Nyheter
Disputation av doktorsavhandlingen med Tove Joelsson
Den 15 december disputerade Tove Joelsson i kemiteknik, Mittuniversitetet Sundvall. Stort grattis Dr Tove Joelsson!
Titeln på hennes avhandling är "The influence of pulp type and hot-pressing conditions on paper strength development".
Handledare Professor Per Engstrand, FSCN forskningscentrum Mittuniversitetet
Opponent Professor Tom Lindström, Innventia AB/KTH
Betygskommittée
Dr. Lars Johansson, Lead scientist, Fibre Technology and Application, RISE PFI, Trondheim. Professor Samuel Schabel, Technische Universität Darmstadt. Professor Monica Ek, KTH
Summering:
Varmpressningstekniken har visat sig ha potential för tillverkning av starka, våta stabila material baserade på miljövänlig förnybar och återvinningsbar lignocellulosa. Syftet med detta arbete var att studera hur massans egenskaper och varmpressningsförhållandena påverkar pappers torr- och våthållfasthetsegenskaper.
Resultaten visade att torrhållfastheten kan öka upp till 150 % för högutbytesmassa (HYP)-baserade ark vid pressningstemperaturer långt över ligninets mjukningstemperatur. Den maximala torra draghållfastheten som erhölls var 70 kNm/kg vid 200°C presstemperatur och motsvarande värde för en ligninrik kraftmassa var ca 130 kNm/kg, en ökning med 30 %. Ökningen i torrhållfasthet var linjärt korrelerad med densitet upp till 200°C, varefter den planade ut och minskade. Den våta draghållfastheten för papper baserat på HYP ökar från 2 till 28 kNm/kg och för papper baserat på oblekt kraftmassa från 5 upp till 60 kNm/kg i temperaturintervallet 20-270°C. Ökningen i våtstyrka oberoende av massakvalitet verkade vara exponentiell för pressningstemperaturen med den brantaste lutningen över 150°C. För oblekt kraftmassa verkade en ligninhalt på minst 7% vara nödvändig för förbättrad våtstyrka men 12% gav det högsta värdet inom det studerade intervallet. I HYP är ligninhalten 25-28% men nivån av våtstyrka var lägre vilket troligen är relaterat till den lägre densiteten och lägre torrhållfastheten jämfört med oblekta kraftmassor. Sulfitbehandlingen av flis vid mekanisk massaframställning mjukar upp ligninet i fuktiga förhållanden och förbättrar fiberkompressibiliteten. Det observerades att vid 150°C temperatur ökade torrhållfastheten med 15 % till en nivå av 71 kNm/kg för högsulfonerad massa jämfört med lägre sulfonerad massa som hade en torrhållfasthet på 60 kNm/kg vid samma densitet. Nivån av våtstyrka visade sig emellertid inte påverkas av sulfoneringen. Pappersstyrkan är till stor del relaterad till massafibermorfologi och innehåll av fina partiklar. Detta studerades med avseende på varmpressning och resultaten visade att den relativa påverkan av fibermorfologi tycks minska med ökande presstemperatur. Varmpressade plåtar baserade på en grovfiberfraktion visade 100 % torrstyrkeökning och våtstyrkeökning upp till 20 kNm/kg. Den torra och våta hållfastheten visade sig emellertid gynnas av närvaron av finfraktion.
Det visade sig att förhållandet våt/torrstyrka var ca 35-60% för alla ligninhaltiga massakvaliteter. En tumregel för ett effektivt harts för våtstyrka är att styrkan för vått/torrt papper är 15 %. Våthållfasthetsutvecklingen som funktion av temperaturen anpassades till en ekvation av Arrhenius-typ och aktiveringsenergierna visade sig vara likartade för mycket olika massakvaliteter förutsatt att ligninhalten är över 7 %. Detta kan indikera att processen/processerna som ger våtstyrka var likartade.
Läs mer på Mittuniversitetets hemsida.
