1、聚乳酸水刺非织造布的开发摘 要：聚乳酸纤维是一种绿色环抱纤维，在分析了国内外聚乳酸纤维非织造布的研究状况后，提出以聚乳酸纤维为原料，根据纤维的性能特点，选择气流成网及水刺加固工艺，开发新型环保非织造布，产品可以完全自然降解。 关键词：聚乳酸纤维；水刺；非织造布；自然降解 1 聚乳酸纤维无纺布的研究现状 1.1 国外的研究现状 全球蓬勃发展的揩布市场，推动了亚欧地区继续采用天然纤维的高潮。亚洲正经历着棉纤水刺揩布的发展，欧洲则由于化妆布市场兴起而采用棉纤维非织造产品多。美国田纳西州大学一直对聚乳酸纤维纺粘和熔喷非织造布开发进行研究。法国公司, Fiberweb, 透露了以 100%聚乳酸开发熔喷
2、的和纺粘的名牌非织造布 Deposa。日本钟纺合纤公司与吴羽合纤公司共同开发了由聚乳酸生成的生物降解纤维“Lactron”制成的三维立体无纺布结构体。尤尼吉卡公司使用 Cargill Dow 聚合体公司由玉米生产的聚乳酸，通过熔融纺丝技术成功地制成了聚乳酸纺粘非织造布。德国萨克森纺织研究所的 Blechschmidt 等人也对聚乳酸纺粘非织造工艺参数和产品性能进行了探讨。 1.2 国内的研究现状 由于国内玉米纤维成本以及天然纤维对工艺的特殊要求，暂且用聚乳酸纤维做无纺布占整个无纺布的比例很小，目前，主要是岛内无纺布大厂新丽与美国农业生技公司 Cargill Dow 合作，以其生产的可分解式聚乳
3、酸纤维(PLA)取代传统聚酯纤维，应用于医疗床垫，进一步打开美国市场销路，预估明年量产后，每年为新丽增加新台币上亿元营收。天津工业大学纺织与服装学院的任元林等人也对聚乳酸纤维非织造布进行了一定的研究，他们用的主要是纺粘法。 2 聚乳酸纤维水刺无纺布工艺 2.1 聚乳酸纤维及工艺原理 聚乳酸纤维原料来自于天然植物，容易生物降解，降解产物是乳酸、二氧化碳和水，是新一代环保型可降解纤维 它的吸湿率(0.6%)强度 g/d(4.55.5)伸度%(2540)和聚酯差不多,结晶度%(70 以上)比聚酯大,聚酯模数是聚乳酸模数 kg/mm2(400600)的两倍多聚乳酸的抱合力差,固在成网的时候适宜选择气流
4、成网聚乳酸吸湿率和模数比涤纶要小得多强力比其它天然纤维要高,但吸湿率要比其它天然纤维低,表现出中等强度和较好的疏水性,可以选择水刺加固。目前已经有 1.5D38mm 规格的产品，长度和细度都符合水刺加固的要求。 基本工艺过程：聚乳酸短纤维 开松 气流成网 水刺加固 后处理（烘干）成品卷绕等工序。 2.2 气流成网 目前全球非织造产品的消费，特别是卫生用品发展迅速，除了传统的梳理成网工艺外，水力缠结和气流成网也常用于非织造生产。气流成网的基本原理：纤维经开松、除杂、混合后，喂入高速回转的锡林，进一步梳成单纤维。在离心力和气流的联合作用下，纤维从锯齿上脱落，由气流均匀输送，凝聚在成网帘（或尘笼）上
5、，形成纤网。纤维的单纤维状态及其在气流中的均匀分布是获得优质纤网的决定条件，当纤维密度超过某一数值时，纤维絮凝作用显著增加，就会造成纤网不匀率增大。这个纤维密度值的大小，首先与纤维的规格及性能（长度、纤度、刚度、密度、卷曲度、带电性等）有关，其次与输送管道的结构形式有关。输送管道的结构应保证带纤维的气流不产生明显的涡流，一般为弓形的扩管。还要注意加油剂，减少在成网时纤维的摩擦，防止产生静电。 2.3 水刺加固 水刺法工艺原理是利用水刺喷头射出的高压水流穿刺纤维网和射流撞击送网帘后形成不同方向的反射作用，使纤网中的纤维相互缠结在一起而达到固结，然后经过烘干和卷绕形成成品。水刺非织造布具有手感柔软
6、 、悬垂性好、吸湿性好、透气性好、外观光滑、不起毛等特点。主要应用于基布材料、医疗卫生用布、家庭装饰用品、餐厅用布、服装用衬布等。由于水刺非织造布的用途广泛，已经渗透到各个行业之中，因此最近几年，在各类非织造布生产技术中，以水刺非织造布发展最快。 在进行主刺前都要对纤网进行预湿处理，以使纤网更好地吸收水针的能量，加强纤维缠结效果。水针压力可分为低压(7010 Pa)、中压(7o150105Pa)和高压(150105Pa)。目前，诸多生产商都在努力地提高水刺压力，因为高压就意味着高速，但是对于聚乳酸纤维中强，水压过大会伤纤维，所以水压不可以过大。高压可以使纤维得到更好地缠结。在纤网的多道水刺过程
7、中，水针的压力从后机到前机应是逐渐增大的，可以保证纤网能很好地吸收水针的能量。托网必须具有较好的反射性能，以使水流在穿过纤网后反射，再次对纤网进行穿刺。且需具有一定的透水率，否则水针能量将消耗在纤网所含的水中。但网帘的孔隙不能过大，否则纤维在水力作用下容易穿过托网流失，产品的强力会大大降低。由于水刺期间纤维的位移主要发生在后机，所以后机的几道水刺水针的直径以小为好。直径小的水柱带动的纤维少，缠结效率高。前机水针直径不宜太小，太小时会形成明显的孔痕，影响产品的外观质量。水针板与托网帘的距离一般是固定不变的，12cm。 2.4 烘燥工艺 在水刺法非织造布加工过程中，最后都需要对经过水刺固结后含有大
8、量水分的纤维网进行烘干并使产品尺寸稳定。热风穿透式烘燥由于自身结构的特点，烘燥热效率较高，经过烘燥后出来的产品手感柔软，表面无极光，符合卫生用品的要求。烘燥阶段最重要的工艺参数就是烘燥温度(一般为 120160)。其烘燥速率都与烘温成正比关系。但不能一味地追求高速而无限制地提高烘燥温度，若烘燥温度过高，会影响聚乳酸纤维，体现出纤网的尺寸发生变化。造成定量的变化和机械强度的变化等，从而严重影响产品的质量。 21 聚乳酸纤维 Tg（120175） 22 较低，在烘燥聚乳酸纤维网时就得注意它的温度控制。 3 展望 聚乳酸是一种以玉米淀粉为原料的新型可生物降解的材料，此产品的开发应用对减少“白色污染”
9、 ，推进绿色环保有着巨大的作用。选择一种合适的水刺工艺参数开发聚乳酸非织造布，这种聚乳酸水刺非织造布材料有着勿庸置疑的优点，如有较好透气性、手感、外观、不起毛、芯吸性、弹性、亲肤性、良好的可降解性及生物相容性等，在当今社会必然有着广阔的研究和应用前景。但它的缺点大大地阻碍了它的实际应用。针对聚乳酸材料的这些缺陷，今后的研究工作可以从以下几方面展开：简化和缩短工艺流程，降低聚乳酸材料的成本；开阔思路，尝试用新材料对聚乳酸进行改性；提高聚合物的强度，使聚乳酸水刺无纺布在更多方面有好的应用前景。 参考文献 1 蔡致中.我国非织造布专用化纤发展前景与面对问题EB. http:/ /2007-7-17. 2Blechschumidt,H.Fuchs,R.Lindner. 聚乳酸可生物降解纺粘非织造布工艺与产品参数J.国际化纤，2004， （2）：72-76. 3 顾超英概述世界各地区无纺布产需和部分技术与新产品情况.纺织指导，05,（4）：64. 4 顾书英，任杰.可生物降解纤维-聚乳酸（PLA）纤维第报.研究进展J.合成纤维，2003,（3）：10-12. 5 任元林,焦晓宁,程博闻. 聚乳酸纤维及其非织造布的生产和应用J. 产业用纺织品,2005,(4): 9-11. 6 张技术.新型环保纤维玉米纤维 毛纺科技，2006,（5）：28-30.
