ألياف حمض البوليلاكتيك السحرية، مادة قابلة للتحلل البيولوجي واعدة للقرن الحادي والعشرين

حمض البوليلاكتيك هو مادة قابلة للتحلل البيولوجي وأحد المواد الليفية الواعدة في القرن الحادي والعشرين.حمض البوليلاكتيك (PLA)لا يوجد حمض اللاكتيك في الطبيعة، ويتطلب تركيبًا صناعيًا. يُخمَّر حمض اللاكتيك، المادة الخام، من محاصيل مثل القمح، وبنجر السكر، والكسافا، والذرة، والأسمدة العضوية. يمكن الحصول على ألياف حمض اللاكتيك، المعروفة أيضًا بألياف الذرة، عن طريق الغزل.

تطوير ألياف حمض البوليلاكتيك

يوجد حمض اللاكتيك في الزبادي. لاحقًا، اكتشف العلماء أن الحمض الناتج عن حركة العضلات لدى الحيوانات والبشر هو حمض اللاكتيك. كان اختراع شركة دوبونت (مخترعة النايلون) أول من استخدم بوليمرات حمض اللاكتيك لتحضير مواد بوليمرية من حمض البولي لاكتيك في المختبر.

يعود تاريخ البحث والتطوير في مجال ألياف حمض البولي لاكتيك إلى أكثر من نصف قرن. طورت شركة سياناميد الأمريكية خيوطًا جراحية قابلة للامتصاص من حمض البولي لاكتيك في ستينيات القرن الماضي. في عام ١٩٨٩، تعاونت شركة تشونج فانغ اليابانية ومعهد شيمادزو للتصنيع لتطوير ألياف حمض البولي لاكتيك المغزولة النقية (لاكتون™) ومزيجها مع الألياف الطبيعية (ألياف الذرة™)، والتي عُرضت في دورة ألعاب ناغانو الشتوية عام ١٩٩٨. طورت شركة Unijica Corporation اليابانية خيوط حمض البوليلكتيك والأقمشة غير المنسوجة المغزولة (TerramacTM) في عام 2000. وأصدرت شركة Cargill Dow Polymers (CDP) في الولايات المتحدة (NatureWorks الآن) سلسلة من المنتجات (IngeoTM) تغطي راتنجات حمض البوليلكتيك والألياف والأفلام في عام 2003، كما رخصت لشركة Trevira في ألمانيا لإنتاج سلسلة IngeoTM من الأقمشة غير المنسوجة للاستخدام في مجالات مثل السيارات والمنسوجات المنزلية والنظافة.

عملية وتطبيق ألياف حمض البوليلاكتيك

حاليًا، تُصنع أقمشة PLA غير المنسوجة الشائعة من حمض البولي لاكتيك (PLLA) عالي النقاء البصري كمادة خام، مستفيدةً من خصائصه البلورية العالية واتجاهه، وتُحضّر عبر عمليات غزل مختلفة (الغزل بالذوبان، والغزل الرطب، والغزل الجاف، والغزل الجاف الرطب، والغزل الكهروستاتيكي، وغيرها). من بينها، يمكن استخدام ألياف حمض البولي لاكتيك المغزولة بالذوبان (ألياف طويلة، ألياف قصيرة) في مجالات الملابس والمنسوجات المنزلية، وغيرها. تُشبه معدات وطريقة الإنتاج ألياف البوليستر، مع قابلية غزل جيدة وأداء متوسط. بعد إجراء التعديلات المناسبة، يمكن لألياف حمض البولي لاكتيك تحقيق خصائص ممتازة في مقاومة اللهب (الإطفاء الذاتي) ومضادات البكتيريا الطبيعية. ومع ذلك، لا يزال أمام ألياف PLA المغزولة بالذوبان مجال للتحسين من حيث القوة الميكانيكية، وثبات الأبعاد في درجات الحرارة العالية، والمرونة، ومقاومة الشيخوخة.

تُستخدم ألياف (أغشية) حمض البولي لاكتيك بشكل رئيسي في المجال الطبي الحيوي، سواءً بالغزل الرطب أو الجاف أو الجاف الرطب أو الغزل الكهربائي. ومن المنتجات النموذجية خيوط جراحية عالية القوة وقابلة للامتصاص، وحاملات الأدوية، والأغشية المانعة للالتصاق، والجلد الاصطناعي، وهياكل هندسة الأنسجة، وغيرها.

مع تزايد الطلب على الأقمشة غير المنسوجة التي تستخدم لمرة واحدة في المجالات الطبية والصحية والترشيح والديكور وغيرها من المجالات، أصبحت الأقمشة غير المنسوجة المصنوعة من حمض البوليلكتيك أيضًا واحدة من النقاط الساخنة للبحث والتطوير.

في تسعينيات القرن الماضي، أجرت جامعة تينيسي الأمريكية أول دراسة على الأقمشة غير المنسوجة المغزولة بحمض البولي لاكتيك والمنتفخة بالذوبان. وطوّرت شركة Zhongfang اليابانية لاحقًا أقمشة غير منسوجة مغزولة بحمض البولي لاكتيك للتطبيقات الزراعية، بينما طوّرت شركة Fibreweb الفرنسية أقمشة مغزولة بحمض البولي لاكتيك، والأقمشة غير المنسوجة المغزولة بالذوبان، والهياكل المركبة متعددة الطبقات (DepositaTM). ومن بين هذه الأقمشة، توفر طبقة الأقمشة غير المنسوجة المغزولة بالذوبان دعمًا ميكانيكيًا بشكل أساسي، بينما توفر طبقة الأقمشة غير المنسوجة المغزولة بالذوبان وطبقة الأقمشة غير المنسوجة المغزولة بالذوبان معًا خصائص الحاجز والامتصاص والترشيح والعزل.

نجحت جامعة تونغجي المحلية وشركة شنغهاي تونغجيليانغ للمواد الحيوية المحدودة وشركة هينجتيان تشانغجيانج للمواد الحيوية المحدودة ووحدات أخرى في تطوير أقمشة غير منسوجة مثل الفيسكوز المغزول والخيوط المغزولة والمدرفلة على الساخن والهواء الساخن وما إلى ذلك في تطوير الألياف المركبة للأقمشة غير المنسوجة والمنتجات غير المنسوجة، والتي تستخدم في المنتجات الصحية التي تستخدم لمرة واحدة مثل الفوط الصحية والحفاضات، بالإضافة إلى أقنعة الوجه وأكياس الشاي ومواد ترشيح الهواء والماء وغيرها من المنتجات.

تم الترويج على نطاق واسع لألياف حمض البوليكتيك وتطبيقها في التصميمات الداخلية للسيارات وحزم السجائر وغيرها من المجالات بسبب مصدرها الطبيعي وقابليتها للتحلل البيولوجي وصديقتها للبيئة.

خصائص ألياف حمض البوليلاكتيك

من المزايا المعروفة لألياف حمض البولي لاكتيك قدرتها على التحلل الحيوي أو الامتصاص داخل الجسم. في ظل ظروف التسميد القياسية، يجب قياس قابلية التحلل الحيوي، ونواتج التحلل هي الماء وثاني أكسيد الكربون. تتحلل ألياف حمض البولي لاكتيك التقليدية ببطء، بل يصعب رصدها في الاستخدام العادي أو في معظم البيئات الطبيعية. على سبيل المثال، إذا دُفنت في تربة طبيعية لمدة عام، فإنها لا تتحلل عمليًا، ولكن في ظل ظروف التسميد في درجات الحرارة العادية، تتحلل لمدة أسبوع تقريبًا.

يتأثر تحلل ألياف حمض البولي لاكتيك وامتصاصها في الجسم الحي بشكل كبير ببلورتها. وقد أظهرت تجارب التحلل المُحاكية في المختبر أن ألياف حمض البولي لاكتيك عالية التبلور تحافظ على شكلها وقوتها بنسبة تقارب 80% بعد 5.3 سنوات، وقد تستغرق 40-50 عامًا لتتحلل تمامًا.

الابتكار والتوسع في ألياف حمض البوليلاكتيك

باعتبارها صنفًا من الألياف الكيميائية، طُوِّرَ وأُنتِجَ لأكثر من نصف قرن، فإن الاستخدام الفعلي لألياف حمض البولي لاكتيك لا يزال أقل من واحد على ألف من ألياف البوليستر. ورغم أن عامل التكلفة يحتل المرتبة الأولى، إلا أنه لا يمكن تجاهل أدائها. ويُعدّ التعديل وسيلةً لتطوير ألياف حمض البولي لاكتيك.

الصين من أكبر منتجي ومستهلكي الألياف الكيميائية، وفي السنوات الأخيرة، أُعطيت الأولوية لأبحاث ألياف حمض البولي لاكتيك المُعدّلة. يمكن مزج ألياف حمض البولي لاكتيك مع الألياف الطبيعية التقليدية (القطن والكتان والصوف) لإنتاج أقمشة منسوجة آليًا ومحبوكة بأداء متكامل، بالإضافة إلى مزجها مع ألياف كيميائية أخرى مثل الإسباندكس وPTT لإنتاج أقمشة ناعمة على البشرة، ومسامية، وممتصة للرطوبة. وقد رُوّج لها في مجال أقمشة الملابس الداخلية.

شركة دونغقوان ليان شنغ للأقمشة غير المنسوجة المحدودة، الشركة المصنعة للأقمشة غير المنسوجة والأقمشة غير المنسوجة، تستحق ثقتكم!