Лиоцелл: устойчивое, прочное целлюлозное волокно для моды и промышленности

Лиоцелл — это искусственное волокно, полученное из целлюлозы, на рынке США известное под торговой маркой Tencel. Оно производится методом растворительной прядки, при котором целлюлоза не претерпевает химических изменений, что придает ткани исключительную прочность. Сфера применения лиоцелла широка: от автомобильных фильтров, канатов и абразивных материалов до бинтов, средств индивидуальной защиты и, прежде всего, женской одежды.

История

Текстиль на целлюлозной основе известен с середины XIX века, но коммерческое производство началось в 1889 году. Швейцарский химик Жорж Одемар получил английский патент в 1855 году на искусственный шелк из коры шиповника. Он воспроизвел метод шелкопряда, растворив внутренние волокна коры и формируя нити с помощью иглы. Английский химик Джозеф У. Сван усовершенствовал процесс Одемара, выдавливая раствор через тонкие отверстия для создания нитей, используемых в электрических лампах. Хотя Сван продемонстрировал целлюлозную ткань в 1885 году, она не вызвала интереса.

Прорыв совершил французский химик граф Илер де Шардонне, который в 1889 году на Парижской выставке представил «искусственный шелк» — позже известный как вискоза. Завод в Безансоне (Франция), открытый в 1891 году, сделал вискозу мейнстримной тканью. В США Американская вискозная компания, филиал Samuel Courtaulds & Co., запустила производство вискозы в 1910 году, заложив основу для будущего концерна Courtaulds PLC (ныне Accordis Fibers).

XX век принес стремительный рост производства химических волокон. Ацетат появился в 1924 году, нейлон — в 1939, акрил и полиэстер — в 1950-х. В отличие от синтетических полимеров на нефтяной основе, вискоза, ацетат и лиоцелл основаны на целлюлозе — их часто называют «натуральными» волокнами, хотя они требуют промышленной переработки.

В конце 1970-х — начале 1980-х Courtaulds Fibres и American Enka разработали метод растворительной прядки, упростивший и озеленивший процесс. Традиционная вискоза — регенерированное целлюлозное волокно — требует многоступенчатого превращения целлюлозы в ксантогенат, растворения в едком щелочи и регенерации. Растворительная прядка использует нетоксичный аминоксид, который полностью рециклируется, что кардинально снижает воздействие на среду. Лиоцелл вышел на рынок США в 1992 году под брендом Tencel, а общее название «лиоцелл» было утверждено в 1996 году. Австрийская компания Lenzing AG вошла на рынок после поглощения производства вискозы American Enka в 1992 году.

Сырье

Основной компонент — целлюлоза, натуральный полимер, содержащийся во всех клетках растений и являющийся базой для хлопка, конопли и льна. Для лиоцелла целлюлоза извлекают из древесной целлюлозы твердых пород — преимущественно дуба и березы — выращенных на лесопересадочных угодьях, непригодных для сельского хозяйства. Процесс использует растворитель аминоксид и воду, а также финишные добавки: мыло или силиконовые смазки. Ткани из лиоцелла окрашивают красителями, совместимыми с хлопком и вискозой.

Производственный процесс

Подготовка древесной целлюлозы

• 1. Деревья твердых пород, предназначенные для лиоцелла, вырубают, доставляют на завод, пилят на бревна длиной 20 футов (6,1 м) и облупливают высокодавленными водяными струями. Бревна раскрошевывают на квадратики чуть крупнее почтовой марки, затем загружают в химические дигкстеры, где они размягчаются до влажной массы. Целлюлозу моют, при необходимости отбеливают, сушат в плотные листы и навивают на огромные катушки весом до 500 фунтов (227 кг).

Растворение целлюлозы

• 2. На заводе лиоцелла листы целлюлозы разматывают, режут на куски дюйм в размер и загружают в нагретый герметичный сосуд с аминоксидом.

Фильтрация

• 3. Целлюлоза растворяется в прозрачный раствор за короткое время. Раствор фильтруют для гарантии полного растворения всех частиц.

Прядение

• 4. Отфильтрованный раствор подают через филиры — устройства с множеством микроскопических отверстий, напоминающие душную головку — образуя длинные волокнистые нити. Нити погружают в разбавленную ванну аминоксида для закрепления структуры, затем промывают деминерализованной водой.

Сушка и финишная обработка

• 5. Волокна попадают в сушковую камеру, где испаряется влага. Их обрабатывают смазкой (мыло, силикон или другое), которая работает как детергент, облегчая последующую расчесывание и прядение.

Финальные этапы

• 6. Сухие волокна формируют кудру — длинный нескрученный пучок филаментов. Кудру крепят для придания текстуры, расчесывают для выравнивания нитей, режут и прессуют в баллы для отгрузки на ткацкие фабрики. Весь процесс — от сырой целлюлозы до баллованного волокна — занимает около двух часов.

Регенерация растворителя

• 7. Аминоксид возвращают и повторно используют. Разбавленный раствор испарят для удаления воды, затем растворитель направляют обратно в герметичный сосуд. Обычно рекуперируется 99 % растворителя.

Контроль качества

Производство лиоцелла сосредоточено в нескольких передовых заводах по всему миру. Комплексные компьютерные системы мониторинга постоянно оценивают прочность волокна, цвет, денир (диаметр волокна), удлинение, влажность и уровень нанесения финишных покрытий. Системы также выявляют забивание филир, порождающее «бракованные» нити, гарантируя, что на рынок попадают только высококачественные волокна.

Побочные продукты и отходы

Производство лиоцелла не создает вредных побочных продуктов и значительно менее токсично и расточительно, чем другие целлюлозные волокна. Сырье получают из устойчиво управляемых лесных плантаций, а растворитель аминоксид нетоксичен и почти полностью рециклируется, предотвращая попадание в окружающую среду. Готовые ткани натурально биоразлагаемы. По сравнению с другими химическими волокнами, производство лиоцелла потребляет меньше воды и энергии, что усиливает его экологические заслуги.