Το πολυγαλακτικό οξύ είναι ένα βιοδιασπώμενο υλικό και ένα από τα πολλά υποσχόμενα υλικά ινών στον 21ο αιώνα.Πολυγαλακτικό οξύ (PLA)δεν υπάρχει στη φύση και απαιτεί τεχνητή σύνθεση. Η πρώτη ύλη γαλακτικό οξύ ζυμώνεται από καλλιέργειες όπως σιτάρι, ζαχαρότευτλα, μανιόκα, καλαμπόκι και οργανικά λιπάσματα. Οι ίνες πολυγαλακτικού οξέος, επίσης γνωστές ως ίνες καλαμποκιού, μπορούν να ληφθούν με κλώση.
Η ανάπτυξη ινών πολυγαλακτικού οξέος
Το γαλακτικό οξύ βρίσκεται στο γιαούρτι. Αργότερα, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι το οξύ που παράγεται από τις μυϊκές κινήσεις στα ζώα και τους ανθρώπους είναι το γαλακτικό οξύ. Η εφεύρεση της DuPont Corporation (του εφευρέτη του νάιλον) ήταν η πρώτη που χρησιμοποίησε πολυμερή γαλακτικού οξέος για την παρασκευή πολυμερών υλικών πολυγαλακτικού οξέος στο εργαστήριο.
Η έρευνα και ανάπτυξη ινών πολυγαλακτικού οξέος έχει ιστορία άνω των μισού αιώνα. Η Cyanamid, μια αμερικανική εταιρεία, ανέπτυξε ράμματα απορροφήσιμα από πολυγαλακτικό οξύ τη δεκαετία του 1960. Το 1989, η Zhong Fang της Ιαπωνίας και το Shimadzu Manufacturing Institute συνεργάστηκαν για την ανάπτυξη καθαρής κλωστής ίνας πολυγαλακτικού οξέος (LactonTM) και του μείγματός της με φυσικές ίνες (Corn FiberTM), η οποία εκτέθηκε στους Χειμερινούς Ολυμπιακούς Αγώνες του Ναγκάνο το 1998. Η Unijica Corporation της Ιαπωνίας ανέπτυξε νήμα πολυγαλακτικού οξέος και μη υφασμένο ύφασμα κλωστής (TerramacTM) το 2000. Η Cargill Dow Polymers (CDP) στις Ηνωμένες Πολιτείες (τώρα NatureWorks) κυκλοφόρησε μια σειρά προϊόντων (IngeoTM) που καλύπτουν ρητίνες, ίνες και μεμβράνες πολυγαλακτικού οξέος το 2003 και έδωσε άδεια στην Trevira στη Γερμανία για την παραγωγή της σειράς μη υφασμένων υφασμάτων IngeoTM για χρήση σε τομείς όπως τα αυτοκίνητα, τα οικιακά υφάσματα και η υγιεινή.
Η διαδικασία και η εφαρμογή ινών πολυγαλακτικού οξέος
Προς το παρόν, τα κύρια μη υφασμένα υφάσματα PLA κατασκευάζονται από L-πολυγαλακτικό οξύ (PLLA) υψηλής οπτικής καθαρότητας ως πρώτη ύλη, αξιοποιώντας τα υψηλά χαρακτηριστικά κρυσταλλικότητας και προσανατολισμού του, και παρασκευάζονται μέσω διαφορετικών διεργασιών κλώσης (κλώση με τήξη, υγρή κλώση, ξηρή κλώση, ξηρή υγρή κλώση, ηλεκτροστατική κλώση κ.λπ.). Μεταξύ αυτών, οι ίνες πολυγαλακτικού οξέος με τήξη (μακριές ίνες, κοντές ίνες) μπορούν να χρησιμοποιηθούν στους τομείς της ένδυσης, των οικιακών υφασμάτων κ.λπ. Ο εξοπλισμός και η διαδικασία παραγωγής είναι παρόμοια με τον πολυεστέρα, με καλή ικανότητα κλώσης και μέτρια απόδοση. Μετά από κατάλληλη τροποποίηση, οι ίνες πολυγαλακτικού οξέος μπορούν να επιτύχουν ανώτερες επιβραδυντικές φλόγας (αυτοσβεννύονται) και φυσικές αντιβακτηριακές ιδιότητες. Ωστόσο, οι ίνες PLA με τήξη έχουν ακόμη περιθώρια βελτίωσης στη μηχανική αντοχή, τη σταθερότητα διαστάσεων σε υψηλές θερμοκρασίες, την ανθεκτικότητα και την αντοχή στη γήρανση.
Η υγρή κλώση, η ξηρή κλώση, η ξηρή υγρή κλώση και η ηλεκτροκλώση ινών πολυγαλακτικού οξέος (μεμβρανών) χρησιμοποιούνται κυρίως στον βιοϊατρικό τομέα. Αντιπροσωπευτικά προϊόντα περιλαμβάνουν απορροφήσιμα ράμματα υψηλής αντοχής, φορείς φαρμάκων, μεμβράνες αντισύλληψης, τεχνητό δέρμα, ικριώματα μηχανικής ιστών κ.λπ.
Με την αυξανόμενη ζήτηση για μη υφασμένα υφάσματα μιας χρήσης σε ιατρικούς, υγειονομικούς, φιλτραρίσματος, διακόσμησης και άλλους τομείς, τα μη υφασμένα υφάσματα πολυγαλακτικού οξέος έχουν επίσης γίνει ένα από τα hotspots έρευνας και ανάπτυξης.
Τη δεκαετία του 1990, το Πανεπιστήμιο του Τενεσί στις Ηνωμένες Πολιτείες μελέτησε για πρώτη φορά μη υφασμένα υφάσματα από πολυγαλακτικό οξύ με κλωστή και εμφύσηση με λιωμένο νήμα. Η ιαπωνική Zhongfang στη συνέχεια ανέπτυξε μη υφασμένα υφάσματα από πολυγαλακτικό οξύ με κλωστή για γεωργικές εφαρμογές, ενώ η γαλλική εταιρεία Fibreweb ανέπτυξε μη υφασμένα υφάσματα από πολυγαλακτικό οξύ με κλωστή, εμφύσηση με λιωμένο νήμα και πολυστρωματικές σύνθετες δομές (DepositaTM). Μεταξύ αυτών, το στρώμα μη υφασμένου υφάσματος από κλωστή παρέχει κυρίως μηχανική υποστήριξη, ενώ το στρώμα μη υφασμένου υφάσματος από κλωστή και το στρώμα μη υφασμένου υφάσματος από κλωστή παρέχουν από κοινού φαινόμενα φραγμού, προσρόφησης, διήθησης και μόνωσης.
Το Πανεπιστήμιο Domestic Tongji, η Shanghai Tongjieliang Biomaterials Co., Ltd., η Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd. και άλλες μονάδες έχουν αναπτύξει με επιτυχία μη υφασμένα υφάσματα όπως κλωσμένη βισκόζη, κλωσμένη βισκόζη, θερμής έλασης, θερμού αέρα κ.λπ., στην ανάπτυξη σύνθετων ινών για μη υφασμένα και μη υφασμένα προϊόντα, τα οποία χρησιμοποιούνται για προϊόντα υγιεινής μιας χρήσης όπως σερβιέτες και πάνες, καθώς και για μάσκες προσώπου, φακελάκια τσαγιού, υλικά φιλτραρίσματος αέρα και νερού και άλλα προϊόντα.
Οι ίνες πολυγαλακτικού οξέος έχουν προωθηθεί και εφαρμοστεί ευρέως σε εσωτερικούς χώρους αυτοκινήτων, σε δέσμες τσιγάρων και σε άλλους τομείς λόγω της φυσικής τους προέλευσης, της βιοδιασπασιμότητάς τους και της φιλικότητάς τους προς το περιβάλλον.
Τα χαρακτηριστικά των ινών πολυγαλακτικού οξέος
Ένα από τα ιδιαίτερα αναγνωρισμένα πλεονεκτήματα των ινών πολυγαλακτικού οξέος είναι η ικανότητά τους να βιοδιασπώνται ή να απορροφώνται από τον οργανισμό. Υπό τυπικές συνθήκες κομποστοποίησης, πρέπει να μετράται η βιοδιασπασιμότητα και τα προϊόντα αποικοδόμησης είναι το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα. Οι συμβατικές ίνες πολυγαλακτικού οξέος υδρολύονται αργά ή ακόμη και είναι δύσκολο να ανιχνευθούν σε κανονική χρήση ή στα περισσότερα φυσικά περιβάλλοντα. Για παράδειγμα, εάν θαφτούν σε φυσικό έδαφος για ένα χρόνο, ουσιαστικά δεν αποικοδομούνται, αλλά υπό κανονικές συνθήκες κομποστοποίησης σε θερμοκρασία, αποικοδομούνται για περίπου μία εβδομάδα.
Η αποικοδόμηση και η απορρόφηση των ινών πολυγαλακτικού οξέος in vivo επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από την κρυσταλλικότητά τους. Πειράματα προσομοίωσης αποικοδόμησης in vitro έχουν δείξει ότι οι ίνες πολυγαλακτικού οξέος υψηλής κρυσταλλικότητας διατηρούν το σχήμα τους και σχεδόν την αντοχή τους σε ποσοστό 80% μετά από 5,3 χρόνια και μπορεί να χρειαστούν 40-50 χρόνια για να αποικοδομηθούν πλήρως.
Καινοτομία και επέκταση των ινών πολυγαλακτικού οξέος
Ως μια ποικιλία χημικών ινών που αναπτύσσεται και παράγεται για πάνω από μισό αιώνα, η πραγματική χρήση ινών πολυγαλακτικού οξέος εξακολουθεί να είναι μικρότερη από το ένα χιλιοστό των ινών πολυεστέρα. Αν και ο παράγοντας κόστους κατατάσσεται στην πρώτη θέση, η απόδοσή του δεν μπορεί να αγνοηθεί. Η τροποποίηση είναι ένας τρόπος για την ανάπτυξη ινών πολυγαλακτικού οξέος.
Η Κίνα είναι σημαντικός παραγωγός και καταναλωτής χημικών ινών και τα τελευταία χρόνια έχει δοθεί προτεραιότητα στην έρευνα για τις τροποποιημένες ίνες πολυγαλακτικού οξέος. Οι ίνες πολυγαλακτικού οξέος μπορούν να αναμειχθούν με παραδοσιακό φυσικό «βαμβάκι, λινό και μαλλί» για την κατασκευή υφασμάτων μηχανικής ύφανσης και πλεκτών με συμπληρωματική απόδοση, καθώς και με άλλες χημικές ίνες όπως το spandex και το PTT για την κατασκευή υφασμάτων που είναι φιλικά προς το δέρμα, αναπνέουν και απορροφούν την υγρασία. Έχουν προωθηθεί στον τομέα των υφασμάτων εσωρούχων.
Dongguan Liansheng Nonwoven Fabric Co., Ltd., κατασκευαστής μη υφασμένων υφασμάτων και μη υφασμένων υφασμάτων, αξίζει την εμπιστοσύνη σας!
Ώρα δημοσίευσης: 11 Ιουνίου 2024