חומצה פולילקטית היא חומר מתכלה ביולוגית ואחד מחומרי הסיבים המבטיחים במאה ה-21.חומצה פולילקטית (PLA)אינו קיים בטבע ודורש סינתזה מלאכותית. חומר הגלם חומצה לקטית מותסס מגידולים כמו חיטה, סלק סוכר, קסאווה, תירס ודשנים אורגניים. סיבי חומצה פולילקטית, המכונים גם סיבי תירס, ניתנים להפקה על ידי טוויה.
פיתוח סיבי חומצה פולילקטית
חומצה לקטית נמצאת ביוגורט. מאוחר יותר, מדענים גילו שהחומצה המיוצרת מתנועות שרירים בבעלי חיים ובבני אדם היא חומצה לקטית. המצאת חברת דופונט (ממציאה של ניילון) הייתה הראשונה שהשתמשה בפולימרים של חומצה לקטית כדי להכין חומרים פולימריים של חומצה לקטית במעבדה.
למחקר ולפיתוח של סיבי חומצה פולילקטית היסטוריה של למעלה מחצי מאה. חברת Cyanamid האמריקאית פיתחה תפרים נספגים מחומצה פולילקטית בשנות ה-60. בשנת 1989, Zhong Fang היפנית ומכון הייצור Shimadzu שיתפו פעולה כדי לפתח סיב חומצה פולילקטית טהור (LactonTM) ותערובת שלו עם סיבים טבעיים (Corn FiberTM), שהוצג במשחקי החורף בנגאנו בשנת 1998; תאגיד Unijica מיפן פיתח פילמנט חומצה פולילקטית ובד לא ארוג ספון-בונד (TerramacTM) בשנת 2000. חברת Cargill Dow Polymers (CDP) בארצות הברית (כיום NatureWorks) הוציאה סדרת מוצרים (IngeoTM) המכסים שרפי חומצה פולילקטית, סיבים וסרטים בשנת 2003, ונתנה רישיון ל-Trevira בגרמניה לייצר את סדרת IngeoTM של בדים לא ארוגים לשימוש בתחומים כמו רכב, טקסטיל לבית והיגיינה.
התהליך והיישום של סיבי חומצה פולילקטית
כיום, בדי PLA לא ארוגים עיקריים עשויים מחומצה פולילקטית L-PLLA (PLLA) בעלת טוהר אופטי גבוה כחומר גלם, תוך ניצול מאפייני הגבישיות והכיוון הגבוהים שלה, ומיוצרים באמצעות תהליכי ספינינג שונים (ספינינג נמס, ספינינג רטוב, ספינינג יבש, ספינינג רטוב יבש, ספינינג אלקטרוסטטי וכו'). ביניהם, סיבי חומצה פולילקטית שסובבו נמס (סיבים ארוכים, סיבים קצרים) ניתנים לשימוש בתחומי הביגוד, הטקסטיל לבית וכו'. ציוד הייצור והתהליך דומים לפוליאסטר, עם יכולת ספינינג טובה וביצועים בינוניים. לאחר שינוי מתאים, סיבי חומצה פולילקטית יכולים להשיג תכונות מעכבות בעירה (כיבוי עצמי) ותכונות אנטיבקטריאליות טבעיות מעולות. עם זאת, לסיבים PLA שסובבו נמס עדיין יש מקום לשיפור בחוזק מכני, יציבות ממדית בטמפרטורה גבוהה, חוסן ועמידות להזדקנות.
טוויה רטובה, טוויה יבשה, טוויה רטובה יבשה ואלקטרוספינינג של סיבי חומצה פולילקטית (ממברנות) משמשים בעיקר בתחום הביו-רפואי. מוצרים מייצגים כוללים תפרים נספגים בעלי חוזק גבוה, נשאי תרופות, ממברנות נגד הידבקות, עור מלאכותי, פיגומים להנדסת רקמות ועוד.
עם הביקוש הגובר לבדים לא ארוגים חד פעמיים בתחומי הרפואה, הסניטריה, הסינון, הדקורציה ותחומים אחרים, גם בדים לא ארוגים מחומצה פולילקטית הפכו לאחד ממוקדי המחקר והפיתוח.
בשנות ה-90, אוניברסיטת טנסי בארצות הברית חקרה לראשונה בדים לא ארוגים מסוג ספונבונד חומצה פולילקטית ובדים לא ארוגים עם נוזלים. חברת Zhongfang היפנית פיתחה לאחר מכן בדים לא ארוגים מסוג ספונבונד חומצה פולילקטית ליישומים חקלאיים, בעוד שחברת Fibreweb הצרפתית פיתחה בדים לא ארוגים מסוג ספונבונד חומצה פולילקטית, בדים לא ארוגים עם נוזלים ומבנים מרוכבים רב-שכבתיים (DepositaTM). ביניהם, שכבת הבד הלא ארוג הספונבונד מספקת בעיקר תמיכה מכנית, בעוד ששכבת הבד הלא ארוג הספונבונד ושכבת הבד הלא ארוג הספונבונד מספקות יחד אפקטים של מחסום, ספיחה, סינון ובידוד.
אוניברסיטת טונגג'י המקומית, שנגחאי טונגג'יליאנג ביו-חומרים בע"מ, החברות Hengtian צ'אנגג'יאנג ביו-חומרים בע"מ ויחידות אחרות פיתחו בהצלחה בדים לא ארוגים כגון ויסקוזה טוויה, spunlaced, מגולגל חם, אוויר חם וכו' בפיתוח סיבים מרוכבים לבדים לא ארוגים ומוצרים לא ארוגים, המשמשים למוצרים סניטריים חד פעמיים כגון תחבושות היגייניות וחיתולים, כמו גם מסכות פנים, שקיות תה, חומרי סינון אוויר ומים ומוצרים אחרים.
סיבים של חומצה פולילקטית מקודמים באופן נרחב ויושמים בעיצוב פנים של כלי רכב, חבילות סיגריות ואזורים אחרים בשל מקורם הטבעי, יכולת ההתכלות הביולוגית שלו וידידותיותו לסביבה.
המאפיינים של סיבי חומצה פולילקטית
אחד היתרונות המוערכים ביותר של סיבי חומצה פולילקטית הוא יכולתם להתפרק ביולוגית או להיספג בגוף. בתנאי קומפוסטציה סטנדרטיים, יש למדוד את יכולת ההתפרקות הביולוגית, ותוצרי הפירוק הם מים ופחמן דו-חמצני. סיבי חומצה פולילקטית קונבנציונליים עוברים הידרוליזה איטית או אפילו קשה לזיהוי בשימוש רגיל או ברוב הסביבות הטבעיות. לדוגמה, אם קבורים באדמה טבעית במשך שנה, הם למעשה אינם מתפרקים, אך בתנאי קומפוסטציה בטמפרטורה רגילה, הם מתפרקים במשך כשבוע.
הפירוק והספיגה של סיבי חומצה פולילקטית in vivo מושפעים במידה רבה מהגבישיות שלהם. ניסויי פירוק בסימולציה in vitro הראו שסיבי חומצה פולילקטית בעלי גבישיות גבוהה עדיין שומרים על צורתם ועל חוזק של כמעט 80% לאחר 5.3 שנים, ועשויים לקחת 40-50 שנים עד להתפרקות מלאה.
חדשנות והרחבה של סיבי חומצה פולילקטית
כסיב כימי שפותח ויוצר במשך למעלה מחצי מאה, השימוש בפועל בסיבים מחומצה פולילקטית עדיין פחות מאלפית מסיבי פוליאסטר. למרות שגורם העלות מדורג במקום הראשון, לא ניתן להתעלם מביצועיו. שינוי הוא דרך לפיתוח סיבים מחומצה פולילקטית.
סין היא יצרנית וצרכנית מרכזית של סיבים כימיים, ובשנים האחרונות ניתנה עדיפות למחקר על סיבי חומצה פולילקטית שעברו שינוי. ניתן לערבב סיבי חומצה פולילקטית עם "כותנה, פשתן וצמר" טבעיים מסורתיים כדי לייצר בדים ארוגים וסרוגים במכונה בעלי ביצועים משלימים, כמו גם עם סיבים כימיים אחרים כמו ספנדקס ו-PTT כדי לייצר בדים, המשקפים השפעות ידידותיות לעור, נושמות וסופגות לחות. הם קודמו בתחום בדי ההלבשה התחתונה.
Dongguan Liansheng Nonwoven Fabric Co., Ltd., יצרנית של בדים לא ארוגים ובדים לא ארוגים, ראויה לאמונכם!
זמן פרסום: 11 ביוני 2024