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第五節 聚乳酸纖維的應用

一、針織物

(一)針織面料

針織面料是由線圈相互串套而形成的,這一結構特點決定了針織物的一系列服用特性。線圈在織物中處于三維彎曲狀態,使針織物具有機織物無可比擬的彈性和延伸度,但也影響了針織物的尺寸穩定性;孔狀的線圈空隙使針織物具有較好的透氣性,并且手感松軟,這一特性使它具有成為功能性、舒適性面料的條件[133];當紗線斷裂或線圈失去串套聯系后,線圈與線圈分離使針織物具有脫散性;彎曲的線圈具有使紗線伸直的內應力,緯平針等組織在自由狀態下宜產生卷邊現象,并且縱橫向都可發生;針織機的多路編織及紗線捻向等原因造成的織物緯斜,使針織品洗滌后產生扭曲變形。

針織面料具有舒適宜人的高品質服用特性,也存在著由成布方式決定的固有弱點。隨著科技的進步,新型材料不斷涌出,針織機械功能更加完善,針織工藝、后整理工藝日趨成熟,針織面料已進入多功能和高檔化的發展階段。以高支棉、高品質再生纖維素纖維、羊毛、真絲、仿麻、聚乳酸纖維等為原料,采用樹脂整理、超柔軟整理、納米技術整理等后整理工藝,使汗布、羅紋、棉毛等傳統針織品的質量不斷升級換代[134,135]

聚乳酸纖維針織面料被不斷開發,適應了21世紀服裝向輕、柔、薄、挺、舒發展的方向。如采用細旦聚乳酸纖維,在細針距大圓機上獲得的單、雙面織物,賦予了傳統組織針織品高品質的內涵,輕柔滑順、具有絲綢般的手感,是高檔外穿型內衣、休閑裝的首選面料;在具有電子選針的雙面提花圓機上,采用三角形截面的有光PLA長絲提花組織、高收縮的PLA/氨綸復合絲編織地組織,形成的大花型彈力面料,正面花形凸起、立體感強烈、極具閃光效應,而反面平整、柔軟舒適,最適合用于體現人體曲線美的緊身女裝,成衣極具藝術感染力;透明或半透明的經編提花織物、拉舍爾高彈花邊、經編網眼織物、特里科稀薄織物都是典雅禮服及內外結合設計時裝的理想用料[136];用160捻以上強捻PLA長絲作地紗,竹節紗、結子紗等花式紗線作襯緯紗,結合集圈、添紗等工藝生產的仿麻針織外衣面料,改善了針織物柔軟無身骨的特性,剛中帶柔、挺括舒適、風格粗獷、返璞歸真,可使簡單款式休閑裝的品位和價位倍增[137];用質輕、柔軟、具有疏水導濕功能的細旦PLA長絲作地紗、各種吸濕性高支紗作面紗編織的雙面針織物,具有熱濕舒適性和保健性,并改善了針織物易變形、易縮水的弱點,可用于制作各式女時裝[138,139];含氨綸彈力絲的交織面料,彈性好,布面平整,尺寸較穩定,是制作休閑裝、運動裝的高檔面料。傳統針織品向深、精加工發展,應用高新技術加工的針織面料因其優越的服用特性在服裝中具有廣闊的前景。

(二)聚乳酸舒適親和內衣面料

1.緯平針內衣織物

聚乳酸纖維與棉纖維混紡針織面料手感柔軟,親水性好,懸垂性佳,舒適性和回彈性好,收縮率可控制,有較好的卷曲性和卷曲持久性,抗紫外線好,密度小,吸濕排汗性能良好,抗起球性佳,抗皺性佳,親和無毒性。

2.無縫內衣織物

PLA為面紗的無縫內衣面料,不僅能夠保持織物良好的彈性、透氣性和舒適性,還能賦予織物更好的手感、耐污性、保暖性等優良特性,具有較好的懸垂性。

3.空氣層保暖內衣織物

空氣層保暖內衣面料是在雙面針織大圓機(多功能雙面機或提花大圓機)上采用單面編織和雙面編織相結合,在針盤織針和針筒織針上分別進行單面編織而形成的夾層中,襯入不參加編織或者部分參加編織的緯紗,然后再由雙面編織成縫。該類面料由于中間具有較大的空氣層,保暖性好,可用于嬰幼兒保暖內衣內褲、爬服,很受消費者青睞。

4.超輕薄運動內衣織物

PLA款超輕薄高檔運動內衣針織面料,用超細針距圓緯機編織,使其質量減輕50%左右,手感細膩柔滑,面料高檔。質量和厚度相對減小后面料的伸長和彈性回復性能均在80%以上。細旦PLA長絲的合理使用使該面料具有良好的吸濕排汗功能,穿著舒適,成品攜帶方便,滿足人們戶外運動的需求,市場前景廣闊。

(三)聚乳酸干爽導濕針織運動面料

1.PLA長絲雙面羅紋網眼織物

PLA DTY具有良好的放濕性和導濕性;同時網眼織物組織可以提高織物的放濕性和透氣性,使織物同時獲得較好的導濕性、透氣性。坯布表面具有柔和的光澤,很少疵點,且織物手感柔軟,具有較好的懸垂性[140]

2.棉蓋PLA雙層復合吸濕快干織物

采用PLA紗和棉紗設計成雙層復合組織結構,可使棉紗處于面料的外層,PLA紗處于面料的里層,在雙面大圓機上可順利編織,生產的面料里外層有吸濕性差異,具有良好的導濕干爽性能[140]

3.緯編單面集圈組織導熱排汗織物

單面集圈織物內外層形成的附加熱、濕勢能差越大,差動毛細效應越顯著,織物的導濕和干燥就越快。在穿著時,排出的熱濕汗液和汗汽能透過服裝里層具有優良導濕性能的聚乳酸長絲,被輸導到服裝外層的吸濕性絲光棉中[134,140]。由于絲光棉與大氣接觸,熱濕汗液和汗汽能很快被散發到大氣中去。采用此種面料縫制的運動服裝導熱排汗、干爽舒適。

(四)聚乳酸經編運動服面料

PLA長絲具有良好的芯吸性能、吸濕性能以及快干效應,體積、質量較小,強伸性、彈性與抗紫外線的性能優良;另外,經編針織物具有柔軟、透氣、富有彈性的線圈結構,適合用作運動服面料。

(五)聚乳酸經編泳裝面料

采用兩把梳櫛織造的彈力平布是最具代表性的經編彈力織物[141],PLA/氨經平布前梳采用44dtexPLA長絲,后梳采用44dtex的氨綸,氨綸含量一般為11%~14%。PLA/氨經編彈力織物色澤鮮艷、牢度好、挺括、強度高,彈力織物的市場前景會更加廣闊。

二、機織物

(一)聚乳酸長絲絲綢型機織物

聚乳酸(PLA)纖維長絲機織物是絲綢型織物,產品將原料、配色、組織結構等設計元素進行了較為完美的設計組合。PLA纖維的使用使面料兼有吸濕排汗、抗紫外線和舒適透氣等優良性能。產品有著天然潔凈的外觀,高雅大方,適合制作夏季高檔女裝。

(二)聚乳酸輕薄舒適高檔襯衫面料

輕薄舒適是高檔面料的發展趨勢[142],近年來,襯衫面料開發采用更高的紗支與更大的密度,推動襯衫面料向高檔化、多元化方向不斷發展。高支高密PLA襯衫面料,經整理后織物手感輕柔舒適,布面具有真絲般的光澤,抗皺挺括,舒適性好,大大地提高了品質與檔次。

(三)聚乳酸家紡面料

聚乳酸纖維家紡面料貼身舒適、柔軟性、抗菌和抗螨蟲、耐水洗和抗污性能等,大大地提高了家紡面料的品質與檔次。

三、非織造布

(一)非織造布的定義及分類

1.非織造布的定義及特點

非織造布又稱無紡布,是通過定向或隨機排列的纖維通過摩擦、抱合或黏合,或者上述方法的組合,互相結合制成的薄片、纖網或絮墊,不包括紙,機織物、簇絨織物、帶有縫編紗線的縫編織物以及濕法縮絨的氈制品。所用纖維可以是天然纖維或化學纖維;纖維形態可以是短纖維、長絲或直接形成的纖維狀物[143]

2.非織造布的分類

非織造布可按照纖網成形及加固的方法、用途和使用次數進行分類。

按照纖網成形及加固的方法可以分為:干法成網、濕法成網和聚合物紡絲成網法。干法成網根據其加固的方法又可細分為機械加固法,包括針刺法、縫編法、水刺法;化學黏合法根據黏合劑施加形式的不同,可分為浸漬法、噴灑法、泡沫法、印花法、溶劑黏合法;熱黏合法根據熱源施加形式的不同,可分為熱熔法、熱軋法和超聲波法三種方法。濕法成網法可分為圓網法和斜網法兩種。聚合物紡絲成網法可分為熔噴法、紡黏法、閃紡法和膜裂法。

非織造布根據用途的不同可分為:家用裝飾非織造布、醫用衛生及保健用非織造布、服裝與制鞋、皮革用非織造布、過濾材料、絕緣等工業用非織造布;建筑、土木工程、水利用非織造布、包裝材料、農業及園藝用非織造布、汽車工業用非織造布以及軍工國防用非織造布等。

非織造布按照使用次數可分為即棄型和耐用型產品兩種。

聚乳酸纖維可紡性好,具備了良好的可機械加工性和纏結性能,特別地可以按照最終需要切成任意長度或以長絲的形式使用,因而可以采用多種方法加工成不同種類的非織造布,同時還能賦予聚乳酸纖維非織造布多種功能性以滿足不同用途的需求。

(二)聚乳酸纖維干法成網非織造布

聚乳酸纖維干法成網非織造布是采用聚乳酸短纖維,通過采用梳理成網(圖1-23)[1]或氣流成網(圖1-24)的方法首先形成纖維網,然后經加固制得,產品包括聚乳酸纖維水刺非織造布、聚乳酸纖維針刺非織造布、聚乳酸纖維熱黏合非織造布以及聚乳酸纖維化學黏合非織造布等。聚乳酸纖維干法成網非織造布主要工藝流程為:


圖1-23 聚乳酸纖維機械梳理系統[143]

1—梳理機 2—雜亂輥 3—道夫 4—凝聚輥


圖1-24 非織造布氣流成網示意圖

梳理成網:聚乳酸短纖維一開松—混合—梳理—鋪網(氣流成網)—加固(機械加固、熱加固或化學黏合加固)—分切—卷取—成品

氣流成網:聚乳酸短纖維—粗開松—精開松—氣流成網—加固(機械加固、熱加固或化學黏合加固)—分切—卷取—成品

1.聚乳酸纖維水刺非織造布

水刺非織造布是利用高速、高壓的水流射擊經過梳理后的纖維網,使纖網中的纖維互相抱合纏繞,變成結構完整,具有一定強力的非織造布(圖1-25)。由于聚乳酸纖維強力介于天然和合成纖維之間,完全能夠適應高壓機械射流的加固作用。陳寬義等[144]探討了聚乳酸纖維水刺非織造布的加工可行性,表明通過合理控制開松、混合、梳理、水刺加固和烘干工藝,批量化生產能夠完全順利進行,制成品滿足行業標準FZ/T 64012.2—2001的要求。德國Trevira公司[145]專門針對PLA纖維開發了水刺非織造布,用于濕巾和衛生材料。錢程[146]首先制備了100%聚乳酸水刺非織造材料,并以此為基礎,以100%聚乳酸纖維、純黏膠纖維、純滌綸和滌黏混紡纖維制成了四種不同的非織造材料,對其強力、吸濕透濕性、透氣性、保溫性、芯吸高度及可降解性等性能進行測試,結果表明,聚乳酸非織造材料具有優良的透氣透濕性,良好的保暖性以及優異的生物可降解性能,在床上用品以及家紡領域具有巨大的應用前景。Sheng等[147]對聚乳酸水刺非織造布的三抗性能進行了研究,采用含有機氟基FG-910拒水劑進行處理,并測試了聚乳酸水刺非織造布的拒水性、抗酒精性以及耐血液性能,結果表明,處理后的產品在具有良好三抗(拒水、抗酒精和耐血液)性能的同時,在強度、透氣和透濕性能并沒有降低。


圖1-25 聚乳酸水刺非織造布加固示意圖[1]

上述大量實驗表明了聚乳酸纖維水刺非織造布具有強度高、懸垂性好、透氣性好、不含有黏合劑,是所有非織造布生產方法中手感和外觀最接近傳統紡織品的加工方法,因此逐漸成為加工聚乳酸纖維非織造布的主流生產技術。

2.聚乳酸纖維針刺非織造布

聚乳酸纖維針刺非織造布是利用截面為三角形且棱邊帶有鉤刺的針,對蓬松的纖網進行上下反復針刺,使纖網中纖維之間相互纏結而產生抱合,形成具有一定厚度、一定強度的產品(圖1-26)。中國專利ZL 20009100451931[148]公開了一種綠色可完全降解型保暖材料,主要采用聚乳酸纖維原料,經抓棉、混棉、稱重、開松、機械梳理、雜亂成具有一定密度、蓬松度和壓縮彈性的三維立體網狀結構后,經過針刺、熱熔定型、冷卻、卷繞等工序制成,該保暖材料所用原料完全可降解,整個生產過程無污染,產品具有良好的強度、蓬松、保暖和抑菌等多種功效。Jia等[149]采用天絲纖維、PLA纖維和高吸收纖維SAF,利用針刺加固的方法制備了Tencel/PLA/SAF三種纖維混合非織造布,平均克重為100g/m 2,針刺密度為300刺/cm2,經過測試結果表明,混合非織造布垂直機器方向(CD)的吸水高度為5.0cm,透氣性為164.4mL(cm2·s),是一次性衛生用品吸收芯體的理想材料。王思思等[150]采用聚乳酸纖維和苧麻落麻纖維制成了針刺非織造布,探討了兩種纖維原料的不同混合比對非織造布的拉伸斷裂強力、透氣性、保暖性、芯吸效應和含液率等性能的影響,并將聚乳酸/苧麻落麻針刺非織造布作為無土栽培基質進行草坪種植試驗,種植出的小麥草生長狀況良好,發芽率高達97.7%,表明聚乳酸/苧麻落麻是一種良好的無土栽培基質。文獻[151]也報道了比利時Som-mer Needlepunch公司采用聚乳酸纖維生產針刺氈,用于鋪設足球場地面,進而達到低碳環保的目的。


圖1-26 聚乳酸針刺非織造布加固示意圖

聚乳酸水刺非織造布和針刺非織造布均具有較好的透氣性、懸垂性、手感柔軟、外觀光滑、芯吸性、親膚性、良好的可降解性及生物相容性等特點,其中水刺非織造布的抗起毛性更好,可用于制作一次性衛生材料的表層、吸收芯體、醫用幕簾、醫用包扎材料、紗布、手術服、手術罩布、傷口敷料、擦布、濕巾、化妝棉、窗簾、土工布及合成革基布等。

3.熱黏合加固聚乳酸纖維非織造布


圖1-27 聚乳酸熱軋黏合非織造布加工原理圖

聚乳酸纖維是一種熱塑性纖維,通過采用熱源加熱的方法,使得經過開松梳理后的聚乳酸纖網中的纖維達到一定溫度后,聚乳酸纖維會軟化熔融,變成具有一定流動性的黏流體使纖維間產生粘連,冷卻后纖維之間重新固化黏結在一起而制成有良好使用強度的聚乳酸非織造布。根據熱源施加方式的不同,又分為聚乳酸熱軋加固非織造布(圖1-27)和聚乳酸熱熔黏合非織造布(圖1-28)。

由聚乳酸纖維的DSC分析可知,PLA纖維的玻璃化溫度為71.30℃,在161.21℃與168.68℃處分別存在較大的吸收峰,可推斷溫度低于69℃纖維不會產生軟化,而溫度高于158℃時會發生熔融,因此熱軋加固時的溫度小于158℃比較合適。Bhat等[152]研究了熱軋加固過程中聚乳酸短纖維網結構和性能的變化,發現熱軋時的最佳溫度為145℃,溫度過高,軋點處破壞形成孔洞(圖1-29),可能的原因是隨熱軋溫度的提高,聚乳酸大分子的取向結構遭到破壞,結晶動力學過程減緩,從而導致結晶度的下降,因為軋點破洞的出現,纖網的透氣性和強力都將受到影響。


圖1-28 聚乳酸熱風黏合加固非織造布生產原理圖


圖1-29 聚乳酸熱軋加固非織造布電鏡圖[153]

由此,在聚乳酸短纖維熱熔非織造布生產實際操作時,要充分考慮聚乳酸纖維熱加工窗口很窄的問題,通過精確控制溫度,能夠生產出具有良好使用強度的聚乳酸短纖維熱軋非織造布。

如果將梳理后的聚乳酸纖維網經過烘箱設備,利用熱風穿透纖網,使纖維受熱而得以黏合加固,即可以制成蓬松保暖的纖維絮片,用于棉服和被褥的填料。

聚乳酸熱黏合非織造布可廣泛用做尿褲、衛生巾等一次性衛生材料、絕緣材料、服用保暖材料、家具填充材料、過濾材料、隔音和減震材料等。聚乳酸熱黏合非織造布用于制作一次性衛生材料時可以充分發揮其良好的生物相容性和可降解性,在減輕大量不能降解的“白色垃圾”對環境污染的同時,為人們帶來健康和舒適。

4.聚乳酸化學黏合非織造布

利用化學黏合劑使干法成網后的聚乳酸纖維互相黏合而形成非織造布。根據黏合工藝的不同,主要分為噴灑法和浸漬法,加工原理見圖1-30。聚乳酸纖維黏合劑噴灑加固是采用黏合劑噴灑梳理后的聚乳酸纖網,黏合劑被均勻施加在纖網上,然后被送入烘箱中進行烘干,黏合劑產生固化而成;聚乳酸纖維泡沫浸漬加固是利用發泡劑和發泡裝置將黏合劑涂覆于梳理成網后的聚乳酸纖網上,待泡沫破裂釋放出黏合劑,經烘干后黏合劑在纖維交叉點沉積而制成。


圖1-30 聚乳酸纖維非織造布黏合劑加固黏合工藝圖

由噴灑法制得的聚乳酸非織造布蓬松度較好,可廣泛用作保暖絮片、裝飾織物、防水材料基布和用即棄型過濾材料;泡沫浸漬加固中黏合劑均勻分布在聚乳酸纖維表面和內部,能制成硬挺手感的聚乳酸非織造布,可用做一次性醫療衛生材料、廚師帽、擦布、過濾材料和即棄型鮮花包布等。

(三)聚乳酸紡絲成網非織造布

充分利用聚乳酸切片具有良好紡絲成型性的原理,將聚乳酸樹脂進行熔融紡絲和直接成網,纖網再經機械和熱黏合加固后制成,屬于從聚乳酸切片直接到聚乳酸非織造布的一步法生產工藝,具有流程短、高效和低成本的優勢,其中聚乳酸紡粘非織造布和熔噴非織造布是近年來研究最多的技術[154-158]。美國田納西大學非織造布研究中心在1993年就對PLA紡粘和熔噴進行過研究性開發,但最終受市場容量的限制而沒有得出產業化的結果。日本NKK公司曾經開發出15g/m2的PLA紡粘布,但最終并未形成產業化。日本中紡Kanebo研制出LAC-TRON?(poly L-Lactide)纖維,并在1994年開發出PLA紡粘非織造布,聲稱紡粘布的產能可達2000噸/年,主要針對農業市場。日本Shinwa公司在2000年以商品名Haibon?推出PLA紡粘非織造布,并宣稱是一種天然的可降解非織造布。此外,可樂麗公司也對PLA的可降解性能進行了詳細研究。法國Fiberweb公司(現在的BBA)在1997年開發出100%PLA紡粘布,商品名稱為DeposaTM,所用切片由Neste Oy公司提供,德國奧斯龍公司[159]成功開發出聚乳酸長絲非織造布茶葉袋,既健康又環保,現在已經正式商品化。國內對PLA紡粘布的生產從2008年開始,由于受設備生產條件限制,國內僅有三四家企業具有能力生產,并且已經從研發階段完全達到產業化的水平,并進入市場銷售。

1.聚乳酸紡粘非織造布

聚乳酸紡粘非織造布是由連續的聚乳酸長絲組成的纖維集合體,其加固方式可選擇熱軋、針刺或水刺,其中以熱軋方法使用最為廣泛,其主要工藝流程見圖1-31。


圖1-31 聚乳酸紡粘非織造布加工示意圖

在生產工藝控制方面,首先將切片進行干燥,選用真空度為30Pa,干燥溫度為100℃,干燥時間為4h時,控制聚乳酸切片含水率達到50mg/kg;紡絲溫度不宜太高,一般控制不要超過230℃,牽伸速度一般達到3500m/min以上[160],牽伸速度越快,纖維中大分子的取向越完全,制得的非織造布的強度越高,長絲纖維越細,越容易進行后續的熱軋加固(圖1-32、圖1-33)[168]。聚乳酸在紡黏法工藝中采用空氣冷卻并通過開纖裝置將紡出的絲條雜亂散落堆積在網簾上鋪置成網,鋪網時,網面速度2~3m/min可得到均勻纖網。在熔體泵供量恒定的情況下,調節網簾的移動速度可獲得不同的纖網定重,一般為20~150g/m2,然后再使用熱軋輥加壓熱黏合,為避免聚乳酸纖維產生脆斷,使纖網獲得良好的力學性能及柔軟手感,根據不同克重的產品,熱軋溫度掌握在100~130℃,熱軋壓力在50~70kg范圍內變化,即可得到各項指標滿足使用要求的聚乳酸紡黏法非織造布[162]。聚乳酸紡粘非織造布的性能見表1-30。


圖1-32 單孔擠出量和紡絲速度對PLA紡粘長絲線密度的影響[162]


圖1-33 單孔擠出量和紡絲速度對PLA紡粘長絲強度的影響[162]

表1-30 聚乳酸紡粘非織造布Haibon性能[163]

聚乳酸紡粘長絲非織造布除了采用熱軋法進行加固外,還可以采用機械針刺的方法加固,其加工工藝為:聚乳酸切片—螺桿擠出機—熔融紡絲—空氣冷卻—牽伸(真空牽伸或正壓拉伸)—鋪網—針刺加固—卷取—成品。相比PLA紡粘熱軋非織造布,針刺加固法可制成具有更好的親水性、可染色、手感柔軟、抗皺耐用且具有良好光澤和懸垂性的產品。表1-31為聚乳酸長絲紡粘針刺非織造布的力學性能。

表1-31 聚乳酸長絲紡粘針刺非織造布的力學性能[164]

從表1-31可以看出,聚乳酸長絲紡粘非織造布通過熱軋或針刺加固均可以獲得較好拉伸強度、撕強和頂破強度,完全能夠滿足醫療衛生、過濾土工布及農用種子培植、育秧、防霜及除草用布等的要求。

2.聚乳酸熔噴非織造布

聚乳酸熔噴非織造布是利用高速熱空氣對模頭噴絲孔中擠出的聚合物熔體細流進行一定的牽伸,并形成超細纖維凝聚在滾筒或網簾上,依靠自身的黏合最終形成非織造布,其加工原理見圖1-34。


圖1-34 聚乳酸熔噴非織造布加工示意圖

由于受聚乳酸流變性能的影響,目前聚乳酸熔噴非織造布尚處于實驗階段,其原料和工藝都需要進一步的研究。Dieter等[165]對聚乳酸熔噴非織造布進行了試驗性研究,發現聚乳酸可以在較寬的溫度范圍內進行熔噴成型,但與普通PP熔噴布相比,得到的聚乳酸熔噴非織造布表面較粗糙,而且強度很低。2001年美國田納西大學進行的熔噴實驗也證明了聚乳酸在熔噴工藝上應用的可行性[166],隨后經過多年研制,Nature Works公司在2009年召開的國際非織造布技術會議(INTC)上宣布兩種新型的Ingeo TM生物基PLA切片(6252D和6201D)正式商業化面市,它們能夠提供較寬的加工窗口,從而制造出滿足不同用途要求的熔噴產品[154]。公司下游合作伙伴熔噴設備制造商——Biax—Fiberfilm在2010年年初對Ingeo TM材料進行了熔噴試險,美國田納西大學非織造布中心研究人員的研究結果也驗證了Ingeo TM適用于傳統的熔噴設備,可用來生產熔噴非織造產品。日本的鐘紡、尤尼吉卡等公司也相繼進行開發,并擁有可生物降解PLA非織造布的專利技術。Kerem Durdag[167]也報道了國際上非織造布40強企業,如Fitesa、Ahlstrom以及Fiberweb/PGI開發聚乳酸熔噴非織造布,并進一步拓展其工業用途。

劉亞等[168]對聚乳酸熔噴非織造布進行了研究性試紡,發現PLA在220℃時出絲效果最佳,隨熱空氣溫度的增加,纖維直徑略微增加,隨熱空氣壓力(速度)的增大,纖維卷曲度下降,纖維直徑隨狹縫寬度的增大而增加,卷曲度下降,熱空氣參數對PLA熔噴布的過濾性能和透氣性有較大影響。渠葉紅等[158]試制了PLA熔噴非織造材料,試制品除強度外性能基本上達到了工業生產的聚丙烯熔噴非織造材料的標準,具有良好的均勻性,纖維平均細度可達2.6μm,駐極后的粉塵過濾效率達到99.95%。張琦等[169]研究了添加不同含量電氣石的聚乳酸切片的性能,結果表明:改性切片中電氣石顆粒的分散較為均勻,切片的結晶度從27%提高到36%,熔點基本不變;隨溫度的升高,熔體的表觀黏度降低,非牛頓指數增大,并且在同一溫度下,流體的表觀黏度隨電氣石含量的增加呈現先減小后增大的趨勢。針對聚乳酸熔噴非織造布中添加駐極體存在的紡絲不穩定以及駐極體易團聚等缺點,于斌等[170]對加入駐極體制備PLA熔噴非織造布的熱性能進行了研究,發現少量駐極體的添加有利于PLA材料結晶,在通過熔融結晶峰、過冷度和結晶溫度區間表征PLA熔噴非織造布的可紡性時,得到了純聚乳酸和含5%駐極體聚乳酸復合材料都能夠良好成型的結論。陳寧[171]利用低溫等離子體處理技術使聚乳酸非織造布表面首先產生一定程度的刻蝕,并將處理3min后的聚乳酸非織造布浸漬不同濃度的殼聚糖溶液制成抗菌材料,對抗菌性能測試的結果表明,經洗滌20次后,其抗菌耐久性能仍然良好。針對聚乳酸熔噴非織造布的性能,魏建斐等[173]認為,PLA和聚丙烯纖維斷裂強度和斷裂伸長率相近(表1-32),因而,PLA完全可以替代聚丙烯作為熔噴非織造布原料,且不會影響熔噴非織造布的力學性能。

表1-32 PLA纖維與聚丙烯纖維的性能比較[172]

雖然聚乳酸熔噴非織造布具有與丙綸熔噴非織造布相比擬的特點,但截至目前為止國內外還沒有企業規模化的生產聚乳酸熔噴非織造布,只有科研院所相關的研究性報道,距離產業化生產還有一定的距離。由于聚乳酸熔噴非織造布是SMS(紡粘+熔噴+紡粘非織造布)以及過濾用品的必需材料,而這些材料又是對環境危害較大的一次性醫療和衛生用品的主要組成部分。因而在未來,聚乳酸熔噴非織造布完全有可能替代傳統聚丙烯熔噴非織造布用于過濾、醫療衛生、環境保護、服裝保暖材料、吸聲隔音以及電池隔膜材料領域。

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