Tillverkning av högviskös viskos i laboratorieskala : Effekter av enzymatisk behandling på dissolvingmassans viskositet och reaktivitet

Sammanfattning:

 I viskosprocessens inledande merceriseringssteg behandlas cellulosa (dissolvingmassa) med natriumhydroxid (NaOH) varvid cellulosan omvandlas till alkalicellulosa. Därpå följer en sulfidering med koldisulfid (CS₂) som omvandlar alkalicellulosa till natriumxantogenat. Xantatet löses i en alkalisk lösning och en trögflytande vätska, viskos, bildas. Vid tillverkning av spinnviskos är sista steget i processen en surgörning där koldisulfiden spjälkas av och cellulosan återbildas i form av en tråd. Vid tillverkning av högviskös viskos (Freudenberg HP) sker regenereringen i basisk miljö men vid förhöjd temperatur (100°C), och återbildningen av cellulosa ger då en cellulosabaserad bädd. Genom att öka dissolvingmassans reaktivitet skulle förbrukningen av koldisulfid i sulfideringssteget kunna minskas. Med en ökad reaktivitet menas att fler hydroxylgrupper på cellulosan blir tillgängliga för vidare reaktioner med natriumhydroxid och koldisulfid. Detta skulle kunna möjliggöras med en enzymatisk förbehandling av massan.

Det första delmålet i projektet var att producera en viskos med hög viskositet i laboratorieskala. Projektets andra mål var att undersöka effekterna av en enzymatisk behandling, med enzymet Carezyme^®, på massans viskositet och reaktivitet.

En studie gjordes för att se hur olika tider i viskosprocessens andra steg, pressteget, påverkade cellulosahalten och luthalten för alkalicellulosa. Resultaten tydde på att en längre presstid gav en högre cellulosahalt upp till en viss tidpunkt. Vid 195 sekunder avklingade kurvan och effekten av en längre presstid minskade. Resultatet visade också på att mängden lut i alkalicellulosaprovet var relativt konstant och att luthalten inte påverkas nämnvärt av pressningen.

Vidare genomfördes försök kring viskosprocessens sulfideringssteg. Det fanns under projektets gång stora svårigheter i att uppnå samma höga nivå på gammatalet vid produktion av viskos i laborativ skala (52-58 %) som vid produktion i fabriksskala (68-70 %). Gammatalet är ett mått på hur väl koldisulfid har reagerat med cellulosa under sulfideringen. I ett försök att öka gammatalet satsades en större mängd koldisulfid, med förhoppningen att kunna kompensera för den relativt stora andel koldisulfid som befann sig i gasfas under reaktionen och som därmed inte var aktiv under sulfideringen. Den ökade mängden koldisulfid resulterade dock inte i en ökning av gammatalet. I ett annat försök tillsattes en svag natriumhydroxidlösning direkt till sulfideringskärlet vid avslutad reaktion, utan att någon effekt på gammatalet kunde påvisas. Det undersöktes även om ett ökat förhållande mellan luthalt och cellulosahalt i alkalicellulosan kunde ge någon positiv effekt på gammatalet. Denna förändring gav dock inget ökat gammatal.   

Dissolvingmassaprover behandlades med enzymet Carezyme^® för att kunna studera dess inverkan på massans reaktivitet och viskositet.  Resultaten visade på en tydlig nedgång i viskositet med högre koncentrationer av enzym. Reaktiviteten på den enzymbehandlade massan ökade i jämförelse med den obehandlade massan. Då viskos producerades med en enzymbehandlad massa kunde ingen effekt av enzymbehandlingen noteras, med avseende på gammatalet.