聚乳酸水刺非織造布的開發

摘 要：聚乳酸纖維是一種綠色環抱纖維，在分析了國內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，根據纖維的性能特點，選擇氣流成網及水刺加固工藝，開發新型環保非織造布，產品可以完全自然降解。

關鍵詞：聚乳酸纖維；水刺；非織造布；自然降解

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

1 聚乳酸纖維無紡布的研究現狀

1.1 國外的研究現狀

全球蓬勃發展的揩布市場，推動了亞歐地區繼續采用天然纖維的高潮。亞洲正經歷著棉纖水刺揩布的發展，歐洲則由于化妝布市場興起而采用棉纖維非織造產品多。美國田納西州大學一直對聚乳酸纖維紡粘和熔噴非織造布開發進行研究。法國公司， Fiberweb， 透露了以100%聚乳酸開發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構體。尤尼吉卡公司使用Cargill Dow聚合體公司由玉米生產的聚乳酸，通過熔融紡絲技術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和產品性能進行了探討。

1.2 國內的研究現狀

由于國內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，主要是島內無紡布大廠新麗與美國農業生技公司 Cargill Dow 合作，以其生產的可分解式聚乳酸纖維(PLA)取代傳統聚酯纖維，應用于醫療床墊，進一步打開美國市場銷路，預估明年量產后，每年為新麗增加新臺幣上億元營收。天津工業大學紡織與服裝學院的任元林等人也對聚乳酸纖維非織造布進行了一定的研究，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，降解產物是乳酸、二氧化碳和水，是新一代環保型可降解纖維#65377; 它的吸濕率(0.6%)#65380;強度g/d(4.5～5.5)#65380;伸度%(25～40)和聚酯差不多，結晶度%(70以上)比聚酯大，聚酯模數是聚乳酸模數kg/mm²(400～600)的兩倍多#65377;聚乳酸的抱合力差，固在成網的時候適宜選擇氣流成網#65377;聚乳酸吸濕率和模數比滌綸要小得多#65377;強力比其它天然纖維要高，但吸濕率要比其它天然纖維低，表現出中等強度和較好的疏水性，可以選擇水刺加固。目前已經有1.5D×38mm規格的產品，長度和細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 →水刺加固 →后處理（烘干）→成品卷繞等工序。

2.2 氣流成網

目前全球非織造產品的消費，特別是衛生用品發展迅速，除了傳統的梳理成網工藝外，水力纏結和氣流成網也常用于非織造生產。氣流成網的基本原理：纖維經開松、除雜、混合后，喂入高速回轉的錫林，進一步梳成單纖維。在離心力和氣流的聯合作用下，纖維從鋸齒上脫落，由氣流均勻輸送，凝聚在成網簾（或塵籠）上，形成纖網。纖維的單纖維狀態及其在氣流中的均勻分布是獲得優質纖網的決定條件，當纖維密度超過某一數值時，纖維絮凝作用顯著增加，就會造成纖網不勻率增大。這個纖維密度值的大小，首先與纖維的規格及性能（長度、纖度、剛度、密度、卷曲度、帶電性等）有關，其次與輸送管道的結構形式有關。輸送管道的結構應保證帶纖維的氣流不產生明顯的渦流，一般為弓形的擴管。還要注意加油劑，減少在成網時纖維的摩擦，防止產生靜電。

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和射流撞擊送網簾后形成不同方向的反射作用，使纖網中的纖維相互纏結在一起而達到固結，然后經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。主要應用于基布材料、醫療衛生用布、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，已經滲透到各個行業之中，因此最近幾年，在各類非織造布生產技術中，以水刺非織造布發展最快。

在進行主刺前都要對纖網進行預濕處理，以使纖網更好地吸收水針的能量，加強纖維纏結效果。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，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。在纖網的多道水刺過程中，水針的壓力從后機到前機應是逐漸增大的，可以保證纖網能很好地吸收水針的能量。托網必須具有較好的反射性能，以使水流在穿過纖網后反射，再次對纖網進行穿刺。且需具有一定的透水率，否則水針能量將消耗在纖網所含的水中。但網簾的孔隙不能過大，否則纖維在水力作用下容易穿過托網流失，產品的強力會大大降低。由于水刺期間纖維的位移主要發生在后機，所以后機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，纏結效率高。前機水針直徑不宜太小，太小時會形成明顯的孔痕，影響產品的外觀質量。水針板與托網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，最后都需要對經過水刺固結后含有大量水分的纖維網進行烘干并使產品尺寸穩定。熱風穿透式烘燥由于自身結構的特點，烘燥熱效率較高，經過烘燥后出來的產品手感柔軟，表面無極光，符合衛生用品的要求。烘燥階段最重要的工藝參數就是烘燥溫度(一般為 120℃～160℃)。其烘燥速率都與烘溫成正比關系。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，體現出纖網的尺寸發生變化。造成定量的變化和機械強度的變化等，從而嚴重影響產品的質量。［21］聚乳酸纖維 Tg（120℃~175℃）［22］較低，在烘燥聚乳酸纖維網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，此產品的開發應用對減少“白色污染”，推進綠色環保有著巨大的作用。選擇一種合適的水刺工藝參數開發聚乳酸非織造布，這種聚乳酸水刺非織造布材料有著勿庸置疑的優點，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，在當今社會必然有著廣闊的研究和應用前景。但它的缺點大大地阻礙了它的實際應用。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行改性；提高聚合物的強度，使聚乳酸水刺無紡布在更多方面有好的應用前景。

參考文獻

［1］蔡致中.我國非織造布專用化纖發展前景與面對問題［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——工藝與產品參數［J］.國際化纖，2004，（2）：72-76.

［3］顧超英．概述世界各地區無紡布產需和部分技術與新產品情況［Ｊ］.紡織指導，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和應用［J］. 產業用紡織品，2005，(4): 9-11.

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