Lyocell 2.0 繊維
繊維業界は変革の只中にあります。ファストファッションはその評判を損ねてきました。しかし、需要は高まっています。ポリエステル繊維の力強い成長は、マイクロプラスチック削減の必要性と矛盾しています。綿花の入手は限られています。ビスコースは持続可能ではありません。リヨセルがトレンドとなっています。新たな技術的取り組みが台頭しています。新しいセルロース源が必要とされています。グローバルなサプライチェーンは脆弱です。原材料への依存は懸念材料です。グローバルブランドは風評リスクに直面しています。その間に位置するのが、LIST Dissolving Technologyです。これは、あらゆる種類のバイオマスからセルロースを溶解するための多用途な技術プラットフォームです。ラボから世界規模まで対応し、あらゆる溶媒に対応します。リヨセルの可能性を最大限に引き出します。
LIST Dissolving Technologyは、以前から存在していました。そして今、その時代が到来しました！
メリット
繊維＆フィラメント
ポリエステル並みの引き裂き強度
100％リサイクル繊維から製造されています。
100％非木材由来のバイオマスから製造されています。
特殊繊維
クローズドサプライチェーン
お客様の顧客からの原料
生産量の増加
リヨセル市場の今後の動向に備えていますか？
コストで勝負
高い生産能力、低エネルギーコスト、そして多様なバイオマスへの対応により、繊維1トンあたりの生産コストを削減できます。具体的には、低い人件費、低い設備投資コスト、低いエネルギーコスト、そして低い原材料費を実現します。
新しいサプライチェーンを構築する
- 輸送距離が短く、まったく新しい地域密着型の供給・バリューチェーンを実現。
- 海外への依存度を低減。
- エンドユーザーを巻き込むことで、まったく新しいブランディング戦略が可能に。
- サプライチェーンをより適切に管理。
- バリューチェーンの持続可能性を、より信頼性高く保証。
- リサイクルパルプの使用により、お客様の認知度が向上。
製品差別化で競争力を高める
無制限の混練強度により、以下の原料を処理し、製品価値を高めることが可能です。
- 高強度繊維向けの、セルロース含有量の高い未ブレンドバイオマス
- 機能性繊維向けの、添加剤を統合したパルプ
- フィラメント用紡糸溶液向けのパルプ
省エネ
NMMO
繊維リサイクルプロセス
再生パルプは、綿繊維を含む繊維から得られます。そのほとんどが混紡生地です。多くはポリコットン、つまり綿とポリエステル繊維から作られた混紡生地です。ここでは、まずポリエステルを綿から分離する必要があります。最も簡単なのは、繊維加工業者から発生する、純綿繊維のプレコンシューマー（使用前）裁断くずの処理です。その組成は既知であり、繊維は汚染されていません。最もコストがかかるのは、使用済み（ポストユースまたはポストコンシューマー）のポリコットン生地です。木材由来のパルプと同様に、これらは特定の要求プロファイルを満たさなければなりません。これらの要求プロファイルは、ビスコースとリヨセルでは異なり、繊維メーカーごとに異なります。
この目的のために、現在、様々な製造プロセスが開発され、市場に投入されています。それらは開発段階も様々です。いずれも複数のプロセスステップを経ます。典型的には、繊維回収団体との協力による供給物流での事前選別から始まり、その後、機械的プロセスステップ、続いて化学的プロセスを経て、要求される仕様のRePulp（再生パルプ）を製造します。
溶解プロセス
リヨセル紡糸原液の一般的な製造工程では、パルプから始まり、まず過剰な水を加えます。これにより、NMMOがパルプを溶解させることなく強く浸透し、NMMO、水、パルプが懸濁液を形成します。エネルギーを加えることで水が蒸発し始め、溶解可能な状態に達します。するとパルプが溶解し始め、懸濁液は溶液へと変わり、粘度が急激に上昇します。これらの処理工程において、成分の良好な混合は、最終的に高い均質性を目指すプロセスの成功に不可欠です。LISTニーダーリアクターは、高粘度物質の混合と揮発成分の蒸発に特化しています。これらはLIST溶解技術プラットフォームの主要要素であり、その使用は安全性と品質に関する課題に対応します。
ビスコース vs リヨセル
リヨセルプロセスは、ビスコースプロセスとは根本的に異なります。ビスコースプロセスには、化学反応（誘導体化）によりセルロースパルプをキサントゲン酸塩と呼ばれる中間体（誘導体）に変換する工程が含まれます。その後、この誘導体の粘性溶液から（リヨセルプロセスのようにセルロースパルプの溶液から直接ではなく）セルロース繊維が得られます。溶液中の平均鎖長（DP）は短くなりますが、これは誘導体化反応の限界です。さらに、リヨセルプロセスとは異なり、ビスコースプロセスではキサントゲン酸塩を製造するための誘導体化に、人体と環境に非常に有害な化学物質であるCS2を使用します。これは特に、リサイクル繊維由来の繊維の持続可能性目標と両立しません。
溶解技術プラットフォーム
LISTは、化学業界における様々な高粘度プロセス向けのニーダーリアクターを専門としています。これには、実験室用ニーダーから100トン級の大型機械まで、あらゆる規模の多種多様な用途が含まれます。2018年頃から、LISTの最もダイナミックな事業分野の一つが繊維産業です。このプロセスは直接溶解法であり、その中で最も一般的なものがリヨセルとして知られています。
LISTは、そのニーダーリアクターにより、粘性材料の混合と混練に特化しています。この目的のため、LISTはスイスのバーゼル近郊アーリスドルフにパイロットプラントセンターを運営しており、LISTのお客様の製品をテストし、プロセス設計データを収集しています。その用途の一つが、均質な高粘度セルロース溶液の製造であり、これを紡糸口金から押し出すことでセルロース系繊維を製造できます。LISTは、あらゆる種類のバイオマス由来の繊維向けに、ラボスケールからワールドスケールまでの溶解技術プラットフォームを提供しています。
統合パルプ繊維プラント
0～100％の代替バイオマス
LISTニーダーリアクターは、化学業界における様々な高粘度プロセス向けに特別に開発されました。その強みは、高粘度の塊を連続的に変換・処理できる点にあり、任意の強度で、必要なだけ混練することが可能です。この技術により、あらゆるパルプに対して、処理時間と強度を最適に設定できます。LISTニーダーリアクターをベースにしたプラントは、品質面での制限を受けたことがなく、100％麻ベースのパルプ（Lyohemp©）のような代替バイオマスも容易に溶解できます。LISTニーダーリアクターをご使用いただければ、従来の溶解パルプから、100％代替バイオマス、またはそれらの任意のブレンドへと、いつでもバイオマスを切り替えることが可能です。その際、溶解・均質化に必要な時間は長くなります。
将来、どのパルプを処理したいとお考えですか？
高い生産能力
最も大型の薄膜蒸発器であっても、必ずしも最大のLISTニーダーリアクターを必要とするわけではありません。逆に言えば、大型のLISTニーダーリアクター1基に対して、LISTコンボシステム構成では複数の薄膜蒸発器を組み合わせることが可能です。さらに、薄膜蒸発器の加熱面はすべて加熱に使用でき、安全上の理由から高温面を避けなければならない溶解セクションのために領域を確保する必要はありません。これにより、薄膜蒸発器の全面が蒸発に利用可能となり、複数の薄膜蒸発器をLISTニーダーリアクターに並列接続できるため、紡糸原液の生産能力が向上します（「省エネルギー」もご参照ください）。
シンプル＆堅牢
蒸発と溶解を2つの別々の装置に分けることで、効率と安全性・品質の妥協を回避します。これにより、プロセスがより堅牢で、操作も容易になります。業界の新規参入者に最適です。
Specific Qualities → 特定の特性
無制限の混練強度により、以下の原料を処理し、製品価値を高めることが可能です。
- 機能性繊維用の添加剤を統合したパルプ、
- フィラメント用紡糸溶液のためのパルプ
高強度
RePulpは高いセルロース含有量を誇ります。そのため、100% RePulpから製造されたリヨセル繊維は、従来の溶解パルプを使用したものよりも高い強度を実現します。
なぜ高い強度が重要なのか？
綿花は、繊維を得るために何千年もの間、栽培されてきました。そのセルロースベースの構造により、綿は吸湿性に優れ、着心地が良い素材です。綿ベースのパルプは、木材ベースのパルプよりもセルロース含有量が高い一方で、長いポリマー鎖を溶解するために、工程中により高い混練強度を必要とします。
リヨセル工程で採用される直接溶解法では、セルロースは物理的に溶解され、ポリマー鎖の長さ（重合度：DPで測定）はほぼ維持されます。RePulpのような長いポリマー鎖を持つセルロースをリヨセル工程で使用すると、その鎖は保持され、リヨセル繊維の引張強度を高めるのです。
リ・リサイクル
リサイクルコットン繊維から作られたリヨセル繊維が市場に出ると、そのさらなるリサイクルの可能性がすぐに注目されます。リヨセル繊維は、少なくとも5回はリサイクルが可能です。
綿繊維は世界の繊維市場の約5分の1以上を占めています。その綿繊維を初めて使用した後、さらに4回リサイクルすれば、合成繊維と天然セルロース系繊維を合わせた全生産量に匹敵するバイオマス量となります。しかも、木を一本も伐採する必要はありません。
この考え方は、ポリエステル繊維市場のどれだけをセルロース系繊維で代替できるかという話ではありません。単に、再リサイクルに秘められた可能性を示すものです。
繊維のループを閉じることは、持続可能性を高めるだけでなく、原材料への依存を減らし、輸送距離を短縮することにもつながります。
100%リサイクル繊維由来のリヨセル
現在のリヨセルプラントは、木材パルプを処理するために設計されています。そのため、100%再生パルプを処理することはできません。通常、パルプブレンドでは約30%のRePulp比率が限界であり、残りの70%は依然としてバージン木材パルプを使用する必要があります。これにより、プロセスは純粋な木材パルプと同様のものとなります。LISTニーダーリアクターには、このような制限はありません。RePulpの高いセルロース含有量には、より高い混練強度が必要ですが、LISTニーダーリアクターはそれを実現し、100%RePulpからリヨセル繊維を得ることを可能にします。
- 高い強度
- 統合型パルプ・繊維プラント
品質
LISTニーダーリアクターは、以下の独自の特性により、高粘度材料の混合と混練に特化しております。
- LISTニーダーリアクターの無限の混合強度と滞留時間範囲により、高濃度のセルロースバイオマスや、非常に高い均質性を実現できます。そのため、リヨセルメーカーは、より安価で持続可能、または高品質な他のセルロース原料へ容易に切り替えることが可能です。
- 精密な温度制御を実現します。
- シャフト回転速度による機械的エネルギー投入と、
- 製品塊の優れた混合による高精度な温度測定を組み合わせています。
- 製品が良好に混合されるため、処理チャンバー内にホットスポットが発生しません。
この正確な温度制御により、製品全体を過熱することなく、水分を蒸発させるのに十分な熱を加えます。同時に、バイオマス固有の強度で混合し、必要な均質性を達成します。これにより、麻やリサイクル繊維由来の綿花など、代替バイオマスから得たパルプを100%溶解し、繊維へと加工することが可能となります。
ダイナミックな市場に備えて
LISTニーダーリアクターを搭載したリヨセルプラントにより、プラントオーナーは設備を改造することなく、パルプ原料を変更し、関連するプロセスパラメーターを調整できます。これにより、リヨセルメーカーはパルプ分野の動向を確実に把握し、いつでも柔軟に対応できます。低コストのパルプでコストリーダーシップを目指す場合でも、高品質のパルプを使用して高い繊維品質で市場での差別化を図る場合でも、それが可能です。
LIST Combo
1990年代、Lyocell紡糸溶液の製造プロセス開発において、薄膜蒸発器がLISTニーダーリアクターと組み合わせて使用されました。その名の通り、薄膜蒸発器は効率的な蒸発器として特徴づけられます。NMMO中の水分濃度がある値を下回ると、セルロースが溶解し、製品粘度が上昇します。この高粘度領域では、薄膜技術は限界に達します。しかし、まさにこのプロセス部分において、LISTニーダーリアクターがその強みを発揮します。LISTコンボシステムは、両技術の強みを組み合わせたものです。薄膜蒸発器が水分を蒸発させ、粘度が上昇してLISTニーダーリアクターが製品をより適切に処理できるようになると、プロセスは滞留時間や混合強度に制限されることなく、均一な紡糸溶液へと完了できます。
この利点の組み合わせは、近年ますます重要性を増しています。その背景には、以下の需要の高まりがあります。
- 高い処理能力
- 代替バイオマスや超高均一性に対する溶解制限の排除
- 市場への新規参入者に特に適した、シンプルで堅牢なプロセス
- 安全性と効率性の両立
- 省エネルギー
安全性
NMMO自体は人体や環境に無害です。しかし、溶媒が過熱されると、状況によっては自己触媒反応が発生し、突然のガス放出、すなわち爆発を引き起こす可能性があります。水分蒸発には高い加熱温度が必要です。そのため、常に温度を制御することが非常に重要です。温度上昇が検出された場合、直ちにエネルギー供給を低減しなければなりません。
LISTニーダーリアクターでは、エネルギー投入の大部分は、シャフトの回転と混練エレメントの相互作用による機械エネルギーによって行われます。高粘度により摩擦が生じ、製品が加熱されます。この摩擦熱が、他のプロセス技術における高温の加熱面と比較して、水分蒸発の主要なエネルギー源となります。これにより、LISTニーダーリアクターの使用はプロセスの信頼性と安全性を高めます。
LISTニーダーリアクターがプロセスの信頼性と安全性を高めます
LISTニーダーリアクターのプロセスチャンバー内では、原料が良好に混練されるため、ホットスポットが発生しません。摩擦熱はシャフトの回転速度に直接依存するため、製品温度を正確に制御できます。緊急時には、シャフトの回転を迅速かつ大幅に低下させるか、完全に停止させることができ、それによりエネルギー投入を即座に停止できます。この機械的エネルギー投入は、加熱面を介してエネルギーを投入する薄膜蒸発装置よりも優れた利点です。薄膜蒸発装置では、加熱エネルギーを停止した後も加熱面が高温のままであり、製品の薄膜を加熱し続ける可能性があります。
安全性と効率性
高粘度の工程部分をLISTニーダーリアクターに移行することで、薄膜蒸発装置における過度なせん断や製品の過熱を考慮する必要が大幅に低減されます。LISTコンボシステムがない場合、薄膜蒸発におけるこの高いせん断力は、製品の損傷や自己触媒分解（爆発）を引き起こす可能性があります。
LISTニーダーリアクターでは、あらゆるバイオマス由来のセルロースを溶解し、任意の混合強度と時間で均質化することが可能です。正確な温度測定とシャフト回転によるエネルギー投入により、製品温度を精密に制御でき、「フェイルセーフ」な運用が実現します。
蒸発と溶解を2つの独立した装置に分割することで、効率性と安全性・品質の間での妥協を回避します。これにより、運転がより堅牢になり、結果として安全に操作できるようになります。
なぜ今なのか？
近年、繊維業界は持続可能性の欠如を認識し、持続可能なセルロース系繊維の生産への関心が急速に高まりました。ポリエステル繊維のごく一部を代替できるだけの原料需要を満たすためには、代替バイオマス由来のパルプ原料を開発する必要があるという認識が定着しました。このことは、その後、複数の技術革新イニシアチブに反映されています。そのためには、処理時間と処理強度において、より高い技術的柔軟性が必要です。LISTニーダリアクターは、これを実現します。
溶解の限界を解消
LIST ニーダーリアクターは、無限の混合強度と滞留時間範囲を備えています。そのため、高濃度のセルロースバイオマスや、非常に高い均質性も溶解できます。リヨセル生産者は、より安価で、持続可能、または高品質な他のセルロース原料へ、容易に切り替えることが可能です。
全相処理
蒸発、乾燥、脱揮、結晶化、（脱）昇華、重合、重縮合、化学的な固液反応や固気反応、リサイクル・回収といった工程で一般的に発生する製品の相変化を、安全に取り扱うことが可能です。
私たちについてもっと詳しく
LIST KneaderReactor
粘度に限界があってはならない場所で。LISTニーダーリアクターは、濃厚相で稼働します。自己洗浄機能、真空対応、そして最高のエネルギー投入を実現します。ラボ用ニーダーから産業用大型プラントまで、化学、繊維、ポリマー、リサイクル用途に対応します。
私たちについて
BUSSLISTグループは、高粘度の反応から温度に敏感なコンパウンド製造、精密な固化まで、材料加工における最も高度な工程をカバーする3つのプロセス技術を統合しております。
