可降解聚乳酸環保纖維

摘要：本文敘述了聚乳酸纖維的發展史、國內外生產現狀，介紹了聚乳酸（PLA）纖維的原料——PLA聚合物的紡紗技術同時對聚乳酸（PLA）纖維的機械物理性能、可生物降解性、安全性、人體可吸收性及其主要用途進行了敘述。

關鍵詞：聚乳酸纖維 紡紗 工藝 性能 用途

當今世界隨著以石油為原料制造合成纖維的生產過程所排放的二氧化碳造成嚴重的大氣污染和溫室效應以及世界范圍的原油消耗量擴大，原始自然資源的嚴重減少。綠色環保問題已成為全球關注的核心。聚乳酸纖維是一種可完全生物降解的合成纖維，它可從谷物中取得。其制品廢棄后在土壤或海水中經微生物作用可分解為二氧化碳和水，燃燒時，不會散發毒氣，不會造成污染，是一種完全自然循環、可持續發展的綠色環保生態纖維。

1 聚乳酸纖維的發展歷程

聚乳酸纖維是從由聚乳酸或者由玉米、甘蔗或甜菜中的天然糖類得到的聚乳酸酯制成的合成纖維，由聚乳酸經過溶液紡絲或熔融紡絲制得。日本鐘紡公司自1989年起與島津制作所合作，開始開發聚乳酸纖維，并且分別于1994年、1998年開發出聚乳酸纖維，并且于1999年正式展出由該纖維制成的各種服飾。我國從20世紀80年代末開始著手進行關于聚乳酸及其共聚物研究。90年代末曾對10/90的丙交酯/乙交酯共聚進行熔融紡絲研究。聚乳酸纖維一般是由左旋聚乳酸，采用溶液紡絲或者熔融紡絲制得。熔融紡絲法生產聚乳酸纖維目前已經進入商品化生產階段，鐘紡公司已經有左旋聚乳酸長絲生產，尤吉尼卡公司使用美國cdp公司由玉米生產的聚軟酸，通過熔融紡絲技術成功地紡制了聚乳酸纖維、薄膜和紡粘非織造布，已經開發的纖維品種包括單絲、復絲和短纖維（常規型和皮芯復合型）。

2 聚乳酸纖維的性能

2.1 聚乳酸纖維的機械性能 聚乳酸纖維的細度1.5dtex，強度30-50CN/tex，伸長率%30-40，回潮率%0.4-0.6，卷曲30-50/10， cm比重1.25g/cm3，熔點170。聚乳酸纖維的比重小于滌綸，大于錦綸6，因此聚乳酸纖維的制成品比較輕盈。聚乳酸纖維的熔點與滌綸，錦綸比較要明顯低，聚乳酸纖維的斷裂強度和斷裂伸長率都于滌綸接近；因此，聚乳酸纖維屬于高強、中伸、低模型，這些使得其面料能夠制成高強力、延伸性好、手感柔軟、懸垂性好、回彈性好以及較好卷曲性和卷曲持久性的紡織品。

2.2 聚乳酸纖維的熱學和光學性能 聚乳酸纖維具有良好的耐熱性，并且極限氧指數是常用纖維中最高的，它的發煙量少，在燃燒中只有輕微的煙霧釋放；聚乳酸雖不屬非燃燒性的聚合物，但是與滌綸和棉相比更易自熄，且放出的熱量少，引起火災的危險性小。耐紫外線，和滌綸相比，它在紫外線下吸收值較低，可以在疝弧光下不褪色，故能保持其織物不受侵害。

2.3 聚乳酸纖維的特殊性能

2.3.1 生物可降解性（綠色環保性） 聚乳酸纖維及其共聚物有良好的生物降解性，在土壤、淤泥、海水等具有一定溫濕度的自然環境中，PLA纖維首先開始水解，降低聚合度，分解為CO2和H2O，二者通過光合作用，又可變成乳酸的原料—淀粉。

2.3.2 抑菌性 聚乳酸纖維制品具有抗菌和防腐性能，可用于服裝、服飾醫用防護及其他各領域的紡織品.

2.3.3 人體可吸收生態性 聚乳酸纖維具有無毒、防毒和抗菌作用，它的人體可吸收性在醫學上開發了免拆手術縫合線。

3 聚乳酸纖維紡紗工藝

3.1 工藝流程

3.1.1 聚乳酸纖維純紡流程 清花A076C→梳棉1181C→預并FA302→頭并FA3O2→二并FA311→粗紗A454G→細FA506→自動絡筒MCN07—2

3.1.2 聚乳酸纖維/棉混紡流程 清鋼聯DK760→預并FA302→條卷E5／3→精梳E7／6 →清花A076C→梳棉1181C→預并FA302→頭并FA3O2→二并FA311→粗紗A454G→細FA506→自動絡筒MCN07—2

3.2 工藝要點

3.2.1 清花工序：當采用清鋼聯DK760工藝時，環境溫度最好應掌握在23-25℃，相對濕度在50-60％，應注意適當降低各部速度，避免過分的打擊，以減少短絨和棉結的產生。由于玉米纖維具有良好的彈性，加之回潮率低，靜電較大，開松后纖維會很蓬松，因此各部隔距應適當放大。

3.2.2 梳棉工序：由于玉米纖維具有良好的彈性和彈性恢復性，纖維蓬松，因此梳棉工序各部隔距應較大，以提高各通道光滑度，減少堵塞斷條。由于所用原料規格為1.5dtexX 38ram，梳棉針布采用與滌綸相近的工藝進行生產，大小漏底、除塵刀的設置以減小落率為目的。棉網清晰均勻無棉結，生條重量不勻率達到2.2％，質量完成較好。

3.2.3 并條工序：由于玉米纖維具有輕微靜電，生產中主要解決纏繞羅拉膠輥現象。為了降低生條不勻、提高與棉條的均勻混和，玉米纖維預并后再經過二道混并的工藝，并條速度不宜太高。

3.2.4 粗紗工序：粗紗工序要合理選擇粗紗捻系數，既要提高纖維抱合力，又要防止粗紗出現“硬頭”現象。紡紗時，紡紗張力偏小掌握，以減少紗條意外伸長。后區牽伸倍數在1.20左右，牽伸區隔距25／35，粗紗捻系數65～70。

3.2.5 細紗工序：細紗工序注意鋼絲圈的選型和成紗捻度的選擇，選擇針織紗的成紗捻系數350，機織紗在370-380左右，由于玉米纖維具有較低的熔點，鋼絲圈速度不宜過高，并選擇合適的鋼絲圈重量防止產生毛羽，以保證成紗的質量。

3.2.6 絡筒工序：自動絡筒采用低速小張力，以減少對單紗條干CV值和毛羽的破壞程度，同時自動絡筒也確保良好成形，減輕后工序斷頭。線速為800m/min，張力采用50mbar，筒紗內在以及外觀質量良好。

4 聚乳酸纖維的用途

聚乳酸纖維是一種可完全生物降解的高分子物，性能非常優良，可制成長絲、短絲、單絲和非織造布等制品，是一種成功的商業性環保纖維。聚乳酸纖維具有合成纖維的特性，介于聚酯和聚酰胺纖維之間。用它制成的面料柔軟，有絲綢般的光澤和舒適的手感，皮膚接觸感覺良好，非常適合于襯衫、內衣、運動衣等服用紡織品的開發；聚乳酸纖維能抵抗細菌生長，是無臭、防霉且染色性好的新型纖維；聚乳酸纖維具有良好的回彈性，在5%應變作用下，回彈率是93%具有良好的水擴散性能，能很快吸收并迅速干燥，故其織物容易將汗水排出，且其織物的懸垂性、滑爽性好，富有光澤并具有免燙效果；聚乳酸纖維能與棉、羊毛混紡生產具有絲感外觀的T恤、夾克衫、長襪、晚禮服等。

5 結語

綜上所述，聚乳酸纖維是一種性能優良的可生物降解的綠色環保纖維，在自然資源日益減少的今天，這種既可減少資源消耗，又可保護環境的產品滿足了人們追求天然、環保的要求。目前，聚乳酸纖維由于生產成本高而使其開發應用受到一定限制，因而如何進一步降低成本，增強品質，是聚乳酸纖維能否持續發展的關鍵所在。隨著科技的發展和技術的進步，聚乳酸纖維將會越來越多地應用于社會生產各個領域，有著良好的發展前景。

參考文獻：

[1]俞建勇，李婷婷，王學利.可降解聚酯纖維現狀及發展趨勢[A]. 2006/2007中國紡織工業技術進步研究報告[C]，2006.

[2]成玲.聚乳酸(PLA)纖維的生產及應用開發[A].第五屆功能性紡織品及納米技術應用研討會論文集[C]，2005.

[3]宋景濤，門文娟.PLA纖維紗的開發[A].金昇杯第一屆全國棉紡織行業中青年科技工作者論壇論文集[C]，2005.

[4]李永杰，王志宏，王為，龔先政，聶祚仁.生物降解塑料生命周期評價應用研究[A].2006年材料科學與工程新進展——“2006北京國際材料周”論文集[C]，2006.

[5]馬君志，葛紅，馬海建.綠色環保纖維——聚乳酸纖維.化纖與紡織技術.2006(4).