2.2.4 PLA纤维的回弹性和抗皱性
纤维的回弹性是构成纺织制品弹性的基本因素,与制品的耐磨性、抗折绉性、手感和尺寸稳定性都有很密切的关系,因此纤维的回弹性是确定纺织加工工艺参数极为有用的指标。回弹性大的纤维能够很好地经受拉力而不改变其构造,能够稳定地保持本身的形状,且经久耐用,其制品同样也不失掉它本身的形状[11]。PLA纤维的大分子结构决定了它有良好的回弹性,在5%应变作用下,回弹率是93%,在10%应变作用下,回弹率是64%;而PET纤维在5%应变作用下,回弹率是63%,在10%应变作用下,回弹率是51%。
2.2.5 PLA纤维的阻燃性能
随着物质生活水平的提高,人们对纺织纤维阻燃性的要求越来越高。PLA纤维的极限氧指数(26%~27%)和羊毛的极限氧指数(24%~25%)相似,优于PET纤维(23%~24%),接近于国家标准对阻燃纤维极限氧指数的要求(28%~30%),燃烧时发热量低(只有PET纤维的16%),只有轻微的烟雾释出(只有PET纤维的57%),易自熄,火灾危险性小。因此PLA纤维的阻燃性能已引起人们的特别关注。
2.2.6 PLA纤维的耐紫外线性
纤维大分子结构中的C—C、C—H等键,一般不吸收波长大于290nm的光线,照射到地球表面的紫外线,对含有这些键的纤维几乎没有影响[11]。而PLA纤维的分子结构中含有大量的C—C、C—H键,因此,PLA纤维具有优良的耐紫外线性。PLA纤维是由高纯度的L-乳酸制成,所含杂质极少,这也是其具有优良耐紫外线性的原因之一。经科学实验,PLA纤维经日晒500小时后,仍保持90%的强力,而PET纤维日晒200小时后,强力便降至60%左右。
另外,PLA纤维和PET纤维同样富有疏水性,对皮肤不发粘;如与棉混纺做内衣,有助于水份的转移,接触皮肤时有干燥感,更为重要的是,PLA纤维的生物相容性比较好,不刺激皮肤,因此穿着时的舒适感特别好。PLA纤维的加工适应性也很好,可以适应机织、针织、簇绒和非织造布等现有绝大多数加工设备,这为它的推广应用提供了极大的便利。
3 纺织生产中应注意的问题
虽然PLA纤维具有很多的优点及特性,但在实际生产也应注意以下问题:
3.1 长纤与短纤的问题
PLA纤维利用一般熔融纺丝法,即可制成长纤或短纤,长纤一般有光丝(Bright)及普通(Regu-lar),而PLA长丝收缩率大,一般在20~23%,故在生产织物时要考虑,必要时可先进行蒸纱处理。短纤一般以1.2~1.4D为主,在进行纺纱时,因考虑伸长率高达47%,纺纱张力、络筒等张力,都需要适当降低;而PLA纤维对温度较敏感,在高温下会使其变硬,如工序上因车速高而引起的高温,都需减速生产。
3.2 织造方面的问题
因伸长率高,需要织布时张力适当配合,而缩率低,织物设计时要充分考虑,否则影响最终产品的规格。PLA纤维纱在针织生产时要注意:生产车间尽量温度控制在25℃以内,相对湿度60%以上;生产机台必须清理干净,用透明胶纸围住,以免形成飞花;织机车速不能太快,须控制在20转/分以下,以减少爆孔等疵点;机台纱道各接触点,以瓷性导纱装置为佳;如需翻纱,必须留意飞花,翻纱车速度不能太快。
3.3 染色整理的问题
因PLA纤维对温度及碱(尤其是强碱)特别敏感,如染色温度超过110℃会使PLA纤维手感明显变硬,如定型温度超出130℃会使PLA纤维熔融(PLA纤维的熔点:130~166℃);若染色过程加入强碱,会使PLA降解(爆破力明显降低),因此,整个染整过程,温度必须尽量控制适当。
PLA纤维染色纱,存在易染花情况,颜色控制困难,工艺要摸索改良。PLA纤维生产花灰纱,存在严重的色变问题,成品后的颜色差异很大。
4 PLA纤维的应用前景
PLA纤维具有很多优异的性能,如比PET亲水性好;悬垂性、舒适性和手感好;回弹性好;较好的卷曲性和卷曲持久性;收缩率可以控制;强度高达6.23cN/dtex;;UV(抗紫外线)稳定性好;比PET密度小;可以用分散性染料染色;成型加工性好;热粘结温度可以控制;结晶熔融温度可以在120~170℃范围内变化;可燃性低、发烟量小。这些特性刺激了PLA纤维在纤维和非织造布领域的应用,并且PLA纤维可以制成圆截面的单丝或复丝、三叶形截面的BCF(可用于织造地毯和毛毡)、卷曲或非卷曲的短纤维、双组份纤维、纺粘非织造布和熔喷非织造布等,这使PLA纤维在服装市场、家用及装饰市场、非织造布市场、双组份纤维领域、卫生及医用等领域有潜在的应用前景。
目前,PLA纤维已制成复丝、单丝、短纤维、假捻变形丝、针织物和非织造布等,主要用于服装和产业领域。以PLA纤维制得的布料具有真丝的光泽,优良的手感、亮度、吸水性、形状保持性及抗皱性,因此是较理想的面料,适合做服装尤其是妇女服装。PLA纤维还适于制一次性服装和野外作业服等。PLA纤维对许多溶剂包括干洗剂有很好的稳定性,对碱(NaOH等)的水溶液很敏感,而对酸(HCl等)则相当稳定,但是PLA纤维的耐磨损性比较差,这可能限制它在高性能服装方面的应用。
PLA纤维在产业领域用途,主要是在土木工程中做网、垫子、沙袋和制土壤流失材料等,在农业、林业中做播种织物、薄膜、防虫防兽害盖布、防草袋和养护薄膜等,在渔业中做鱼网、鱼线等,在家用器具中做垃圾网、手巾、滤器、擦布等,在户外器具中做蓬布、覆盖布和帐篷等。
PLA纤维在卫生医疗领域主要作尿布、一次性失禁用品、妇女保健用品、抗紫外线织物、手术缝合线、骨内固定装置、组织工程支架、绷带、一次性工作服、载药材料、人工管道、人工韧带和人工肌腱等。
5 结束语
生态、健康、环保是21世纪的主题,PLA纤维从原料、生产、使用到废弃是自然循环的过程,对地球和大气无害,是一种可持续发展的生态纤维。PLA纤维及其产品以其良好的芯吸和导湿性、高的弹性回复率、好的阻燃性和低发烟量、UV稳定性、优良的手感和悬垂性等优异性能越来越受到人们的重视。研究PLA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,具有重大的社会意义和较高的经济价值。