Modifioidun Simons' Staining menetelmän soveltuvuus sellunäytteiden analysointiin

Abstract

Tämä opinnäytetyö on tehty Tampereen teknillisen yliopiston Materiaaliopin laitokselle Kuitumateriaalitekniikan yksikössä. Työn taustalla oli ’FuBio Products from Dissolved Cellulose’-projekti, jonka tavoitteena on luoda uusia innovaatioita puun selluloosasta ja kehittää kestävä menetelmä selluloosakuidun valmistukseen. Opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia soveltuuko modifioitu Simons’ Staining-menetelmä valittujen sellunäytteiden huokoskoon analysointiin. Työssä värjättiin kahta erilaista sellunäytettä, mekaanisesti käsiteltyä ja käsittelemätöntä ja ennakko-oletuksena oli, että näytteiden välillä havaittaisiin selvä ero. Kun sellua käsitellään mekaanisesti, sellun alttius entsymaattiselle pilkkoutumiselle kasvaa, joten sen oletetaan adsorboivan enemmän oranssia kuin sinistä väriä. Mittaukset suoritettiin UV-Vis-spektrofotometrillä. Ongelmina olivat taustatietona toimineiden kirjallisuusviitteiden puutteellinen tieto ja omien mittausten ristiriitaisuus kirjallisuuden arvoihin.

Sellunäytteiden värjäystestit jaettiin kolmeen kokonaisuuteen erilaisten muuttujien mukaan, jotka olivat sellukonsentraatio, värin konsentraatio ja värjäysaika. Tulokseksi saatiin, että sellukonsentraatio 1 wt% adsorboi parhaiten väriä testatuista sellukonsentraatioista. Värin konsentraation ollessa muuttujana, saatiin ristiriitaisia tuloksia. Absoluuttisesti parhaiten värjäyksissä toimi väkevä värikonsentraatio, mutta prosentuaalisesti laimeampi värikonsentraatio oli parempi. Värjäysajan ollessa muuttujana, tuloksiin ei saatu merkittäviä eroja. Verrattaessa mekaanisesti käsiteltyä ja käsittelemätöntä sellua, ei niiden välillä nähty suurta eroa.

Työn tavoite saavutettiin, koska menetelmän tutkimus saatiin hyvään alkuun. Työn tuloksena oli, ettei testattu menetelmä sovellu tutkittujen sellunäytteiden analysointiin. Menetelmän tutkiminen jatkuu vielä tämän työn valmistumisen jälkeen. Seuraavaksi kannattaisi tutkia miten kuivattu sellu käyttäytyy värjättäessä, koska sellun kuivuessa huokosten tiedetään romahtavan pysyvästi. Värien affiniteettia selluun voisi testata värjäämällä sellua yksittäisillä väreillä. Myös värjäysliuoksen värien suhteen muuttamista sekä erilaisia sellunäytteitä voisi kokeilla.

This thesis has been made for the Material Science Department of Tampere University of Technology, specifically for the Fibre Materials Science operational group. This thesis is a part of the FuBio-project. Its goal is to create new innovations for clothing and packing materials from cellulose. The purpose of this thesis was to study the feasibility of modified Simons’ Staining Technique for analyzing the pore size of selected cellulose. Two cellulose samples were stained, mechanically treated and untreated cellulose. The presumption was that the difference between the samples would be significant, because mechanical treatment should increase the pore size and therefore adsorb more orange color than blue color. The lack of information in the literary references and the inconsistency between measurements and the values in literature created problems in this thesis.

The staining tests were separated in three sections with different variables: the concentration of cellulose, the concentration of dyes and staining time. In this thesis it was revealed that 1 wt% of cellulose is the best of the tested concentrations of cellulose. Results were inconsistent when concentration of dye was the variable, intake was propor-tionally better from the diluted dye solution, but absolutely more dyes were adsorbed from the concentrated solution. No significant differences were found with staining time. When mechanically treated and untreated cellulose were compared, no significant difference was found.

The goal of this thesis was reached and the result is that the tested method is not feasible for analyzing the pore size of the tested cellulose. The research continues after this work. A prospective test could be staining dried cellulose, because when cellulose is dried hornification occurs. The affinity of the colors could be tested by staining cellulose with only one color instead of two. Different ratios of the colors and different cellulose samples could also be tested.