レーヨンはビスコースとも呼ばれ、[ 1 ]木材や関連農産物などの再生セルロースの天然資源から作られた半合成繊維[ 2 ] [ 3 ]です。 [ 4 ]セルロースと同じ分子構造を持っています。レーヨン繊維とフィルムには多くの種類とグレードがあります。絹、羊毛、綿、麻などの天然繊維の感触や質感を模倣したものもあります。絹に似たタイプはしばしば人造絹と呼ばれます。織ったり編んだりして衣類などの織物を作ることができます。[ 5 ]
レーヨンの製造にはセルロース繊維の可溶化が必要です。一般的な方法は以下の3つです。
フランスの科学者で実業家のイレール・ド・シャルドネ(1838年 - 1924年)は、最初の商業用半合成繊維であるニトロセルロースレーヨンの初期の開発と商業化により、「レーヨンの父」として知られています。[ 10 ]彼は1885年にその製造方法の特許を取得しました。 [ 11 ]レーヨンは、当時も今も人造絹糸という名前で知られています。
スイスの化学者マティアス・エドゥアルト・シュバイツァー(1818–1860)は、セルロースがテトラアンミン銅二水酸化物に溶解することを発見しました。マックス・フレメリーとヨハン・ウルバンは1897年に電球用の炭素繊維の製造方法を開発しました。 [ 12 ] 1904年にJPベンベルグが繊維用の銅アンモニウムレーヨンを改良したことで、人造絹糸は本物の絹糸に匹敵する製品となりました。[ 5 ]
イギリスの化学者チャールズ・フレデリック・クロスとその共同研究者であるエドワード・ジョン・ビーヴァン、クレイトン・ビードルは、1894年に人造絹糸の特許を取得しました。彼らは、その製造に高粘度溶液を介する必要があることから、「ビスコース」と名付けました。クロスとビーヴァンは1892年5月に英国特許第8,700号「セルロースおよび関連化合物の溶解における改良」を取得しました。[ 13 ] 1893年には、ライセンス供与を行うビスコース・シンジケートを設立し、1896年にはブリティッシュ・ビスコイド社を設立しました。[ 10 ]
最初の商業用ビスコースレーヨンは、1905年11月に英国の会社コートールドファイバーによって生産されました。 [ 14 ]コートールドは、1910年に米国でその配合物を生産するために、アメリカ部門であるアメリカンビスコース(後にアヴテックスファイバーとして知られる)を設立しました。 [ 15 ]
製造業者らは、より環境に優しいレーヨン製造方法を模索し、その結果、レーヨン製造のためのリヨセル法が開発された。[ 16 ]リヨセル法は、1970年代後半に、現在は閉鎖されているノースカロライナ州アッシュビル近郊のアメリカン・エンカ繊維工場のチームにより開発され、1979年に従業員のニール・E・フランクスとジュリアンナ・K・ヴァルガに画期的な特許が与えられた。[ 17 ]この研究が評価され、アメリカ繊維化学染色家協会(AATCC)は、ニール・E・フランクスに2003年のリヨセル発明に対するヘンリー・E・ミルソン賞を授与した。[ 18 ] 1966年から1968年にかけて、イーストマン・コダック社のDL・ジョンソンは、NMMO溶液を研究した。1969年から1979年の10年間、アメリカン・エンカはこの方法を商業化しようとしたが、失敗した。[ 16 ]エンカ社内ではこの繊維の運用名は「ニューセル」で、開発はパイロットプラント規模で進められたが、その後中止された。セルロースをNMMOに溶解する基本的なプロセスは、1981年にクラレンス・マコーリー3世がアクゾナ・インコーポレイテッド(アクゾの親会社)のために取得した特許で初めて説明された。[ 16 ] [ 19 ] 1980年代に、この特許はアクゾからコートールズ・アンド・レンチングにライセンス供与された。[ 20 ]この繊維は1980年代にコートールズ・ファイバーズによって「テンセル」というブランド名で開発された。1982年には、英国コベントリーに週100kgのパイロットプラントが建設され、1984年には生産量が10倍の週1トンに増加した。1988年には、英国グリムズビーのパイロットプラントに週25トンの半商業生産ラインが開設された。[ 16 ] [ 21 ]このプロセスは、アラバマ州モービルにあるコートールズのレーヨン工場で商業化された。[ 22 ] 1993年1月、モービルのテンセル工場は年間2万トンのフル生産レベルに達し、この時点でコートールズはテンセル開発に1億ポンドと10年の歳月を費やしていた。1993年のテンセルの収益は5000万ポンドと推定された。モービルに第2工場の建設が計画された。[ 22 ] 2004年までに生産量は4倍の8万トンに増加した。[ 20 ]
レンチングは1990年にパイロットプラントを開始し、[ 16 ] 、1997年に商業生産を開始し、オーストリアのハイリゲンクロイツ・イム・ラフニッツタールにある工場で年間12トンを生産しました。[ 16 ] [ 20 ] 2003年に爆発事故が起こったとき、年間2万トンを生産しており、年末までに生産能力を倍増させる計画でした。[ 23 ] 2004年には、レンチングは4万トンを生産していました[おそらくメートルトン]。[ 20 ] 1998年、レンチングとコートールドは特許紛争の和解に達しました。[ 20 ]
1998年、コートールズは競合企業のアクゾ・ノーベルに買収され[ 24 ]、テンセル部門はアコーディス傘下の他の繊維部門と統合され、その後プライベートエクイティファームのCVCパートナーズに売却された。2000年、CVCはテンセル部門をレンチングAGに売却し、レンチングAGはこれを「レンチング・リヨセル」事業と統合したが、ブランド名はテンセルのままであった[ 20 ] 。レンチングはモービルとグリムズビーの工場を引き継ぎ、2015年には年間13万トンを生産し、最大のリヨセル生産者となった[ 16 ] 。

レーヨンは、セルロースを溶解し、その溶液を再び不溶性の繊維状セルロースに戻すことで製造されます。この再生には様々なプロセスが開発されています。現在、レーヨンを工業的に製造する方法としては、銅アンモニウム法、ビスコース法、リヨセル法が挙げられます。銅アンモニウム法とビスコース法は1世紀以上前から使用されており、生産の大部分はビスコース法によって行われています。
最初のレーヨンは1884年にルイ・マリー・イレール・ベルニゴーによって作られました。[ 25 ]ベルニゴーのレーヨンは、綿花から得られたセルロースを硫酸と硝酸の混合物と反応させて製造されたニトロセルロースから作られました。ニトロ化は以下のように起こります。
[C 6 H 7 O 2 (OH) 3 ] n + HNO 3 ↔ [C 6 H 7 O 2 (NO 3 ) 3 ] n + H 2 O。
硫酸は反応中に生成された水を吸収するために使用され、ニトロセルロースが残ります。[ 25 ]ニトロセルロースは非常に可燃性であったため、ベルニゴーが市場に投入するまでに7年間の開発期間を要しました。ニトロセルロース法は、20世紀初頭までにレーヨンの工業生産において、銅アンモニウム法とビスコース法に完全に取って代わられました。

銅アンモニウムレーヨンは、より普及しているビスコース法で製造されるレーヨンと同様の特性を有するが、製造工程においてセルロースに銅とアンモニア(シュバイツァー試薬)が混合される。この製造法は環境に悪影響を与えるため、米国では銅アンモニウムレーヨンの生産は停止されている。[ 26 ]この方法は時代遅れとされているが[ 6 ]、日本では依然として1社が銅アンモニウムレーヨンを製造している(2025年10月現在)。[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]
テトラアンミン銅(II)硫酸塩も溶媒として使用されます。

ビスコース製造プロセスは、セルロースと強塩基を反応させ、その溶液を二硫化炭素で処理してキサンテート誘導体を得るというプロセスに基づいています。このキサンテートは、その後の工程で再びセルロース繊維へと変換されます。
ビスコース法はセルロース源として木材を使用できるのに対し、レーヨンを製造する他の方法では、リグニンを含まないセルロースを出発原料として必要とします。木質セルロース源を使用することでビスコース法はコスト削減につながるため、従来は他の方法よりも大規模に使用されていました。しかし、従来のビスコース法では大量の汚染された廃水が発生しました。新しい技術では、使用する水量が削減され、廃水の質も向上しています。

ビスコースの原料は主に木材パルプ(竹パルプも使用される)で、化学的に可溶性化合物に変換されます。その後、溶解され、紡糸口金を通してフィラメントが作られ、化学的に固化することで、ほぼ純粋なセルロース繊維が得られます。[ 31 ]化学物質を慎重に取り扱わなければ、ほとんどのレーヨン製造に使用される二硫化炭素によって労働者が深刻な害を被る可能性があります。 [ 32 ] [ 33 ]
ビスコースを製造するには、パルプを水酸化ナトリウム水溶液(通常16~19質量% )で処理してアルカリセルロース(近似式[C 6 H 9 O 4 −ONa] n )を生成する。この材料はある程度解重合される。解重合(熟成または成熟)の速度は温度に依存し、金属酸化物や水酸化物などの様々な無機添加剤の存在によって影響を受ける。空気もまた、酸素が解重合を引き起こすため、熟成プロセスに影響を与える。次に、アルカリセルロースは二硫化炭素で処理され、セルロースキサントゲン酸ナトリウムが生成される。[ 5 ]
レーヨン繊維は、熟成溶液を硫酸などの鉱酸で処理することで製造されます。この工程では、キサンテート基が加水分解され、セルロースと二硫化炭素が再生されます。
酸性化処理により、再生セルロースの他に、硫化水素(H 2 S)、硫黄、二硫化炭素が発生します。再生セルロースから作られた糸は、残留酸を除去するために洗浄されます。次に、硫化ナトリウム溶液を加えて硫黄を除去し、次亜塩素酸ナトリウム溶液または過酸化水素溶液で漂白することで、不純物を酸化します。[ 34 ]
生産は、木材パルプと植物繊維から得られる加工セルロースから始まります。パルプ中のセルロース含有量は約87~97%です。
手順:[ 31 ]
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リヨセルプロセスは、セルロース製品を溶媒であるN-メチルモルホリンN-オキシド(NMMO)に溶解し、乾式ジェット湿式紡糸にかけるプロセスです。
初期の開発は1970年代に、現在は倒産したアメリカン・エンカ社とコートールズ・ファイバーズ社で行われ、コートールズは1982年にリヨセル法で週100kgのレーヨンを生産するパイロットプラントを設立しました。[ 16 ]レンチング社のテンセルはリヨセル繊維の一例です。[ 5 ]ビスコース法とは異なり、リコセル法では毒性の高い二硫化炭素を使用しません。[ 9 ] [ 35 ]「リヨセル」はセルロース繊維を製造するリヨセル法を指す一般的な商標となっています。[ 36 ]
2018年現在、リヨセル製法はビスコース製法よりも高価であるため、広く使用されていません。[ 9 ]



レーヨンは多用途の繊維で、天然繊維と同様の快適特性を持つと広く主張されていますが、レーヨン織物のドレープ性と滑りやすさはナイロンに似ていることが多いです。シルク、ウール、コットン、リネンの感触と質感を模倣できます。この繊維は幅広い色に簡単に染色できます。レーヨン生地は柔らかく滑らかで、涼しく、快適で、吸水性も高いですが、必ずしも体温を遮断するわけではないため、高温多湿の気候での使用には適しています。ただし、手触りが冷たく、時にはぬるぬるした感触になることもあります。[ 37 ]
通常のビスコースレーヨンは、特に濡れた状態では耐久性と外観保持性が低く、また、レーヨンはあらゆる繊維の中で最も弾性回復率が低いです。しかし、HWMレーヨン(高湿潤弾性率レーヨン)ははるかに強度が高く、耐久性と外観保持性に優れています。通常のビスコースレーヨンの推奨お手入れはドライクリーニングのみです。HWMレーヨンは洗濯機で洗えます。[ 38 ] : 83
通常のレーヨンには、縦縞と呼ばれる縦筋があり、断面は円形に凹んでいます。高分子量レーヨンとキュプラレーヨンの断面はより丸みを帯びています。フィラメントレーヨン糸は、1本あたりのフィラメント数が80~980本で、糸の太さは40~5000デニールです。短繊維は1.5~15デニールで、機械的または化学的に捲縮加工されています。レーヨン繊維は本来非常に光沢がありますが、艶消し顔料を添加すると、この自然な光沢は抑えられます。[ 38 ] : 82
レーヨンの物理的特性は、1940年代に高強度レーヨンが開発されるまで変化しませんでした。その後の研究開発により、1950年代には高湿潤弾性率レーヨン(HWMレーヨン)が開発され、1955年には米国で生産が開始されました。[ 38 ] : 81 英国における研究は、政府資金による英国レーヨン研究協会を中心に行われました。
高強度レーヨンはビスコースレーヨンの改良版で、高強度レーヨンのほぼ2倍の強度を持ちます。このタイプのレーヨンは、タイヤコードなどの工業用途によく使用されます。[ 26 ]
レーヨンの工業用途は 1935 年頃に登場しました。タイヤやベルトの綿繊維の代替として、工業用レーヨンはまったく異なる特性を開発しましたが、その中でも引張強度と弾性率が最も重要でした。
モダールはレンチング社の商標で、製造時に延伸され、分子が繊維に沿って整列する(ビスコース)レーヨンに使用されます。「ポリノジック」と「高湿潤弾性率」(HWM)の2つの形態があります。 [ 39 ] [ 40 ]高湿潤弾性率レーヨンは、湿潤時に強度が増したビスコースの改良版です。シルケット加工。HWMレーヨンは「ポリノジック」とも呼ばれます。ポリノジック繊維は寸法安定性が高く、多くのレーヨンのように湿潤時に縮んだり型崩れしたりしません。また、耐摩耗性と強度に優れ、柔らかく絹のような感触を保ちます。商標名「モダール」で識別されることもあります。 [ 26 ]モダールは、パジャマ、下着、バスローブ、タオル、ベッドシーツなどの衣類や家庭用品に、スパンデックスと組み合わせて使用されますモダールは乾燥してもダメージを受けません。 [ 39 ]この生地は繊維の特性と表面摩擦の低さから綿よりも毛玉ができにくいことで知られています。 [ 40 ]商標登録されているモダールはブナのセルロースを紡糸して作られており、生産工程で使用する水が平均して綿の10~20分の1であるため、綿よりも環境に優しい代替品と考えられています。 [ 41 ]
2018年の世界ビスコース繊維生産量は約580万トンで、中国が世界生産量の約65%を占める最大の生産国でした。[ 42 ]レーヨン業界では、製品に含まれるレーヨンの種類を示すために商標が使用されています。ビスコースレーヨンは、1905年にイギリスのコベントリーでコートールズ社によって初めて生産されました。
ベンベルグは、JPベンベルグ社が開発した銅アンモニウムレーヨンの商標です。ベンベルグはビスコースとほぼ同様の性質を持ちますが、繊維径が小さく、シルクに最も近い感触です。現在、ベンベルグは日本でのみ生産されています。[ 27 ]繊維はビスコースレーヨンよりも細いです。
モダールとテンセルは、レンチング社が製造するレーヨンの一種で、広く使用されています。テンセル(一般名:リヨセル)は、若干異なる溶剤回収プロセスで製造され、米国連邦取引委員会(FTC)では異なる繊維とみなされています。リヨセルは、英国にあるコートールズ社のグリムズビー工場で初めて商業生産されました。化学反応を起こさずにセルロースを溶解するこのプロセスは、コートールズ・リサーチ社によって開発されました。
ビルラ・セルロースもレーヨンの大量生産メーカーであり、インド、インドネシア、中国に工場を構えています。
アコーディスはセルロース系繊維および糸の大手メーカーであり、ヨーロッパ、米国、ブラジルに生産拠点を置いています。[ 43 ] [ a ]
Visil レーヨンと HOPE FR は、製造時に繊維に シリカが埋め込まれた難燃性のビスコースです。
テネシー州のノースアメリカン・レイヨン社は2000年に閉鎖されるまでビスコースレーヨンを生産していた。[ 44 ] [ b ]
インドネシアは世界最大のレーヨン生産国の一つであり、同国のアジアパシフィックレーヨン(APR)の年間生産能力は24万トンである。 [ 45 ]
韓国の研究者らが、土壌埋設物および下水汚泥中の様々な繊維の生分解性を評価しました。レーヨンは綿よりも、綿はアセテートよりも生分解性が高いことが分かりました。レーヨンベースの生地の撥水性が高いほど、分解速度は遅くなります。[ 46 ]その後の実験では、リヨセルなどの木材ベースの繊維は容易に生分解するのに対し、ポリエステルなどの合成繊維は全く生分解しないことが示されました。 [ 47 ]セイヨウシミ(セイヨウシミ)はレーヨンを食べることができますが、被害は軽微であることがわかりました。これは、テストされたレーヨンの重く滑らかな質感によるものと考えられます。[ 48 ]別の研究では、「人工絹は[...]セイヨウシミによって容易に食べられた」と述べられています。[ 49 ]
2014年の海洋調査によると、深海で見つかった繊維全体の56.9%はレーヨンで、残りはポリエステル、ポリアミド、アセテート、アクリルでした。[ 50 ] 2016年の研究では、フーリエ変換赤外分光法を使用して海洋環境で天然繊維を識別する能力に矛盾があることがわかりました。[ 51 ]その後の海洋マイクロファイバーの研究では、代わりに綿が最も頻繁に一致し(すべての繊維の50%)、その他のセルロース繊維(レーヨン/ビスコース、リネン、ジュート、ケナフ、麻など)が29.5%でした。[ 52 ] FTIRスペクトルを使用して天然セルロース繊維と人工セルロース繊維を区別することが困難であるため、海洋繊維へのレーヨンの特定の寄与のさらなる分析は行われませんでした。
レーヨン製造業者と森林破壊との関連性については、長年にわたり懸念が続いてきました。こうした懸念を受けて、FSCとPEFCはCanopyPlanetと同じプラットフォームに加わり、これらの問題に焦点を当てるようになりました。CanopyPlanetはその後、世界中のすべての人工セルロース製造業者を同じ評価プラットフォームに載せる「Hot Button」レポートの年次発行を開始しました。2020年のレポートでは、すべての製造業者を35点満点で評価しており、最高点はビルラ・セルロース(33点)とレンチング(30.5点)でした。
最も一般的なレーヨン製造方法であるビスコースプロセスでは、毒性の強い二硫化炭素が使用されます。[ 53 ]先進国のレーヨン労働者の健康に深刻な害を及ぼしたことは十分に文書化されており、[ 54 ] [ 55 ] [ 56 ]排出物はレーヨン工場の近くに住む人々やその家畜の健康にも害を及ぼす可能性があります[ 53 ] 。 [ 57 ]現代の工場(主に中国、インドネシア、インド)での障害率は不明です。[ 7 ] [ 33 ]これにより、ビスコースレーヨンの生産に対する倫理的な懸念が生じています。[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 32 ] 2016年現在、発展途上国にある生産施設は、一般的に環境や労働者の安全に関するデータを提供していません。[ 32 ] : 325
2008年現在、世界の二硫化炭素排出量の大部分はレーヨン生産によるものである。[ 58 ] 2004年現在、生産されたレーヨン1キログラムあたり約250グラムの二硫化炭素が排出されている。[ 59 ]
制御技術の進歩により、二硫化炭素の回収と再利用が改善され、二硫化炭素の排出量が削減されました。[ 5 ]これらの技術は、法的に義務付けられておらず、利益も得られない場所では必ずしも実施されていませんでした。[ 57 ]
二硫化炭素は揮発性があり、レーヨンが消費者に届く前に失われます。レーヨン自体は基本的に純粋なセルロースです。[ 32 ]
1930年代の研究では、アメリカのレーヨン工場労働者の30%が二硫化炭素への曝露により深刻な健康被害を受けたことが示されました。コートールド夫妻は、この情報がイギリスで公表されるのを阻止するために尽力しました。[ 8 ]
第二次世界大戦中、ナチスドイツの政治犯はクレーフェルトのプリックス・レーヨン工場で劣悪な環境で働かされました。[ 60 ]ナチスは占領下のヨーロッパ全域でレーヨンを生産するために強制労働を使用しました。[ 8 ]
1990年代、ビスコースレーヨン生産者は、過失による環境汚染を理由に訴訟に直面しました。排出削減技術は一貫して使用されていました。例えば、排出量を約90%削減する炭素層回収技術は、ヨーロッパでは使用されていましたが、米国ではコートールド社によって使用されていませんでした。[ 57 ]汚染制御と労働者の安全が、生産におけるコスト制限要因となり始めました。
日本はビスコースレーヨン1キログラムあたりの二硫化炭素排出量を削減してきた(年間約16%)が、中国を含む他のレーヨン生産国では排出量が規制されていない。レーヨンの生産量は、2004年時点で増加している中国を除き、横ばいまたは減少している。[ 59 ]
レーヨンの生産は主に発展途上国、特に中国、インドネシア、インドに移転している。[ 7 ] [ 8 ]これらの工場での障害発生率は2016年時点で不明であり、[ 7 ] [ 33 ]労働者の安全に対する懸念は続いている。[ 32 ] : 325
関連材料は再生セルロースではなく、セルロースのエステルである。[ 61 ] [ 62 ]
ニトロセルロースは、有機溶剤に溶解するセルロース誘導体です。主に爆薬やラッカーとして使用されます。セルロイドを含む初期のプラスチックの多くは、ニトロセルロースから作られていました。
セルロースアセテートはビスコースレーヨンと多くの特性を共有しており、かつては同じ繊維と考えられていました。しかし、レーヨンは耐熱性があるのに対し、アセテートは溶けやすいという欠点があります。アセテートは手洗いまたはドライクリーニングで丁寧に洗濯する必要があり、タンブル乾燥機で加熱するとアセテート製の衣類は劣化します。[ 63 ] [ 64 ]現在、米国の衣料品ラベルには、これら2つの生地を区別して記載することが義務付けられています。[ 65 ]
セロハンは一般にビスコース法で製造されますが、繊維ではなくシート状に乾燥されます。
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