Lyocell

Lyocell, originalmente registrado en 1982 como Tencel, es una forma de rayón. Consiste en fibras de celulosa, hechas de pulpa disuelta y luego reconstituida por hilatura en húmedo con chorro seco. La fibra se utiliza para fabricar textiles para prendas de vestir y otros fines. A diferencia del rayón, fabricado mediante el proceso de viscosa, la producción de lyocell no utiliza disulfuro de carbono nocivo, que es tóxico para los trabajadores y el medio ambiente.

"Lyocell" se ha convertido en una marca comercial genérica, utilizada para referirse al proceso de lyocell para fabricar fibras de celulosa. La Comisión Federal de Comercio de EE. UU. define el lyocell como "una fibra compuesta de celulosa precipitada de una solución orgánica en la que no se produce sustitución de los grupos hidroxilo y no se forman productos químicos intermedios". Clasifica la fibra como una subcategoría del rayón.

Nombres

Otros nombres de marcas registradas para las fibras de lyocell son Lenzing Lyocell (Lenzing), Newcell (Akzo Nobel) y Seacell (Zimmer AG). La empresa Birla también lo vende bajo la marca Excel.

Historia

El desarrollo de Tencel fue motivado por preocupaciones ambientales; Los investigadores buscaron fabricar rayón por medios menos dañinos que el método de la viscosa.

El proceso de lyocell fue desarrollado en 1972 por un equipo en la ya desaparecida instalación de fibras American Enka en Enka, Carolina del Norte. En 2003, la Asociación Estadounidense de Químicos y Coloristas Textiles (AATCC) otorgó a Neal E. Franks su Premio Henry E. Millson a la invención del lyocell. En 1966–1968, DL Johnson de Eastman Kodak Inc. estudió las soluciones NMMO. De 1969 a 1979, American Enka intentó sin éxito comercializar el proceso. El nombre operativo de la fibra dentro de la organización Enka era "Newcell", y el desarrollo se llevó a cabo a escala de planta piloto antes de que se detuviera el trabajo.

El proceso básico de disolución de celulosa en NMMO se describió por primera vez en una patente de 1981 de Mcorsley para Akzona Incorporated (la sociedad de cartera de Akzo). En la década de 1980, Akzo otorgó la patente a Courtaulds y Lenzing.

La fibra fue desarrollada por Courtaulds Fibers bajo la marca "Tencel" en la década de 1980. En 1982, se construyó una planta piloto de 100 kg/semana en Coventry, Reino Unido, y la producción se multiplicó por diez (a una tonelada/semana) en 1984. En 1988, se inauguró una línea de producción semicomercial de 25 toneladas/semana en Grimsby, Reino Unido., planta piloto.

El proceso se comercializó por primera vez en las fábricas de rayón de Courtaulds en Mobile, Alabama (1990), y en la planta de Grimsby (1998). En enero de 1993, la planta de Mobile Tencel alcanzó niveles de producción completos de 20.000 toneladas por año, momento en el que Courtaulds había gastado 100 millones de libras esterlinas y 10 años en el desarrollo de Tencel. Se estimó que los ingresos de Tencel para 1993 probablemente serían de 50 millones de libras esterlinas. Se planeó la segunda planta en Mobile. Para 2004, la producción se había cuadriplicado a 80.000 toneladas.

Lenzing comenzó una planta piloto en 1990 y la producción comercial en 1997, con 12 toneladas métricas/año fabricadas en una planta en Heiligenkreuz im Lafnitztal, Austria. Cuando una explosión golpeó la planta en 2003, estaba produciendo 20.000 t/año y tenía previsto duplicar la capacidad para finales de año. En 2004, Lenzing producía 40.000 toneladas [sic, probablemente toneladas métricas]. En 1998, Lenzing y Courtaulds llegaron a un acuerdo de disputa de patentes.

En 1998, Courtaulds fue adquirida por el competidor Akzo Nobel, quien combinó la división Tencel con otras divisiones de fibra bajo la marca Accordis y luego las vendió a la firma de capital privado CVC Partners. En 2000, CVC vendió la división Tencel a Lenzing AG, quien la combinó con su negocio "Lenzing Lyocell", pero mantuvo la marca Tencel. Se hicieron cargo de las plantas de Mobile y Grimsby, y en 2015 era el mayor productor de lyocell con 130.000 t/año.

Usos

Se utiliza en muchos tejidos cotidianos. Las fibras cortas se utilizan en ropa como mezclilla, chinos, ropa interior, ropa informal y toallas. Las fibras de filamento, que generalmente son más largas y suaves que las fibras cortadas, se usan en artículos que tienen una apariencia más sedosa, como la ropa de mujer y las camisas de vestir de hombre. Lyocell se puede mezclar con una variedad de otras fibras como seda, algodón, rayón, poliéster, lino, nailon y lana. Lyocell también se usa en cintas transportadoras, papeles especiales y apósitos médicos.

Propiedades

Lyocell comparte muchas propiedades con otras fibras como el algodón, el lino, la seda, el ramio, el cáñamo y el rayón viscosa (con las que está muy relacionado químicamente). Lyocell es un 50% más absorbente que el algodón y tiene una distancia de absorción más larga en comparación con las telas modales de un tejido similar.

En comparación con el algodón, los consumidores suelen decir que las fibras de Lyocell se sienten más suaves y "más aireadas", debido a su mejor capacidad para absorber la humedad. Las afirmaciones de la industria sobre una mayor resistencia a las arrugas aún no están respaldadas. La tela de lyocell se puede lavar a máquina o en seco. Tiene buena caída y se puede teñir de muchos colores, necesitando un poco menos de tinte que el algodón para lograr la misma profundidad de color.

Proceso de manufactura

El proceso de lyocell utiliza un disolvente directo en lugar de una disolución indirecta, como la ruta de regeneración de xantación en el proceso de viscosa. La fibra de lyocell se produce a partir de pulpa en disolución, que contiene celulosa de alta pureza con poca hemicelulosa y sin lignina. Los troncos de madera dura (como el roble y el abedul) se astillan en cuadrados del tamaño de sellos postales. Las astillas se digieren químicamente, ya sea con el proceso de prehidrólisis-kraft o con el proceso de sulfito, para eliminar la lignina y la hemicelulosa. La pulpa se blanquea para eliminar los restos de lignina, se seca en una hoja continua y se enrolla en bobinas. La pulpa tiene la consistencia de una cartulina gruesa y se entrega en rollos que pesan unas 500 libras (230 kg).

En la fábrica de lyocell, los rollos de pulpa se rompen en cuadrados de una pulgada y se disuelven en N-óxido de N-metilmorfolina (NMMO), dando una solución llamada "droga". La solución de celulosa filtrada luego se bombea a través de hileras, dispositivos que se usan con una variedad de fibras sintéticas. La hilera está perforada con pequeños agujeros como un cabezal de ducha; cuando la solución es forzada a través de él, salen hilos continuos de filamento. Las fibras se aspiran en el aire para alinear las moléculas de celulosa, dando a las fibras de lyocell su característica alta resistencia. Luego, las fibras se sumergen en un baño de agua, donde la desolvatación de la celulosa fija los hilos de fibra. El baño contiene algo de óxido de amina diluido en una concentración de estado estacionario. Luego las fibras se lavan con agua desmineralizada. A continuación, la fibra de lyocell pasa a una zona de secado, donde se evapora el agua de la misma.

La fabricación sigue entonces el mismo camino que con otro tipo de fibras como la viscosa. Los hilos pasan a una zona de acabado, donde se aplica un lubricante, que puede ser jabón o silicona u otros agentes, dependiendo del uso futuro de la fibra. Este paso es un desenredado, previo al cardado y al hilado. En esta etapa, las fibras secas y terminadas se encuentran en una forma llamada estopa, un paquete grande y sin torcer de longitudes continuas de filamento. Los fardos de estopa se llevan a una prensadora, una máquina que comprime la fibra, dándole textura y volumen. Luego, la fibra rizada es cardada por cardadores mecánicos, que realizan una acción similar a la de peinarse, para separar y ordenar las hebras. A continuación, las hebras cardadas se cortan y embalan para su envío a una fábrica de tejidos. Todo el proceso de fabricación, desde el desenrollado de la celulosa cruda hasta el empacado de la fibra, dura aproximadamente dos horas. Después de esto, el lyocell se puede procesar de muchas maneras. Se puede hilar con otra fibra, como algodón o lana. El hilo resultante se puede tejer o tricotar como cualquier otro tejido, y se le puede dar una variedad de acabados, desde suave y similar a la gamuza hasta sedoso.

El óxido de amina utilizado para disolver la celulosa y fijar la fibra después del hilado (NMMO) se recicla. Normalmente, se recupera el 99 por ciento del óxido de amina. NMMO se biodegrada sin producir productos nocivos. Dado que hay pocos productos de desecho, este proceso es relativamente ecológico, aunque consume mucha energía.