L'acide polylactique est un matériau biodégradable et l'un des matériaux fibreux les plus prometteurs du XXIe siècle.acide polylactique (PLA)L'acide polylactique n'existe pas à l'état naturel et nécessite une synthèse artificielle. La matière première, l'acide lactique, est obtenue par fermentation de cultures telles que le blé, la betterave sucrière, le manioc, le maïs et d'engrais organiques. Les fibres d'acide polylactique, également appelées fibres de maïs, peuvent être obtenues par filage.
Le développement des fibres d'acide polylactique
L'acide lactique est présent dans le yaourt. Plus tard, les scientifiques ont découvert que l'acide produit par les contractions musculaires chez les animaux et les humains est de l'acide lactique. L'invention de la société DuPont (inventeur du nylon) a été la première à utiliser des polymères d'acide lactique pour préparer des matériaux polymères à base d'acide polylactique en laboratoire.
La recherche et le développement des fibres d'acide polylactique (PLA) ont une histoire de plus d'un demi-siècle. La société américaine Cyanamid a mis au point des sutures résorbables en PLA dans les années 1960. En 1989, les entreprises japonaises Zhong Fang et Shimadzu Manufacturing Institute ont collaboré pour développer la fibre pure de PLA filée (Lacton™) et son mélange avec des fibres naturelles (Corn Fiber™), présenté aux Jeux olympiques d'hiver de Nagano en 1998. La société japonaise Unijica Corporation a développé le filament de PLA et le tissu non tissé spunbond (Terramac™) en 2000. Cargill Dow Polymers (CDP) aux États-Unis (aujourd'hui NatureWorks) a lancé en 2003 une gamme de produits (Ingeo™) comprenant des résines, des fibres et des films de PLA, et a accordé une licence à Trevira en Allemagne pour la production de la gamme de tissus non tissés Ingeo™ destinés à des secteurs tels que l'automobile, le textile de maison et l'hygiène.
Procédé et application des fibres d'acide polylactique
Actuellement, les principaux non-tissés en PLA sont fabriqués à partir d'acide L-polylactique (PLLA) de haute pureté optique, grâce à sa haute cristallinité et à ses propriétés d'orientation. Ils sont obtenus par différents procédés de filage (filage à l'état fondu, filage humide, filage à sec, filage humide-sèche, filage électrostatique, etc.). Les fibres de PLA filées à l'état fondu (fibres longues et courtes) sont utilisées dans les secteurs de l'habillement, du textile de maison, etc. Leurs équipements et procédés de production sont similaires à ceux du polyester, offrant une bonne filabilité et des performances satisfaisantes. Après modification, ces fibres peuvent acquérir d'excellentes propriétés ignifuges (auto-extinguibles) et antibactériennes naturelles. Cependant, les fibres de PLA filées à l'état fondu présentent encore des marges de progression en termes de résistance mécanique, de stabilité dimensionnelle à haute température, de résilience et de résistance au vieillissement.
Le filage par voie humide, le filage par voie sèche, le filage humide-sèche et l'électrofilage de fibres (membranes) d'acide polylactique sont principalement utilisés dans le domaine biomédical. Parmi les produits représentatifs, on trouve les sutures résorbables à haute résistance, les vecteurs de médicaments, les membranes anti-adhérentes, la peau artificielle, les matrices pour l'ingénierie tissulaire, etc.
Face à la demande croissante de tissus non tissés jetables dans les domaines médical, sanitaire, de la filtration, de la décoration et autres, les tissus non tissés en acide polylactique sont également devenus un axe de recherche et de développement majeur.
Dans les années 1990, l'Université du Tennessee, aux États-Unis, a été la première à étudier les non-tissés en acide polylactique (PLA) spunbond et meltblown. La société japonaise Zhongfang a ensuite développé des non-tissés en PLA spunbond pour des applications agricoles, tandis que la société française Fibreweb a mis au point des non-tissés en PLA spunbond et meltblown, ainsi que des structures composites multicouches (DepositaTM). La couche de non-tissé spunbond assure principalement le support mécanique, tandis que les couches de non-tissé meltblown et spunbond, combinées, offrent des propriétés de barrière, d'adsorption, de filtration et d'isolation.
L'université chinoise de Tongji, Shanghai Tongjieliang Biomaterials Co., Ltd., Hengtian Changjiang Biomaterials Co., Ltd. et d'autres unités ont développé avec succès des tissus non tissés tels que la viscose filée, le spunlace, le laminé à chaud, l'air chaud, etc. dans le cadre du développement de fibres composites pour non-tissés et produits non tissés, qui sont utilisés pour des produits sanitaires jetables tels que les serviettes hygiéniques et les couches, ainsi que pour les masques faciaux, les sachets de thé, les matériaux de filtration de l'air et de l'eau et d'autres produits.
La fibre d'acide polylactique a été largement promue et utilisée dans les intérieurs automobiles, les paquets de cigarettes et d'autres domaines en raison de son origine naturelle, de sa biodégradabilité et de son caractère écologique.
Caractéristiques des fibres d'acide polylactique
L'un des avantages les plus reconnus des fibres d'acide polylactique (PLA) est leur biodégradabilité, c'est-à-dire leur capacité à être absorbées par l'organisme. Dans des conditions de compostage standard, la biodégradabilité doit être mesurée et les produits de dégradation sont l'eau et le dioxyde de carbone. Les fibres de PLA conventionnelles s'hydrolysent lentement, voire de manière difficilement détectable, lors d'une utilisation normale ou dans la plupart des environnements naturels. Par exemple, enfouies dans un sol naturel pendant un an, elles ne se dégradent pratiquement pas, tandis que dans des conditions de compostage à température ambiante, elles se dégradent en une semaine environ.
La dégradation et l'absorption des fibres d'acide polylactique in vivo sont fortement influencées par leur cristallinité. Des simulations de dégradation in vitro ont montré que les fibres d'acide polylactique à haute cristallinité conservent leur forme et près de 80 % de leur résistance après 5,3 ans, et peuvent mettre entre 40 et 50 ans à se dégrader complètement.
Innovation et expansion des fibres d'acide polylactique
Bien que développée et produite depuis plus d'un demi-siècle, la fibre d'acide polylactique (PLA) est encore utilisée à un millième de sa valeur réelle. Malgré un coût initial élevé, ses performances sont indéniables. La modification de la structure est une voie prometteuse pour l'amélioration des fibres de PLA.
La Chine est un important producteur et consommateur de fibres chimiques, et ces dernières années, la recherche sur les fibres d'acide polylactique modifiées est devenue prioritaire. Ces fibres peuvent être mélangées aux fibres naturelles traditionnelles comme le coton, le lin et la laine pour fabriquer des tissus tissés et tricotés à la machine aux performances complémentaires, ainsi qu'à d'autres fibres chimiques telles que l'élasthanne et le PTT pour créer des tissus doux pour la peau, respirants et évacuant l'humidité. Elles sont notamment utilisées dans la fabrication de sous-vêtements.
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Date de publication : 11 juin 2024