Polymaitohappo on biohajoava materiaali ja yksi lupaavimmista kuitumateriaaleista 2000-luvulla.Polymaitohappo (PLA)ei esiinny luonnossa ja vaatii keinotekoista synteesiä. Raaka-aine, maitohappo, fermentoidaan viljelykasveista, kuten vehnästä, sokerijuurikkaasta, maniokista, maissista ja luomulannoitteista. Polymaitohappokuituja, jotka tunnetaan myös maissikuituina, voidaan saada kehräämällä.
Polymaitohappokuitujen kehitys
Maitohappoa löytyy jogurtista. Myöhemmin tiedemiehet havaitsivat, että eläinten ja ihmisten lihasten liikkeiden tuottama happo on maitohappoa. DuPont Corporationin (nailonin keksijän) keksintö oli ensimmäinen, joka käytti maitohappopolymeerejä polymaitohappopolymeerimateriaalien valmistukseen laboratoriossa.
Polymaitohappokuitujen tutkimuksella ja kehityksellä on yli puolen vuosisadan historia. Amerikkalainen yritys Cyanamid kehitti polymaitohappoon imeytyviä ompeleita 1960-luvulla. Vuonna 1989 japanilaiset Zhong Fang ja Shimadzu Manufacturing Institute kehittivät yhteistyössä puhtaasti kehrättyä polymaitohappokuitua (Lacton™) ja sen ja luonnonkuitujen sekoitusta (Corn Fiber™), joka esiteltiin vuoden 1998 Naganon talviolympialaisissa. Japanilainen Unijica Corporation kehitti polymaitohappofilamentin ja kehrätyn kuitukankaan (Terramac™) vuonna 2000. Yhdysvaltalainen Cargill Dow Polymers (CDP) (nykyisin NatureWorks) julkaisi vuonna 2003 tuotesarjan (Ingeo™), joka kattoi polymaitohappohartseja, -kuituja ja -kalvoja, ja myönsi Saksassa Treviralle lisenssin Ingeo™-kuitukankaiden valmistukseen esimerkiksi autoteollisuudessa, kodintekstiileissä ja hygienia-alalla.
Polymaitohappokuitujen prosessi ja käyttö
Tällä hetkellä valtavirran PLA-kuitukankaat valmistetaan raaka-aineena erittäin optisesti puhtaasta L-polymaitohaposta (PLLA) hyödyntäen sen korkeaa kiteisyyttä ja orientaatio-ominaisuuksia. Ne valmistetaan erilaisilla kehruuprosesseilla (sulakehruu, märkäkehruu, kuivakehruu, kuivamärkäkehruu, sähköstaattinen kehruu jne.). Näistä sulakehruttuja polymaitohappokuituja (pitkiä kuituja, lyhyitä kuituja) voidaan käyttää vaatteiden, kodintekstiilien jne. aloilla. Tuotantolaitteet ja -prosessi ovat samanlaisia kuin polyesterillä, ja niillä on hyvä kehrättävyys ja kohtalainen suorituskyky. Asianmukaisen muokkaamisen jälkeen polymaitohappokuidut voivat saavuttaa erinomaisen palonestokyvyn (itsesammuvan) ja luonnollisen antibakteerisen ominaisuuksien. Sulakehrätyllä PLA-kuidulla on kuitenkin vielä parantamisen varaa mekaanisen lujuuden, korkeiden lämpötilojen mittapysyvyyden, kimmoisuuden ja ikääntymiskestävyyden suhteen.
Polymaitohappokuitujen (kalvojen) märkäkehruuta, kuivakehruuta, kuivamärkäkehruuta ja sähkökehruuta käytetään pääasiassa biolääketieteen alalla. Tyypillisiä tuotteita ovat erittäin lujat imukykyiset ompeleet, lääkeaineiden kantajat, tarttumattomat kalvot, keinotekoinen iho, kudostekniikan tukirakenteet jne.
Kertakäyttöisten kuitukankaiden kysynnän kasvaessa lääketieteen, saniteetti-, suodatus-, sisustus- ja muilla aloilla polymaitohappokuitukankaista on tullut myös yksi tutkimus- ja kehityskohteista.
1990-luvulla Yhdysvalloissa Tennesseen yliopisto tutki ensimmäisen kerran polymaitohappokehruunsidottuja ja sulapuhallettuja kuitukankaita. Japanilainen Zhongfang kehitti myöhemmin polymaitohappokehruunsidottuja kuitukankaita maatalouskäyttöön, ja ranskalainen Fibreweb-yritys kehitti polymaitohappokehruunsidottuja, sulapuhallettuja kuitukankaita ja monikerroksisia komposiittirakenteita (DepositaTM). Näistä kehruunsidottu kuitukangaskerros tarjoaa pääasiassa mekaanista tukea, kun taas sulapuhallettu kuitukangaskerros ja kehruunsidottu kuitukangaskerros yhdessä tarjoavat este-, adsorptio-, suodatus- ja eristysominaisuuksia.
Kotimainen Tongjin yliopisto, Shanghain Tongjieliang Biomaterials Co., Ltd., Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd. ja muut yksiköt ovat onnistuneesti kehittäneet kuitukankaita, kuten kehrättyä viskoosia, kehrättyä neulattua, kuumavalssattua, kuumailmakuitua jne., komposiittikuitujen kehittämiseksi kuitukankaille ja kuitukankaille, joita käytetään kertakäyttöisissä hygieniatuotteissa, kuten terveyssiteissä ja vaipoissa, sekä kasvonaamioissa, teepusseissa, ilman- ja vedensuodatusmateriaaleissa ja muissa tuotteissa.
Polymaitohappokuitua on laajalti edistetty ja käytetty autojen sisätiloissa, savukkeiden nipuissa ja muilla alueilla sen luonnollisen lähteen, biohajoavuuden ja ympäristöystävällisyyden vuoksi.
Polymaitohappokuitujen ominaisuudet
Yksi polymaitohappokuitujen ylistetyistä eduista on niiden kyky hajoa biologisesti eli imeytyä elimistöön. Tavanomaisissa kompostointiolosuhteissa biohajoavuus on mitattava, ja hajoamistuotteet ovat vesi ja hiilidioksidi. Perinteiset polymaitohappokuidut hydrolysoituvat hitaasti tai jopa vaikeasti havaittavissa normaalikäytössä tai useimmissa luonnollisissa ympäristöissä. Esimerkiksi jos ne haudataan luonnonmaahan vuodeksi, ne eivät periaatteessa hajoa, mutta normaaleissa kompostointiolosuhteissa ne hajoavat noin viikon ajan.
Polymaitohappokuitujen hajoamiseen ja imeytymiseen in vivo vaikuttaa suuresti niiden kiteisyys. Simulaatioissa tehdyt in vitro -hajoamiskokeet ovat osoittaneet, että korkean kiteisyyden omaavat polymaitohappokuidut säilyttävät muotonsa ja lähes 80 %:n lujuutensa 5,3 vuoden kuluttua, ja täydellinen hajoaminen voi kestää 40–50 vuotta.
Polymaitohappokuitujen innovaatio ja laajentuminen
Yli puoli vuosisataa kestäneen kehityksen ja tuotannon aikana polymaitohappokuidun todellinen käyttöaste on edelleen alle tuhannesosa polyesterikuidun käyttöasteesta. Vaikka kustannukset ovat ensisijainen tekijä, sen suorituskykyä ei voida sivuuttaa. Modifiointi on yksi tapa kehittää polymaitohappokuituja.
Kiina on merkittävä kemiallisten kuitujen tuottaja ja kuluttaja, ja viime vuosina modifioitujen polymaitohappokuitujen tutkimukselle on annettu etusija. Polymaitohappokuituja voidaan sekoittaa perinteiseen luonnonkuitujen "puuvillaan, pellavaan ja villaan" koneella kudottujen ja neulottujen kankaiden valmistamiseksi, joilla on toisiaan täydentävät ominaisuudet, sekä muiden kemiallisten kuitujen, kuten spandexin ja PTT:n, kanssa ihoystävällisten, hengittävien ja kosteutta siirtävien kankaiden valmistamiseksi. Niitä on edistetty alusvaatekankaiden alalla.
Dongguan Liansheng Nonwoven Fabric Co., Ltd., kuitukankaiden ja kuitukankaiden valmistaja, on luottamuksesi arvoinen!
Julkaisun aika: 11. kesäkuuta 2024