Gör rätt från början!
Reaktivitet hos dissolvingcellulosa för viskos
Kristina Elg Christoffersson; Chef Forskning och utveckling och teknisk kundsupport
Sara Hellström; Forskning- och utvecklingsingenjör
Domsjö Fabriker AB
2017-02-01
2
Dissolvingcellulosans reaktivitet
Tillgänglighet för kemikalier, upplösning, filtrerbarhet
2017-02-01
3
En fin viskoslösning är klar och endast svagt färgad
Varför är dissolvingcellulosa för viskos
intressant för industri och forskning?
•
•
•
•
2017-02-01
4
•
Produktionen av viskos (och modal) har
vuxit med i genomsnitt 10% per år sedan 2010
2015 producerades cirka 5 miljoner ton viskos
Produktion förväntas fortsätt öka med 5-6%
per år fram till 2020 och har stor potential
att fortsätta växa under lång tid
Produktionen av Lyocellfiber (NNMO) uppgår
till runt 200 000 ton och produktion av andra
typer av cellulosabaserade fiber är marginell
Aditya Birla har idag kapacitet att tillverka 1 073 000 ton per år
viskosfiber och 605 000 ton per år dissolvingcellulosa, varav
Domsjö Fabriker 230 000 ton per år
Produktion av Dissolvingcellulosa - Domsjöprocessen
Återföring av vätska
Virkeshantering
Kokeri
Tvätt
Blekeri
Tvätt
2017-02-01
5
Vatten
Tork
CELLULOSA
2017-02-01
6
Viskosprocessen
2017-02-01
7
LCA av olika fibrer
Source: Chen 2011
Egenskaper i dissolvingmassa som är viktiga för reaktivitet
•
•
Hemicellulosahalt och lågmolekylär
cellulosa
 Alkalilöslighet; R18, R10
 Alfacellulosa
 MWD
Fock reaktivitet
2017-02-01
8
•
Tillgänglighet
 Viskositet, polymerisationsgrad;DP
 Porstolek, Porarea
 Kristallinitet
Vad inverkar på reaktivitet och mäts inte?
Dissolvingcellulosans reaktivitet i viskosprocessen
Var sitter problemet och därmed lösningen?
Mercerisering
Förmogning
Xantogenering
+ mogning och upplösning
2017-02-01
9
•Alkalicellulosa %
•Cellulosa %
Hur bra gick det här?
•Polymerisationsgrad
DP/viskositet
•Substitutionsgrad Gamma
•Mognings index
koaguleringstest
•Kulfall viskositet
•Filtrerbarhet Kw
•Partiklar
Här mäter
man!
Metod - Litteratursökning
•
•
2017-02-01 10
•
Databas SciFinder
• Från 1907
• Chemical Abstracts, 1 500 kemi-tidskrifter, > 44 miljoner referenser
• Sämre bevakning av branschspecifika tidskrifter och
konferenspublikationer. Indexerar t ex inte SPCI Svensk
Papperstidning eller Innventiarapporter
• Sökt i titlar, abstract, referenser, nyckelord och andra indextermer
Inte använt Paperbase; från 1975, har inte samma bredd, men ger en
djupare branschspecifik bevakning
Patentsökning i PatBase; söker i titel, abstract och claims
Metod - Litteratursökning
Period 1907-2016
Sökkombinationer:
•
•
•
•
2017-02-01 11
•
Dissolving pulp
3544 träffar
Dissolving pulp + reactivity
296  115 träffar
Dissolving pulp + reactivity + alkali cellulose/steeping/mercerisation 41  31 träffar
Dissolving pulp + reactivity + xanthation
53  50 träffar
Viscose + reactivity
836 träffar
Resultat – 115 artiklar Dissolving Pulp + Reactivity
30
27
24
25
Antal träffar
20
14
15
5
15
1990
2000
9
9
10
15
2
0
t.o.m. 1940
1950
1960
1970
1980
2017-02-01 12
Årtionde
2010
Resultat – 31 artiklar Dissolving Pulp +
Reactivity + alkali cellulose/steeping/mercerisation
Antal träffar
15
10
8
5
5
5
4
4
3
2
0
0
t.o.m. 1940
1950
1960
1970
1980
2017-02-01 13
Årtionde
1990
2000
2010
Resultat – 50 artiklar Dissolving Pulp +
Reactivity + xanthation
15
11
11
9
Antal titlar
10
6
5
5
5
3
0
0
t.o.m. 1940
1950
1960
1970
1980
2017-02-01 14
Årtionde
1990
2000
2010
Antal % av 115 titlarna från Dissolving pulp + reactivity som
hör till de vardera två sökordskombinationerna
100%
90%
% av DP+reactivity
80%
70%
Dissolving pulp +
reactivity +
xanthation
60%
50%
Båda sökordskombinationerna
40%
30%
Dissolving pulp +
reactivity + alkali
cellulose/steeping/m
ercerisation
20%
10%
0%
t.o.m. 1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
2017-02-01 15
Årtionde
Totalt antal % titlar som hör till respektive sökordskombination:
Alkali cellulose/mercerisation/steeping:
27%
Xanthation:
44%
2010
Vad har publikationerna handlat om?
Antal titlar inom olika områden för olika årtionden
30
25
Övrigt (cellulosastruktur,
acetylering, pilottillverkning av
viskos, mm)
Antal titlar
20
Analysmetoder för att mäta
reaktivitet
15
Massatillverkning/andra
förbehandlingsmetoder/olika
råvaror
10
Enzymer
5
0
2017-02-01 16
t.o.m.
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
Årtionde
Sökord: Dissolving pulp + reactivity (totalt 115 träffar)
Mest citerade artiklar (dissolving pulp + reactivity)
1. Modification of hardwood dissolving pulp with purified Trichoderma reesei
cellulases., Rahkamo L., Siika-aho M., Vehvilainen M., Dolk, M., Viikari L., Nousiainen
P., Buchert J.: Cellulose (London) (1996), 3(3), 153-163. 78 citeringar
2. Ultrasound enhancement of cellulose processing in ionic liquids: from dissolution
towards functionalization., Mikkola J-P., Kirilin A., Tuuf J-C., Pranovich A., Holmbom B.,
Kustov L M., Murzin D Y., Salmi, T.: Green Chemistry (2007), 9(11), 1229-1237. 72
citeringar
3. Monocomponent endoglucanase treatment increases the reactivity of softwood
sulphite dissolving pulp., Henriksson G., Christiernin M., Agnemo R.: Journal of
Industrial Microbiology & Biotechnology (2005). 48 citeringar
4. Combination of alkaline and enzymatic treatments as a process for upgrading sisal
paper-grade pulp to dissolving-grade pulp., Ibarra D., Koepcke V., Larsson P T.,
Jaeaeskelaeinen A-S,. Ek M.: Bioresource Technology (2010), 101(19), 7416-7423. 40
citeringar
5. A modified method for determining the reactivity of viscose-grade dissolving pulps,.
2017-02-01 17
Fock W.: Papier (Bingen, Germany) (1959), 13, 92-5. 33 citeringar
Gör rätt från början!
•
•
2017-02-01 18
•
Mer grundforskning behövs om
dissolvingcellulosa och reaktivitet fokuserat
på alkalicellulosabildning, mercerisering av
cellulosa och metoder för att mäta detta
Genom att göra rätt från början kan man
göra viskosprocessen mycket mer hållbar –
skapa en process med hög miljöprestanda
Med dagens teknik kan vi komma steget
vidare från den forskning som gjordes på 4060-talet och därmed göra dissolvingcellulosa
med rätt egenskaper och processa den på
bästa sätt i viskosprocessen
TACK!
Camilla Burman
Manager Information Centre,
RISE Bioeconomy/Information Centre
2017-02-01
19
Sara Hellström
Forsknings- och utvecklingsingenjör,
Domsjö Fabriker AB