Ett steg närmare kolfiber från skogen

Den 18 december försvarade Ylva Nordström sin licentiatavhandling “Development of softwood kraft lignin based carbon fibers” vid Luleå tekniska universitet. Arbetet som genomförts inom projektet LigniCarb vid Innventia visar lovande resultat när det gäller kolfiber från barrvedslignin, ett ämne som ansetts omöjligt att smältspinna till prekursorfibrer.

Polymera kompositer designade för högpresterande lättviktmaterial utgörs till största del av kolfiber tillverkade av fossilbaserade råvaror som poly(acrylonitrile) och pitch (från petroleum eller kol). Ett lovande alternativ idag är lignin, ett ämne som finns i ved men som tas bort vid sulfatmassatillverkning. Tack vare LignoBoosttekniken* kan massabruken utvinna ett mycket rent lignin som skulle kunna användas vilket skulle öka tillgången på råvara för kolfiber. Tidigare forskning har i huvudsak utgått från lövvedslignin som visat sig lättare att smälta och spinna. Ylva Nordströms licentiatavhandling slår dock fast att även sulfatlignin från barrved kan användas för att tillverka prekursorfibern, dvs utgångsfiber, för framställning av kolfiber. Det är en fördel eftersom barrved är den vanligaste förekommande industriella skogsråvaran inom den norra hemisfären som Norden och Nordamerika.

Syftet med arbetet var att finna en metod att smältspinna barrvedslignin vilket lyckades genom att tillsätta små mängder lågmolekylärt lignin. Såväl ofraktionerad lövveds- som barrvedslignin användes med tillsatser av fraktionerade motsvarigheter som mjukgörare. Som tidigare rapporterats i Ida Norbergs doktorsavhandling, genomfördes också en vidareutveckling av stabiliseringsledet som ett första steg mot en process optimerad för barrvedsbaserade kolfiber. I Ylvas arbete gjordes också mekanisk karaktärisering av de slutliga kolfibrerna vilket visade på goda egenskaper, om än med väsentligt lägre styrkeegenskaper än dagens kommersiellt tillgängliga.

– Avhandlingen presenterar den första mekaniska karaktäriseringen av barrvedslignin. Det kan förhoppningsvis underlätta vidare processoptimering, säger Ylva Nordström.

Ylvas arbete har utförts inom ramen för forskningsprojektet LigniCarb/LigniCarb Add vars syfte var att undersöka och demonstrera möjligheterna att göra kolfiber från sulfatlignin. Ylvas arbete ingår i Innventias nya forskningsfält om tillverkningsprocesser för lignin-baserade kolfibrer.

– Tack vare de lovande resultaten från forskning inom området investerar vi nu i en mer avancerad utrustning för vidare utveckling, säger Elisabeth Sjöholm som varit handledare för Ylva Nordström vid Innventia och projektledare för LigniCarb.

För mer information kontakta Elisabeth Sjöholm, tel 08-676 7448 (elisabeth.sjoholm@innventia.com)

*) LignoBoost har utvecklats i samarbete mellan Innventia och Chalmers. Processen har framgångsrikt demonstrerats i Innventias demonstrationsfabrik i Bäckhammar. LignoBoost-processen inklusive patenträttigheter ägs sedan 2008 av Metso.