El lyocell es una fibra semisintética que se utiliza para fabricar textiles para ropa y otros fines. [1] Es una forma de celulosa regenerada que se obtiene disolviendo pulpa e hilado en seco y húmedo . A diferencia del rayón fabricado mediante los procesos de viscosa más comunes , la producción de lyocell no utiliza disulfuro de carbono , [2] [3] que es tóxico para los trabajadores y el medio ambiente. [4] [5] [2] El lyocell se registró originalmente como Tencel en 1982.
"Lyocell" se ha convertido en una marca comercial genérica, utilizada para referirse al proceso Lyocell para fabricar fibras de celulosa. [3] [6] La Comisión Federal de Comercio de los Estados Unidos define Lyocell como "una fibra compuesta de celulosa precipitada a partir de una solución orgánica en la que no se produce ninguna sustitución de los grupos hidroxilo y no se forman intermediarios químicos". Clasifica la fibra como una subcategoría del rayón . [7]
Otros nombres comerciales para las fibras de Lyocell son Tencel ( Lenzing AG ), [8] Newcell ( Akzo Nobel ) y Seacell (Zimmer AG). [9] La empresa Birla también lo vende bajo la marca Excel . [10] Hay otros fabricantes como Sateri que venden su producto bajo el nombre genérico Lyocell [11]
El desarrollo de Tencel fue motivado por preocupaciones ambientales; los investigadores buscaron fabricar rayón por medios menos dañinos que el método de la viscosa . [12]
El proceso Lyocell fue desarrollado en 1972 por un equipo de la ahora desaparecida planta 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 por Lyocell. [13] Entre 1966 y 1968, DL Johnson de Eastman Kodak Inc. estudió soluciones NMMO . De 1969 a 1979, American Enka intentó comercializar el proceso sin éxito. [12] 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 fue descrito por primera vez en una patente de 1981 por Mcorsley para Akzona Incorporated [12] [14] (la empresa matriz de Akzo). En la década de 1980, Akzo otorgó la licencia de la patente a Courtaulds y Lenzing. [6]
La fibra fue desarrollada por Courtaulds Fibres 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 la planta piloto de Grimsby, Reino Unido . [15] [12]
El proceso se comercializó por primera vez [16] en las fábricas de rayón de Courtaulds en Mobile, Alabama [17] (1990 [16] ), y en la planta de Grimsby (1998). [16] En enero de 1993, la planta de Tencel de Mobile alcanzó niveles de producción completos de 20.000 toneladas por año, momento en el que Courtaulds había gastado 100 millones de libras y 10 años en el desarrollo de Tencel. Se estimó que los ingresos de Tencel para 1993 probablemente serían de 50 millones de libras. Se planeó la segunda planta en Mobile. [17] Para 2004, la producción se había cuadriplicado a 80.000 toneladas. [6]
Lenzing comenzó una planta piloto en 1990, [12] y la producción comercial en 1997, con 12 toneladas métricas/año fabricadas en una planta en Heiligenkreuz im Lafnitztal , Austria. [12] [6] [18] Cuando una explosión golpeó la planta en 2003, estaba produciendo 20.000 toneladas/año y planeaba duplicar la capacidad para finales de año. [19] En 2004, Lenzing estaba produciendo 40.000 toneladas [ sic , probablemente toneladas métricas]. [6] En 1998, Lenzing y Courtaulds llegaron a un acuerdo de disputa de patentes. [6]
En 1998, Courtaulds fue adquirida por su competidor Akzo Nobel [20] , que 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 , que la combinó con su negocio "Lenzing Lyocell", pero mantuvo la marca Tencel. [6] Se hicieron cargo de las plantas de Mobile y Grimsby y, en 2015, se convirtieron en el mayor productor de Lyocell con 130 000 toneladas al año. [12]
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Se utiliza en muchos tejidos de uso diario. Las fibras cortas se utilizan en prendas como el denim , los chinos , la ropa interior, la ropa informal y las toallas. Las fibras de filamento, que generalmente son más largas y suaves que las fibras cortas, [21] se utilizan en artículos que tienen una apariencia más sedosa, como la ropa de mujer y las camisas de vestir de hombre . El lyocell se puede mezclar con una variedad de otras fibras, como la seda , el algodón, el rayón, el poliéster, el lino , el nailon y la lana . Cuando se mezcla con otras fibras, el tejido resultante es mucho más fuerte y más resistente al desgaste, al desgarro y a la formación de bolitas. [22] El lyocell también se utiliza en cintas transportadoras , papeles especiales y apósitos médicos . [23]
El lyocell comparte muchas propiedades con otras fibras como el algodón , el lino , la seda , el ramio , el cáñamo y el rayón de viscosa (con el que está muy relacionado químicamente). El lyocell es un 50 % más absorbente que el algodón [24] y tiene una distancia de absorción más larga en comparación con los tejidos modales de un tejido similar. [25]
En comparación con el algodón, los consumidores suelen decir que las fibras de lyocell son más suaves y "más aireadas" debido a su mayor 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. [26] [10]
El proceso Lyocell utiliza un disolvente directo en lugar de una disolución indirecta, como la ruta de xantato-regeneración en el proceso de viscosa. La fibra de Lyocell se produce a partir de la disolución de pulpa , que contiene celulosa en alta pureza con poca hemicelulosa y nada de lignina . Los troncos de madera dura (como el roble y el abedul [ se necesita una mejor fuente ] [27] ) se cortan en cuadrados del tamaño de sellos postales. Las astillas se digieren químicamente, ya sea con el proceso kraft de prehidrólisis o con el proceso de sulfito , para eliminar la lignina y la hemicelulosa. La pulpa se blanquea para eliminar los rastros restantes de lignina, se seca en una hoja continua y se enrolla en carretes. La pulpa tiene la consistencia de papel de cartón grueso y se entrega en rollos que pesan aproximadamente 500 lb (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 [2] ), lo que da una solución llamada "dope". Luego, la solución de celulosa filtrada se bombea a través de hileras , dispositivos utilizados con una variedad de fibras sintéticas. La hilera está perforada con pequeños agujeros como un cabezal de ducha; cuando la solución se fuerza a través de ella, salen hebras continuas de filamento. Las fibras se extraen en el aire para alinear las moléculas de celulosa, lo que le da a las fibras de Lyocell su alta resistencia característica. Luego, las fibras se sumergen en un baño de agua, donde la desolvatación de la celulosa fija las hebras de fibra. El baño contiene algo de óxido de amina diluido en una concentración de estado estable. Luego, las fibras se lavan con agua desmineralizada. A continuación, la fibra de Lyocell pasa a un área de secado, donde se evapora el agua.
La fabricación sigue entonces el mismo proceso que con otros tipos de fibras como la viscosa. Las hebras pasan a una zona de acabado, donde se aplica un lubricante, que puede ser un jabón o silicona u otros agentes, dependiendo del uso futuro de la fibra. Este paso es un desenredante, antes del cardado y el hilado. En esta etapa, las fibras secas y terminadas tienen una forma llamada estopa, un haz grande y sin torcer de longitudes continuas de filamentos. Los haces de estopa se llevan a una rizadora, una máquina que comprime la fibra, dándole textura y volumen. La fibra rizada se carda luego mediante cardadoras mecánicas, que realizan una acción de peinado para separar y ordenar las hebras. Las hebras cardadas se cortan y se embalan para su envío a una fábrica de tejidos. Todo el proceso de fabricación, desde el desenrollado de la celulosa cruda hasta el embalado de la fibra, lleva aproximadamente dos horas. Después de esto, el lyocell se puede procesar de muchas maneras. Se puede hilar con otra fibra, como el algodón o la lana. El hilo resultante se puede tejer o tricotar como cualquier otro tejido y se le pueden dar distintos acabados, desde suave y gamuzado hasta sedoso. [23]
El óxido de amina utilizado para disolver la celulosa y fijar la fibra después del hilado (NMMO) se recicla. Normalmente, [27] se recupera el 99 por ciento del óxido de amina. [10] El NMMO se biodegrada sin producir productos nocivos. [2] Como hay pocos desechos, este proceso es relativamente ecológico, aunque consume mucha energía. [10]
La falta de propiedades antibacterianas del lyocell limita sus usos en el campo médico. Debido a su biodegradabilidad, baja toxicidad y comodidad, el lyocell se convertiría en un material útil para prendas antibacterianas. Se han probado varios enfoques para introducir capacidades antibacterianas. Se han estudiado tres enfoques generales para lograrlo: mezcla física, reacción química y postratamiento. Los métodos de mezcla física introducen agentes antibacterianos en la masa de hilado. En los métodos de reacción química, los aditivos antibacterianos se reticulan en las fibras de lyocell y, por lo tanto, proporcionan propiedades antimicrobianas. En los métodos de postratamiento, los aditivos antibacterianos se depositan en las superficies de las fibras de lyocell a través de procesos físicos de recubrimiento, relleno o impregnación. Los métodos de mezcla física y postratamiento parecen ser los más prometedores para la fabricación a gran escala. Se requiere una consideración cuidadosa del costo, el tiempo de preparación y la efectividad antibacteriana para seleccionar el mejor método. La creación de una modificación exitosa de las fibras de Lyocell para mejorar las propiedades antibacterianas permitiría fabricar productos para el cuidado de la salud (como batas de laboratorio, gorros, batas), productos de higiene (uniformes, toallas sanitarias) y prendas de vestir (calcetines, ropa interior). [28]