Tiivistelmä

Kuumahierteen laadunvalvonnan tavoitteena on luotettava ja monipuolinen on-line-mittauksiin perustuva laadunohjaus. Tehtävään on kehitetty mallipohjaisia järjestelmiä, mutta ne eivät ole olleet aina riittävän suorituskykyisiä. Tässä tutkimuksessa selvitettiin konenäköön perustuvien kuituanalysaattoreiden soveltuvuutta kuumahierteen laadunohjauksen tarpeisiin. Sekä analysaattoreiden tuottamaa valmista mittaustietoa, että niiden kuitukohtaisia mittaustuloksia ja kuvamateriaalia tutkittiin.

Tutkimuksessa käsiteltiin kahta erillistä koesarjaa. Ensimmäinen sarja sisälsi 24 koepistettä erään TMP-laitoksen koeajosta. Nämä näytteet muodostivat pääosan testimateriaalista. Toinen sarja koostui erään toisen tehtaan tuotantomassoista otetuista 13 näytepisteestä. Tässä sarjassa laatumuutokset olivat huomattavasti vähäisempiä kuin edellisessä sarjassa.

Kuidunkokoanalyysit tehtiin konenäköä soveltavalla, yksittäisiä kuituja mittaavalla laitteella. Tutkimuksessa selvitettiin kuidunpituuden, kuidun leveyden, seinämävahvuuden, pituusmassan, hienoaineen, kuidun kiharuuden ja kuidun ulkoisen fibrillaation vaikutusta kuumahierteen laatuun. Näytekohtaisten keskiarvojen lisäksi myös kuitukohtaiset tiedot analysoitiin.

Virtauskenttäfraktionaattorilla tutkittiin kuitujen optisia ominaisuuksia lajittelutapahtuman aikana. Mittaustuloksista käsiteltiin sekä valmiit jaetulokset että mittaussignaalien jakautumat lajittelutapahtuman ajalta. Molempien laitteiden tallettamia kuitukuvia analysoitiin niiden mahdollisesti sisältämän mutta vielä hyödyntämättömän informaation selvittämiseksi. Analyysityökaluina käytettiin korrelaatioanalyysiä ja pääkomponenttianalyysiä.

Konenäköön perustuvan kuituanalysaattorin antamista tuloksista kuidun kiharuus ja kuidun leveys osoittautuivat luotettavimmiksi laatupotentiaalin indikaattoreiksi. Selitysasteet suurimmalle osalle mitattuja massan lujuus- ja arkkiominaisuuksia olivat yli 70 %. Virtauskenttäfraktionaattorin tuloksissa pitkäkuituosuutta vastaavat signaalijakeet antoivat samaten yli 70 %:n selitysasteet suotautuvuuden, sidoslujuuden, karheuden ja huokoisuuden arvioinnille.

Kuituanalysaattorin kuidunkokoarvojen ja virtauskenttäfraktionaattorin signaalijakeiden ja -jakautuma-arvojen sekä kuvapiirteiden avulla lasketut kahden muuttujan mallit toivat useimpien käsiteltyjen laatumuuttujien estimaattien selitysarvoihin merkittävää parannusta.

Tärkeimmät muuttujat kuumahierteen laatupotentiaalin arvioinnissa olivat kuidun kiharuus ja kuidun leveys sekä virtauskenttäfraktionaattorin signaalijakeet. Konenäköä soveltava kuituanalysaattori ja virtauskenttäfraktionaattori soveltuvat hyvin kuumahierteen laadun valvonta- ja ohjausmallin pohjaksi.