30. May 2012
Kirjoittaja: Jaakko A. Palsanen
Companies: KCL, Snia Viscosa
People: Boris Nizovsky, Hannes Sihtola, Tatu Rantanen
9.6. SINI liukoselluprosessi
Tatu Rantanen
SINI-viskoosiprosessi
Viskoosiprosessi on monelle puunjalostajallekin sisällöltään jokseenkin tuntematon käsite, puhumattakaan SINI-innovaation siihen tuomasta lisästä. Yleiskielessä viskoosilla tarkoitetaan sellusta tehtyä muuntokuitua, jota käytetään puuvillan asemesta käyttötekstiilien, mattojen ym. valmistamiseen. Teknisessä sanastossa viskoosi tarkoittaa siirappimaista liuosta, joka tyypillisesti sisältää sellusta peräisin olevaa selluloosaa 5-10 %, lipeää (NaOH) 4-6 % ja rikkihiilestä (CS2) peräisin olevia rikkiyhdisteitä. Kun tämä liuos puristetaan pienen pienten reikien läpi rikkihappoliuokseen, puhutaan kehruutapahtumasta. Siinä selluloosa saostuu katkeamattomasti viskoosikuiduksi joka voidaan puhdistuskylpyjen jälkeen kerätä ja kuivata rullille.
Viskoosiliuoksen valmistus alkaa liukosellusta, joka poikkeaa paperisellusta mm. matalien hemiselluloosa-, uute- ja tuhkapitoisuuksiensa suhteen. Ensimmäisessä vaiheessa liukosellu merseroidaan, eli sulputetaan vahvaan lipeäliuokseen (lähes 20 %:n). Ylimääräinen lipeä poistetaan puristimilla, jolloin saadaan alkaliselluloosa. Se lämpökäsitellään selluloosaketjujen lyhentämiseksi n. viidesosaan siitä, mitä ne ovat liukosellussa. Tätä vaihetta kutsutaan esikypsytykseksi. Kun alkaliselluloosaan sekoitetaan rikkihiili, eli neste jonka kiehumispiste on 46 C, tapahtuu ns. rikitys. Syntyvä tuote liuotetaan laimeaan NaOH-liuokseen em. koostumuksen omaavaksi viskoosiksi. Viskoosiprosessi, jos mikä on kemianteollisuutta, käytetäänhän siinä sellun jatkojalostamiseksi useita tonneja kemikaaleja/tonni sellua. Talteenottoaste (natrium- ja rikki-yhdisteet) ei ole täydellinen.
SINI-menetelmä poikkeaa ylläkuvatusta viskoosin valmistuksesta siten, että alkaliselluloosan esikypsytyksen jälkeen suoritetaan toinen merserointikäsittely, mutta ensimmäisestä poiketen vain 10-12 prosenttisella NaOH-liuoksella. Siitä eteenpäin prosessi jatkuu tavanomaisesti. Toisella merseroinnilla aikaansaadaan huomattava alkaliselluloosan reaktiivisuuden nousu, sillä NaOH-liuoksen kyky liuottaa ja turvottaa liukosellukuitua on maksimissaan juuri 10-12 %:n NaOH-väkevyydessä. Sen ansiosta SINI-viskoosi voidaan valmistaa merkittävästi pienemmillä lipeä- ja rikkihiiliannoksilla kuin tavanomainen viskoosi, ja myös kehruuvaiheessa säästyy kemikaaleja.
SINI-menetelmään johtaneen havainnon tekivät KCL:ssä prof. Hannes Sihtola ja FM Boris Nizovsky 60- ja 70-lukujen vaihteessa ja tästä syntyi myös menetelmän nimi (SIhtola-NIzovsky). Pian tutkimuksiin tuli mukaan myös allekirjoittanut. Menetelmä patentoitiin lähes 20 maassa ja lisenssiointi aloitettiin. Kemikaalisäästöjen vastapainona menetelmä edellyttää melko raskaan merserointivaiheen tuplaamista omine lipeäkiertoineen. Siitä, ja viskoosikuitutuotannon sen ajan harmaista yleisnäkymistä johtuen, missä merkittävänä osatekijänä oli puuvillatuotannon jatkuva subventio monissa teollisuusmaissa (mm. USA) sekä halpatuotanto kehittyvissä maissa johtui, että teollisuuden halu uusiin investointeihin oli kauttaaltaan matala. Jatkuvaan käyttöön SINI-menetelmän osti vain Snia Viscosa Italiassa. Yleensä asutuksen keskelle sijoittuneita viskoositehtaita jouduttiin ympäristövaatimusten kiristymisen myötä sulkemaan Euroopassa yksi toisensa jälkeen. Tämän kohtalon koki myös SINI-menetelmää käyttänyt Snia Viscosian Pavian tehdas Italiassa.