Värme och tryck formar nytt kompositmaterial av 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 och enkelhet. Metoden utgår från en kommersiellt tillgänglig produkt, pappers- eller dissolvingmassa från svenska massabruk, 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. Detta sammantaget gör metoden enkel att implementeras industriellt.

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.

För mer information kontakta

Helena Halonen, tel. 08-676 7253 (helena.halonen@innventia.com)

Tommy Iversen, tel. 08-676 7210 (tommy.iversen@innventia.com)

Catharina Ottestam, tel. 08-676 7211 (catharina.ottestam@innventia.com)