科普 | 关于聚乳酸纤维
发布时间:2024-03-01
聚乳酸简介
聚乳酸(PLA)是以可再生植物资源为原料,通过生物技术加工制成。使用这种材料制成的产品废弃后,在堆肥条件下可降解为水和二氧化碳。聚乳酸应用广泛,可以作为塑料进行加工,也可以进行纤维加工,是一种纤塑一体的材料。
聚乳酸纤维融合了天然纤维和化学合成纤维的优点,具备与人体肌肤相近的弱酸性,天然亲肤、抑菌、抗螨、抗过敏,具有良好的悬垂性、滑爽性、透气性,富有光泽感。同时,使用聚乳酸纤维制成的纺织制品还有自熄性的特点,使用安全性高。
一、聚乳酸纤维分类
常用的聚乳酸纤维可以分为聚乳酸短纤维、聚乳酸长丝两大类。
1. 聚乳酸短纤维
聚乳酸短纤维是具有一定强力和弹力等力学性能的纤维产品,其产品种类有纯纺产品,以及与棉、毛、麻、莱赛尔、木代尔等纤维的混纺产品。
图 | eSUN易生聚乳酸单组份短纤维
苏州易生聚乳酸短纤维产品又可进一步细分为常规单组分纤维、超短纤维、双组分纤维、三维卷曲纤维、着色丝、异形截面纤维、功能性纤维等。
2. 聚乳酸长丝
聚乳酸长丝是由多根长单丝经过拉伸、加捻或者变形工序形成的纤维集合体,其一根丝条包含几十根单丝,这称为聚乳酸复合丝,可以纺制成差别化聚乳酸纤维。与此同时,还包括聚乳酸单丝,因其独特的性能,广泛用于医用缝合、渔用、茶包等领域。
图 | eSUN易生聚乳酸长丝
二、聚乳酸纤维性能
聚乳酸纤维除了具有良好的力学性能,柔滑透气外,还具有一般化学纤维所不具有的可生物降解性和生物相容性。
1. 力学性能
根据测试结果显示,聚乳酸纤维的断裂强度为3.2~4.9cN/dtex,比天然棉纤维高,干态时的断裂伸长率与锦纶和羊毛相近,在湿态时伸长率增加,表明聚乳酸纤维制品具有强力高、延伸性好等优点。
2. 生物降解性
在正常温度和湿度下,聚乳酸纤维及其产品相当稳定。当处于有一定温、湿度的自然环境(如沙土、淤泥、海水)下时,聚乳酸会被微生物完全降解成二氧化碳和水。如果将聚乳酸纤维埋入土中,自然降解时间为2~3年;而若将聚乳酸纤维与有机废弃物混合掩埋,则几个月就会分解。
聚乳酸产品废弃物在工业堆肥条件下(温度58℃、湿度98%和微生物条件)3-6个月,即可完全分解为二氧化碳和水,具有十分良好的环保效果。
eSUN易生聚乳酸纤维通过了德国DIN可堆肥认证和美国BPI可降解认证。
3. 生物相容性,抗过敏
聚乳酸由乳酸而来,乳酸是人体内源性物质,且纤维PH值与人体几近一致,使聚乳酸纤维具有良好的生物相容性,和肌肤有极佳的亲和性、无致敏性,产品安全性能好,因而也可广泛应用于生物医疗领域。
4. 抑菌防螨,防霉防臭
聚乳酸纤维表面呈乳酸的弱酸性,使得其具有了天然的天然抑菌性能,能有效抑制螨虫的滋生,并具备了防霉防臭的功效。
5. 服用性
①悬垂性:聚乳酸纤维初始模量低,悬垂系数小,织物具有很好的悬垂性能。
②吸湿透气性:聚乳酸纤维的吸湿性较差,但具有很好的透气性能。
③折皱回复性:聚乳酸纤维在5%拉伸变形时,弹性回复率高达93%,所以纯聚乳酸纤维织物的折皱回复性很好。
④耐磨性及起毛起球性:聚乳酸纤维耐磨性略优于涤纶,但织物有起毛起球现象。
⑤保暖性能好。
聚乳酸纤维属于轻质纤维, 在受潮或被水浸湿后也能较快恢复干爽。聚乳酸纤维相关制品在不同季节能发挥不同的功能。冬天穿用, 保温性能比棉及聚酯纤维等材料好;夏天穿用,透湿性、水扩散性优异, 吸汗快干, 可通过蒸发迅速带走体热。
6. 其他性能
①抗紫外线性能好。
聚乳酸纤维的分子结构中含有大量的C—C和C—H键,它们一般不吸收波长小于290nm的光线,因此照射到地球的紫外线对聚乳酸纤维几乎没有影响,聚乳酸纤维产品拥有良好的抗紫外性能。
②离火即熄、少烟无毒。
聚乳酸纤维不易燃烧,离火即熄,无黑烟毒气排放,有很好的使用安全性。
三、聚乳酸纤维应用
聚乳酸可被制作成短纤、长丝、无纺布等,广泛应用于卫生材料、服装面料、家纺和玩具填充、医疗用品等行业。
1. 卫生材料
聚乳酸无纺布表面光滑,不吸湿,拥有更好的导流性、干爽性、生物相容性和不致敏性,比较适合易过敏人群,可广泛应用于卫生材料相关领域,如卫生巾及纸尿裤面层、导流层、底层,卸妆棉、湿巾、洗脸巾、膜布等一次性卫生用品。
聚乳酸纤维不仅能够很好地解决一次性医疗和卫生用品的抑菌要求,且其可生物降解性也能解决一次性医疗和卫生用品导致的“白色污染”问题。
2. 服用面料
聚乳酸纤维拥有与聚酯/涤纶等材料相近的物理性能、可以定型、强力好、尺寸稳定性好、不刺激皮肤、易洗易干,也可以通过在纺丝时改变工艺及添加其它材料,让聚乳酸纤维具有功能性,如吸湿排汗、防紫外线等,从而开发出独具优势的服用面料。
①运动、休闲服装——DTY低弹丝针织面料(POLO衫、T恤衫等)
②内衣——交织、混纺,改变聚酯纤维不用在内衣里的传统,让内衣有更好的保形性、更安全。
③童装——无过敏、亲肤、难燃,是现代童装的要素之一。
④其他应用。
3. 家纺和玩具填充
①被子、枕头等的填充物:以中空聚乳酸短纤为代表,可以是纯PLA,也可以与其他纤维混合,代替现有的聚酯相关填充物。
②床上用品面料(交织、混纺等):可充分发挥其亲肤性好、不刺激皮肤、不致过敏的优点,克服涤/棉面料的不足,比全棉面料有更好的尺寸稳定性,易洗易干易打理。
4. 医疗用品
口罩、防护服、医用纱布、绷带、床单及高档抑菌产品等。
5. 其他应用
包装材料、农业用布、沙障、过滤丝束、装饰板粘合等。
聚乳酸纤维被誉为“生态纤维”,其原料来源可再生植物资源,将在一定程度上减少纺织行业对石油等不可再生资源的消耗,减少温室效应气体的排放。此外,聚乳酸纤维的生产过程也更加低碳环保,从原料到废弃物均可在土壤或海水中, 经微生物作用分解成二氧化碳和水,燃烧时不会散发毒气,不会造成污染。
苏州易生母公司光华伟业(品牌“eSUN易生”)掌握了聚乳酸化学回收技术并已实现产业化,可建立聚乳酸纤维产品生产的绿色闭环产业链,进一步实现资源的高效回收利用。
聚乳酸纤维在纺织品、工农业、组织工程等多行业和领域都有着巨大的发展潜力。随着许多国家越来越重视生物基材料的发展,聚乳酸纤维将成为21世纪织物与非织造布领域的重点发展产品之一。
苏州易生以聚乳酸纤维和无纺布作为公司主要产品开发及战略发展方向。公司目前的生产能力包括一条1万吨/年熔体直纺聚乳酸纤维生产线、一条1000吨/年聚乳酸热风热轧无纺布生产线、以及三条功能性聚乳酸纤维生产线。其中三条功能性聚乳酸纤维生产线年产能5000吨,可生产多种差别化产品,如聚乳酸三维卷曲纤维、双组份复合纤维、异形截面纤维、聚乳酸长丝和原液着色聚乳酸纤维等。
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