聚乳酸纤维的生产工艺及性能

聚乳酸纤维的生产工艺及性能

自1968年以来，聚银酸（pla）纤维已生产并生产半个多世纪。它的优异的物理和化学性能以及可持续发展的社会效益，吸引了国内外著名公司和机构对这种新纤维原材料进行了长期研究和开发。目前NatureWorks公司聚乳酸年产量已达20万t,并准备扩产到45万t/a,用于生产INGEOTM聚乳酸纤维的切片产量和种类也在逐渐增加。至今全球已有300多家公司参与了INGEO聚乳酸纤维的开发和销售网络。海宁新能纺织有限公司是中国大陆地区唯一的INGEO聚乳酸短纤维生产商,目前可向国内外用户提供商业化生产的5大系列INGEO聚乳酸纤维。1其他纤维抗燃性能INGEO聚乳酸纤维充分体现了天然纤维和合成纤维的优点而又分别克服了天然纤维和合成纤维的一些缺点。INGEO聚乳酸纤维具有天然纤维的降解性、吸湿透气性和舒适性,又克服了天然纤维强度低,制成服装面料易变形等缺点;具有天生阻燃性,不需经过特殊整理其限氧指数就可超过26%;不像棉和粘胶纤维那样容易滋生细菌。1.1双组分纤维原料的研究以玉米、甜菜等一年生植物为原料发酵成乳酸,聚合生成聚乳酸,完全不使用石油化工原料。用聚乳酸制成的纤维其废弃物在土壤和海水中的微生物作用下分解成二氧化碳和水,二氧化碳和水再经光合作用又变成乳酸的原料——淀粉,经过一个完全循环再生的过程,不会对地球环境造成污染。INGEO聚乳酸纤维被埋入土中2~3年后,强度会消失,如果与其他有机废弃物一同掩埋,几个月内便会分解。1.2其他天然纤维的原料对面料强度的影响与其他植物性纤维相比,如棉、粘胶纤维、麻等,INGEO聚乳酸纤维的强度要高很多,与其他纤维素纤维混纺用于服装面料,充分体现了优势互补的优点,可大大提高面料的强度和耐用性,改善服装面料挺度、保型性和起毛起球性,INGEO聚乳酸纤维与其他天然纤维的强度比较如下:INGEO聚乳酸纤维(1.67dtex)3.5cN/dtex棉1.8cN/dtex粘胶纤维(1.67dtex)1.8cN/dtex羊毛(20μm)1.4cN/dtex1.3试样芯吸性能测试对INGEO聚乳酸纤维进行了导湿性对比实验。用100%聚乳酸纤维和100%聚酯纤维制成的针刺非织造布,按纵向和横向分别剪成一定宽度和长度的长条形试样,测试其芯吸速率,结果见表1。试样芯吸效果照片见图1。由表1和图1可以看出,聚乳酸纤维的芯吸速率是聚酯纤维的两倍。1.4限氧指数法整理，不需经过后整理的限氧指数为26%,这也较符合以下情况INGEO聚乳酸纤维具有与生俱来的阻燃性,不需经过后整理其限氧指数就可达到26%。各种纤维的阻燃性指标(数据来源于NatureWorks公司)列于表2和表3。1.5不繁殖细菌聚乳酸纤维导湿性好,但含水量不高,适合用作卫生材料,该特性极大地降低了细菌滋生的可能性,这是其他天然纤维无可比拟的优点。2优质醇酸纤维的类型和用途目前市场上实现商业化生产的INGEO聚乳酸纤维的用途类别有纺纱用、非织造用、填充料用以及低熔点、双组分纤维共5类。2.1细旦聚乳酸纤维的生产聚乳酸纤维的天生阻燃性和不支持细菌繁殖的特性使其在家纺面料方面得到了广泛的认可。目前采用常规纺丝法就可纺出细旦聚乳酸纤维,用于纺制98.4dtex的纱线,适用于高密高支床品及仿丝绸、缎纹产品的织造,最终的成品手感滑爽、透气透湿,高档、美观、大方。聚乳酸与粘胶纤维的物理性能指标对比见表4。2.2聚乳酸纤维在卫生用品中的应用非织造与织造用聚乳酸纤维对染色性能要求不同。由于非织造布大多数用作产业用纺织品,不需像服装面料一样具有小批量、多品种、多颜色的要求,所以不需染色。但作为卫材用聚乳酸纤维是有一些特殊要求的。卫材用聚乳酸与聚酯纤维的指标对比见表5。聚乳酸纤维的良好生物相容性和降解性可用来制作医疗卫生用品,如尿布、妇女卫生巾等用即弃制品,手术衣、手术覆盖布、口罩、纱布、各种吸液材料以及其他生理卫生用品。由于聚乳酸纤维天生的阻燃性及不滋生细菌的特点,近年在汽车内饰材料和家具包覆材料方面的应用也在逐渐增加。2.3中空型双组分纤维与其他天然纤维不同的是,聚乳酸纤维虽然来源于草本植物,但可以根据需要设计成不同线密度、不同中空度的中空型纤维,比棉、粘胶纤维、天丝、莫代尔等的回弹性都要好,且其天然的阻燃性和不支持细菌滋生的特性非常适合用作床品、婴儿用品、儿童玩具的填充料,具有安全、健康和环保的特点。目前常用的有干爽型和滑爽型的4.44、7.77和11.1dtex聚乳酸中空填料纤维,主要物理指标见表6。2.4混合粘着剂的使用常规聚乳酸纤维熔点是165~175℃。低熔点聚乳酸纤维是一种皮芯型结构的聚乳酸/聚乳酸纤维,皮层和芯层聚乳酸的熔点分别是130℃和170℃,与棉、粘胶、羊毛、聚乳酸或其他高性能纤维混合作为粘着剂,目前大量用于家用床品、被子、立式棉等厚型产品及(水刺)卫生巾导流层等薄型产品。在烘箱中加热粘合时,根据烘箱长度、效率以及生产线的速度,温度可选择在125~135℃之间。低熔点聚乳酸目前主要有2.22dtex×51mm,4.44dtex×51mm和6.67dtex×51mm三种规格,根据与之混合的纤维粗细选择不同线密度的低熔点聚乳酸纤维,其主要指标见表7。2.5低熔点聚乳酸纤维聚乳酸/聚酯纤维是根据用户要求开发的一种改性低熔点聚乳酸纤维,皮层熔点130℃,用作对环保有特殊要求的产品的粘合剂。目前只有一种规格4.44dtex×51mm。3非织造材料的聚乳酸纤维INGEO聚乳酸纤维经过几年的发展,已经完全实现了商业化生产。最初出现的一些难题(如服装用聚乳酸纤维染色难度大,填充料用中空聚乳酸纤维易成粉状)得到解决,产品性能逐步提高,并且开发了非织造专用聚乳酸纤维,成本