat papereineen uunissa

Annoimme uunin jäähtyä n. 400 °C:n. Laitoimme upokkaat kansineen uuniin. Nostimme lämpötilaa hitaasti 925 °C:n saakka, jotta paperi hiiltyi hitaasti. Kun lämpötila saavutti 925 °C, annoimme upokkaiden olla uunissa tunnin. Tämän jälkeen otimme kannet pois ja annoimme niiden olla uunissa vielä 30 min. Otimme upokkaat pois uunista keraamiselle alustalle, annoimme jäähtyä 1 min ja laitoimme ne eksikaattoriin.

Tuhkat upokkaissa (A4, selluarkki, painopaperi)

Punnitsimme upokkaat tuhkineen ja kirjasimme painot ylös. Nyt pystyimme laskemaan punnitustulosten avulla tuhkapitoisuudet.

A4 tuhkapitoisuus = 13,62 %

Päällystetyn hienopaperin tuhkapitoisuus = 27,69 %

Selluarkkien tuhkapitoisuus = 0,22 %

Tarkemmat laskut löydät raportista.

Massan valkaisu

Työn tarkoituksena oli valkaista kuivaa massaa.

Työraportin löydät täältä.

Työn suoritus

Kuivan massan punnitsemista

Aloitimme punnitsemalla 5,037 g kuivaa massaa.

Hypokloriittivaihe, liuoksen lämmitys

Laitoimme punnitun massan erlenmeyeriin. Kaadoimme sekaan 100 ml ionivaihdettua vettä sekä 80 ml natriumhypokloriittia (NaClO). Sekoitimme seoksen hyvin. Annoimme hypokloriitin vaikuttaa 40 °C lämpötilassa 45min välillä sekoittaen.

Massan pesuvaihe

Pesimme massan runsaalla vedellä Büchner -suppilossa. Siirsimme pestyn massan takaisin erlenmeyeriin ja siirryimme alkalointivaiheeseen.

NaOH vaikuttamassa

Alkalointivaihe meni muuten samanlailla kuin edellä, mutta hypokloriitin sijaan käytimme valmistamaamme 4 %:sta NaOH:ia 100 ml. Annoimme NaOH:n vaikuttaa 60 °C:n lämpötilassa 45 min välillä sekoittaen. Pesimme massan kuten yllä.

Seuraavaksi edessä oli vetyperoksidivaihe. Tämä vaihe meni samalla tapaa kuin edellä, paitsi NaOH:n sijaan käytimme 50 ml 30 %:sta vetyperoksidiliuosta. Annoimme vetyperoksidin vaikuttaa 25 °C:n lämpötilassa 45 min välillä sekoittaen. Pesimme massan kuten yllä.

Toistimme vielä alkalointi- ja vetyperoksidivaiheet toiseen kertaan. Alla kuvia näistä vaiheista.

Massa alkalointivaiheen jälkeen

Massa vetyperoksidivaiheen jälkeen

Massa toisen alkalointivaiheen jälkeen

Lopullinen massa viimeisen vetyperoksidivaiheen jälkeen

Pesuveden pH -mittaus

Lopuksi mittasimme vielä pesuveden pH:n. Tulos oli 7,56, eli lievästi emäksinen. Massan valkaisu onnistui mielestäni hyvin.

Massan jauhatus ja SR -luvun määrittäminen

Työn tarkoituksena oli jauhattaa valmistamaamme massaa ja määrittää sen SR -luku eri jauhatusaikojen kuluttua. SR -luku, eli Schopper-Riegler -luku kuvaa kuitusulpun vedenpoistoa.

Työraportti löytyy täältä.

Työn suoritus

Massan punnitsemista

Laskimme kuinka paljon märkää massaa tarvitsemme, jotta se vastaa 360 g kuivaa massaa.
Tulos oli 5429,86 g.

Massa Valley -hollanterissa

Lisäsimme punnitun massan joukkoon vettä siten, että kokonaistilavuus oli 23 litraa. Kaadoimme massan hollanteriin, otimme vastapainot pois ja jauhoimme massaa 5 minuuttia välillä vastapainovipua pumpaten. Pysäytimme hollanterin ja laitoimme n. 5,5 kg:n vastapainot paikalleen.

Massan jauhatusta

Otimme jauhetusta massasta 1200 ml:n näytteet seuraavina ajankohtina: 5 min, 15 min, 30 min, 60 min ja 90 min. Mittasimme kutakin näytettä 127 ml mittalasiin. Laimensimme näytteen 1 litraan dekantterissa.

Schopper-Riegler -luvun määrityslaite

Mittasimme jokaisesta massanäytteestä SR -luvun yllä mainittujen aikojen kohdalla.

Massanäytteiden SR -luvut

Näytteen ajankohta min	SR -luku
5	26
15	34
30	53
60	76
90	94

SR -luku kasvoi jauhatusajan mukaan. 

Massan sakeuden määritys

Työn tarkoituksena oli määrittää aikaisemmin valmistamamme massan sakeus.

Työraportti löytyy täältä.

Työn suoritus

B1 näyte

Lisäsimme valmistamaamme massaan pari litraa vettä ja sekoitimme hyvin. Punnitsimme tyhjän litran dekan. Valmistimme B1 näytteen koukkaamalla massaa viisi kertaa 0,2 l sekoittaen joka välissä. Punnitsimme näytteen ja vähensimme siitä tyhjän dekan painon.

B2 laimennos

Seuraavaksi laimensimme B1 näytteestä B2 laimennoksen. Kaadoimme B1 näytteen sankoon ja lisäsimme siihen 8 litraa vettä. B2 laimennoksen painon saimme lisäämällä veden painon massan painoon.

C näyte

Seuraavaksi valmistimme B2 laimennoksesta C näytteen. Koukkasimme litran dekkaan B2 laimennosta viisi kertaa 0,2 l sekoittaen joka välissä. Punnitsimme näytteen. C näytteen painon saimme vähentämällä tyhjän dekan painon punnitustuloksesta.

Suodatinpaperin paino

Seuraavaksi laitoimme suodatinpaperin kuivumaan lämpökaappiin 105 °C:en. Hetken päästä punnitsimme suodatinpaperin.

C näytteen suodatusta

Suodatimme C näytteen Büchner -suppilossa käyttäen imua.

Suodatettu C näyte kuivumassa uunissa

Laitoimme C näytteen (massakakun) kuivumaan uuniin 160 °C:en.

Kuivan massakakun punnitustulos

Massakakun kuivuttua punnitsimme sen. Lopuksi laskimme massan sakeuden käyttämällä eri vaiheiden punnitustuloksia (tarkemmat arvot raportissa). Sakeudeksi saimme ~6,63 %.

Sellun keitto

Työn tarkoituksena oli keittää massaa sellunkeittimellä.

Työraportin löydät täältä.

Työn suoritus

Hake keittimessä

Aloitimme avaamalla keittimen kannen. Laitoimme hakesuppiloon haketta sen verran, että se jäi n. 15 cm vajaaksi. Laitoimme hakesuppilon keittimeen. Ennen nesteiden lisäämistä tarkistimme, että keittimen poistoventtiilit olivat kiinni.

Valkolipeää

Kaadoimme keittimeen n. 2,7 litraa valkolipeää ja sen verran vettä, että hake peittyi nesteeseen ja keitin tuli täyteen. Kuivasimme ja puhdistimme keittimen kannen tiivisteen ja suljimme kannen. Käänsimme keittimen turvakytkimet asentoon 1. Avasimme pumpun jäähdytysvesiventtiilin.

Siemens PCS7 automaatio-ohjelmisto

Laitoimme säätöpiirin TIC-6004 manuaalille ja ohjausarvoksi 0, koska emme käyttäneet liuossäiliötä. Käynnistimme pumpun. Virtausta ohjasimme pumpun taajuusmuuntajalla, jonka ohjausarvoksi laitoimme 50 %. Avasimme tarvittavat venttiilit. Nostimme keittimen lämpötilaa täydellä teholla 70 °C:en asti. Tämän jälkeen nostimme keittimen lämpötilaa n. 1 °C:n minuutissa, kunnes se saavutti 169 °C. Laitoimme säätimen automaatille 169 °C:en. Keitimme sellua pari tuntia.

Mustalipeän talteenotto

Keiton päätyttyä laitoimme lämpötilasäätimen ohjausarvon nollalle. Pysäytimme pumpun. Suoritimme kaasauksen eli keittimen paineenalennuksen varovasti avaamalla kaasausventtiiliä 5 - 10 % kerrallaan kunnes paine saavutti 0,6 bar. Otimme syntyneen mustalipeän keittimestä talteen kanisteriin. Loput nesteet tyhjensimme kanaaliin.

Sellunkeitin

Seuraavaksi suoritimme massan pesun. Pesimme lämpimällä vedellä kunnes lämpötila oli 50 °C ja vaihdoimme kylmään veteen. Lopetimme pesun kun keittimen kanteen pystyi koskemaan paljaalla kädellä.

Valmista massaa

Laitoimme suojamaskin päähän ja avasimme keittimen kannen varovasti. Otimme hakesuppilon ulos ja kaadoimme massan ritilälaatikkoon kanaalin päällä. Pesimme massaa kunnes se näytti samalta kuin yllä olevassa kuvassa. Puristimme massan kuivaksi. Laitoimme sen kannelliseen sankoon. Lopuksi suljimme keittimen ja pesimme sitä vielä hetken pesuvesikierrolla.

Metalliesineiden galvanointi ja kultaus

Työn tarkoituksena oli tutustua galvanointiin ja metalliesineiden päällystämiseen kullalla käyttäen elektrolyysiä.

Lisää tietoa elektrolyysistä ja galvanoinnista löydät täältä.

Työraportti löytyy täältä.

Työn suoritus

Ultraäänipesuri

Aloitimme täyttämällä ultraäänipesurin ultrapesuliuoksella ja laittamalla sen lämpiämään 75 °C:en.  Lämmityksessä kesti n. 1,5 tuntia.

Metalliesineet ultraäänipesun jälkeen

Elektrolyysilaitteisto

Rasvanpoistosäiliö

Nikkelöintisäiliö

Kiinnitimme odotellessa elektrolyysilaitteiston rasvanpoisto- ja nikkelöintisäiliöiden kohdalle metalliset anodit. Kaadoimme rasvanpoistosäiliöön rasvanpoistoliuosta sen verran, että anodi peittyi siihen. Nikkelöintiisäiliöön kaadoimme kiiltonikkelikylpyliuosta samaan tapaan.

Pesun jälkeen huuhtelimme ne kraana- ja ionivaihdetulla vedellä. Seuraavaksi suoritimme esineille (toimivat katodina) rasvanpoiston. Huuhtelimme esineet jälleen kraana- ja ionivaihdetulla vedellä. Seuraavaksi galvanoimme esineet nikkelillä. Huuhtelimme esineet jälleen kraana- ja ionivaihdetulla vedellä.

Elektrolyysi käynnissä (avain päällystynyt kullalla)

Viimeisenä vaiheena oli itse kultauksen suorittaminen. Laitoimme kultaisen liuskan anodiksi lasipurkkiin ja kaadoimme sinne kultakylpyliuosta siten, että anodi peittyi siihen. Kiinnitimme anodiin hauenleualla johtimen elektrolyysilaitteiston plus-navasta ja kullattavaan esineeseen (katodi) johtimen elektrolyysilaitteison miinusnavasta. Upotimme esineet yksi kerrallaan liuokseen siten, että se ei koskenut anodiin.

Alla muutama kuva kullatuista esineistä.