pdf-muodossa. - Tampereen ammattikorkeakoulu
pdf-muodossa. - Tampereen ammattikorkeakoulu
pdf-muodossa. - Tampereen ammattikorkeakoulu
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
103<br />
Mitä ovat nanoselluloosat?<br />
Selluloosa on yksi tärkeimmistä ja runsaimmin<br />
esiintyvistä luonnonpolymeereistämme.<br />
Raaka-ainelähteenä se on lähes ehtymätön ja<br />
kestävän kehityksen mukainen. Selluloosan hyviä<br />
ominaisuuksia on jo pitkään hyödynnetty<br />
niin paperinvalmistuksessa, rakentamisessa ja<br />
energian lähteenä kuin kemikaalien valmistuksessakin.<br />
Viime vuosien aikana kiinnostusta<br />
ovat herättäneet erityisesti nanoselluloosat;<br />
niiden ainutlaatuiset ominaisuudet ja mahdolliset<br />
käyttökohteet.<br />
Nanoselluloosaa voidaan valmistaa puusta,<br />
sellumassoista, kasveista, metsä-/maatalousjätteistä<br />
tai jopa eläinten kuoresta erilaisten<br />
mekaanisten, kemiallisten ja entsymaattisten<br />
menetelmien avulla, tai sitä voidaan tuottaa<br />
glukoosista bakteerien avulla. Syntynyttä selluloosakuitua,<br />
jonka ulkoisista mitoista ainakin<br />
yksi on nanoskaalalla, eli välillä 1–100 nm,<br />
kutsutaan yleisesti nanoselluloosaksi. Yksittäisen<br />
nanoselluloosakuidun pituus on yleensä<br />
useita mikrometrejä. Yksittäiset nanokuidut<br />
voivat myös liittyä yhteen muodostaen materiaalin,<br />
jonka ulkoiset mitat ovat mikrometriluokkaa.<br />
Nanoselluloosien ominaisuudet ovat<br />
toisaalta samat kuin niiden lähtöaineen selluloosan;<br />
ne ovat hydrofiilisiä eli vesihakuisia,<br />
kemiallisesti helposti muokattavia ja muodostavat<br />
monipuolisia kuiturakenteita. Tämän lisäksi<br />
niillä on nanokokoisen aineen ominaisuudet,<br />
jotka johtuvat pääasiassa niiden pienestä<br />
koosta sekä suuresta ominaispinta-alasta: reaktiivisuus<br />
ja hyvä sitoutumiskyky. Nanomateriaalien<br />
ominaisuudet tekevät nanoselluloosista<br />
kiinnostavia uusia raaka-aineita niin vanhoihin<br />
kuin uusiinkin tuotteisiin.<br />
Nanoselluloosat voidaan jakaa valmistusmenetelmänsä,<br />
kokonsa ja ominaisuuksiensa<br />
perusteella kolmeen pääluokkaan: mikrofibrilloituun<br />
selluloosaan (microfibrillated<br />
cellulose, MFC), nanokiteiseen selluloosaan<br />
(nanocrystalline cellulose, NCC) sekä bakteerinanoselluloosaan<br />
(bacterial nanocellulose,<br />
BNC).<br />
Mikrofibrilloidut selluloosat valmistetaan<br />
yleensä mekaanisen käsittelyn avulla, kuiduttamalla<br />
sellukuituja esimerkiksi jauhimessa tai<br />
fluidisaattorissa, jolloin soluseinän muodostavat<br />
yksittäiset mikrofibrillit saadaan eroamaan<br />
toisistaan. Mekaaniseen käsittelyyn voidaan<br />
myös yhdistää erilaisia kemiallisia tai entsymaattisia<br />
esikäsittelyjä, jolloin mikrofibrillien<br />
erottuminen helpottuu ja prosessin energiankulutus<br />
pienenee. Mekaanisen kuidutuksessa<br />
syntyvä materiaali on varsin heterogeenistä,<br />
koostuen eri kokoisista kuiduista ja kuidunkappaleista.<br />
Puhtaasti mekaanisesti valmistettujen<br />
mikrofibrilloitujen selluloosakuitujen<br />
leveys on yleensä luokkaa 20–40 nm ja<br />
niiden pituus useita mikrometrejä (Kuva 1).<br />
Mikrofibrilloidut selluloosat ovat hyvin haaroittuneita<br />
ja taipuisia ja niiden muototekijä<br />
(pituus/leveys) on korkea. Kuitujen pinnalla<br />
olevien vapaiden hydroksyyliryhmien johdosta<br />
mikrofibrilloidulla selluloosalla on voimakas<br />
taipumus aggregoitua eli liittyä yhteen<br />
muodostaen suuremman fibrillikasauman.<br />
Näin tapahtuu erityisesti mikrofibrilloitua<br />
selluloosaa kuivattaessa. Liuoksessa mikrofibrilloitu<br />
selluloosa muodostaa vahvan geelin jo<br />
alhaisissa pitoisuuksissa. Mikrofibrilloidusta<br />
selluloosasta käytetään myös nimitystä nanofibrilloitu<br />
selluloosa, erityisesti silloin kun<br />
mekaanisen käsittelyn lisäksi valmistuksessa<br />
on käytetty jotakin kemiallista tai entsymaattista<br />
käsittelyä.
Change language