Hur kan skogsbaserade material göras starkare, mer funktionella och samtidigt bidra till en mer hållbar industri? Det är en fråga som doktoranden Morassa Raouf undersöker.
Cellulosananofibriller och mikrofibrillerad cellulosa, ofta förkortat CNF/MFC, är förnybara material med stor yta och god förmåga att bilda täta nätverk. De har potential att användas i allt från pappersförstärkning och förpackningsbeläggningar till framtida membranteknik. En utmaning är dock att tillverkningen kräver energiintensiv fibrillering och att materialen är svåra att avvattna när de har finfördelats.
I sin forskning har Morassa Raouf studerat en metod där pappersmassa först behandlas med så kallad Fenton-oxidation och därefter bearbetas mekaniskt. Den kemiska behandlingen förändrar cellulosafibrerna och gör det lättare att dela upp dem till mycket små fibriller. Resultaten visar att den förbehandlade massan bildar ett betydligt tätare fibrillnätverk än material som enbart bearbetats mekaniskt.
– Projektet visar hur val av kemisk behandling och processförhållanden påverkar cellulosa från produktion till färdig funktion. Kunskapen är viktig för att utveckla biobaserade material som kombinerar hög prestanda med industriell användbarhet, säger Morassa Raouf.
Hon har också undersökt hur materialet fungerar som beläggning på papper. När mängden CNF/MFC ökade förbättrades papprets förmåga att hindra luft från att passera genom materialet, vilket är en viktig egenskap i många förpackningsapplikationer. Samtidigt påverkades vattenupptagning och ytegenskaper på olika sätt beroende på hur tjock beläggningen var.
I en annan del av projektet blandades CNF/MFC med traditionell lövmassa. Tester visade att materialen gav starkare pappersark genom att skapa tätare bindningar mellan fibrerna. Men den ökade fibrilleringen hade också en baksida då materialen höll kvar mer vatten och blev betydligt svårare att avvattna vid tillverkningen.
Resultaten belyser därmed en central avvägning för framtidens fiberbaserade material. De egenskaper som ger högre styrka och bättre barriärfunktion kan samtidigt göra produktionsprocessen mer utmanande.
