Laboratoriotehtävä

Laboratoriotehtävä

Suoritimme hampurilaiskäärepaperista erilaisia mittaustöitä ja selvitimme siitä karheuden, ilmanläpäisevyyden, paksuuden, tiheyden, neliömassan, vaaleuden, opasiteetin, repäisylujuuden, vetolujuuden, murtotyön, venymän ja puhkaisulujuuden. Kyseiseltä paperilta vaadittavia ominaisuuksia ovat ainakin lämmön, rasvan ja öljyn kestävyydet.

Karheus ja ilmanläpäisevyys

Karheudella tarkoitetaan sitä, paljonko paperin pinnan eri kohdat paksuussuunnassa poikkeavat keskimääräisestä paksuudesta. Paperin sileys on tärkeää varsinkin syväpainopapereilla, joilta vaaditaan hyvää kontaktia paperin pinnan ja painosylinterin välillä. Karhea paperi aiheuttaa muun muassa puuttuvia pisteitä ja huonontaa näin ollen painolaatua. Voimakkaimmin paperin sileyteen vaikuttavat kalanterointi ja päällystys. Yleisimmin paperin pinnan sileyttä/karheutta mitataan ilmavirran avulla. Mittauksessa mitataan kuinka paljon tai kuinka nopeasti ilma virtaa paperin ja sileäksi hiotun pinnan välisestä raosta.

Tulokset:

Karheus: alapuoli 68ml/min , yläpuoli 79ml/min

ilmanläpäisevyys: 62ml/min

Paksuus ja tiheys
Paksuus mitataan paperi- tai kartonkiarkin pintojen välisenä etäisyytenä. Paperin tiheys on massa tilavuusyksikköä kohti laskettuna yksittäisen arkin neliömassan ja paksuuden perusteella. Paperin paksuus määräytyy osittain sen neliömassan mukaan. Paksuuden lopullinen säätö tapahtuu kalanteroinnin yhteydessä, jolla pystytään jonkin verran vaikuttamaan myös paksuusprofiiliin.


Tulokset:
paksuus: 33µm

tiheys: 787 kg/m3

Neliömassa

Paperin neliömassalla tarkoitetaan paperin massaa grammoina laskettuna neliömetriä kohti (g/m2). Neliömassa sisältää sekä paperiin kätetyn kuiva-aineen että siinä olevan kosteuden. Neliömassa vaikuttaa melkein kaikkiin paperin ominaisuuksiin. Esim paperin lujuudet, opasiteetti ja tiiveys paranevat neliömassan kasvaessa.

Tulokset:
neliömassa: 26g/m2

Vaaleus ja opasiteetti

Paperin opasiteetti on sen läpinäkymättömyyden mitta. Jos paperin opasiteetti on huono eli paperi on läpinäkyvää, niin myös painettaessa tällaiselle paperille läpipainatus on voimakasta. Vaaleus merkitsee samaa kuin tavanomaisessa kielenkäytössä värittömistä tai lähes värittömistä kappaleista käytetty käsite "valkoisuus".

Tulokset:
Vaaleus: 86,75%
Opasiteetti: 85,2%

Repäisylujuus

Repäisylujuus mittaa sen työn, joka tarvitaan neljän päällekkäisen arkin repäisemiseen alkuviillosta lähtien. Repäisylujuus ilmoietaan voimana, joka vaaditaan repäisyn jatkamiseen eli yksikkö on mN. Jauhatus lisää aluksi repäisylujuutta, mutta se alkaa varsin pian laskea jauhatusmäärää lisättäessä, koska kuidun lujuus heikkenee ja ne alkavat katkeilemaan. Kuidun pituus parantaa repäisylujuutta. Märkäpuristus ja kalanterointi heikentävät repäisyä, koska tiiviissä paperissa repäisyyn tarvittava energia kohdistuu pienelle alueelle, jolloin näyte repeää helpommin.

tulokset:
repäisylujuus: ps: 134mN , Ks: 117mN

Repäisyindeksi: ps: 5,2  mNm2/g , Ks: 4,5 mNm/g

Vetolujuus, murtotyö ja venymä
Paperin murtotyö muodostuu venymästä ja vetolujuudesta. Vetolujuudella tarkoitetaan suurinta kuormitusta, jonka liuska kykenee kestämään murtumatta sitä pinnan suuntaisesti vedettäessä. Venymällä tarkoitetaan liuskan vetokokeessa maksimivoiman hetkellä saavuttaman pituuden lisäyksen suhdetta liuskan alkuperäiseen pituuteen.
  Vetolujuuteen vaikuttaa esim. kemiallinen massa, joka antaa paremman vetolujuuden kuin mekaaninen. Jauhatus kasvattaa vetolujuutta, koska kuitujen sitoutumiskyky paranee. Täyteaineet huonontavat vetolujuutta, koska ne estävät kuitujen sitoutumisen. Vetolujuus kasvaa neliömassan kasvaessa. Kalanterointi kasvattaa vetolujuutta.

Tulokset:
vetolujuus: Ps: 1,63kN/m , Ks: 2,2kN/m
Venymä: Ps: 3,74% , Ks: 1,34%
murtotyö: Ps: 34,7 J/m2 Ks: 19 J/m2

Vetoindeksi: Ps: 62,7 Nm/g , Ks: 84,6 Nm/g
Murtotyöindeksi: Ps: 1334,7 J/kg , Ks: 730 J/kg

Puhkaisulujuus
Testikappaleen puhkaisulujuus on käytetyn hydraulisen paineen maksimiarvo, jonka näyte kestää rikkoutumatta.Puhkaisulujuuteen vaikuttavat esim kalanterointi, jauhatus, kuidunpituus.

tulokset: 100kPa
Puhkaisuindeksi: 3,8kPam2/g

Oluen valmistus

Oluen valmistus

Työn tavoite:

Tavoitteena oli valmistaa olutta kattilamittakaavassa.

Työssä käytetyt aineet ja välineet:

-maltaat

-vesi

-humala

-hiiva

-lugolin reagenssi

-sitruunahappo

-kertakäyttöpipetti

-ph-paperi

-keittolevy

-muovikulho

-siivilä

-muovikauha

-mukeja

-lämpömittari

-käymisastia

Työn suoritus:

Mäskäys:

Ensimmäiseksi mittasin maltaita 400g muovikulhoon valmiiksi odottamaan, jonka jälkeen otin 2 litraa vesijohtovettä kattilaan ja asetin kattilan keittolevylle lämpiämään. Lämmitin veden 67-69°C asteiseksi. Veden saavutettua oikean lämpötilansa lisäsin maltaat veden sekaan kattilaan jatkuvasti sekoittaen. Tämän jälkeen tarkistin pH-paperilla että mäskin pH on välillä 5,3-5,8. pH:n oltua sopiva aloin nostamaan kattilan lämpötilaa 68°C asteeseen ja pidin sen siinä n. 20 min samalla sekoittaen. Lämmityksen jälkeen otin pienen määrän vierrettä kertakäyttömukiin ja lisäsin siihen pipetillä pisaroittain lugolin reagenssiä. Vierteessä ei tapahtunut värimuutoksia, joten kaikki tärkkelys oli muuttunut sokeriksi. Mäskäyksen loputtua kaadoin seoksen siivilän läpi muovikulhoon, jonka jälkeen kaadoin siivilässä olevien maltaiden läpi 75°C asteista vettä n. 200ml. Tämän jälkeen kaadoin siivilässä olleet maltaat roskiin ja pesin kattilan, sekä kaadoin suodoksen takaisin kattilaan.

Keitto:
Punnitsin vaa`alla 5g humalaa kertakäyttömukiin ja siitä laitoin sen siiviläpussiin. Siiviläpussin siirsin seoksen sekaan kattilaan. Seuraavaksi keitin seosta avokattilassa n. 60 minuuttia, jolloin seoksesta poistui mm. asetaldehydiä ja muita epäpuhtauksia. Lopuksi otin humalapussin pois seoksesta.

Jäähdytys:
Vierteen jäähdytyksen suoritin pitämällä kattilaa kylmässä jäävesihauteessa. Vierteen ollessa n.37
°C asteista otin kertakäyttömukin puolilleen vierrettä ja mittasin vierteestä ominaispainon Anton Paar- mittarilla (1,1g/cm3). Seuraavaksi lisäsin mukiin 1,5g hiivaa ja annoin sen turvota mukissa n.10-15minuuttia. Vierteen saavuttaessa huoneenlämpötilan (20-22C astetta) lisäsin siihen sekaan mukista hiivan. Tämän jälkeen kaadoin vierteen hitaasti ja korkealta steriloituun käymisastiaan ja suljin kannen, sekä lisäsin vesilukkoon vettä. 

Loppupäätelmä:
Kaljankeitto onnistui hyvin, mutta maistamaan ei ehditty.

Höpler

Höpler

Työn tavoite:

Työn tavoite oli määrittää shampoon viskositeetti höplerin-viskosimetriä käyttäen.

Periaate:
Perustuu kuulan vierimiseen nesteellä täytetyssä putkessa, jonka halkaisija on vain hieman suurempi kuin kuulan. Pudotusputkea ympäröi vesivaippa, joka yhdistetään termostaattiin, jotta tutkittava neste pysyy vakiolämpötilassa. Eri viskositeettialueilla käytetään eri kuulia, joiden halkaisija vaihtelee hieman.

Työn suoritus:

Aluksi täytimme viskosimetrin juoksuputken shampoolla, jonka jälkeen painelimme shampoota lasisauvalla saadaksemme putkeen jääneet ilmakuplat pois. Seuraavaksi laitoimme kuulan putkeen ja laitoimme sulkutulpan paikoilleen. Tämän jälkeen aloimme päästää lämmintä haudevettä viskosimetriin ja annoimme veden hetken tasaantua. Mittasimme lopuksi vierimisajan, jonka kuula käytti mittausviivojen väliseen matkaan. 

Työn tulokset ja loppupäätelmä:
Kuula käytti vierimiseen aikaa 40s lämpimässä vedessä. Shampoon joukkoon oli luultavasti jäänyt liikaa ilmakuplia, jotka hidastivat kuulaa.

pH-Mittaus

pH-Mittaus

Työn tavoite:

Työn tavoitteena oli mitata pH seuraavista aineista: vesijohtovesi, kahvi, coca-cola, sitruunamehu, etikka, saippualiuos, tiivistemehu, laimennettu tiivistemehu.

Työssä käytetyt aineet ja välineet:

-dekantterilaseja

-vesi

-kahvi

-coca-cola

-sitruunamehu

-etikka

-saippualiuos

-tiivistemehu

-pH -paperi

Työn suoritus ja tulokset:

Aloitimme sekoittamalla ja kaatamalla mitattavia aineita dekkoihin. Laimennettu tiivistemehu sekoitettiin suhteessa 1 osa mehua ja 7 osaa vettä eli 25ml mehua ja 175ml vettä. pH -mittarin puutteen vuoksi jouduimme käyttämään mittaukseen pH paperia. Kastoimme pH -paperit erikseen mitattaviin aineisiin ja vertasimme niitä taulukkoon.

Vesi pH: 6,5

Kahvi pH: 5,2

Saippualiuos pH: 5

Sitruunamehu pH: 4,2

Etikka pH: 4

Laimennettu tiivistemehu pH: 4

Mehu pH: 3

Coca-Cola: pH: 2,8

Loppupäätelmä:
Tuloksista ei tullut niin tarkkoja kuin pH -mittarilla olisi tullut, mutta ovat kuitenkin melko lähellä aineiden oikeita pH -arvoja.

Brookfield

Brookfield

Työn tavoite:

Työn tavoitteena oli mitata viskositeetti shampoosta kahdessa eri lämpötilassa.

Työssä käytetyt aineet ja välineet:

- Brookfield-viskosimetri

- Erikokoisia spindlejä

- Dekantterilaseja

- Shampoota

- Jääpaloja ja astia

Työn suoritus ja tulokset:

Otimme kaksi eri shampoonäytettä dekantterilaseihin, joista toisen laitoimme jäähauteeseen jäähtymään ja toisen suoraan viskosimetriin. Seuraavaksi asetimme koneeseen anturin (nro6) ja mittasimme ensimmäisen näytteen viskositeetin nopeudella 3%. Teimme saman myös toisella anturilla (nro07).

Huoneenlämpöinen shampoo:

Spindel 06: n3% 18200 mpa/s

Spindel 07: n3% 3812 mpa/s

Seuraavaksi mittasimme jäähdytetyn shampoon viskositeetin  samoilla antureilla ja samalla nopeudella.

Jäähdytetty shampoo:

Spindel 06: n3% 20340 mpa/s

Spindel 07: n3% 4968 mpa/s

Loppupäätelmä:

Jäähdytetyllä shampoolla oli korkeampi viskositeetti.

Taitekerroin

Taitekerroin

Työn tavoite:

Työn tavoitteena oli selvittää 3%-, 6%- ja 11%- suolaliuosten, sekä opettajan tekemän X- suolaliuoksen taitekerroin refraktometrin avulla. Tämän jälkeen piirtää excelillä kuvaaja suolaliuoksen massaprosenttisuus taitekertoimen funktiona, josta pitää määrittää opettajan tekemän suolaliuoksen massaprosenttisuus.

Työn suoritus:

Ensimmäisenä mittasimme 3% -suolaliuosta varten 100ml:n dekantterilasiin vaa`alla 3g natriumkloridia ja sekoitimme siihen mittalasilla 97ml vettä. 6% -liuosta varten mittasimme 6g natriumkloridia ja siihen 94ml vettä. Kolmanteen eli 11% -liuokseen laitoimme 11g natriumkloridia ja 89ml vettä. Liuokset piti sekoittaa huolellisesti, jotta suolat liukenevat.

 

Tämän jälkeen laitoimme jokaista neljää liuosta yksitellen refraktometrin näytelasille ja mittasimme liuosten taitekertoimet. Näytelasi piti pyyhkiä joka mittauksen välissä ionivaihdetulla vedellä.

3%: 1,3389
6%: 1,3415
11%: 1,3531
X: 1,3420

1,342=0,0018*X+1,3323
1,342-1,3323=0,0018*X
X=(1,342-1,3323)/0,0018
= 5,3888

Sulamispiste

Sulamispiste

Työn tavoite:

Työn tavoitteena oli mitata kofeiinin ja vanillan sulamispisteet.

Työn suoritus:

Työn suorittamiseen käytimme sulamispistelaite M-560:sta. Ensin mittasimme kofeiinia kapillaariin n. 4-6mm ja laitoimme sen laitteeseen. Tämän jälkeen määritimme laitteen aloituslämpötilan 10°C pienemmäksi ja lopetuslämpötilan 10°C suuremmaksi kuin kofeiinin sulamispiste. Laitoimme lämmön nousemaan 2°C/min. Seurasimme näytettä suurennuslasin läpi, kunnes näyte alkoi sulamaan ja merkkasimme tulokset ylös. Suoritimme saman prosessin vanillalle.

Kofeiini:
sulamispiste: 236,5°C
aloitus lämpötila 226°C ja lopetus 246°C
nousu: 2°C/min
sulaminen alkoi 236,5°C ja sulanut kokonaan 237 °C

Vanilla: 
sulamispiste: 81,5°C
aloitus lämpötila 72°C ja lopetus 92°C
nousu 2°C/min
sulaminen alkoi 82°C ja sulanut kokonaan 84°C

Ammattifysiikka 20.1.2016

Ammattifysiikka

20.1.2016

Fysiikan tunneilla opin asiaa pyörimisliikkeestä, Newtonin laeista, keskipakovoimasta, maan vetovoimasta, kitkasta, työstä, tehosta sekä hyötysuhteesta. Aiheisiin liittyvät laskut olivat melko vaikeita, mutta muistikolmiot onneksi helpottivat laskujen ratkaisemista. Kiinnostavinta oli tehdä laskuja työhön ja tehoon liittyen.

Potentiaalienergia:
Potentiaalienergia on kappaleen asemaan liittyvää energiaa. Kappaleen ollessa ylhäällä sillä on suurin potentiaalienergia. Kappaleen pudotessa energia muuttuu liike-energiaksi. Potentiaalienergian yksikkö on joule.

Potentiaalienergia



jossa m = kappaleen massa
         g  = putoamiskiihtyvyys
         h  = kappaleen korkeusasema

Kineettinen energia:
Kineettinen energia on liikkuvan kappaleen energiaa. Liike-energia kasvaa massan ja nopeuden kasvaessa.

Liike-energia

jossa m = kappaleen massa
          v = kappaleen nopeus

Ammattifysiikka 13.1.2016

Ammattifysiikka

13.1.2016

Ensimmäisillä fysiikan tunneilla opin mm. SI- järjestelmästä, pyörimisliikkeestä, nopeudesta ja kiihtyvyydestä, sekä niihin liittyvistä laskuista. Kiinnostavinta oli mielestäni laskea nopeuteen liittyviä laskuja, joista on todennäköisimmin hyötyä tulevassa työelämässäni. Jotkut aiheet ja laskut olivat entuudestaan tuttuja, mutta niitä on hyvä välillä palautella muistiin.

Siistaus

Siistaus

Työn tavoite:

Tehtävänä oli tutkia siistauksen vaikutusta laboratorioarkkien vaaleuteen. Siistauksessa poistettiin painoväriä ja muita epäpuhtauksia keräyspaperista uudelleenkäyttöä varten.

Työn suoritus:

Ensimmäisenä määritettiin sanoma- ja aikakauslehtien kuiva-ainepitoisuudet IR- kuivaimella. Tämän jälkeen sanoma- ja aikakauslehtiä revittiin laskettujen määrien mukaan pieniksi paloiksi samaan astiaan ja sekaan lisättiin 1,5 litraa vettä. Seuraavaksi lehdet hajotettiin veden kanssa tehosekoittimessa huolellisesti tasaiseksi massaksi.

Seuraavat kemikaalit sekoitettiin samaan dekantterilasiin:

10g saippuaa

23ml 1-N NaOH

3ml Na-silikaattia (5%)

5ml EDTA

10ml H2O2

Seuraavaksi siirrettiin hajotettu paperimassa ja sekoitetut kemikaalit siistauskennoon, jonne lisättiin myös 4g CaCl2 säätämään veden kovuus. Siistauskenno täytettiin seuraavaksi ylijuoksuun asti kuumalla vedellä. Täytön jälkeen ilmahana avattiin ja siistauskenno käynnistettiin. Veden pinnalle alkoi kertyä tummaa mustevaahtoa, jota kaavittiin kennon ylijuoksusta erilliseen saaviin. Siistauskennossa olevaa mustevaahtoa suihkittiin samaan aikaan suihkepullolla kuumalla vedellä. Tumman vaahdon loputtua ja veden kirkastuttua siistaus lopetettiin ja siistattu massa otettiin sihdin kautta talteen kahteen ämpäriin.

Varsinaisen siistatun massan lisäksi tehtiin myös vertailumassa, jossa sanoma- ja aikakauslehtiä otettiin 1/8 osa ensimmäisen massan paperimäärästä ja sekoitettiin tehosekoittimessa laimentaen se kolmeksi litraksi.

Molemmista massoista valmistettiin viisi laboratorioarkkia, joiden vaaleutta vertailtiin keskenään.

Loppupäätelmä:
Siistauksen aikana massasta lähti paljon mustevaahtoa, mutta vertailussa silmämääräisesti laboratorioarkkien vaaleudessa ei juurikaan huomannut eroa.

Metsä Board Kyro

Metsä Group

- Metsä Group on vastuullinen metsäteollisuuskonserni, jonka tuotteiden pääraaka-aine on uusiutuva ja kestävästi kasvatettu pohjoinen puu. Metsä Group keskittyy pehmo- ja ruoanlaittopapereihin, pakkauskartonkeihin, selluun, puutuotteisiin sekä puunhankintaan ja metsäpalveluihin. Sen korkealaatuisissa tuotteissa yhdistyvät uusiutuva raaka-aine, asiakaslähtöisyys, kestävä kehitys sekä innovatiivisuus. 

-  Metsä Group muodostuu Metsäliitto Osuuskunnasta, siihen kuuluvista Metsä Forestista ja Metsä Woodista sekä osuuskunnan tytäryhtiöistä Metsä Tissuesta, Metsä Boardista ja Metsä Fibrestä. Metsäliitto Osuuskunta on Metsä Groupin emoyritys, ja osuuskuntaan kuuluu noin 120 000 metsänomistajaa. Metsä Groupin liikevaihto on 5,0 mrd euroa ja henkilöstöä 9800. Toimintaa on 30 maassa ja tuotantoa 8 maassa.

 Metsä Board Kyro

- Metsä Board Kyro on paperi- ja kartonkitehdas kyröskoskella Hämeenkyrössä. Tehdas tuottaa korkealaatuista taivekartonkia, tapettipaperia ja pintalaineria. Tehtaan vuotuinen tuotantokapasiteetti on n. 290 000 tonnia ja se työllistää noin 250 henkilöä. Tehtaan asiakkaita ovat kotelopainajat, tapettitehtaat, sekä erilaisten merkkituotteiden valmistajat.

Historia:

- Tehdas perustettiin vuonna 1870 Hammaren & Co-nimellä ja siitä tuli osakeyhtiö vuonna 1909. Vuonna 1941 tehtaan nimeksi tuli O/y Kyro A/b. Tehdas toimi vuoteen 1995 Kyro Oyj-nimisenä, jolloin Metsä-Serla (nykyinen Metsä Board) osti Kyron metsäteollisuuden. Vuodesta 2001 vuoden 2012 alkuun tehdas toimi M-real nimellä. 

Titraus

Etikkahapon määritys ruokaetikasta happo-emästitrauksella

Työn tarkoitus:

Tässä työssä määritettiin ruokaetikan etikkahappopitoisuus byrettiä käyttäen. Saatu tulos ilmoitettiin massaprosentteina, jolloin tulosta voitiin verrata tuotteen etiketissä ilmoitettuun pitoisuuteen.


Työn suoritus:

Ensimmäisenä otin byretin ja huuhtelin sen ionivaihdetulla vedellä. Tämän jälkeen täytin byretin NaOH- liuoksella ensin nollaviivan yläpuolelle ja siitä säädin liuoksen pinnan tarkasti nollaviivaan. Seuraavaksi pipetoin 10ml ruokaetikkaa kartiodekkaan ja lisäsin siihen 2 pisaraa fenoliftaleiinia indikaattoriksi. Tämän jälkeen aloin tiputtamaan byretistä NaOH- liuosta pisaroittain kartiodekkaan jatkuvasti sekoittaen. Lisäsin NaOH- liuosta rauhallisesti niin kauan, että ekvivalenttipiste oli saavutettu ja liuos muuttui vaaleanpunaiseksi. Viimeisenä vaiheena luin byretin asteikolta kuluneen NaOH- liuoksen tilavuuden. Toistin saman titrauksen kolmeen kertaan.

Tulokset:

1. työ: 35,2ml
2. työ: 35,7ml
3. työ: 35,2ml
Keskiarvo: 35,36
35,36ml = 0,03536l


( (0,5*0,03536l*60,052)/10)*100= 10,617


 Työssä käytetyt aineet ja välineet:
- Ruokaetikka
- NaOH- liuos
- fenoliftaleiiniliuos
- Byretti
- Statiivi + koura
- Kartiodekka
- 10ml:n täyspipetti ja pumpetti
- Dekkoja

 Tulosten tarkastelu ja arviointi:

Työ onnistui pääsääntöisesti hyvin ja kaikki liuokset muuttuivat vaaleanpunaisiksi. kahdesta liuoksesta tuli kuitenkin hieman liian tummia. Näihin liuoksiin tuli liikaa NaOH- liuosta. Lopputulos oli kuitenkin melko lähellä ruokaetikan etikkahapon määrää.