Polylaktidová vlákna

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Polylaktidová vlákna (mezinárodní zkratka PLA) jsou chemické textilní výrobky z polylaktidových polymerů kyseliny mléčné.[1]

Přeměna laktidu na polylaktid termickou a katalytickou polymerizací

Z historie[editovat | editovat zdroj]

Syntetické PLA vlákno bylo objeveno v roce 1932. V 50. letech 20. století se začala PLA vlákna pokusně používat k výrobě chirurgických nití a implantátů. První komerčně vyrobené vlákno přišlo v roce 1997 z Francie s označením Deposa. V USA byla v roce 2001 instalována kapacita na ročních 140 000 tun polylaktidových polymerů,[2] v roce 2017 dosáhl výnos z prodeje polylaktidových polymerů 950 milionů USD,[3] v roce 2020 se odhadoval celosvětová výrobní kapacita na 375 000 ročních tun, jen malá část polylaktidů se používala k výrobě textilních vláken.[4] Náklady na výrobu kyseliny mléčné se kalkulovaly v USA: z pšenice = 1,50 USD/kg, z manioku = 2,62 USD/kg.[5]

Technologie výroby vláken[editovat | editovat zdroj]

Surovina sestává nejméně z 85 % esterů kyseliny mléčné (z přírodních cukrů a škrobů). Kyselina mléčná vzniká tak, že se extrahuje škrob z rostlin (nejčastěji z obilí a z cukrové třtiny) a fermentuje enzymatickou hydrolýzou na glukózu. Z kyseliny mléčné se vyrábí polylaktid

  • dřívější konvenční metodou, tj polykondenzací (při silném vakuu a při vysokých teplotách) nebo
  • polymerizací (otevření okruhu cyklického dimeru kyseliny mléčné při mírnějších podmínkách) s výslednou vyšší molekulární váhou polymeru.[6] (Na nákresu vpravo je vzorec chemické reakce přeměny laktidu na polylaktid).

Textilní vlákna se z polylaktidu běžně vyrábějí zvlákňováním z taveniny.[7]

Vlákno se dodává ve formě stříže a hladkých i tvarovaných filamentů, laboratorně byla v roce 2005 vyrobena také nanovlákna.[8] Např. japonská firma Toray vyrábí multifilament zvlákňováním z taveniny při rychlostech do 4000 m/min, filament se dlouží v poměru cca 1,6 a hotová příze se napařuje při 125 °C.[9] Tvarovaný PLA filament (76 a 167 dtex) vyrábí např. německá firma Trevira.[10]

Vlastnosti[editovat | editovat zdroj]

Materiál má hustotu 1,27 g/cm³, bod tání 175–178 °C, tažnou pevnost 32–45 cN/dtex, tažnost až 40 % (!), LOI 26 a absorbuje 0,6 % vlhkosti.

Filament z extrudovaného polylaktidu pro 3D tisk

Laktidové textilie mají lepší odolnost proti slunečnímu záření než běžné polyestery a jejich vynikající vlastností je, že látky, které obsahují, jsou biologicky odbouratelné.[9] Samotné PLA však v běžném prostředí plně biologicky odbouratelné nejsou (např. domácí kompost nebo zemina, případně vystavení slunci nestačí, anebo je velmi pomalé).[11] K degradaci materiálů na biologicky odbouratelné složky se musí užívat industriální komposty (teplota vyšší než 60 °C), hydrolýza pomocí enzymů a další způsoby.[12]

Průmyslově vyráběné druhy:

sportovní oděvy, košile, nábytkové potahy, závěsy, výplně do polštářů a matrací, zdravotní textilie (chirurgické nitě, implantáty)[14][15]

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. Polyactic Acid (PLA) Fibers [online]. springerprofessional, 2015 datum přístupu = 2019-10-04. Dostupné online. (anglicky) 
  2. a b Ren: Biodegradable Poly Lactic Acid, Springer Science & Business Media 2011, ISBN 9783642175961, str. 210
  3. PLA Market Size [online]. Grand View Research, 2018 datum přístupu = 2019-10-04. Dostupné online. (anglicky) 
  4. Cost-effective valorization of cassava fibrous waste [online]. et&intelligence Research, 2021-03-21 [cit. 2023-07-10]. Dostupné online. (anglicky) 
  5. Cost structure of bio-based plastics [online]. HWWIicial Intelligence Research, 2021 [cit. 2023-07-10]. Dostupné online. (anglicky) 
  6. Overview of PLA Fibre [online]. Fibre Chemistry, 2009 [cit. 2023-07-10]. Dostupné online. (anglicky) 
  7. Textile Technology: Schmelzspinnverfahren für sc-PLA-Filamentgarne [online]. E-World Communitylligence Research, 2021-08-05 [cit. 2023-07-10]. Dostupné online. (německy) 
  8. Bausteine aus Polymeren [online]. Chem.Unserer Zeit, 2005 datum přístupu = 2019-10-04. Dostupné online. (německy) 
  9. a b Mather / Wardman: The Chemistry of Textile Fibres, Royal Society of Chemistry 2011, ISBN 9781847558671, str. 276-283
  10. PLA Filament Yarns [online].  Trevira, 2019 [cit. 2020-08-27]. Dostupné online. (anglicky) 
  11. MUNIYASAMY, Sudhakar, Osei Ofosu, Maya Jacob John, Rajesh D. Anandjiwala. Mineralization of Poly (lactic acid)(PLA), Poly (3-hydroxybutyrate-co-valerate)(PHBV) and PLA/PHBV Blend in Compost and Soil Environments. Journal of Renewable Materials [online]. Tech Science Press, 2016-04 [cit. 2021-06-21]. Dostupné online. 
  12. Is PLA Compostable? [online]. Biosphere, 2018-10-15 [cit. 2023-07-12]. Dostupné online. (anglicky) 
  13. 3D-Drucker Filament [online]. tddd-filamentddddamentificial Intelligence Research, 2023 [cit. 2023-07-10]. Dostupné online. (německy) 
  14. Poly-Lactic Acid [online]. 2010-08-26 [cit. 2021-03-02]. Dostupné online. (anglicky) 
  15. Blackburn: Biodegradable and Sustaineble Fibres, Elsvier 2005, ISBN 9781845690991, str. 191-219

Literatura[editovat | editovat zdroj]

  • Koslowski: Chemiefaser-Lexikon:Begriffe-Zahlen-Handelsnamen, Deutscher Fachverlag 2008, ISBN 9783871508769