Väitös biotuotetekniikan alalta, FM Annika Ketola

Väitöskirjan nimi: Surface and inter-fibre interactions in aqueous cellulose-based systems for open fibrous structures

Tohtoriopiskelija: FM Annika Ketola
Vastaväittäjä: Prof. Chunlin Xu, Åbo Akademi, Suomi
Kustos: Prof. Orlando Rojas, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu

Selluloosakuitujen pintavuorovaikutukset vedessä ja vaahdossa – yhteys valmistettujen kuiturakenteiden ominaisuuksiin

Vaahtorainausteknologia mahdollistaa paperi ja kartonkimaisten materiaalien lisäksi erittäin huokoisten ja keveiden rakenteiden valmistuksen. Tämä laajentaa selluloosakuitujen käyttömahdollisuuksia esimerkiksi suodatin-, eriste-, ja pehmeisiin pakkausmateriaaleihin. Selluloosakuitujen lisäksi vaahdon avulla materiaaleihin voidaan sekoittaa myös muita haastaviakin komponentteja, kuten useita millimetrejä pitkiä kuituja sekä erittäin kevyitä täytepartikkeleita. Uusien materiaalien suunnittelussa on tärkeää ymmärtää miten kuidut käyttäytyvät vaahdossa ja miten tämä käyttäytyminen vaikuttaa lopputuotteen ominaisuuksiin. Väitöskirjassa tutkittiin puukuitupintojen ominaisuuksia vedessä sekä ilmakuplien vuorovaikutusta selluloosa-mallipintojen ja oikeiden kuitujen kanssa. Jauhettujen kuitupintojen havaittiin olevan märkänä geelimäisiä, mikä yhdistettiin kuivien kuituverkostojen lisääntyneeseen venymiskykyyn. Mallipintatutkimuksissa selvisi, että hydrofiiliset selluloosapinnat vetävät kuplia heikosti puoleensa. Vuorovaikutus vahvistui, kun selluloosan hydrofobisuus kasvoi ja heikkeni kun mukaan lisättiin pinta-aktiivista ainetta. Valmistettujen vaahtorainattujen rakenteiden ominaisuudet vaihtelivat kuitutyypistä ja pinta-aktiivisesta aineesta riippuen. Erot näkyivät muun muassa erilaisena kuituorientaationa ja lujuuskäyttäytymisenä. Työssä tehdyt havainnot lisäävät yleistä ymmärrystä kuidun pinnan ominaisuuksista sekä kuplien ja selluloosakuitujen välisistä vuorovaikutusmekanismeista kuituvaahdoissa. Tietoa voidaan soveltaa sekä vesi- että vaahtorainausprosesseilla selluloosapohjaisten materiaalien valmistuksessa. 

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä) 
Yhteystiedot:
FM Annika Ketola
[email protected] 

Kemian tekniikan korkeakoulun väitöskirjat
Zoom-pikaopas