เส้นใยโพลีแลกติกแอซิดมหัศจรรย์ วัสดุชีวภาพที่ย่อยสลายได้ซึ่งมีแนวโน้มดีสำหรับศตวรรษที่ 21

กรดโพลีแล็กติกเป็นวัสดุชีวภาพที่ย่อยสลายได้และเป็นหนึ่งในวัสดุเส้นใยที่มีแนวโน้มดีในศตวรรษที่ 21กรดโพลีแล็กติก (PLA)ไม่มีอยู่ในธรรมชาติและต้องอาศัยการสังเคราะห์ กรดแลคติกเป็นวัตถุดิบที่ได้จากการหมักพืชผล เช่น ข้าวสาลี หัวบีท มันสำปะหลัง ข้าวโพด และปุ๋ยอินทรีย์ เส้นใยโพลีแล็กติกแอซิด หรือที่รู้จักกันในชื่อเส้นใยข้าวโพด สามารถผลิตได้โดยการปั่นด้าย

การพัฒนาเส้นใยโพลีแล็กติกแอซิด

กรดแลคติกพบได้ในโยเกิร์ต ต่อมานักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่ากรดที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อในสัตว์และมนุษย์คือกรดแลคติก การประดิษฐ์ของบริษัทดูปองท์ (ผู้ประดิษฐ์ไนลอน) ถือเป็นบริษัทแรกที่ใช้พอลิเมอร์กรดแลคติกเพื่อเตรียมวัสดุพอลิเมอร์กรดพอลิแลคติกในห้องปฏิบัติการ

การวิจัยและพัฒนาเส้นใยกรดโพลีแลคติกมีประวัติศาสตร์ยาวนานกว่าครึ่งศตวรรษ Cyanamid บริษัทสัญชาติอเมริกัน ได้พัฒนาไหมเย็บแบบดูดซึมได้ในช่วงทศวรรษ 1960 ในปี 1989 Zhong Fang ของญี่ปุ่น และ Shimadzu Manufacturing Institute ได้ร่วมมือกันพัฒนาเส้นใยกรดโพลีแลคติกปั่นบริสุทธิ์ (LactonTM) และเส้นใยผสมธรรมชาติ (Corn FiberTM) ซึ่งได้จัดแสดงในงานกีฬาฤดูหนาวนากาโน ปี 1998 ในปี 2000 Unijica Corporation ของญี่ปุ่น ได้พัฒนาเส้นใยกรดโพลีแลคติกและผ้าไม่ทอสปันบอนด์ (TerramacTM) ในปี 2003 Cargill Dow Polymers (CDP) ในสหรัฐอเมริกา (ปัจจุบันคือ NatureWorks) ได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์ชุด (IngeoTM) ซึ่งประกอบด้วยเรซิน เส้นใย และฟิล์มกรดโพลีแลคติก ในปี 2003 และได้อนุญาตให้ Trevira ในประเทศเยอรมนีผลิตผ้าไม่ทอ IngeoTM สำหรับการใช้งานในด้านต่างๆ เช่น ยานยนต์ สิ่งทอภายในบ้าน และสุขอนามัย

กระบวนการและการประยุกต์ใช้เส้นใยโพลีแล็กติกแอซิด

ปัจจุบัน ผ้าไม่ทอ PLA ทั่วไปผลิตจากกรด L-polylactic acid (PLLA) ที่มีความบริสุทธิ์ทางแสงสูงเป็นวัตถุดิบ โดยใช้คุณสมบัติความเป็นผลึกและการวางตัวสูง ผ่านกระบวนการปั่นด้ายแบบต่างๆ (เช่น การปั่นด้ายแบบหลอมละลาย การปั่นด้ายแบบเปียก การปั่นด้ายแบบแห้ง การปั่นด้ายแบบเปียกแห้ง การปั่นด้ายแบบไฟฟ้าสถิต เป็นต้น) เส้นใยโพลีแลคติกแอซิดที่ปั่นด้วยกระบวนการหลอมละลาย (เส้นใยยาวและเส้นใยสั้น) สามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมเสื้อผ้า สิ่งทอสำหรับใช้ภายในบ้าน และอื่นๆ ได้ อุปกรณ์และกระบวนการผลิตมีความคล้ายคลึงกับโพลีเอสเตอร์ มีความสามารถในการปั่นด้ายที่ดีและประสิทธิภาพปานกลาง หลังจากการดัดแปลงที่เหมาะสม เส้นใยโพลีแลคติกแอซิดสามารถให้คุณสมบัติการหน่วงไฟ (ดับเองได้) และคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียตามธรรมชาติได้ดีกว่า อย่างไรก็ตาม เส้นใย PLA ที่ปั่นด้วยกระบวนการหลอมละลายยังมีช่องว่างสำหรับการพัฒนาในด้านความแข็งแรงเชิงกล ความเสถียรของขนาดที่อุณหภูมิสูง ความยืดหยุ่น และความทนทานต่อการเสื่อมสภาพ

การปั่นแบบเปียก การปั่นแบบแห้ง การปั่นแบบแห้งเปียก และการปั่นแบบอิเล็กโทรสปินนิงของเส้นใยโพลีแล็กติกแอซิด (เยื่อ) มักถูกนำมาใช้ในสาขาชีวการแพทย์ ผลิตภัณฑ์ที่นำเสนอประกอบด้วยไหมเย็บแผลแบบดูดซึมที่มีความแข็งแรงสูง แผ่นรองยา เยื่อป้องกันการยึดเกาะ ผิวหนังเทียม โครงสร้างสำหรับวิศวกรรมเนื้อเยื่อ และอื่นๆ

ด้วยความต้องการผ้าไม่ทอแบบใช้แล้วทิ้งที่เพิ่มมากขึ้นในทางการแพทย์ สุขอนามัย การกรอง การตกแต่ง และด้านอื่นๆ ผ้าไม่ทอโพลีแล็กติกแอซิดจึงได้กลายมาเป็นจุดศูนย์กลางของการวิจัยและพัฒนา

ในช่วงทศวรรษ 1990 มหาวิทยาลัยเทนเนสซีในสหรัฐอเมริกาได้ศึกษาผ้าไม่ทอสปันบอนด์โพลีแลคติกแอซิดและผ้าไม่ทอเมลต์โบลนเป็นครั้งแรก ต่อมาบริษัทจงฟางของญี่ปุ่นได้พัฒนาผ้าไม่ทอสปันบอนด์โพลีแลคติกแอซิดสำหรับการใช้งานทางการเกษตร ขณะที่บริษัทไฟเบอร์เว็บของฝรั่งเศสได้พัฒนาผ้าไม่ทอสปันบอนด์โพลีแลคติกแอซิด ผ้าไม่ทอเมลต์โบลน และโครงสร้างคอมโพสิตหลายชั้น (Deposita™) ในบรรดาวัสดุเหล่านี้ ชั้นผ้าไม่ทอสปันบอนด์ส่วนใหญ่ทำหน้าที่รองรับเชิงกล ในขณะที่ชั้นผ้าไม่ทอเมลต์โบลนและชั้นผ้าไม่ทอสปันบอนด์ร่วมกันทำหน้าที่ในการป้องกัน การดูดซับ การกรอง และการเป็นฉนวน

มหาวิทยาลัยในประเทศ Tongji, Shanghai Tongjieliang Biomaterials Co., Ltd., Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd. และหน่วยงานอื่น ๆ ประสบความสำเร็จในการพัฒนาผ้าที่ไม่ทอ เช่น ผ้าวิสโคสปั่น ผ้าสปันเลซ ผ้ารีดร้อน อากาศร้อน ฯลฯ ในการพัฒนาเส้นใยผสมสำหรับผ้าที่ไม่ทอและผลิตภัณฑ์ที่ไม่ทอ ซึ่งใช้สำหรับผลิตภัณฑ์สุขอนามัยแบบใช้แล้วทิ้ง เช่น ผ้าอนามัยและผ้าอ้อม รวมถึงหน้ากากอนามัย ถุงชา วัสดุกรองอากาศและน้ำ และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ

เส้นใยโพลีแล็กติกแอซิดได้รับการส่งเสริมและนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายภายในรถยนต์ ซองบุหรี่ และพื้นที่อื่นๆ เนื่องมาจากมีแหล่งที่มาจากธรรมชาติ สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

ลักษณะของเส้นใยโพลีแล็กติกแอซิด

หนึ่งในข้อได้เปรียบที่ได้รับการยกย่องอย่างสูงของเส้นใยกรดโพลีแล็กติกคือความสามารถในการย่อยสลายหรือดูดซึมทางชีวภาพในร่างกาย ภายใต้สภาวะการทำปุ๋ยหมักมาตรฐาน จำเป็นต้องวัดความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพ ซึ่งผลผลิตจากการย่อยสลายคือน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ เส้นใยกรดโพลีแล็กติกทั่วไปจะเกิดการไฮโดรไลซ์อย่างช้าๆ หรืออาจตรวจจับได้ยากในการใช้งานปกติหรือในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติส่วนใหญ่ ตัวอย่างเช่น หากฝังไว้ในดินธรรมชาติเป็นเวลาหนึ่งปี โดยทั่วไปแล้วจะไม่ย่อยสลาย แต่ภายใต้สภาวะการทำปุ๋ยหมักที่อุณหภูมิปกติ เส้นใยจะย่อยสลายได้ประมาณหนึ่งสัปดาห์

การย่อยสลายและการดูดซึมของเส้นใยโพลีแล็กติกแอซิดในร่างกายได้รับผลกระทบอย่างมากจากสภาพผลึก การทดลองจำลองการย่อยสลายในหลอดทดลองแสดงให้เห็นว่าเส้นใยโพลีแล็กติกแอซิดที่มีสภาพผลึกสูงยังคงรักษารูปร่างและความแข็งแรงไว้ได้เกือบ 80% หลังจากผ่านไป 5.3 ปี และอาจใช้เวลา 40-50 ปีจึงจะย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์

นวัตกรรมและการขยายตัวของเส้นใยโพลีแล็กติกแอซิด

ในฐานะเส้นใยเคมีที่ได้รับการพัฒนาและผลิตมานานกว่าครึ่งศตวรรษ การใช้เส้นใยโพลีแลคติกแอซิดจริง ๆ ยังคงน้อยกว่าเส้นใยโพลีเอสเตอร์ถึงหนึ่งในพัน แม้ว่าต้นทุนจะเป็นสิ่งสำคัญที่สุด แต่ประสิทธิภาพของเส้นใยโพลีแลคติกแอซิดก็เป็นสิ่งที่ไม่ควรมองข้าม การดัดแปลงเป็นวิธีหนึ่งในการพัฒนาเส้นใยโพลีแลคติกแอซิด

ประเทศจีนเป็นผู้ผลิตและผู้บริโภคเส้นใยเคมีรายใหญ่ และในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การวิจัยเกี่ยวกับเส้นใยโพลีแลคติกแอซิดแบบดัดแปลงได้รับความสำคัญเป็นลำดับแรก เส้นใยโพลีแลคติกแอซิดสามารถนำมาผสมกับเส้นใยธรรมชาติแบบดั้งเดิมอย่าง “ฝ้าย ลินิน และขนสัตว์” เพื่อผลิตผ้าทอและผ้าถักด้วยเครื่องจักรที่มีประสิทธิภาพเสริมกัน รวมถึงเส้นใยเคมีอื่นๆ เช่น สแปนเด็กซ์และ PTT เพื่อให้ได้เนื้อผ้าที่ให้ความรู้สึกสบายผิว ระบายอากาศได้ดี และดูดซับความชื้น เส้นใยเหล่านี้ได้รับการส่งเสริมในด้านผ้าสำหรับชุดชั้นใน

ตงกวน Liansheng ผ้านอนวูฟเวน จำกัดผู้ผลิตผ้าไม่ทอและผ้าไม่ทอ สมกับความไว้วางใจของคุณ!