فیبر جادویی پلی لاکتیک اسید، یک ماده زیست تخریب پذیر امیدوارکننده برای قرن بیست و یکم

پلی لاکتیک اسید یک ماده زیست تخریب پذیر و یکی از مواد الیافی امیدوارکننده در قرن بیست و یکم است.اسید پلی لاکتیک (PLA)در طبیعت وجود ندارد و نیاز به سنتز مصنوعی دارد. ماده اولیه اسید لاکتیک از محصولاتی مانند گندم، چغندر قند، کاساوا، ذرت و کودهای آلی تخمیر می‌شود. الیاف اسید پلی لاکتیک، که به عنوان الیاف ذرت نیز شناخته می‌شوند، می‌توانند با ریسندگی به دست آیند.

توسعه الیاف پلی لاکتیک اسید

اسید لاکتیک در ماست یافت می‌شود. بعدها دانشمندان کشف کردند که اسیدی که توسط حرکات ماهیچه‌ای در حیوانات و انسان‌ها تولید می‌شود، اسید لاکتیک است. اختراع شرکت دوپونت (مخترع نایلون) اولین استفاده از پلیمرهای اسید لاکتیک برای تهیه مواد پلیمری پلی لاکتیک اسید در آزمایشگاه بود.

تحقیق و توسعه الیاف پلی‌لاکتیک اسید سابقه‌ای بیش از نیم قرن دارد. سیانامید، یک شرکت آمریکایی، در دهه ۱۹۶۰ نخ‌های بخیه قابل جذب پلی‌لاکتیک اسید را توسعه داد. در سال ۱۹۸۹، ژونگ فانگ ژاپن و موسسه تولیدی شیمادزو برای توسعه الیاف پلی‌لاکتیک اسید ریسیده شده خالص (Lacton™) و ترکیب آن با الیاف طبیعی (Corn Fiber™) که در بازی‌های زمستانی ناگانو ۱۹۹۸ به نمایش گذاشته شد، با یکدیگر همکاری کردند. شرکت یونیجیکا ژاپن در سال ۲۰۰۰ رشته پلی‌لاکتیک اسید و پارچه نبافته اسپان‌باند (Terramac™) را توسعه داد. شرکت کارگیل داو پلیمرز (CDP) در ایالات متحده (که اکنون NatureWorks نام دارد) در سال ۲۰۰۳ مجموعه‌ای از محصولات (Ingeo™) را که شامل رزین‌ها، الیاف و فیلم‌های پلی‌لاکتیک اسید است، منتشر کرد و به Trevira در آلمان مجوز تولید سری Ingeo™ از پارچه‌های نبافته را برای استفاده در زمینه‌هایی مانند خودرو، منسوجات خانگی و بهداشت اعطا کرد.

فرآیند و کاربرد الیاف پلی لاکتیک اسید

در حال حاضر، پارچه‌های نبافته PLA رایج از L-پلی‌لاکتیک اسید (PLLA) با خلوص نوری بالا به عنوان ماده اولیه، با استفاده از ویژگی‌های بلورینگی و جهت‌گیری بالای آن، ساخته می‌شوند و از طریق فرآیندهای ریسندگی مختلف (ریسندگی مذاب، ریسندگی تر، ریسندگی خشک، ریسندگی خشک تر، ریسندگی الکترواستاتیک و غیره) تهیه می‌شوند. در میان آنها، الیاف پلی‌لاکتیک اسید ریسیده شده به روش ذوب ریسی (الیاف بلند، الیاف کوتاه) می‌توانند در زمینه‌های پوشاک، منسوجات خانگی و غیره مورد استفاده قرار گیرند. تجهیزات و فرآیندهای تولید مشابه پلی‌استر هستند، با قابلیت ریسندگی خوب و عملکرد متوسط. پس از اصلاح مناسب، الیاف پلی‌لاکتیک اسید می‌توانند به خواص ضد شعله (خودخاموش‌شوندگی) و ضد باکتری طبیعی برتر دست یابند. با این حال، الیاف PLA ریسیده شده به روش ذوب ریسی هنوز جای بهبود در استحکام مکانیکی، پایداری ابعادی در دمای بالا، انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر پیری را دارد.

ریسندگی تر، ریسندگی خشک، ریسندگی خشک و الکتروریسی الیاف پلی‌لاکتیک اسید (غشاها) عمدتاً در حوزه زیست‌پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. محصولات نمونه شامل بخیه‌های قابل جذب با استحکام بالا، حامل‌های دارو، غشاهای ضد چسبندگی، پوست مصنوعی، داربست‌های مهندسی بافت و غیره هستند.

با افزایش تقاضا برای پارچه‌های نبافته یکبار مصرف در زمینه‌های پزشکی، بهداشتی، فیلتراسیون، دکوراسیون و سایر زمینه‌ها، پارچه‌های نبافته پلی‌لاکتیک اسید نیز به یکی از نقاط مهم تحقیق و توسعه تبدیل شده‌اند.

در دهه 1990، دانشگاه تنسی در ایالات متحده برای اولین بار پارچه‌های نبافته اسپانباند پلی‌لاکتیک اسید و پارچه‌های نبافته دمشی ذوبی را مورد مطالعه قرار داد. متعاقباً شرکت ژاپنی ژونگ‌فانگ پارچه‌های نبافته اسپانباند پلی‌لاکتیک اسید را برای کاربردهای کشاورزی توسعه داد، در حالی که شرکت فرانسوی فایبروب، اسپانباند پلی‌لاکتیک اسید، پارچه‌های نبافته دمشی ذوبی و ساختارهای کامپوزیتی چند لایه (Deposita™) را توسعه داد. در میان آنها، لایه پارچه نبافته اسپانباند عمدتاً پشتیبانی مکانیکی را فراهم می‌کند، در حالی که لایه پارچه نبافته دمشی ذوبی و لایه پارچه نبافته اسپانباند به طور مشترک اثرات مانع، جذب، فیلتراسیون و عایق را فراهم می‌کنند.

دانشگاه داخلی تونگجی، شرکت زیست‌مواد شانگهای تونگجی‌لیانگ، شرکت زیست‌مواد هنگتیان چانگ‌جیانگ و سایر واحدها با موفقیت پارچه‌های نبافته مانند ویسکوز ریسیده، اسپان‌لس، نورد گرم، هوای گرم و غیره را در توسعه الیاف کامپوزیت برای منسوجات نبافته و محصولات نبافته توسعه داده‌اند که برای محصولات بهداشتی یکبار مصرف مانند دستمال‌های بهداشتی و پوشک و همچنین ماسک صورت، چای کیسه‌ای، مواد فیلتر هوا و آب و سایر محصولات استفاده می‌شوند.

الیاف پلی‌لاکتیک اسید به دلیل منبع طبیعی، زیست‌تخریب‌پذیری و سازگاری با محیط زیست، به طور گسترده در فضای داخلی خودرو، بسته‌های سیگار و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار گرفته است.

ویژگی‌های الیاف پلی‌لاکتیک اسید

یکی از مزایای بسیار تحسین‌شده الیاف پلی‌لاکتیک اسید، توانایی آنها در تجزیه زیستی یا جذب در بدن است. در شرایط استاندارد کمپوست، تجزیه‌پذیری زیستی باید اندازه‌گیری شود و محصولات تجزیه، آب و دی‌اکسید کربن هستند. الیاف پلی‌لاکتیک اسید معمولی به آرامی هیدرولیز می‌شوند یا حتی تشخیص آنها در استفاده عادی یا اکثر محیط‌های طبیعی دشوار است. به عنوان مثال، اگر به مدت یک سال در خاک طبیعی دفن شوند، اساساً تجزیه نمی‌شوند، اما در شرایط کمپوست با دمای معمولی، حدود یک هفته تجزیه می‌شوند.

تخریب و جذب الیاف پلی‌لاکتیک اسید در داخل بدن (in vivo) به شدت تحت تأثیر بلورینگی آنها قرار دارد. آزمایش‌های تخریب شبیه‌سازی شده در شرایط آزمایشگاهی (in vitro) نشان داده‌اند که الیاف پلی‌لاکتیک اسید با بلورینگی بالا، پس از ۵.۳ سال همچنان شکل و تقریباً ۸۰٪ استحکام خود را حفظ می‌کنند و ممکن است ۴۰ تا ۵۰ سال طول بکشد تا به طور کامل تخریب شوند.

نوآوری و گسترش الیاف پلی لاکتیک اسید

به عنوان یک نوع الیاف شیمیایی که بیش از نیم قرن است توسعه و تولید می‌شود، میزان استفاده واقعی از الیاف پلی‌لاکتیک اسید هنوز کمتر از یک هزارم الیاف پلی‌استر است. اگرچه عامل هزینه در رتبه اول قرار دارد، اما نمی‌توان عملکرد آن را نادیده گرفت. اصلاح، راهی برای توسعه الیاف پلی‌لاکتیک اسید است.

چین تولیدکننده و مصرف‌کننده اصلی الیاف شیمیایی است و در سال‌های اخیر، تحقیقات روی الیاف اصلاح‌شده پلی‌لاکتیک اسید در اولویت قرار گرفته است. الیاف پلی‌لاکتیک اسید را می‌توان با الیاف طبیعی سنتی «پنبه، کتان و پشم» مخلوط کرد تا پارچه‌های بافته‌شده با ماشین و کشباف با عملکرد مکمل تولید شوند، همچنین می‌توان آنها را با سایر الیاف شیمیایی مانند اسپندکس و PTT مخلوط کرد تا پارچه‌هایی با اثرات سازگار با پوست، تنفس‌پذیر و جاذب رطوبت تولید شوند. این الیاف در زمینه پارچه‌های لباس زیر نیز مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

شرکت پارچه نبافته Dongguan Liansheng با مسئولیت محدود.، تولیدکننده پارچه های نبافته و پارچه های نبافته، شایسته اعتماد شماست!