L'acido polilattico è un materiale biodegradabile e uno dei materiali fibrosi più promettenti del XXI secolo.Acido polilattico (PLA)Non esiste in natura e richiede la sintesi artificiale. La materia prima, l'acido lattico, viene fermentata da colture come grano, barbabietola da zucchero, manioca, mais e fertilizzanti organici. Le fibre di acido polilattico, note anche come fibre di mais, possono essere ottenute mediante filatura.
Lo sviluppo delle fibre di acido polilattico
L'acido lattico è presente nello yogurt. Successivamente, gli scienziati hanno scoperto che l'acido prodotto dai movimenti muscolari negli animali e negli esseri umani è l'acido lattico. L'invenzione della DuPont Corporation (l'inventore del nylon) è stata la prima a utilizzare polimeri di acido lattico per preparare materiali polimerici di acido polilattico in laboratorio.
La ricerca e lo sviluppo di fibre di acido polilattico hanno una storia di oltre mezzo secolo. Cyanamid, un'azienda americana, ha sviluppato suture assorbibili in acido polilattico negli anni '60. Nel 1989, la giapponese Zhong Fang e lo Shimadzu Manufacturing Institute hanno collaborato per sviluppare la fibra di acido polilattico filata pura (Lacton™) e la sua miscela con fibre naturali (Corn Fiber™), presentata ai Giochi invernali di Nagano del 1998; la giapponese Unijica Corporation ha sviluppato filamenti di acido polilattico e tessuto non tessuto spunbond (Terramac™) nel 2000. Cargill Dow Polymers (CDP) negli Stati Uniti (ora NatureWorks) ha lanciato una serie di prodotti (Ingeo™) che comprende resine, fibre e film di acido polilattico nel 2003 e ha concesso in licenza a Trevira in Germania la produzione della serie di tessuti non tessuti Ingeo™ per l'uso in settori come l'automobile, i tessuti per la casa e l'igiene.
Il processo e l'applicazione delle fibre di acido polilattico
Attualmente, i principali tessuti non tessuti in PLA sono realizzati a partire da acido L-polilattico (PLLA) ad elevata purezza ottica come materia prima, sfruttandone le elevate caratteristiche di cristallinità e orientamento, e preparati attraverso diversi processi di filatura (filatura a fusione, filatura a umido, filatura a secco, filatura a secco umido, filatura elettrostatica, ecc.). Tra questi, le fibre di acido polilattico filate a fusione (fibre lunghe, fibre corte) possono essere utilizzate nei settori dell'abbigliamento, dei tessuti per la casa, ecc. Le attrezzature e il processo di produzione sono simili a quelli del poliestere, con buona filabilità e prestazioni moderate. Dopo opportune modifiche, le fibre di acido polilattico possono raggiungere proprietà ignifughe superiori (autoestinguenti) e antibatteriche naturali. Tuttavia, la fibra di PLA filata a fusione ha ancora margini di miglioramento in termini di resistenza meccanica, stabilità dimensionale alle alte temperature, resilienza e resistenza all'invecchiamento.
La filatura a umido, la filatura a secco, la filatura a secco-umido e l'elettrofilatura delle fibre di acido polilattico (membrane) sono utilizzate principalmente in campo biomedico. Tra i prodotti rappresentativi figurano suture assorbibili ad alta resistenza, carrier per farmaci, membrane antiaderenti, pelle artificiale, scaffold per l'ingegneria tissutale, ecc.
Con la crescente domanda di tessuti non tessuti monouso nei settori medico, sanitario, della filtrazione, della decorazione e in altri settori, anche i tessuti non tessuti in acido polilattico sono diventati uno dei settori più caldi della ricerca e dello sviluppo.
Negli anni '90, l'Università del Tennessee negli Stati Uniti ha studiato per la prima volta i tessuti non tessuti spunbond e melt blown in acido polilattico. Successivamente, la giapponese Zhongfang ha sviluppato tessuti non tessuti spunbond in acido polilattico per applicazioni agricole, mentre la francese Fibreweb ha sviluppato tessuti non tessuti spunbond in acido polilattico, tessuti non tessuti melt blown e strutture composite multistrato (DepositaTM). Tra questi, lo strato di tessuto non tessuto spunbond fornisce principalmente supporto meccanico, mentre lo strato di tessuto non tessuto melt blown e lo strato di tessuto non tessuto spunbond forniscono congiuntamente effetti di barriera, adsorbimento, filtrazione e isolamento.
La Tongji University nazionale, la Shanghai Tongjieliang Biomaterials Co., Ltd., la Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd. e altre unità hanno sviluppato con successo tessuti non tessuti come viscosa filata, spunlaced, laminati a caldo, ad aria calda, ecc. nello sviluppo di fibre composite per tessuti non tessuti e prodotti non tessuti, che vengono utilizzati per prodotti sanitari monouso come assorbenti e pannolini, nonché maschere facciali, bustine di tè, materiali filtranti per aria e acqua e altri prodotti.
La fibra di acido polilattico è stata ampiamente promossa e applicata negli interni delle automobili, nei pacchetti di sigarette e in altri settori grazie alla sua origine naturale, alla biodegradabilità e al rispetto dell'ambiente.
Le caratteristiche delle fibre di acido polilattico
Uno dei vantaggi più apprezzati delle fibre di acido polilattico è la loro capacità di biodegradarsi o di essere assorbite dall'organismo. In condizioni di compostaggio standard, la biodegradabilità deve essere misurata e i prodotti di degradazione sono acqua e anidride carbonica. Le fibre di acido polilattico convenzionali si idrolizzano lentamente o addirittura difficilmente rilevabili nell'uso normale o nella maggior parte degli ambienti naturali. Ad esempio, se interrate nel terreno naturale per un anno, sostanzialmente non si degradano, ma in condizioni di compostaggio a temperatura normale, si degradano in circa una settimana.
La degradazione e l'assorbimento delle fibre di acido polilattico in vivo sono fortemente influenzati dalla loro cristallinità. Esperimenti di degradazione in vitro simulati hanno dimostrato che le fibre di acido polilattico ad alta cristallinità mantengono la loro forma e una resistenza pari a quasi l'80% dopo 5,3 anni, e possono impiegare 40-50 anni per degradarsi completamente.
Innovazione ed espansione delle fibre di acido polilattico
Essendo una fibra chimica sviluppata e prodotta da oltre mezzo secolo, l'utilizzo effettivo della fibra di acido polilattico è ancora inferiore a un millesimo di quello della fibra di poliestere. Sebbene il fattore costo sia al primo posto, le sue prestazioni non possono essere ignorate. La modificazione è un modo per sviluppare fibre di acido polilattico.
La Cina è un importante produttore e consumatore di fibre chimiche e, negli ultimi anni, la ricerca sulle fibre di acido polilattico modificato ha assunto un ruolo prioritario. Le fibre di acido polilattico possono essere miscelate con i tradizionali tessuti naturali "cotone, lino e lana" per realizzare tessuti a macchina e a maglia con prestazioni complementari, nonché con altre fibre chimiche come spandex e PTT per realizzare tessuti che riflettono effetti delicati sulla pelle, traspiranti e traspiranti. Sono state promosse nel campo dei tessuti per l'intimo.
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Data di pubblicazione: 11-06-2024