Selluloosapohjaiset muuntokuidut (viskoosi, lyocell ja ioncell) puuvillan korvaajina tekstiiliteollisuudessa – kuitujen valmistusprosessit ja rakenne-erot
Ruohola, Annina (2016)
Kandidaatintyö
2016
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201701131141
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201701131141
Tiivistelmä
Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää voivatko selluloosapohjaiset muuntokuidut korvata puuvillan valmistusprosessien ja rakenteellisten ominaisuuksien perusteella. Puuvillaa käytetään paljon tekstiiliteollisuudessa. Sitä viljellään pääasiassa keinokastelulla, joten se kuivattaa luonnon vesivaroja.
Muuntokuitujen valmistusprosessien turvallisuus ja monimutkaisuus selvitettiin kirjallisuuden avulla. Muuntokuitujen ja puuvillan rakenne-erojen selvittämiseksi kuitunäytteistä otettiin mikroskooppikuvia valo- ja pyyhkäisyelektronimikroskoopilla.
Valmistusprosessiltaan monimutkaisin ja terveydelle haitallisin on viskoosiprosessi, ja yksinkertaisin ja turvallisin ioncellprosessi. Suurin rakenne-ero muuntokuitujen ja puuvillan välillä on puuvillan ontto lumen-rakenne. Muuntokuidut kehrätään keinotekoisesti suulakemenetelmällä, jolloin kuiduista tulee tankomaisia. Lumen-rakenteestaan johtuen puuvilla on vahvempaa, hengittävämpää ja lämpimämpää kuitua kuin muuntokuidut.
Tämän kandidaatintyön perusteella voidaan todeta, että rakenne-erojen vuoksi muuntokuidut eivät voi korvata puuvillaa kokonaan. Muuntokuiduista ei voida valmistaa tekstiilejä samoihin käyttötarkoituksiin kuin puuvillasta. Uudella ioncellprosessilla saadaan vahvaa ja kestävää muuntokuitua. Prosessi vaatii vielä lisätutkimusta. Jos ioncellprosessi saadaan toimimaan teollisuusmittakaavassa, voidaan sillä korvata viskoosiprosessi tekstiiliteollisuudessa. Jos ioncellkuituun saataisiin kehruuvaiheessa lumen-rakenne, se voisi korvata puuvillan tekstiiliteollisuudessa. The target of this bachelor’s thesis was to clarify the possibility of regenerated cellulosic fibers as an alternative to cotton. The basis of the study was the negative environmental impacts of cotton cultivation. Most of the cotton harvests come from irrigated lands so the farming consumes natural freshwater resources.
Manufacturing processes of the fibers and their environmental impacts were examined through literature. The structural differences between the fibers were examined with fiber microscopy. Pictures of the fibers were taken by light microscope and scanning electron microscope.
The foremost structural difference between cotton and regenerated cellulosic fibers is that unlike cotton, regenerated cellulosic fibers do not contain a hollow lumen structure. The bar-like structure of viscose, lyocell and ioncell is due to the artificial spinning process. The tube-like structure of cotton makes it stronger, more breathable, and warmer fiber than the regenerated cellulosic fibers.
On the grounds of this bachelor’s thesis it can be said that due to the structural differences, regenerated cellulosic fibers are not a possible alternative to cotton. The novel ioncell fiber is a strong and durable textile fiber, yet the process needs more examination. If the process expands to the industrial scale, the ioncell fiber will be a possible alternative to the dangerous and complex viscose process. Ioncell could also replace cotton in the future, if the spinning process can be improved so that the fiber will get a hollow structure.
Muuntokuitujen valmistusprosessien turvallisuus ja monimutkaisuus selvitettiin kirjallisuuden avulla. Muuntokuitujen ja puuvillan rakenne-erojen selvittämiseksi kuitunäytteistä otettiin mikroskooppikuvia valo- ja pyyhkäisyelektronimikroskoopilla.
Valmistusprosessiltaan monimutkaisin ja terveydelle haitallisin on viskoosiprosessi, ja yksinkertaisin ja turvallisin ioncellprosessi. Suurin rakenne-ero muuntokuitujen ja puuvillan välillä on puuvillan ontto lumen-rakenne. Muuntokuidut kehrätään keinotekoisesti suulakemenetelmällä, jolloin kuiduista tulee tankomaisia. Lumen-rakenteestaan johtuen puuvilla on vahvempaa, hengittävämpää ja lämpimämpää kuitua kuin muuntokuidut.
Tämän kandidaatintyön perusteella voidaan todeta, että rakenne-erojen vuoksi muuntokuidut eivät voi korvata puuvillaa kokonaan. Muuntokuiduista ei voida valmistaa tekstiilejä samoihin käyttötarkoituksiin kuin puuvillasta. Uudella ioncellprosessilla saadaan vahvaa ja kestävää muuntokuitua. Prosessi vaatii vielä lisätutkimusta. Jos ioncellprosessi saadaan toimimaan teollisuusmittakaavassa, voidaan sillä korvata viskoosiprosessi tekstiiliteollisuudessa. Jos ioncellkuituun saataisiin kehruuvaiheessa lumen-rakenne, se voisi korvata puuvillan tekstiiliteollisuudessa.
Manufacturing processes of the fibers and their environmental impacts were examined through literature. The structural differences between the fibers were examined with fiber microscopy. Pictures of the fibers were taken by light microscope and scanning electron microscope.
The foremost structural difference between cotton and regenerated cellulosic fibers is that unlike cotton, regenerated cellulosic fibers do not contain a hollow lumen structure. The bar-like structure of viscose, lyocell and ioncell is due to the artificial spinning process. The tube-like structure of cotton makes it stronger, more breathable, and warmer fiber than the regenerated cellulosic fibers.
On the grounds of this bachelor’s thesis it can be said that due to the structural differences, regenerated cellulosic fibers are not a possible alternative to cotton. The novel ioncell fiber is a strong and durable textile fiber, yet the process needs more examination. If the process expands to the industrial scale, the ioncell fiber will be a possible alternative to the dangerous and complex viscose process. Ioncell could also replace cotton in the future, if the spinning process can be improved so that the fiber will get a hollow structure.