Sellukuidun mikrofibrilloituminen. Puristus-hierron, hapetuksen ja lämpökuivauksen vaikutus

Nanoselluloosaa pidetään lupaavana materiaalina käytettäväksi useissa eri sovelluskohteissa aina paperista vedenpuhdistuskemikaaleihin, biolääketieteen sovelluksiin ja printattavan elektroniikan komponentteihin. Keskeistä uusien sovellusten laajamittaiselle käytölle ja kaupallistamiselle on nanoselluloosan tehokas valmistusprosessi. Tässä väitöstyössä tutkittiin eri olosuhteiden vaikutusta nano- ja mikrofibrilliselluloosan valmistukseen selluloosakuiduista.

Työssä muokattiin selluloosakuitujen rakennetta mekaanisesti, kemiallisesti hapettamalla sekä lämpökuivauksen ja hapetuksen yhdistelmillä. Tämän jälkeen kuidut hajotettiin mekaanisesti nanoselluloosaksi ja samalla tutkittiin, miten kuiturakenne vaikutti kuitujen hajoamiseen. Hajoamismekanismien tuntemuksella voidaan tehostaa ja optimoida nanoselluloosan valmistusprosessia.

Työssä saatujen tulosten perusteella tehokkaan nano- ja mikrofibrillien valmistuksen edellytyksenä on kuitujen turpoaminen. Kemiallisesti muokatuista kuiduista onnistuttiin valmistamaan nanosellua myös 50 % kuiva-ainepitoisuudessa, mikä on huomattavasti tyypillistä valmistuksen kuiva-ainepitoisuutta korkeampi. Vesipitoisuuden alentaminen on tärkeää, sillä se vähentäisi nanosellun valmistus- ja kuljetuskustannuksia. Kemiallisella hapetuskäsittelyllä voidaan myös palauttaa kuivatuksessa sarveistuneiden kuitujen ominaisuuksia ja valmistaa nanoselluloosaa.