Лиоцелл
Лиоце́лл (Lyocell) — целлюлозное волокно[1], получаемое по технологии прямого растворения, относящееся к подкатегории регенерированной целлюлозы в классификации искусственных волокон[2]. Данный материал широко применяется в текстильной промышленности для производства тканей одежды и в технических целях. Ключевым отличием процесса его изготовления от традиционного вискозного производства является использование нетоксичного органического растворителя N-метилморфолин-N-оксида (NMMO), что делает технологию значительно более экологичной по сравнению с вискозным методом, требующим применения токсичного сероуглерода. Первоначально волокно было коммерциализировано под товарным знаком «Tencel», который сохраняет свою значимость на рынке, в то время как наименование «Lyocell» стало общеупотребительным для обозначения как самого волокна, так и технологии его производства[3][4][5].
.jpg)
История
Разработка лиоцелла была инициирована в рамках поисков альтернативных, более безопасных способов получения целлюлозных волокон, мотивированных растущими экологическими проблемами вискозного производства. Пионерские исследования в области растворов NMMO проводились в середине 1960-х годов сотрудником Eastman Kodak Inc. Д. Л. Джонсоном. Непосредственно процесс, легший в основу современной технологии, был разработан в 1972 году научной группой на предприятии американской компании American Enka в городе Энка, штат Северная Каролина. Внутри компании волокно разрабатывалось под названием «Newcell». Работы были доведены до стадии опытно-промышленной установки, однако коммерциализации в тот период не последовало. Фундаментальный патент, описывающий процесс растворения целлюлозы в NMMO, был получен в 1981 году компанией Akzona Incorporated, холдингом Akzo. Впоследствии лицензии на эту технологию были предоставлены двум основными игрокам: британской Courtaulds и австрийской Lenzing AG'[3].
Активную разработку и вывод материала на рынок осуществила компания Courtaulds Fibres, зарегистрировавшая в 1992 году и запустившая массовое производство под брендом «Tencel». Первый коммерческий завод был открыт в 1990 году в Мобиле, штат Алабама, США. В 1998 году производство началось и на мощностях в Гримсби, Великобритания. Австрийский концерн Lenzing, начавший пилотные испытания в 1990 году, запустил свое промышленное производство под брендом «Lenzing Lyocell» в 1997 году на заводе в коммуне Хайлигенкройц-им-Лафницталь, Австрия[2]. Знаковым событием в истории отрасли стала покупка Lenzing в 2000 году подразделения Tencel у компании CVC Partners, которая ранее приобрела его у Accordis (образованного после поглощения Courtaulds концерном Akzo Nobel). Эта сделка сделала Lenzing мировым лидером в производстве лиоцелла, сконцентрировав под своим контролем основные производственные площадки и бренд Tencel. За вклад в развитие технологии исследователь Нил Э. Фрэнкс был удостоен в 2003 году премии Генри Э. Миллсона от Американской ассоциации текстильных химиков и колористов[3]. В России лиоцелл известен под названием орцелла, её производство основано на технологии, разработанной в лаборатории института полимеров города Мытищи[1].
Свойства
Лиоцелл сочетает в себе свойства натуральных волокон, таких как хлопок, лён, шёлк, и искусственных, в частности вискозы. Волокно характеризуется высокой прочностью как в сухом, так и в мокром состоянии, что выгодно отличает его от вискозы, прочность которой при намокании значительно снижается. Гигроскопичность лиоцелла примерно на 50 % превышает аналогичный показатель для хлопка, что обуславливает его превосходные влагопоглощающие качества. Материал обладает исключительной способностью к капиллярному переносу влаги, эффективно отводя испарения с поверхности кожи[3][5].
Текстильные изделия из лиоцелла отличаются мягкостью, хорошей драпируемостью, шелковистым блеском и высокой устойчивостью к образованию пиллей (катышков). При этом, несмотря на заявления производителей, устойчивость к сминанию у лиоцелла сравнима с другими целлюлозными материалами и требует дополнительной отделки для существенного улучшения. Волокно обладает низкой сминаемостью и усадкой, хорошо поддается окрашиванию, требуя при этом меньше красителей, чем хлопок, для достижения интенсивного цвета. С экологической точки зрения лиоцелл биоразлагаемый и компостируемый. Замкнутый цикл рекуперации растворителя на производстве минимизирует его воздействие на окружающую среду[3].
Производство
Технологический процесс производства лиоцелла, известный как NMMO-процесс, представляет собой метод прямого физического растворения целлюлозы, без образования производных, в отличие от вискозного технологии, где происходит химическая модификация целлюлозы с получением ксантогената. В качестве сырья используется высокоочищенная сульфатная растворная целлюлоза, получаемая преимущественно из древесины лиственных пород, таких как эвкалипт, бук и берёза[1]. Древесная щепа проходит стадии варки, обычно по крафт-процессу с предгидролизом, и многократного отбеливания для удаления лигнина и гемицеллюлоз[2]. Высушенная целлюлоза в виде листов подается в прядильный цех, где измельчается и смешивается с водным раствором N-метилморфолин-N-оксида. При нагревании в условиях вакуума происходит растворение целлюлозы с получением высоковязкого прядильного раствора, так называемой «диопы». Этот раствор фильтруется и деаэрируется, после чего поступает на формование[3][2].
Формование волокна осуществляется по методу сухого-мокрого прядения через фильеру с последующей вытяжкой в воздушной зоне, что способствует ориентации макромолекул целлюлозы и обеспечивает высокие прочностные характеристики готового продукта. Коагуляция волокна происходит в водной ванне, где под действием воды происходит осаждение (десольватация) целлюлозы и формирование конечной структуры волокна. Далее волокно проходит стадии промывки для удаления остатков растворителя, обработки замасливателями для придания технологических свойств, сушки и навивки на паковки. Основным элементом технологии, обеспечивающим её экологичность и экономическую целесообразность, является система регенерации растворителя, которая позволяет повторно использовать до 99,7 % NMMO. Полученное бесконечное филаментное волокно затем может быть переработано в штапельное волокно путем резки и гофрирования, после чего поступает на последующие текстильные переделы: кардочесание, прядение, ткачество или вязание[3][2][1].
Применение
Сфера применения лиоцелла широка и продолжает расширяться. В швейной промышленности он используется как в чистом виде, так и в составе смесовых тканей. Его сочетают с хлопком, шерстью, шёлком, полиэстером, льном и другими волокнами для улучшения функциональных и эстетических свойств материалов. Из лиоцелла производят широкий ассортимент товаров: от повседневной одежды, такой как джинсы, брюки чино, блузки, платья и футболки, до нижнего и постельного белья, полотенец и домашнего текстиля[3][2][1].
Благодаря способности формировать материалы с высокой воздухопроницаемостью и влагопоглощением, лиоцелл нашёл применение в производстве спортивной и функциональной одежды. Филаментные нити лиоцелла, обладающие гладкостью и блеском, используются для создания тканей с шелковистой поверхностью, применяемых в пошиве элегантных платьев, сорочек и блузок. Помимо одежды, лиоцелл используется в технических целях: при изготовлении специализированных бумаг, фильтровальных материалов, медицинских перевязочных средств, нетканых материалов и в композитных материалах. Ограничением для его применения в медицине долгое время было отсутствие собственных антибактериальных свойств, однако активные исследования в области модификации волокна позволяют преодолеть этот барьер[3][2][1].
Направления исследований
Современные научные изыскания в области лиоцелла сфокусированы на расширении его функциональных возможностей. Одним из наиболее перспективных направлений является придание волокну антимикробных и антибактериальных свойств, что открыло бы для него рынок медицинского текстиля, такого как хирургические халаты, постельное белье для стационаров, перевязочные материалы и товаров для личной гигиены. Основные подходы к модификации включают три стратегии: физическое введение антибактериальных агентов (наночастиц серебра, оксида цинка, меди) непосредственно в прядильный раствор перед формованием; химическое связывание биоцидных групп с гидроксильными группами целлюлозы в процессе формования или после него; и поверхностная отделка готовых волокон или тканей путём пропитки, напыления или нанесения покрытий[3].
Наиболее технологичными и экономически целесообразными для масштабирования считаются методы физического смешивания и последующей обработки. Другими актуальными направлениями исследований являются повышение устойчивости волокна к ультрафиолетовому излучению, придание ему огнестойких свойств, разработка электропроводящих композитов на его основе, дальнейшая оптимизация самого производственного процесса с целью снижения энергозатрат и повышения эффективности рекуперации растворителя. Всё это должно укрепить позиции лиоцелла как высокотехнологичного и многофункционального материала[3][1].
Примечания
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 Анферова Е. Лиоцелл - что это за ткань? Cвойства, достоинства и недостатки. Статрекс (4 сентября 2024). Дата обращения: 15 ноября 2025.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 Ткань лиоцелл: что это, виды, изготовление, применение. Деметра. Иваново (10 июля 2024). Дата обращения: 15 ноября 2025.
- ↑ 3,00 3,01 3,02 3,03 3,04 3,05 3,06 3,07 3,08 3,09 3,10 Zhang S., Chen, C., Duan C., Hu H., Li H., Li J., Liu Y., Ma X., Stavik J., Ni Y. Regenerated cellulose by the Lyocell process, a brief review of the process and properties (англ.). BioRes. NC State University (8 августа 2020). Дата обращения: 15 ноября 2025. Архивировано 31 июля 2021.
- ↑ Tierney J. Kinetics of Cellulose Dissolution in N-Methyl Morpholine-N-Oxide and Evaporative Processes of Similar Solutions ocesses of Similar Solutions (англ.). University of Tennessee, Knoxville (2005). Дата обращения: 15 ноября 2025. Архивировано 31 июля 2021.
- ↑ 5,0 5,1 The health burden of viscose rayon (англ.). ABC Radio National (20 февраля 2017). Дата обращения: 15 ноября 2025. Архивировано 14 мая 2023.
Ссылки
| Природные (натуральные) |
| ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Химические |
| ||||||
