Nya insikter om förhorning kan stärka framtidens pappersproduktion

Björn Sjöstrand, docent i kemiteknik, Karlstads universitet

När papper torkar och återväts förändras dess egenskaper permanent. Detta fenomen kallas förhorning. Nu visar ny forskning att processen är mer komplex än man tidigare trott, och att både temperatur, fukt och fibertyp spelar avgörande roller. 

Förhorning innebär bland annat att fibrer i pappersprodukter får försämrad förmåga att ta upp vatten. Detta spelar stor roll för allt från pappersproduktion till återvinning där kontroll över materialets styrka och hållbarhet är avgörande.

– Förhorning handlar i grunden mer om att ta bort vatten än om att tillföra värme och det betyder att vi nu faktiskt kan styra materialets egenskaper och undvika onödiga styrkeförluster, säger Björn Sjöstrand, docent i kemiteknik och projektledare för forskningsprojektet.

En av de mest överraskande upptäckterna är att förhorningen inte ökar jämnt med temperaturen. I stället finns ett tydligt “dippområde” runt torkning vid 40–60 °C där förändringarna i fibrerna är som minst samtidigt som materialet är som starkast. Det här mönstret har nu bekräftats i flera olika massatyper, vilket ger tyngd åt tidigare enstaka observationer från tidigare artiklar.

Studien slår också fast något som tidigare varit oklart. Det är främst borttagning av vatten, och inte värmen i sig, som driver förhorningen. När effekten av hög temperatur separerades från själva torkningen visade det sig att värme ensam knappt påverkar fiberns struktur alls. Det ger en tydligare bild av vad som faktiskt händer i materialet.

Dessutom visar resultaten att lövvedsmassa påverkas mer än barrvedsmassa. Anledningen är att lövvedsfibrer är mer komplexa i sin struktur och sväller mer i vatten före torkning, vilket leder till kraftigare kollaps och förhorning vid torkning, jämfört med barrvedsfibrer.

En ny viktig pusselbit är att forskarna hittat ett linjärt samband mellan hur mycket materialet försvagas och graden av förhorning. Det innebär att man nu kan koppla mikroskopiska strukturförändringar direkt till hur starkt papperet blir – något som tidigare saknat tydlig kvantitativ grund. Sammantaget stärker studien teorin att förhorning främst styrs av vätebindningar mellan fibrerna. Men den visar också hur samspelet mellan temperatur, fuktförlust och fibertyp avgör hur processen utvecklas.

Vilken effekt kan forskningen få?
Genom att bättre förstå vad som händer på fibernivå kan industrin optimera processer och minska kvalitetsförluster vid återanvändning.

Ta del av hela studien
https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:2033815/FULLTEXT01.pdf

Kontakt
Björn Sjöstrand, docent i kemiteknik
bjorn.sjostrand@kau.se 
054-700 23 58

Fakta
Arbetet är finansierat av Stiftelsen Åforsk, och en del av ett projektet "Hornification and Fiber Properties" som pågår fram till slutet av 2027. Studien baseras på examensarbetet ”Temperaturens och torkningsförhållandenas inverkan på förhorning och pappersegenskaper: Vidare undersökning av förhorningsfenomenet” som Sandra Mellroth publicerade 2025 inom projektet.