Analytical and testing methods for assessing pulp performance in Lyocell fiber production
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Chemical Engineering |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2025-01-30
Department
Major/Subject
Functional Materials
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
53
Series
Abstract
Cellulose is an abundant and renewable biopolymer found in the cell walls of plants. It is used for producing man-made cellulosic fibers (MMCFs) which are a sustainable alternative to synthetic textile fibers. Different types of MMCFs include for example viscose, cuprammonium rayon and Lyocell. Among these, Lyocell is considered as an environmentally friendly process, as it recycles chemicals and water within the process. The global generation of textile waste continues to rise, yet only 1% of it is currently recycled into new textile fibers. The majority is either incinerated or sent to landfills. Utilizing this waste as a raw material for textile fiber production would support circular economy and reduce the reliance on virgin materials in the textile industry. The goal of this thesis is to identify which pulp and Lyocell dope properties can be used to evaluate the suitability of pulp for Lyocell fiber production. Four different pulps, including commercially used dissolving pulps and recycled textiles, are characterized and Lyocell fibers are produced from them. Fiber and spinning dope properties are studied, and a connection between them and the pulp properties is formed. The results show that intrinsic viscosity and degree of polymerization of the pulp greatly influence spinning dope properties. These, in turn, impact the properties of the Lyocell fibers and efficiency of the fiber production process. When the intrinsic viscosity of the pulp was within the range of 350--450 ml/g, the fiber properties were comparable to commercial Lyocell. The results of this study are valuable for expanding the raw material selection for Lyocell fiber production. The characterization methods used in this work provide a strong foundation for assessing the potential of new types of recycled cellulosic materials as raw material for Lyocell fibers.Selluloosa on uusiutuva ja maailman runsaimmin esiintyvä biopolymeeri, jota esiintyy kasvien soluseinissä. Sitä käytetään selluloosapohjaisten muuntokuitujen kuten viskoosin, kupron ja Lyocellin valmistamiseen. Erityisesti Lyocell on kestävä ja ympäristöystävällinen vaihtoehto synteettisille tekstiilikuiduille, sillä kätetyt kemikaalit ja vesi voidaan uudelleenkäyttää prosessissa. Tekstiilijätteen määrä maailmassa kasvaa jatkuvasti, mutta vain 1 % siitä kierrätetään uudelleen tekstiilikuiduiksi. Suurin osa jätteestä päätyy polttoon tai kaatopaikoille. Tekstiilijätteen hyödyntäminen raaka-aineena tekstiilikuitujen tuotannossa edistäisi kiertotaloutta ja vähentäisi ensiömateriaalin kuten puupohjaisen liukosellun tarvetta. Työn tavoitteena oli määrittää ne sellun ja Lyocell-kehruuliuoksen ominaisuudet, joiden avulla voidaan arvioida sellun sopivuutta Lyocell-prosessiin. Työssä tutkittiin neljää erilaista raaka-ainetta, joista yksi oli valmistettu kierrätetystä tekstiilijätteestä ja loput olivat kaupallista liukosellua. Näistä raaka-aineista valmistettiin Lyocell-kuituja. Kuitujen sekä kehruuliuoksen ominaisuuksien yhteyttä sellun ominaisuuksiin analysoitiin. Tulokset osoittavat, että sellun viskositeetti ja polymerisaatioaste vaikuttavat kehruuliuoksen ominaisuuksiin, jotka puolestaan vaikuttavat Lyocell-kuitujen laatuun ja niiden tuotantoprosessin tehokkuuteen. Kun sellun viskositeetti oli 350--450 ml/g, kuitujen mekaaniset ominaisuudet vastasivat kaupallisten Lyocell-kuitujen ominaisuuksia. Tutkimuksen tuloksia ja siinä käytettyjä analyysimenetelmiä voidaan hyödyntää kun halutaan tutkia materiaalin soveltuvuutta raaka-aineeksi Lyocell-prosessiin.Description
Supervisor
Hummel, MichaelThesis advisor
Hauru, LauriKeywords
Lyocell, cellulose, dissolving pulp, recycled cotton, pulp characterization, rheology