聚乳酸水刺非織造布的開發(fā)

摘 要：聚乳酸纖維是一種綠色環(huán)抱纖維，在分析了國內(nèi)外聚乳酸纖維非織造布的研究狀況后，提出以聚乳酸纖維為原料，根據(jù)纖維的性能特點(diǎn)，選擇氣流成網(wǎng)及水刺加固工藝，開發(fā)新型環(huán)保非織造布，產(chǎn)品可以完全自然降解。

關(guān)鍵詞：聚乳酸纖維；水刺；非織造布；自然降解

中圖分類號：TB324 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3198（2007）09-0255-02

1 聚乳酸纖維無紡布的研究現(xiàn)狀

1.1 國外的研究現(xiàn)狀

全球蓬勃發(fā)展的揩布市場，推動了亞歐地區(qū)繼續(xù)采用天然纖維的高潮。亞洲正經(jīng)歷著棉纖水刺揩布的發(fā)展，歐洲則由于化妝布市場興起而采用棉纖維非織造產(chǎn)品多。美國田納西州大學(xué)一直對聚乳酸纖維紡粘和熔噴非織造布開發(fā)進(jìn)行研究。法國公司， Fiberweb， 透露了以100%聚乳酸開發(fā)熔噴的和紡粘的名牌非織造布Deposa。日本鐘紡合纖公司與吳羽合纖公司共同開發(fā)了由聚乳酸生成的生物降解纖維“Lactron”制成的三維立體無紡布結(jié)構(gòu)體。尤尼吉卡公司使用Cargill Dow聚合體公司由玉米生產(chǎn)的聚乳酸，通過熔融紡絲技術(shù)成功地制成了聚乳酸紡粘非織造布。德國薩克森紡織研究所的Blechschmidt等人也對聚乳酸紡粘非織造工藝參數(shù)和產(chǎn)品性能進(jìn)行了探討。

1.2 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀

由于國內(nèi)玉米纖維成本以及天然纖維對工藝的特殊要求，暫且用聚乳酸纖維做無紡布占整個無紡布的比例很小，目前，主要是島內(nèi)無紡布大廠新麗與美國農(nóng)業(yè)生技公司 Cargill Dow 合作，以其生產(chǎn)的可分解式聚乳酸纖維(PLA)取代傳統(tǒng)聚酯纖維，應(yīng)用于醫(yī)療床墊，進(jìn)一步打開美國市場銷路，預(yù)估明年量產(chǎn)后，每年為新麗增加新臺幣上億元營收。天津工業(yè)大學(xué)紡織與服裝學(xué)院的任元林等人也對聚乳酸纖維非織造布進(jìn)行了一定的研究，他們用的主要是紡粘法。

2 聚乳酸纖維水刺無紡布工藝

2.1 聚乳酸纖維及工藝原理

聚乳酸纖維原料來自于天然植物，容易生物降解，降解產(chǎn)物是乳酸、二氧化碳和水，是新一代環(huán)保型可降解纖維#65377; 它的吸濕率(0.6%)#65380;強(qiáng)度g/d(4.5～5.5)#65380;伸度%(25～40)和聚酯差不多，結(jié)晶度%(70以上)比聚酯大，聚酯模數(shù)是聚乳酸模數(shù)kg/mm²(400～600)的兩倍多#65377;聚乳酸的抱合力差，固在成網(wǎng)的時候適宜選擇氣流成網(wǎng)#65377;聚乳酸吸濕率和模數(shù)比滌綸要小得多#65377;強(qiáng)力比其它天然纖維要高，但吸濕率要比其它天然纖維低，表現(xiàn)出中等強(qiáng)度和較好的疏水性，可以選擇水刺加固。目前已經(jīng)有1.5D×38mm規(guī)格的產(chǎn)品，長度和細(xì)度都符合水刺加固的要求。

基本工藝過程：聚乳酸短纖維 →開松 →氣流成網(wǎng) →水刺加固 →后處理（烘干）→成品卷繞等工序。

2.2 氣流成網(wǎng)

目前全球非織造產(chǎn)品的消費(fèi)，特別是衛(wèi)生用品發(fā)展迅速，除了傳統(tǒng)的梳理成網(wǎng)工藝外，水力纏結(jié)和氣流成網(wǎng)也常用于非織造生產(chǎn)。氣流成網(wǎng)的基本原理：纖維經(jīng)開松、除雜、混合后，喂入高速回轉(zhuǎn)的錫林，進(jìn)一步梳成單纖維。在離心力和氣流的聯(lián)合作用下，纖維從鋸齒上脫落，由氣流均勻輸送，凝聚在成網(wǎng)簾（或塵籠）上，形成纖網(wǎng)。纖維的單纖維狀態(tài)及其在氣流中的均勻分布是獲得優(yōu)質(zhì)纖網(wǎng)的決定條件，當(dāng)纖維密度超過某一數(shù)值時，纖維絮凝作用顯著增加，就會造成纖網(wǎng)不勻率增大。這個纖維密度值的大小，首先與纖維的規(guī)格及性能（長度、纖度、剛度、密度、卷曲度、帶電性等）有關(guān)，其次與輸送管道的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。輸送管道的結(jié)構(gòu)應(yīng)保證帶纖維的氣流不產(chǎn)生明顯的渦流，一般為弓形的擴(kuò)管。還要注意加油劑，減少在成網(wǎng)時纖維的摩擦，防止產(chǎn)生靜電。

2.3 水刺加固

水刺法工藝原理是利用水刺噴頭射出的高壓水流穿刺纖維網(wǎng)和射流撞擊送網(wǎng)簾后形成不同方向的反射作用，使纖網(wǎng)中的纖維相互纏結(jié)在一起而達(dá)到固結(jié)，然后經(jīng)過烘干和卷繞形成成品。水刺非織造布具有手感柔軟 、懸垂性好、吸濕性好、透氣性好、外觀光滑、不起毛等特點(diǎn)。主要應(yīng)用于基布材料、醫(yī)療衛(wèi)生用布、家庭裝飾用品、餐廳用布、服裝用襯布等。由于水刺非織造布的用途廣泛，已經(jīng)滲透到各個行業(yè)之中，因此最近幾年，在各類非織造布生產(chǎn)技術(shù)中，以水刺非織造布發(fā)展最快。

在進(jìn)行主刺前都要對纖網(wǎng)進(jìn)行預(yù)濕處理，以使纖網(wǎng)更好地吸收水針的能量，加強(qiáng)纖維纏結(jié)效果。水針壓力可分為低壓(<70×10 Pa)、中壓(7o～150×105Pa)和高壓(>150×105Pa)。目前，諸多生產(chǎn)商都在努力地提高水刺壓力，因為高壓就意味著高速，但是對于聚乳酸纖維中強(qiáng)，水壓過大會傷纖維，所以水壓不可以過大。高壓可以使纖維得到更好地纏結(jié)。在纖網(wǎng)的多道水刺過程中，水針的壓力從后機(jī)到前機(jī)應(yīng)是逐漸增大的，可以保證纖網(wǎng)能很好地吸收水針的能量。托網(wǎng)必須具有較好的反射性能，以使水流在穿過纖網(wǎng)后反射，再次對纖網(wǎng)進(jìn)行穿刺。且需具有一定的透水率，否則水針能量將消耗在纖網(wǎng)所含的水中。但網(wǎng)簾的孔隙不能過大，否則纖維在水力作用下容易穿過托網(wǎng)流失，產(chǎn)品的強(qiáng)力會大大降低。由于水刺期間纖維的位移主要發(fā)生在后機(jī)，所以后機(jī)的幾道水刺水針的直徑以小為好。直徑小的水柱帶動的纖維少，纏結(jié)效率高。前機(jī)水針直徑不宜太小，太小時會形成明顯的孔痕，影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。水針板與托網(wǎng)簾的距離一般是固定不變的，1～2cm。

2.4 烘燥工藝

在水刺法非織造布加工過程中，最后都需要對經(jīng)過水刺固結(jié)后含有大量水分的纖維網(wǎng)進(jìn)行烘干并使產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定。熱風(fēng)穿透式烘燥由于自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，烘燥熱效率較高，經(jīng)過烘燥后出來的產(chǎn)品手感柔軟，表面無極光，符合衛(wèi)生用品的要求。烘燥階段最重要的工藝參數(shù)就是烘燥溫度(一般為 120℃～160℃)。其烘燥速率都與烘溫成正比關(guān)系。但不能一味地追求高速而無限制地提高烘燥溫度，若烘燥溫度過高，會影響聚乳酸纖維，體現(xiàn)出纖網(wǎng)的尺寸發(fā)生變化。造成定量的變化和機(jī)械強(qiáng)度的變化等，從而嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。［21］聚乳酸纖維 Tg（120℃~175℃）［22］較低，在烘燥聚乳酸纖維網(wǎng)時就得注意它的溫度控制。

3 展望

聚乳酸是一種以玉米淀粉為原料的新型可生物降解的材料，此產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用對減少“白色污染”，推進(jìn)綠色環(huán)保有著巨大的作用。選擇一種合適的水刺工藝參數(shù)開發(fā)聚乳酸非織造布，這種聚乳酸水刺非織造布材料有著勿庸置疑的優(yōu)點(diǎn)，如有較好透氣性、手感、外觀、不起毛、芯吸性、彈性、親膚性、良好的可降解性及生物相容性等，在當(dāng)今社會必然有著廣闊的研究和應(yīng)用前景。但它的缺點(diǎn)大大地阻礙了它的實際應(yīng)用。針對聚乳酸材料的這些缺陷，今后的研究工作可以從以下幾方面展開：簡化和縮短工藝流程，降低聚乳酸材料的成本；開闊思路，嘗試用新材料對聚乳酸進(jìn)行改性；提高聚合物的強(qiáng)度，使聚乳酸水刺無紡布在更多方面有好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

［1］蔡致中.我國非織造布專用化纖發(fā)展前景與面對問題［EB］. http://www.texindex.com.cn/Articles/2003-4-27/12110.html，2003-4-27 /2007-7-17.

［2］Blechschumidt，H.Fuchs，R.Lindner. 聚乳酸可生物降解紡粘非織造布——工藝與產(chǎn)品參數(shù)［J］.國際化纖，2004，（2）：72-76.

［3］顧超英．概述世界各地區(qū)無紡布產(chǎn)需和部分技術(shù)與新產(chǎn)品情況［Ｊ］.紡織指導(dǎo)，２０05，（4）：64.

［4］顧書英，任杰.可生物降解纖維-聚乳酸（PLA）纖維——第Ⅰ報.研究進(jìn)展［J］.合成纖維，2003，（3）：10-12.

［5］任元林，焦曉寧，程博聞. 聚乳酸纖維及其非織造布的生產(chǎn)和應(yīng)用［J］. 產(chǎn)業(yè)用紡織品，2005，(4): 9-11.

［6］張技術(shù).新型環(huán)保纖維——玉米纖維［Ｊ］．毛紡科技，2006，（5）：28-30.