环球纺织
耿琴玉 胡学梅
(南通纺织职业技术学院)
聚乳酸(PLA)纤维是以玉米、小麦等淀粉为原料，经发酵转化成乳酸，再经聚合、熔融纺丝而制成。这种纤维在土壤或水中，会在微生物的作用下分解成CO 2和水，随后在阳光的光合作用下，又会成为淀粉的起始原料。由于这是一个循环的过程，所以很多专家把聚乳酸纤维称为/21世纪的环境循环材料0。加上其低廉的原料成本和优良的性能，使之具有极高的开发价值。文中通过对聚乳酸纤维的分析，提出了聚乳酸纤维适合开发的产品品种，以期能对聚乳酸纤维的产品开发起到指导作用。 1 聚乳酸纤维的纺制
聚乳酸纤维的原料主要是玉米淀粉。首先由简单有效的方法将其制成果糖，再经发酵而转化成聚乳酸聚合体。因乳酸中含有一个活性碳原子，有旋光性，因此其聚合物有右旋聚乳酸(PD -L A)、左旋聚乳酸(PLLA)、外消旋聚乳酸(PDL -LA)、非旋光性聚乳酸(meso -PLA)等几种不同旋光性的聚合物。用于制备纤维的聚乳酸一般是左旋聚乳酸(PLLA)。
制备聚乳酸纤维最常用的方法主要有溶液纺丝法和熔融纺丝法。由于溶液纺丝法的工艺较为复杂，溶剂较难回收，纺丝环境恶劣，并且所采用的溶剂有毒，需经特殊处理后才能适合用于医疗卫生领域，加上聚乳酸合成的成本较高，使其最终产品成本更高，限制了其应用。目前一般都采用熔融纺丝法进行纺制。各种用于生产涤纶纤维的现有熔融纺丝工艺，包括高速纺丝一步法、纺丝)))拉伸二步法等都可采用。
由于熔融状态下聚乳酸易分解，因此在熔融纺丝前必须严格除去水分，并且纺丝温度控制要适当，不能太高，一般应低于200e ，可制得各种
形态的纤维。如：单丝、复丝、长丝(扁平的，变形
的)和短纤维等。
2 聚乳酸纤维的特性
2.1 生态性
图1为聚乳酸纤维的自然循环过程。
图1 聚乳酸纤维的自然循环过程
从图1可以看出，聚乳酸纤维是以淀粉制得的乳酸为原料，具有生物降解性，其废弃物埋入土
壤中后，在土壤和水中的微生物作用下，大约经过1年~2年的时间，可分解成二氧化碳和水，其产生的二氧化碳可由植物光合作用减少在大气中的含量，对环境不会造成污染。燃烧聚乳酸纤维时，几乎没有一氧化氮放出，对空气质量没有污染，是完全意义上的/环保纤维0。
2.2 主要性能
表1为日本钟纺公司生产的聚乳酸纤维的性能特征与涤纶、锦纶6纤维的主要性能特征。
表1 聚乳酸纤维与涤纶、锦纶6纤维主要性能特征项 目聚乳酸纤维涤纶
锦纶6
体积质量/g #cm -3熔点/e
玻璃化温度/e
回潮率(标准态)/%燃烧热/J #g -1
断裂强度/cN #dtex -1伸长率/%
杨氏模量/kg #mm -2适用染料种类染温度/e
1.27175570.5190004.0~5.030400~600分散染料100
1.38260700.423000410~5.0301200分散染料130 1.14215404.5310004.0~5.340300酸性染料100
>
62=棉纺织技术
Cotton Textile Technology
第32卷 第4期2004年4月
#254#
由表1可知:
(1)聚乳酸纤维的体积质量(1.27g/c m3)比涤纶的(1.38g/cm3)小，因此，其产品比较轻盈;
(2)回潮率虽然与涤纶接近，但其具有芯吸效应;
(3)有很好的导湿透气性，有良好的服用舒适性;
(4)断裂强度和断裂伸长率与涤纶接近，但模量小(与锦纶相近)，属于高强、中伸、低模型纤维，制成的织物强力高、延伸性好，手感柔软、悬垂性好，回弹性好;药用复合膜
(5)有较好的卷曲性和卷曲持久性;
(6)抗紫外线(UV)稳定性好;
(7)可以用分散染料染，对于染、后加工或树脂加工等的加工适应性好;
(8)热粘结温度可以控制;钢水净化剂
电解制水机(9)结晶熔融温度可以在120e~170e范围内变化;
(10)可燃性低、发烟量小;解子征
(11)耐热性好;
(12)耐酸不耐碱，透明性好。
3聚乳酸纤维适合开发的产品
3.1服装用面料的开发
早在1998年日本钟纺公司宣布开发了一种由棉、羊毛、其他天然纤维与聚乳酸纤维混纺的新产品，具有较好的形态保持性。当与棉混纺时，具有类似于涤棉混纺织物的性能，并且具有较好的光泽，但不产生金属般的刺眼光泽；有优雅的真丝观感；有丝绸般的手感；当其与羊毛混纺时，有良好的形态稳定性、抗褶皱性以及柔和的光泽，适合制作动感服装、军服、内衣及运动衫等。
3.1.1内衣面料
内衣被称为人的第二皮肤，其基本要求是能满足人体的舒适性。内衣面料要求柔软、热湿舒适性好(吸湿性、导湿性、透气性好)、对皮肤无毒无刺激。
聚乳酸纤维的独特结构，具有优良的柔软性，优良的形态稳定性。如与棉混纺，几乎与涤棉织物具有同样的性能，穿着保养方便；光泽比涤纶更优良，且有蓬松的手感；与涤纶同样有疏水性，但其具有良好的导湿性，穿着时皮肤不发粘。与棉混纺做内衣，有助于水分的传递，不仅接触皮肤时有干爽感，还可赋予优良的形态稳定性和抗皱性；它以人体含有的乳酸作原料合成的乳酸聚合物，不会刺激皮肤，对人体而言绝对安全舒适，并且对人体健康有益，非常适合制作内衣面料。采用聚乳酸短纤维纯纺或与其他天然纤维(棉、羊毛、蚕丝)混纺开发纬编针织面料做内衣，具有极好的舒适性。
3.1.2运动衣面料
对运动衣的要求是柔软、弹性好；重量轻、耐穿耐用；吸湿性好，尤其是排汗速度要快，使服装干爽。聚乳酸纤维具有良好的芯吸性能、吸湿性能以及快干效应，具有较小的体积质量，其强伸性与涤纶接近，非常适合开发运动服装。可以用短纤维成纱或直接用长丝进行织造(针织)。
3.1.3女装和休闲装面料
女装和休闲装对面料的要求是柔软、有飘逸感；悬垂性要好，具有优良的弹性且泽艳丽。通过常规
熔融纺丝方法制得的各种形态的聚乳酸纤维，如单丝、复丝、长丝(扁平的，变形的)和短纤维，具有优良的弹性，较低的弹性模量，良好的保形性，芯吸效应较好。
由100%聚乳酸纤维或聚乳酸纤维与羊毛或棉混纺纱加工的服装有较好的穿着舒适性；另外它的弹性模量较低，使织物具有很好的悬垂性和柔软手感。聚乳酸纤维尽管不是一种阻燃性聚合物，但纤维具有较好的自熄性、较好的弹性回复性和卷曲持久性，使其织物有良好的保形性和抗皱性；微细特纤维也很容易制得，用微细特聚乳酸纤维织成的织物有丝绸般的感觉，具有悬垂性好、耐用性好、吸湿透气性好等优点，是理想的女装和休闲装面料。
3.2家用装饰产品
聚乳酸纤维具有良好的抗紫外线(UV)稳定性、发烟量少、燃烧热低的特点；聚乳酸纤维的织物具有较好的耐洗涤性。Dartee等人研究了35%聚乳酸纤维与65%棉混纺织物的耐洗涤性，其结果证实聚乳酸纤维织物的耐洗涤性良好。使其在家用装饰面料方面有广阔的开发空间，并且它的优异弹性更拓宽了其在该领域的应用。特别适合开发室内悬挂物(窗帘、帷幔等)、室内装饰品、地毯等产品。
3.3产业用纺织品
聚乳酸纤维因其优良的生物相容性、低毒性和生物降解性，在医疗、医学领域具有广泛的应用
自动抹灰机>
63
=
第32卷第4期2004年4月
棉纺织技术
Cotton Textile Technology#255#
前景。其非织造布可用作手术衣、手术覆盖布、口罩等，可用作手术缝合线、吊绳、纱布、外用脱脂棉、绷带等。例如：聚乳酸及其共聚物纤维作外科缝合线，因具有生物降解性，在伤口愈合后能自然降解并吸收，无需二次手术，减少了病人的痛苦。
聚乳酸纤维的耐用性好，不易燃、燃烟少、抗紫外线性能强、耐热性好、具有生物可降解性能等优点，适合开发民用工程和建筑装潢用产品，如编织袋、工业墙嵌板、地毯、室内和室外制品(人造草坪)。可开发农、林、渔业用产品，如农、林业覆盖材料、捆扎带、除草袋、植被网、养护薄膜，渔业用捕鱼网、钓鱼线和可生物降解的包装材料。
4 产品开发途径
聚乳酸纤维有较高的熔点，一般采用熔体纺丝方法进行纺丝，纺丝性好，可加工成复丝、单丝、短纤维和纺粘纤维等各种形式。日本钟纺公司的
主要产品规格如下。
复丝:33dte x/12f,55dtex/24f,82.5dte x/24f,82.5dtex/36f,165dte x/48f,330dtex/72f,1100dtex/240f 。
短纤维：细度1.65dtex,2.2dtex,3.3dtex,515dtex,7.7dtex,11dtex,16.5dte x；长度38mm,51mm,76mm 。
单丝：细度330dtex,440dtex,880dtex,1100dtex 。
4.1 传统纺织生产
由日本钟纺公司聚乳酸纤维的主要产品规格可以看出，聚乳酸纤维能用传统的纺织技术进行加工。用其复丝(直接或经变形加工后)进行机织或针织，可加工成各种机织物或针织物；其短纤维有棉型、中长型和毛型三种，可在棉纺设备和毛纺设备上纯纺或与各种纤维进行混纺成各种规格的纱线后织造成各种织物。4.2 非织造生产
聚乳酸纤维具有良好的透气性、芯吸性及弹性，使其在非织造布领域有较大的发展潜力。聚乳酸纤维可应用纺粘法或熔喷法直接制成非织造布，也可先纺制成短纤维，再经干法或湿法成网制得非织造布。
用纺粘法生产的是长丝型非织造布，其工艺流程为：聚乳酸切片螺杆挤出机丝
完全冷却拉伸
铺网热轧粘合
卷取成品。
其特点是流程简短，生产效率高，从投料到产品的产出一般只需20min 左右，省时省力，是一种很有发展前途的聚乳酸纤维非织造布的生产方法。用纺粘法生产非织造布可制得常规型、皮芯复合型和模压型等品种，产品可应用于园艺、市政工程、日常生活、卫生用品等多个领域。
接干法成网是聚乳酸纤维非织造布的主要生产方法之一，其工艺流程为：聚乳酸短纤维开松
梳理加固(可采用热轧、针刺或水刺等方法对纤网进行加固)
卷曲
成品。
其特点是为了适应梳理成网的工艺要求，用
熔融纺丝法纺制的聚乳酸短纤维，必须具备一定
的强度和延伸度。如日本东洋纺开发的聚乳酸短纤维的断裂强度为4.2c N/dtex ~5.1cN/dtex，断裂伸长率为28%~35%，勾结强度为2.8c N/dtex ~3.3cN/dte x ，卷曲度为10个/25mm ~30个/25mm，纤维长度为30mm~70mm，将其进行开松、梳理、铺网和加固。其产品重量为50g/m 2~100g/m 2
的各类可生物降解非织造布，可用于医疗、卫生及生活用品等领域。
5 结束语
(1)聚乳酸纤维从原料、生产、使用到废弃是一个自然循环的过程，对环境无污染无害，是一种可持续发展的生态纤维。
(2)聚乳酸纤维及其产品以其良好的芯吸和导湿性、较高的弹性回复性、较低的可燃性和发烟量、良好的抗紫外线性能、优良的手感和悬垂性等优异性能越来越受到人们的重视。
(3)研究聚乳酸纤维的性能，开发能突出其优良特性的产品，是今后研究开发生态纺织品的一个重要组成部分，具有较好的社会效益和较高的经济价值。参考文献:
[1] 赵耀明，麦杭珍.可生物降解非织造布1J 2.产业用
纺织品,2001;(4):31~33.
[2] 张斌.可生物降解纤维1J 2.中国化纤信息周刊,
2001;(9):12.
[3] 刘森.玉米纤维性能与用途的探讨1J 2.产业用纺织
品,2002;(4):39~41.
>
64=棉纺织技术
Cotton Textile Technology
第32卷 第4期2004年4月
#256#
