Nytt kompositmaterial av enbart cellulosafibrer

Nya vägar till framtida kompositmaterial har nyligen presenterats vid Innventia. Metoden utgår från en kommersiellt tillgänglig produkt, pappers- eller dissolvingmassa, som varmpressas under tryck med vatten som den enda processkemikalien. Själva processen med varmpressning baseras på teknik och utrustning som är vanligt förekommande inom många industriella sektorer. Helena Halonen, Innventia, disputerade den 30 november med doktorsavhandlingen ”Structural changes during cellulose composite processing”, som visar på två metoder för att skapa ett nytt kompositmaterial baserat på enbart cellulosafibrer.

I kompositmaterial är det av största vikt att matrisen och den förstärkande komponenten kan häfta vid varandra. Minsta defekt kan reducera styrkeegenskaperna. Genom att använda komponenter från samma råvara, som i detta fall vedcellulosa, förbättras vidhäftningsförmågan. Även ur återvinningsaspekten skulle det vara en fördel att enbart använda ett material.
Helena Halonen presenterar nu i sin doktorsavhandling en tillverkningsmetod som visar på ytterligare fördelar i form av låga investerings- och produktionskostnader.

Varmpressning ger bättre mekaniska egenskaper

I arbetet har strukturella förändringar under tillverkningsprocessen studerats samt förhållandena mellan cellulosafibrillens organisation i fiberväggen och de mekaniska egenskaperna hos det slutliga kompositmaterialet. Genom varmpressningen ökar fibrillaggregeringen och materialet får bättre mekaniska egenskaper i form av högre styvhet och ökat vattenmotstånd. Av studierna framgick att den optimala presstemperaturen tycktes vara 170 °C för att få en snabb torkning utan att materialet bryts ner rent termiskt och samtidigt få bra mekaniska egenskaper.

Avhandlingen beskriver även en metod för att producera kompositmaterial genom biosyntes av fibrillaggregat bestående av cellulosa från bakterien Gluconacetobacter xylinus. I processen studerades bland annat hur man genom att tillsätta hydroxyetylcellulosa (HEC) i processen fick en biokomposit med mycket goda mekaniska egenskaper med kombinerad hög styvhet och seghet. HEC-beläggningen på fibrillerna förbättrade dispersionen och minskade sprickbildningen.

– Helena har visat betydelsen av att på grundläggande nivå förstå vad processinducerade förändringar i fiberns cellväggsstruktur innebär för slutliga produktegenskaper, säger Tommy Iversen som varit Helenas handledare vid Innventia.

– Helena Halonens doktorsarbete är ett mycket viktigt bidrag till området ”förnybara material” och visar hur stor potentialen är för skogsråvaran som råvarubas, säger Catharina Ottestam, chef för affärsområde Packaging Solutions, Innventia.

Arbetet har utförts vid Wallenberg Wood Science Center, Innventia AB och Swedish Center for Biomimetic Fiber Engineering.

Kontakt:
Helena Halonen
Tel. 08-676 7253
Mejl: helena.halonen@innventia.com

Så ska skogsindustrin rädda världen

Nordisk Papperstidning publicerade nyligen nedanstående krönika, som vi tycker är värd att publiceras även på www.GreenIndustry.se

”Under 1980-talet var det självklart i media och opinioner att skogsindustrin var ett av de stora problemen för miljön. Begreppet uthållig utveckling var inte på banan ännu, men ”miljö” betydde till stor del samma sak. Och alldeles fel var det ju inte. Både skogsbruk och massaindustri hade miljöfrågor att ta itu med, och pappersindustrin blåste iväg energi över hustaken. Men på Innventia, eller STFI som det hette då, tyckte många av oss ändå att debatten hamnat snett. I grunden var ju skogsindustrin ändå en industri med potentialen att klara både handelsbalans och miljöfrågor. I dag har vi kommit längre. Både miljöorganisationer och den allmänna opinionen har i alla fall skapliga kunskaper om skogsindustrins potential som miljöräddare. Biobaserade material och bioenergi är begrepp med positiva värden, men nu räcker det inte längre att marknadsföra energimolekyler eller förpackningsmaterial. Skogindustrin måste vidga sitt synfält och ta sig an utmaningen att rädda världen.

I Karlstad och i Melbourne, på andra sidan jorden, samarbetar forskare i dag för att räkna ut hur bättre förpackningar ska balanseras mot hur mycket innehåll de räddar. Var finns den brytpunkt som är optimalt lönsam både för industrin och för miljön? Under ett halvår kommer forskaren Helén Williams att arbeta vid australiska universitetet RMIT för att bygga ett beräkningsverktyg som hjälper industrin att ta rätt beslut om förpackningslösningar.

Det är ett exempel på hur offensivt vi behöver tänka i dag. Alltfler vidgar synfältet från process och produkt, och tittar i stället på hela system. Det pågår forskningsprojekt för att miljöoptimera skogsbruk och grön energi, vi ser forskning och utveckling för ökat träbyggande och kan glädjas åt initiativ som Nyskaparna, som arbetar med att visa på industrins möjligheter att använda biobaserade material.

Kungl. Skogs- och Lantbruksakademien, KSLA, har tagit ambitiösa initiativ för att öka kunskap och debatt kring grundfrågan: hur ska vi få fram tillräckligt med råvara? Var ska all skog växa, och hur dyr blir mark och gröda om man ska använda bioråvaror till nästan allting? Svåra frågor, men med ett globalt perspektiv kan man hitta svaren.

Det som fortfarande saknas är framför allt en insikt i samhället och dess politiker om att skogsindustrin är riddaren som ska rädda världen. Inte den ende, men definitivt en av de krafter vi har att hoppas på. Dessa krafter behöver i dag ett nytt runt bord att samlas kring, kanske hemma hos Annie Lööf? Eller har skogsindustrin själv en möjlighet att ta på sig rollen som Kung Artur?

Det handlar alltså om att använda breda perspektiv, att utveckla hela system och värdekedjor som ger skogsindustrin möjligheter att rädda världen med biobaserade bygg- och konstruktionsmaterial, bioenergi och effektiva förpackningar. Det är de stora visionerna som skapar intresse!”

Kontakt:
Nils Lindstrand, Frilansskribent, Nisse Skrivare och Green Industry m.fl.
Telefon: 0705 27 67 35
Mejl: nils@nisseskrivare.se