莱赛尔:时尚与工业领域的可持续高强度纤维素纤维
莱赛尔是一种源自纤维素的人造纤维,在美国以“天丝”品牌销售。它采用溶剂纺丝工艺生产,纤维素在化学性质上保持不变,从而产生强度极高的织物。其用途极为广泛,涵盖汽车滤芯、绳索、磨料产品、绷带、防护装备,最著名的则是女装面料。
背景
纤维素基纺织品的历史可追溯至19世纪中叶,但商业化生产始于1889年。瑞士化学家乔治·奥德马于1855年获得英国专利,利用桑树皮制造人造丝。他模仿蚕吐丝的方式,溶解树皮内层纤维,再用蘸针法拉丝。英国化学家约瑟夫·W·斯旺改进了奥德马的工艺,将溶液通过细孔挤压成灯丝。尽管斯旺在1885年展示了纤维素织物,却未引起关注。
法国化学家希拉尔·德·沙多内伯爵于1889年在巴黎世博会展出“人造丝”(即后来的粘胶纤维),实现突破。1891年,法国贝桑松建厂,粘胶纤维迅速走向主流时尚。美国粘胶公司作为英国库陶尔兹公司的关联企业,于1910年在美国开始生产粘胶,奠定了后来库陶尔兹PLC(现阿科迪斯纤维)的基础。
20世纪见证了人造纤维的飞速发展:1924年醋酸纤维问世,1939年尼龙诞生,1950年代丙烯酸和聚酯纤维相继面世。与源自石油化工的合成聚合物不同,粘胶、醋酸纤维和莱赛尔均为纤维素基——常被标榜为“天然”纤维,尽管它们需要工业加工。
20世纪70年代末至80年代初,库陶尔兹纤维公司与美国恩卡公司开创了溶剂纺丝法,简化并环保了生产流程。传统粘胶纤维作为再生纤维素纤维,需经多道工序:将纤维素转化为黄原酸酯、在烧碱中溶解、再生成纤维。相比之下,溶剂纺丝使用无毒的胺氧化物且能全量回收,大幅降低环境影响。莱赛尔于1992年以“天丝”品牌进入美国市场,1996年确立通用名“莱赛尔”。奥地利兰精集团于1992年收购美国恩卡粘胶业务后进入该领域。
原材料
核心原料是纤维素,这是一种存在于所有植物细胞中的天然聚合物,也是棉、麻、亚麻的主要来源。莱赛尔用的纤维素取自硬木浆——常见树种为橡木和桦木,生长于不适合其他农业的经营性林场。工艺使用胺氧化物溶剂和水,后整理剂包括肥皂或硅油润滑剂。莱赛尔织物可用适用于棉和粘胶的染料染色。
制造工艺
木浆制备
- 1. 采伐用于莱赛尔的硬木,运至工厂,锯成20英尺(6.1米)长,用高压水枪去皮。原木切成略大于邮票的方块,送入化学消化器软化成湿浆。浆经洗涤、可选漂白、干燥成厚板,卷绕在重达500磅(227公斤)的大筒子上。
纤维素溶解
- 2. 在莱赛尔工厂,纤维素方块展开、切成1英寸小块,装入含胺氧化物的加热加压容器中。
过滤
- 3. 短暂浸泡后纤维素溶解成透明溶液,经过滤确保颗粒完全溶解。
纺丝
- 4. 过滤后的溶液经喷丝板(带无数微孔的装置,似花洒)挤出长丝。丝束浸入稀释胺氧化物浴中定型,再用去矿物质水洗涤。
干燥与后整理
- 5. 纤维进入干燥室蒸发水分,随后用润滑剂(肥皂、硅油等)处理,作为解缠剂,便于后续梳理和纺纱。
最终工序
- 6. 干燥纤维形成纤维束——未加捻的长丝束。纤维束经卷曲增加质感、梳理对齐、切断、打包,发往织布厂。从原料纤维素到打包纤维,全程约两小时。
溶剂回收
- 7. 胺氧化物回收再利用。稀释溶液蒸发除水,溶剂返回加压容器。典型回收率达99%。
质量控制
莱赛尔生产集中在全球少数最先进的工厂。复杂的计算机监控系统持续检测纤维强力、色泽、丹尼数(纤维细度)、伸长率、含水率和整理剂用量,还能检出喷丝板堵塞产生的“废丝”,确保只有优质纤维出厂。
副产品与废弃物
莱赛尔制造无有害副产品,毒性和废弃物远低于其他纤维素纤维。纤维素源自可持续经营的林场,胺氧化物无毒且近乎全量回收,不排放环境。成品织物天然可生物降解。与其他人造纤维相比,莱赛尔生产耗水耗能更少,强化了其环保优势。
制造工艺