Textilier från träd: Processoptimering genom röntgenspridningsanalys.

Den globala efterfrågan på textilfibrer ökar kraftigt, samtidigt som världens bomullsproduktion har stagnerat bland annat p.g.a. konkurrens om den odlingsbara arealen. Bomullsproduktion medför dessutom en stor belastning på miljön, och det finns starka incitament att ersätta både bomull, och den oljebaserade polyesterfibern, med ett mera miljövänligt och långsiktigt hållbart alternativ såsom cellulosa från trä. Idén att använda träråvara som cellulosakälla för textilproduktion är gammal, och redan i slutet av 1800-talet hade man utvecklat viskosprocessen som fortfarande används, trots att den är behäftad med stora skador på miljö och hälsa. Cellulosa i fast form går inte att smälta. Molekylerna går sönder långt innan man når den mycket höga smältpunkten. Att processa cellulosa kräver därför att man först löser upp den för att sedan fälla ut den samtidigt som man formar materialet till t.ex. en textilfiber. Men att lösa upp cellulosa har visat sig vara en enorm utmaning. Cellulosa är fascinerande olöslig i alla enkla polära och opolära lösningsmedel, vilket gör den komplicerad att processa. Ett sätt att lösa cellulosa är i starkt alkaliska lösningar (lut), vilket också används i viskosprocessen. Medan lut (natrium hydroxid) är en mycket enkel och billig baskemikalie, som är relativt lätt att använda på ett ofarligt sätt, så har den som nackdel att man bara kan lösa relativt små mängder av cellulosa. Viskosprocessen använder sig av en kemisk förändring av cellulosan för att få upp lösligheten, men använder starkt giftiga kemikalier och därför söker man alternativ. Man har länge undersökt olika tillsatsämnen till luten och funnit ett antal ämnen, t.ex. vissa metalloxider, som verkar ge en viss ökning av lösligheten. Denna forskning har genom åren mest varit av empirisk art och man saknar fortfarande en molekylär förståelse för cellulosas växelverkan med dessa ämnen. För att bättre förstå cellulosaupplösning och regenerering och hur olika ämnen påverkar dessa processer behöver vi studera cellulosa på nano-nivå. Ett sätt att göra det på är att studera hur cellulosamolekylerna sprider röntgenstrålning. Vi kommer att kvantitativt kunna utvärdera och jämföra olika tillsatsämnen. Målet är att förstå de molekylära mekanismerna för att sedan kunna låta denna förståelse leda oss i sökandet av den optimala processen för upplösning av cellulosa i lut. Vi kommer även att spinna fibrer från dessa lösningar och studera fibrernas struktur, dvs hur cellulosa packar sig i fibrerna och hur denna packning beror av lösningarnas tillsatser och olika processparametrar. Fibrernas struktur kommer sedan att korreleras med deras kvalitet, som exempelvis mekanisk hållfasthet. Med denna kunskap vill vi kunna styra våtspinningsprocessen för att uppnå en viss önskad fiberstruktur och därigenom en önskad fiberkvalitet. Visionen är att resultaten och kunskapsuppbyggnaden från detta forskningsprojekt kommer bidra till utvecklandet av en ny, hållbar och resurseffektiv process för tillverkning av skogsbaserad cellulosatextil i Sverige.