Лиоцелл
Лиоцелл — полусинтетическое волокно, используемое для изготовления тканей для одежды и других целей. [1] Это форма регенерированной целлюлозы, полученная путем растворения целлюлозы и сухого мокрого прядения . В отличие от вискозы, изготовленной с помощью более распространенных вискозных процессов, при производстве лиоцелла не используется сероуглерод . [2] [3] который токсичен для работников и окружающей среды. [4] [5] [2] Первоначально товарный знак Lyocell был зарегистрирован как Tencel в 1982 году.
«Лиоцелл» стал обобщенным товарным знаком, используемым для обозначения процесса лиоцелла для изготовления целлюлозных волокон. [3] [6] США Федеральная торговая комиссия определяет лиоцелл как «волокно, состоящее из целлюлозы, осажденной из органического раствора, в котором не происходит замещения гидроксильных групп и не образуются химические промежуточные соединения». Он классифицирует волокно как подкатегорию вискозы . [7]
Имена
[ редактировать ]Другие зарегистрированные торговые марки волокон лиоцелла: Tencel ( Lenzing AG ), [8] Newcell ( Akzo Nobel ) и Seacell (Zimmer AG). [9] Компания Бирла также продает его под торговой маркой Excel . [10] Есть и другие производители, такие как Sateri , которые продают свою продукцию под непатентованным названием Lyocell. [11]
История
[ редактировать ]Развитие Tencel было мотивировано экологическими проблемами; исследователи стремились производить вискозу способами, менее вредными, чем метод вискозы . [12]
Процесс Lyocell был разработан в 1972 году командой ныне несуществующего завода по производству волокон American Enka в Энке, Северная Каролина . В 2003 году Американская ассоциация химиков и колористов по текстилю (AATCC) наградила Нила Э. Фрэнкса премией Генри Э. Милсона за изобретение лиоцелла. [13] В 1966–1968 годах Д. Л. Джонсон из Eastman Kodak Inc. изучал NMMO решения . С 1969 по 1979 год американская компания Enka безуспешно пыталась коммерциализировать этот процесс. [12] Рабочее название волокна внутри организации Enka было «Newcell», и разработка велась на пилотном заводе, прежде чем работы были остановлены.
Основной процесс растворения целлюлозы в NMMO был впервые описан в патенте Макорсли 1981 года для Akzona Incorporated. [12] [14] (холдинговая компания Акзо). В 1980-х годах лицензия на патент была передана компанией Akzo компаниям Courtaulds и Lenzing. [6]
Волокно Courtaulds было разработано компанией Fibers под торговой маркой Tencel в 1980-х годах. открылась полукоммерческая производственная линия производительностью 25 тонн в неделю. В 1982 году в Ковентри, Великобритания, была построена пилотная установка производительностью 100 кг в неделю, а в 1984 году производство увеличилось в десять раз (до тонны в неделю). В 1988 году на заводе в Гримсби , Великобритания, пилотный завод . [15] [12]
Процесс был первым [16] коммерциализировано на районных фабриках Курто в Мобиле, Алабама. [17] (1990 [16] ), и на заводе в Гримсби (1998 г.). [16] В январе 1993 года завод Mobile Tencel достиг полной производительности в 20 000 тонн в год, и к этому времени Courtaulds потратила 100 миллионов фунтов стерлингов и 10 лет на разработку Tencel. Доходы Tencel за 1993 год оценивались в 50 миллионов фунтов стерлингов. Планировалось построить второй завод в Мобиле. [17] К 2004 году производство увеличилось в четыре раза до 80 000 тонн. [6]
Компания Lenzing запустила пилотную установку в 1990 году. [12] и коммерческое производство в 1997 году: 12 метрических тонн в год производилось на заводе в Хайлигенкройц-им-Лафницталь , Австрия. [12] [6] [18] Когда в 2003 году на заводе произошел взрыв, он производил 20 000 тонн в год и планировал удвоить мощность к концу года. [19] В 2004 году Ленцинг производил 40 000 тонн [ так в оригинале , вероятно, метрических тонн]. [6] В 1998 году Ленцинг и Курто достигли соглашения по патентному спору. [6]
В 1998 году компания Courtaulds была приобретена конкурентом Akzo Nobel . [20] которая объединила подразделение Tencel с другими подразделениями оптоволокна под брендом Accordis, а затем продала их частной инвестиционной компании CVC Partners . В 2000 году CVC продала подразделение Tencel компании Lenzing AG , которая объединила его со своим бизнесом Lenzing Lyocell, но сохранила торговую марку Tencel. [6] Они приобрели заводы в Мобиле и Гримсби и к 2015 году стали крупнейшим производителем лиоцелла с объемом производства 130 000 тонн в год. [12]
Использование
[ редактировать ]
Его используют во многих повседневных тканях. Штапельные волокна используются в такой одежде, как джинсовая ткань , брюки-чинос , нижнее белье, повседневная одежда и полотенца. Филаментные волокна, которые обычно длиннее и гладче, чем штапельные волокна, [21] используются в изделиях, которые имеют более шелковистый вид, таких как женская одежда и мужские рубашки . Лиоцелл можно смешивать с множеством других волокон, таких как шелк , хлопок, вискоза, полиэстер, лен , нейлон и шерсть . При смешивании с другими волокнами полученная ткань становится намного прочнее и устойчивее к износу, разрыву и катышкам. [22] Лиоцелл также используется в конвейерных лентах , специальной бумаге и медицинских перевязочных материалах . [23]
Характеристики
[ редактировать ]
такими как хлопок , лен , шелк Лиоцелл имеет много общих свойств с другими волокнами , рами , , конопля и вискоза (с которыми он очень тесно связан по химическому составу). Лиоцелл на 50 % лучше впитывает влагу, чем хлопок. [24] и имеет большую дистанцию впитывания по сравнению с модальными тканями аналогичного переплетения. [25]
Потребители часто отмечают, что по сравнению с хлопком волокна лиоцелла кажутся более мягкими и «воздушными» из-за их лучшей способности впитывать влагу. Заявления промышленности о более высокой устойчивости к образованию складок пока не подтверждены. Ткань из лиоцелла можно стирать в машине или подвергать химической чистке. Он хорошо драпируется и может быть окрашен во многие цвета, причем для достижения такой же глубины цвета требуется немного меньше красителя, чем для хлопка. [26] [10]
Производственный процесс
[ редактировать ]В процессе лиоцелла используется прямой растворитель, а не косвенное растворение, такое как путь ксантирования-регенерации в процессе вискозы. Волокно лиоцелла производится из растворимой целлюлозы , которая содержит целлюлозу высокой чистоты с небольшим количеством гемицеллюлозы и без лигнина . Бревна твердых пород (например, дуба и березы) [ нужен лучший источник ] [27] ) разбиты на квадраты размером с почтовую марку. Щепу подвергают химическому расщеплению либо с помощью предгидролизного крафт-процесса , либо с помощью сульфитного процесса для удаления лигнина и гемицеллюлозы. Целлюлозу отбеливают для удаления остатков лигнина, сушат в сплошной лист и раскатывают на катушки. Целлюлоза имеет консистенцию толстого картона и поставляется в рулонах весом около 500 фунтов (230 кг).
N-оксид N-метилморфолина является ключевым растворителем в процессе лиоцелла.
На заводе Lyocell рулоны целлюлозы разбивают на квадраты размером один дюйм и растворяют в N-оксиде N-метилморфолина (NMMO). [2] ), давая раствор под названием «допинг». Отфильтрованный раствор целлюлозы затем прокачивается через фильеры — устройства, используемые для работы с различными синтетическими волокнами. Спиннеретка пронизана маленькими отверстиями, напоминающими насадку для душа; когда раствор проталкивается через него, выходят непрерывные нити нити. Волокна вытягиваются на воздухе для выравнивания молекул целлюлозы, что придает волокнам Lyocell характерную высокую прочность. Затем волокна погружают в водяную баню, где десольватация целлюлозы закрепляет пряди волокон. Ванна содержит некоторое количество разбавленного оксида амина в постоянной концентрации. Затем волокна промывают деминерализованной водой. Далее волокно лиоцелла попадает в зону сушки, где из него испаряется вода.
Затем производство идет по тому же маршруту, что и для других видов волокон, таких как вискоза. Пряди поступают на участок отделки, где наносится смазка, которая может представлять собой мыло, силикон или другие вещества, в зависимости от будущего использования волокна. Этот этап представляет собой распутывание пряжи перед прочесыванием и прядением. На этом этапе высушенные готовые волокна имеют форму, называемую жгутом, — большой нескрученный пучок непрерывных отрезков нити. Пучки жгута подаются в щипцовую машину — машину, которая сжимает волокно, придавая ему текстуру и объем. Извитое волокно затем прочесывается механическими чесальными машинами, которые выполняют расчесывание для разделения и упорядочивания прядей. Кардочесанные пряди затем разрезаются и упаковываются в тюки для отправки на тканевую фабрику. Весь производственный процесс, от раскатывания сырой целлюлозы до прессования волокна, занимает примерно два часа. После этого лиоцелл можно обрабатывать разными способами. Его можно сплести из другого волокна, например хлопка или шерсти. Полученную пряжу можно ткать или вязать, как любую другую ткань, и ей можно придать различную отделку: от мягкой и замшевой до шелковистой. [23]
Оксид амина , используемый для растворения целлюлозы и закрепления волокна после прядения (NMMO), перерабатывается. Обычно [27] Восстанавливается 99 процентов оксида амина. [10] NMMO биоразлагается, не образуя вредных продуктов. [2] Поскольку отходов мало, этот процесс относительно экологичен, хотя и энергозатратен. [10]
Будущие исследования
[ редактировать ]Отсутствие антибактериальных свойств лиоцелла ограничивает его использование в медицинской сфере. Благодаря своей биоразлагаемости, низкой токсичности и комфорту лиоцелл станет полезным материалом для изготовления антибактериальной одежды. Было протестировано несколько подходов для внедрения антибактериальных возможностей. Для достижения этой цели были изучены три общих подхода: физическое смешивание, химическая реакция и последующая обработка. Методы физического смешивания вводят в прядильный раствор антибактериальные вещества. В методах химических реакций антибактериальные добавки встраиваются в волокна лиоцелла и, таким образом, придают им антимикробные свойства. В методах последующей обработки антибактериальные добавки наносятся на поверхности волокон лиоцелла посредством физического покрытия, прокладки или процессов пропитки. Методы физического смешивания и последующей обработки кажутся наиболее перспективными для крупномасштабного производства. Для выбора наилучшего метода необходимо тщательное рассмотрение стоимости, времени подготовки и антибактериальной эффективности. Создание успешной модификации волокон лиоцелла для усиления антибактериальных свойств позволит производить продукцию для здравоохранения (например, лабораторные халаты, шапочки, халаты), средства гигиены (скрабы, гигиенические салфетки) и одежду (носки, нижнее белье). [28]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Крессиг, Ганс; Шурц, Джозеф; Стедман, Роберт Г.; Шлифер, Карл; Альбрехт, Вильгельм; Моринг, Марк; Шлоссер, Харальд (2002). "Целлюлоза". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a05_375.pub2 . ISBN 978-3527306732 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д «Регенерированная целлюлоза методом лиоцелла, краткий обзор процесса и свойств :: БиоРесурсы» . БиоРес . 2018.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Тирни, Джон Уильям (2005). Кинетика растворения целлюлозы в N-метилморфолин-N-оксиде и процессы испарения подобных растворов (Диссертация).
- ^ Свон, Норман; Блан, Поль (20 февраля 2017 г.). «Нагрузка на здоровье вискозного волокна» . Национальное радио ABC .
- ^ Мишель Нейхаус. «Бамбуковый бум: подойдет ли вам этот материал?» . Научный американец . doi : 10.1038/scientificamericanearth0609-60 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г «Lenzing приобретает TENCEL®, 2004 г.» . Архивировано из оригинала 23 марта 2010 г. Проверено 13 января 2010 г.
- ^ «16 CFR 303.7(d)» . ecfr.gov .
- ^ «Из чего состоит ткань из волокон TENCEL™? О волокнах TENCEL™ Lyocell и модальных волокнах» .
- ^ Б. Озипек, Х. Каракас, «Достижения в области прядения текстиля и полимеров», 2014. Цитируется Elsevier.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д «Справочник по материалам: насколько этичен Tencel?» . Хорошо тебе . 27 июля 2018 г. Проверено 21 июля 2020 г.
- ^ "[:en]Лиоцелловое волокно[:zh]Лиоцелл[:]" .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г Джонатан Ю. Чен. Текстиль и мода: материалы, дизайн и технологии, 2015. Цит. Elsevier
- ^ «Премия Миллсона за изобретения» . ААТСС .
- ^ US 4246221 , Макорсли, К., «Способ получения формованного целлюлозного изделия, полученного из раствора, содержащего целлюлозу, растворенную в растворителе третичного амина N-оксида», опубликовано в 1981 г. , Нью-Йорк, Нью-Йорк, Akzona Incorporated.
- ^ «Представляем лиоцелл Tencel» .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с «Лиоцелловое волокно — обзор | Темы ScienceDirect» . www.sciencedirect.com . Проверено 28 июля 2022 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Ипсен, Эрик (25 февраля 1993 г.). «МЕЖДУНАРОДНЫЙ МЕНЕДЖЕР: Освободившись от текстильного бизнеса, Курто чувствует себя хорошо» . Интернэшнл Геральд Трибьюн .
- ^ «Ленцинг Групп» . www.lenzing.com . Проверено 28 июля 2022 г.
- ^ Бичем, Уилл. «Взрыв и пожар остановили производство лиоцелла на заводе Lenzing в Хайлигенкройце, Австрия» . ICIS Исследуйте .
- ^ «Бюллетень ЕС 6-1998 (ru): 1.3.50 | Akzo Nobel/Courtaulds» . Европа . Архивировано из оригинала 22 сентября 2008 года . Проверено 13 ноября 2015 г.
- ^ Йейтс, Мэрипол (2002). Ткани: руководство для дизайнеров интерьера и архитекторов (1-е изд.). Нью-Йорк: Нортон. ISBN 978-0-393-73062-3 .
- ^ Команда поддержки Сьюпорта. (без даты). Что такое лиоцелльная ткань: свойства, как ее производят и где. Сьюпорт. https://sewport.com/fabrics-directory/lyocell-fabric#:~:text=Lyocell%20is%20a%20semi%2Dsynthetic,из%20целлюлозы%20производного%20из%20дерева .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Кадольф, Сара; Лэнгфорд, Анна (2002). Текстиль (Девятое изд.). Прентис Холл.
- ^ «Целлюлозная ткань: все, что нужно знать о лиоцелле» . TheGuardian.com . 18 ноября 2019 г.
- ^ Оздемир, Хакан (01 марта 2017 г.). «Проницаемость и впитывающие свойства модальных и лиоцелловых тканей, используемых для изготовления одежды» . Журнал инженерных волокон и тканей . 12 (1). дои : 10.1177/155892501701200102 . ISSN 1558-9250 .
- ^ «ФайберСорс» .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б «Как производится лиоцелл - материал, производство, изготовление, использование, обработка, этапы, промышленность, машины» . www.madehow.com . Проверено 28 июля 2022 г.
- ^ Эдгар, Кевин Дж.; Чжан, Хуэйхуэй (15 декабря 2020 г.). «Антибактериальная модификация волокна лиоцелла: обзор» . Углеводные полимеры . 250 : 116932. doi : 10.1016/j.carbpol.2020.116932 . ПМИД 33049845 . S2CID 222352836 . Проверено 23 марта 2023 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Блан, Пол Дэвид (2016). Поддельный шелк: смертельная история вискозного шелка . Нью-Хейвен: Издательство Йельского университета. п. 328. ИСБН 9780300204667 .
- Растворение целлюлозы
- Веб-страница Федеральной торговой комиссии, посвященная текстилю
- Информация о волокне с сайтаibersource.com.
- Информационный бюллетень ОГУ
- Тенсель в Курто: от Бытия до Исхода и далее… – Кэлвин Вудингс
- У Uniform Reuse есть длинный отчет в формате PDF о свойствах тканей и поставщиках, включая лиоцелл.
- Сравнение лиоцелла
