合成纖維聚乳酸纖維安全特性

1、（DL乳酸的熔點(diǎn)為16.8），沸點(diǎn)是125140。乳酸有溫和而清爽的酸味，由于不改變?cè)瓉淼奈兜蓝鳛楦鞣N食品添加劑（酸味料、pH調(diào)整劑、食品保存劑、發(fā)酵助劑、柔軟劑）使用。但是，流傳有“如果疲勞是乳酸積存”的說法。比如，運(yùn)動(dòng)后疲勞認(rèn)為是“乳酸積蓄在血液、肌肉中”，乳酸是運(yùn)動(dòng)的老朽廢物或疲勞物質(zhì)，這因?yàn)樵趧×疫\(yùn)動(dòng)后，肌肉、血液中的乳酸濃度上升，可能在開始說的。但是，實(shí)際上，為疲勞恢復(fù)的高效率能源應(yīng)考慮乳酸進(jìn)行代謝生產(chǎn)，實(shí)際確認(rèn)：如果3050分鐘就回到原來水平。不用說，乳酸對(duì)生命活動(dòng)來說是重要能源，與糖和脂肪相比，容易向能量轉(zhuǎn)換，而且因?yàn)樵诨瘜W(xué)上穩(wěn)定，L乳酸鈉作為輸液和腹膜透析的電解質(zhì)利用。作為聚

2、乳酸構(gòu)成單體單位的乳酸CH3C*H(OH)COOH，因?yàn)樵谔荚由辖Y(jié)合的原子和分子為4個(gè)并且不同（H、CH3、OH、COOH），這種場合的碳原子叫不齊碳（asymetriccarboon），在立體結(jié)構(gòu)上存在2個(gè)不同形式的分子?？墒?，因?yàn)榘ㄈ嗽趦?nèi)的自然界生物通常合成的是L乳酸，而有D乳酸是否具有毒性的擔(dān)心。的確，D乳酸在L乳酸通常的代謝經(jīng)路不能進(jìn)行代謝，如果大量攝取，就會(huì)提高血液中的酸性度，而成為酸性血癥的原因。但是，人們知道，在我們?nèi)梭w內(nèi)通常生成后經(jīng)過3個(gè)月左右，就生成將D乳酸變換成L乳酸酵素乳酸酯消旋酶（lactateracemase）。而且，D乳酸能夠以任何形式進(jìn)行中和、排出。這樣就很清

3、楚，由于其后的研究沒有該疑問，現(xiàn)在與L乳酸同等。順便，D乳酸的經(jīng)口急性毒性（LD50），實(shí)驗(yàn)室小鼠為4.875g/kg、一般老鼠為3.73g/kg，WTO在1973年對(duì)L乳酸、D乳酸以及D.L乳酸都取消了一天的攝取量限制范圍。實(shí)際上，迄今為止，日本7080年代生產(chǎn)、一直作為食品添加劑使用的乳酸，是采用化學(xué)合成法合成的外消旋變體（等量含有D乳酸和L乳酸的混合物）?，F(xiàn)在，作為添加劑使用的發(fā)酵L乳酸也含有15的D乳酸。但是，聯(lián)合國的FAOWHO聯(lián)合食品添加劑專門委員會(huì)因?yàn)槿橛變海óa(chǎn)后不滿半年）不能代謝D乳酸，提出了“D乳酸、DL乳酸不要用于乳幼兒食品”的勸告。2.2聚乳酸的安全性聚乳酸是熔點(diǎn)1601

4、80、玻璃化溫度約60的結(jié)晶性脂肪族聚酯。聚乳酸在各種生物降解性塑料中，成形加工性優(yōu)異，能夠進(jìn)行從纖維、非織造布和薄膜代表的熔融擠壓成形到注射成形、噴射成形和發(fā)泡成形等。而且，薄膜和纖維由于伴隨牽伸、熱處理操作而產(chǎn)生定向結(jié)晶化，一直在尋求機(jī)械性能和熱性能的提高。另外，從成形用薄膜和非織造布以及與紙的壓層品，采用熱定形（真空、壓空成形）和加熱壓縮成形，可以賦予各種各樣的形狀。聚乳酸是由脂肪族聚酯構(gòu)成的疏水性結(jié)晶性聚合物，只要不在高溫高濕（50以上、相對(duì)濕度85以上）環(huán)境下長時(shí)間放置，就幾乎不產(chǎn)生加水分解，是很穩(wěn)定的。另外，因?yàn)槟陀托院湍退?、揮發(fā)性好，適合作為包括油性食品在內(nèi)的一般食品容器使用。

5、而且，分解高分子量聚乳酸的微生物和酵素在自然界極少，即使作為發(fā)酵食品容器也有在一定時(shí)間能夠安全使用的質(zhì)地。實(shí)際上，來自作為食品容器、包裝材料使用時(shí)的聚乳酸溶出物，認(rèn)為基本上是乳酸、乳酸低聚物、（乳酸線狀二聚物、三聚物、四聚物等）及丙交酯（乳酸的環(huán)狀二聚物），這些都是作為食品添加劑廣泛使用的食品衛(wèi)生法上的乳酸類（通常含20左右的低聚物）。乳酸低聚物和丙交酯在食品或消化器官內(nèi)迅速受到加水分解而變成乳酸。聚乳酸因?yàn)槭且栽谏矬w內(nèi)也存在的天然有機(jī)化合物乳酸為構(gòu)成單位，在各種生物降解性塑料或生物塑料中，安全性和食品衛(wèi)生性最好。而且，聚乳酸與淀粉系及其他的生物降解性塑料不同，在材料表面不容易產(chǎn)生微生物和霉

6、菌，根據(jù)用老鼠和蟑螂的試驗(yàn)也都沒有食害。其次，關(guān)于將聚乳酸用于食品容器和包裝材料時(shí)的世界現(xiàn)狀和取得認(rèn)證狀況。在歐洲，1990年頒布的EECDirective（指令90128EEC）為基本內(nèi)容，是如果單體安全，聚合物就好的單體主義立場。根據(jù)已經(jīng)實(shí)施的毒性試驗(yàn)，有即使使用也注冊(cè)好的單體和添加劑的準(zhǔn)許自由進(jìn)口物品名單。乳酸被在其后修訂的9611EC中登載在準(zhǔn)許自由進(jìn)口物品名單里。為了應(yīng)對(duì)這些EU指令，歐洲各國的國內(nèi)法進(jìn)行了整頓。在美國，根據(jù)FFDCA（聯(lián)邦食品醫(yī)藥品化妝品法）申請(qǐng)作為間接食品添加劑的適應(yīng)，在法律上允許的5個(gè)申請(qǐng)種類中，除NatureWorks公司由GRAS（GenerallyReco

7、gnizedAsSafe）的安全性自己宣言外，還受作為FCN（FoodContactNortification）.178（溫度區(qū)域順序：BH）的認(rèn)證。順序B是在100開水煮沸30分鐘的開水注入溫度領(lǐng)域，顯示出作為茶葉袋等食品過濾器材料的潛在可能性，引人注目。在日本，聚乳酸由食品衛(wèi)生法規(guī)定的昭和34年制定的厚生省告示第370號(hào)（昭和57年修訂：該告示第20號(hào)）通過，沒有法律上的問題。而且，聚乳酸注冊(cè)在作為更嚴(yán)格的行業(yè)團(tuán)體自主標(biāo)準(zhǔn)的聚烯烴等衛(wèi)生協(xié)議會(huì)（JOHSPA）的準(zhǔn)許自由進(jìn)口物品名單中，其后，關(guān)于添加劑等還要進(jìn)行追加申請(qǐng)。3、環(huán)境低負(fù)荷型高功能性纖維CC聚乳酸纖維一般，化學(xué)纖維為了賦予作為纖維

8、的高功能性，多在其制造過程中添加各種添加劑（抗菌劑、耐候劑、防火阻燃劑等）。但是，除了由于添加添加劑帶來成本增加以外，這些添加劑的安全性也被質(zhì)疑。通常，這些添加劑大多是基本上對(duì)人和自然環(huán)境有害的物質(zhì)，現(xiàn)在只是在沒有發(fā)現(xiàn)有害性的低濃度范圍使用。但是，即使在臨時(shí)使用時(shí)安全性有保障，在使用后的廢棄物處理時(shí)，也不能否定問題表面化的可能性。理想的，是不添加這些添加劑，最好素材自身能夠具備這些高功能性。實(shí)際上，聚乳酸纖維原料為植物由來，除了是完全生物降解性的環(huán)境低負(fù)荷素材以外，還不添加任何添加劑發(fā)現(xiàn)了其優(yōu)異的抗菌性和防火性、耐候性?？梢哉f，聚乳酸纖維可以看作是具備作為究極智能化功能素養(yǎng)的高性能纖維。3.1

9、抗菌性（靜菌性）根據(jù)使用黃色葡萄狀球菌（StaphylococcusauresATCC6538P）的纖維制品抗菌防臭加工新標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)了聚乳酸纖維（泰拉馬克：尤尼吉卡公司商標(biāo)），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，顯示出遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于合格值（靜菌活性值2.2以上）的靜菌活性值及殺菌活性值。事先進(jìn)行10次洗滌之后、或者混合一半天然棉等其他纖維，抗菌活性也基本上能夠保持。聚乳酸的抗菌作用不僅是上述作為標(biāo)準(zhǔn)菌的葡萄狀球菌，對(duì)大腸菌和綠膿菌等革蘭氏陰性桿菌也已確認(rèn)。估計(jì)這是起因于在聚乳酸中含有極微量的乳酸或低聚物這些物質(zhì)的靜菌作用。也就是說，由于材料中的極微量乳酸在材料表面浸出一部分，將材料表面與人的肌膚同樣保持弱堿性，防止了細(xì)菌和霉菌

10、等微生物的附著和繁殖。一般，生物降解性塑料與通常的塑料相比，細(xì)菌和霉菌等微生物處于容易附生的傾向，而聚乳酸是例外，作為生活衛(wèi)生材料、食品醫(yī)療材料或農(nóng)林園藝材料在安全衛(wèi)生上是適合的。實(shí)際上，從購入浴用聚乳酸纖維（泰拉馬克）毛巾，長期使用的消費(fèi)者反映，與傳統(tǒng)產(chǎn)品（錦綸纖維）對(duì)比，難以帶香味。關(guān)于聚乳酸纖維的抗菌性發(fā)現(xiàn)，以原料聚乳酸樹脂的選定和紡絲條件為主，還有沒有發(fā)現(xiàn)來自紡絲油劑的影響、織造針織加工油劑的影響、染色整理劑的影響的情況，需要分別弄清楚。3.2防火性用JISK7201依據(jù)的燃燒性試驗(yàn)評(píng)價(jià)了聚乳酸纖維或紡粘非織造布的限氧指數(shù)（LOI值），結(jié)果顯示：聚乳酸纖維為2324（聚酯纖維：2021

11、），聚乳酸紡粘非織造布更驚人，顯示出接近芳綸纖維的2830，發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異的防火性能。另外，從ASTME1354和美國聯(lián)邦汽車安全規(guī)格FMVSS302的燃燒試驗(yàn)（水平法）也表明，聚乳酸纖維一旦著火后的自己滅火性好，燃燒時(shí)的產(chǎn)生氣體量也比聚酯纖維格外少。本特性是聚乳酸纖維及其紡粘非織造布素材具有的固有特性，有害的鹵族系和磷系等防災(zāi)阻燃劑一切都沒有添加。按照上述見解，采用將解聚乳酸纖維（泰拉馬克：尤尼吉卡公司商標(biāo)）的原材料特性和纖維形狀等進(jìn)行最佳化，以聚乳酸纖維為主成功地取得了由日本防災(zāi)協(xié)會(huì)的防火產(chǎn)品認(rèn)定。這次接受防火產(chǎn)品認(rèn)定的，作為枕頭和被褥、布制玩偶等的絮棉用是具有有用自發(fā)性卷曲能的復(fù)合短纖維H

12、P8F，由于發(fā)現(xiàn)螺旋狀的微卷曲而具有優(yōu)異的蓬松性、緩沖性、回彈性、耐疲勞性。本產(chǎn)品因?yàn)榧词乖诨馂?zāi)發(fā)生時(shí)也比聚酯纖維等燃燒難以擴(kuò)展，而且燃燒熱低、產(chǎn)生的氣體量也少，作為寢具和家庭、車輛用裝飾素材可以期待在火災(zāi)安全方面的應(yīng)用。3.3耐光耐候性聚乳酸纖維是脂肪族聚酯，對(duì)紫外線和高能量放射線不能說強(qiáng)。但是，與作為相同聚酯同類的聚酯（PET）纖維相比，不僅是耐光性（Fade-Ometer），而且在伴隨降雨的促進(jìn)耐候試驗(yàn)（SunshineWeatherMeter）也發(fā)現(xiàn)顯示出優(yōu)異的耐候性。這些傾向在包括聚乳酸纖維、紡粘非織造布的實(shí)際室外暴露試驗(yàn)中也被確認(rèn)，作為在室外使用的農(nóng)林、園藝、土木、建筑材料具備必要

13、的條件。另一方面，對(duì)像伽馬線這樣的高能放射線，根據(jù)照射線量的多少而不同，但也有招來分解的，在用于醫(yī)療用品等滅菌時(shí)需要注意。也就是說，照射線量在25kGry以下，在材料表面引起部分交聯(lián)反應(yīng)，有疏水性化的傾向，機(jī)械強(qiáng)度劣化輕微，可以作為伽馬線滅菌的條件推薦。但也有報(bào)告說，如果達(dá)到100kGry就會(huì)引起分子鏈的斷裂，機(jī)械強(qiáng)度也顯著下降。4、聚乳酸纖維加工和管理工程中的環(huán)境負(fù)荷減少聚乳酸纖維已經(jīng)處于一定的實(shí)用化水平，但還存在今后必須解決的幾個(gè)技術(shù)課題（耐久性、染色性、耐熨燙性、尺寸穩(wěn)定性、耐卷曲性、耐彎曲磨損性等）。這些問題的大多數(shù)，基本上是現(xiàn)在市面上量產(chǎn)的聚乳酸以L乳酸為主構(gòu)成單位也含有少量D乳酸任

14、意共聚引起的熔點(diǎn)下降和結(jié)晶化速度延遲。關(guān)于在幾乎不伴隨成本上升的情況下，解決這些課題的方法和實(shí)證數(shù)據(jù)，另行考慮。這里，只從加工和管理工程中環(huán)境負(fù)荷減少的觀點(diǎn)考慮，僅就假定作為衣料用素材展開方面的身邊2個(gè)問題C染色性和耐熨燙性討論一下關(guān)于解決對(duì)策的方向。首先，因?yàn)榫廴樗崂w維產(chǎn)生加水分解，不能與聚酯（PET）纖維一樣采用120的高溫高壓染色。因?yàn)楸染埘ダw維低10以上Tg的聚乳酸纖維能夠以比聚酯纖維的低溫染色，現(xiàn)在已經(jīng)確立了用低溫（105）能夠染色的聚乳酸纖維用分散染料和染色條件。另外，對(duì)能源多消費(fèi)結(jié)構(gòu)的染整行業(yè)來說，從能源節(jié)省和環(huán)境負(fù)荷減少考慮，采用低溫染色也是理想的方向。例如，日本金津纖維公司和

15、福經(jīng)縣工業(yè)技術(shù)中心開發(fā)的聚乳酸纖維環(huán)保袋（商標(biāo)為可那普拉斯（knaPpus），從日本的傳統(tǒng)顏色實(shí)現(xiàn)了曬柿桔黃色系、素色乳白色系、黃綠綠色系、紅藤紫色系、減紅茶色系、濃藍(lán)藍(lán)色系、灰藍(lán)灰色系等多色彩的7色顏色變化。這些提供給染色堅(jiān)牢度試驗(yàn)（JISL0844A2法）的結(jié)果，確認(rèn)為45級(jí)，沒有褪色等問題。該產(chǎn)品以世界最大的博物館美國史密森博物館為首在包括歐美的7個(gè)國家超有名店的國內(nèi)外店鋪銷售，并博得好評(píng)。關(guān)于耐熨燙性，也幾乎沒有發(fā)現(xiàn)與聚酯纖維同樣用160熨燙。最初與染色性同樣，用與聚酯纖維織物同樣條件熨燙與聚酯（PET）纖維熱性能、機(jī)械性能不同織物，缺乏自身的科學(xué)根據(jù)。對(duì)聚乳酸纖維應(yīng)與有其化學(xué)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的最佳紡絲加工條件、織造針織、染色整理加工條件同樣，具有采用更低溫的最佳熨燙條件。5、結(jié)語上面