Konsolidering av fiberbaserade material

En bransch i förändring

Den globala pappersproduktionen uppgår till cirka 420 miljoner ton per år. Av detta utgör 240 miljoner ton återvunnen fiber, medan 180 miljoner ton är jungfrulig massa – det vill säga nyproducerad kemisk, semikemisk eller mekanisk massa. I Europa har de nordiska länderna en särskilt viktig roll, tack vare stora skogsresurser och en årlig tillväxt på omkring 50 miljoner kubikmeter. Här används cirka 150 miljoner kubikmeter för att tillverka sågade trävaror, och omkring 25 miljoner ton går till produktion av massa och papper. 

Under de senaste 10–15 åren har användningen av tryck- och skrivpapper minskat kraftigt, medan efterfrågan på förpackningsmaterial och hygienprodukter har ökat. Samtidigt ser vi ett växande behov av plastfria, vattenresistenta förpackningar – något som ställer höga krav på materialen. 

Utmaningen med vatten

Träfibrer består av lignocellulosa, ett naturmaterial som har en naturlig dragning till vatten. Det gör att vanliga pappersprodukter ofta löses upp eller försvagas i fuktiga miljöer – om de inte behandlas med kemikalier som kan vara skadliga för miljön. Att skapa vattenresistenta och starka material utan sådana tillsatser är därför en stor utmaning – men också en viktig möjlighet. 

En ny metod som aktiverar ligninet 

Forskare vid Mittuniversitetet har utvecklat en teknik som aktiverar ligninet – det naturliga "limmet" i trä – vid pressning, torkning eller kalandrering. Detta gör det möjligt för ligninet att vara med och skapa starka bindningar mellan fibrer, utan behov av kemiska tillsatser. Metoden kan även tillämpas i formpressade massasystem.

Ett konkret exempel är varmpressning av CTMP-baserat papper (kemitermomekanisk massa), där materialet behandlas i olika tidsspann – till exempel 1 sekund eller 30 sekunder – för att förbättra hållfastheten. I traditionell papperstillverkning är det främst hemicellulosan vid fiberytorna som skapar bindningarna, eftersom den är mjuk nog att samverka med angränsande fibrer. Genom att också få ligninet att bidra ökar styrkan ytterligare. 

Vad vi vill förstå – och förbättra 

För att utveckla material med ännu bättre egenskaper på industriell nivå fokuserar forskningen nu på tre saker: 

• Att förstå hur mjukgjort lignin och hemicellulosa samverkar vid fiberytorna.
• Att kartlägga hur snabbt bindningarna bildas, och hur det påverkar både torr- och våtstyrka.
• Att utforska nya sätt att mjukgöra materialet så att styrkan kan optimeras i förhållande till pressningstid och temperatur.