纺织导报-熔喷法非织造布的现状及发展趋势.pdf

··_ k 叫盘盗山盔曲皿出盈k 臣盔趾盈口址s 非织造技术与产业用纺织品 熔喷法非织造布的现状及发展趋势 摘要：随着非织遣布工业的发展，熔喷技术不断得到改进和提高，已成为非织造 布工业中重要的工艺技术。文章介绍了国内外熔喷技术在技术、原料和市场方面 的现状和发展，通过国内外情况的对比，指出熔喷法非织造布的市场发展方向。 关键词：非织违布；熔喷技术；原料；国内；国外 中图分类号：T s1 7 6文献标识码：A 文章编号：1 0 0 3 3 0 2 5 ( 2 0 0 5 ) 0 6 0 1 0 6 一0 4 中国产业用纺织品行业协会纺粘法非织造布分会谢 明韩涛 随着非织造布工业的发展，熔喷技术不断得到改进和 提高现已成为非织造布工业中重要的工艺技术。1 9 9 0 年 世界熔喷法非织造布的产量是5 2 万t ，2 0 0 1 年产量已达到 了1 5 万t ，约占非织造布总产量的4 5 。 1 国外熔喷法非织造布的发展现状 1 1 国外熔喷技术的发展现状 熔喷法非织造布最早由美国海军研究所于1 9 5 4 年研 究气流喷射纺丝法开始，当时美国海军研究所纺得了极细 的纤维，其直径在5U m 以下，并制得由这种超细纤维组成 的非织造布。随后，陆续出现了一些相关的专利。但直到 2 0 世纪7 0 年代后期，美国E x x o n M o b i l 公司将此技术转为 民用，开始了工业化的生产才使得熔喷法非织造布技术 得以迅速发展。5 0 年来已出现了3 2 0 多项与熔喷技术及 其产品有关的专利。 现今，熔喷技术正以工艺简单、生产流程短、应用广 泛而得到越来越多公司的青睐熔喷法非织造布在越来越 多的领域得到了应用如过滤材料、吸收材料、卫生用品 和衣料等领域。世界上许多研究工作者和工程技术人员为 深入研究熔喷技术和改进熔喷设备付出了巨大的努力尤 其是对模头结构的探索使得现如今熔喷技术在生产能力、 质量、多功能性和减少能源成本等方面均已达到高效率水 平。B i a xF i b e m l m 、E x x o nM o b i l 、A c c u r a t eP r o d u c t s 、德 国R e i f e n h a u s e r 、K i m b e r l y c l a r k 和N o r d s o n 等公司都为熔 喷技术的发展做了突出的贡献。目前，E x x o n M o b i l 公司和 作者简介：谢明，男，1 9 6 2 生，高工，广州，5 1 0 2 4 5 ，D 6 纺织导报c h i n aT e x t i I eL e a d e r 2 0 0 5N o 6 B i a x 公司设计的熔喷模头结构代表了世界上两种典型的技 术类型。E x x o nM o b i l 公司的组合式熔喷模头由带有一排喷 丝孔、坡口角度呈3 0 。9 0 。的鼻形模头尖和2 个气闸组 成，2 个气闸分居模头尖的两边；B i a x 公司的组合式熔喷 模头则是由多排纺丝喷嘴和同心气孔组成据称这一特点 可以提供较高的生产能力及效率和较好的产品质量。 随着各种非织造布加工技术的日臻完善，各工艺之间 相互渗透，向混杂化、复合化方向发展是当前非织造布技 术发展的一个十分明显的趋势，尤其是工艺之间的复合颇 受各设备制造商青睐。有人曾称2 l 世纪非织造布工业的 发展将围绕熔喷、纺粘两项技术的融合而展开。E x x o n M o b i l 公司很早就称其已掌握了s M S 复合技术，但直到2 0 世纪9 0 年代初，R e i f e n h a u s e r 公司与E x x o nM o b i l 公司进 行技术合作后，s M S 复合生产线才得以商业化生产极大 地推动了熔喷技术的发展。目前，K i m b e r l y c l a r k 、 R e i f e n h a u s e r 、N o r d s o n 、s T P 等公司的设备均可生产s M s 非织造布，产品最薄可达到1 0g m 2 。可以这样理解S M S 复合技术中的熔喷技术代表了熔喷法非织造布中的先进技 术，并成为了先进的发展趋势。 1 2 国外原料发展现状 熔喷工艺主要是采用热塑性聚合物为原料，由于该工 艺采用高压热空气牵伸因此要求原料最好使用控制温度 低、流动性能好的原料就是说，采用熔融指数较高的聚 合物有利于提高产量、降低能耗。目前，应用最多的是 聚丙烯( P P ) 切片，其熔融指数( M I ) 大多在4 0 0 12 0 0 g 1 0m i n 以上。在熔喷技术发展的同时，原料供应商也 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark ·瑚盘盗正盗曲皿山口0 豳叠越山刮工址s 非织造技术与产业用纺织品 在不断地开发熔喷工艺所用原料，除了最常用的聚丙烯外， 现还采用聚酯( P E T ) 、聚酰胺( P A ) 、聚乙烯( P E ) 、聚 氨基甲酸酯等，同时也开发出了聚氨酯( P U ) 、聚四氟乙 烯( P T F E ) 、乙烯一醋酸乙烯共聚物( E V A ) 、聚乙烯醇 ( P V A ) 、可溶性聚合物、可降解聚合物和再生树脂等。 目前，世界上主要的原料供应商有韩国B a s e l l 公司、美 国E X x o n M o b i l 公司、北欧化工等。据称，E x x o n M o b i l 公 司最近开发出了一种专为熔喷生产而设计的高熔融指数的 新原料，这种新原料是利用该公司E x x p o l 茂金属催化技术 和聚合过程开发出来，它不仅可以与各种聚合物相容，而 且可以改善产品的弹性、柔软性、结合力、强度和耐用性。 其可在各种熔喷法非织造布的生产中应用。 1 3 国外熔喷法非织造布市场的发展现状 由于熔喷法非织造布技术生产出的纤维很细( 最细可 至0 2 5 ¨m ) ，同时熔喷布具有较大的比表面积、孔隙小而 孔隙率大，故其过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性等特性 是其它单独工艺生产的非织造布所难以具备的。熔喷法非 织造布最广泛的用途是医用和工业用口罩、保暖材料、过 滤材料、医疗卫生材料、擦拭布、吸油材料、电池隔板等。 现如今国外一些企业除了保持其在常规应用市场的份 额外，更多地把眼光放在了熔喷布在一些特殊领域的开发 工作。如在有关梯度滤料方面的研究，K i m b e r l y c l a r k 公 司已经取得了有关梯度滤料的专利( u s P 4 7 1 4 6 4 7 ) ；有关 血液过滤方面的研究P a l l 公司取得了用于血液过滤的熔 喷滤料专利( u S P 5 5 8 2 9 0 7 ) ；高温过滤领域的研究，美国 B B A 公司聚三氟氯乙烯熔喷布H a l a r 打开了高温过滤用途 等等。熔喷法非织造布正以其优异的性能，在一些特殊的 应用领域大展手脚。 2 国内熔喷法非织造布的发展现状 2 1 国内熔喷技术的发展现状 我国对熔喷技术的研究也较早，2 0 世纪5 0 年代末中 国核工业部二院、北京化工研究院等机构就开始了这方面 的研究；8 0 年代中国纺织大学研制出了间歇式熔喷法非 织造布生产线我国一些地区上了数十条其生产的设备； 1 9 8 8 年，广州第二合成纤维厂谢明、冯灼辉等人赴美参观 考察了田纳西大学熔喷试验室、E x x o n M o b i l 公司的研究 院、A c c u r a t e 公司及A g e l 公司并将考察的熔喷技术成果 介绍给国内同行。9 0 年代初北京化工研究院、中国纺织 大学、北京超纶公司等单位设计出的间歇式熔喷设备，在 国内陆续投产了近百台。熔喷布当时主要被用于电池隔板、 ，O 召纺织导报c h i n aT e x t ¨eL e a d e r 2 0 0 5N o 6 过滤材料、吸油材料等领域。由于国内市场的局限，熔喷 布的市场开发工作很慢，也很艰难。 1 9 9 4 年是熔喷法非织造布在中国快速发展的一年。该 年安徽奥宏超细滤材有限公司、江苏江阴金凤非织造布制 品有限公司、天津泰达股份有限公司陆续投产了3 条引进 的连续式熔喷生产线，这3 条代表当时先进技术设备的生 产线的投产使得我国熔喷法非织造布的生产技术水平上 了一个台阶。 2 0 0 2 年天津泰达又投产了其引进的第2 条连续式熔喷 生产线：2 0 0 4 年底山东俊富无纺布有限公司投产了幅宽为 3 2 m 、年产20 0 0 t 的连续式生产线。迄今中国熔喷法 非织造布( 连续线) 年产10 0 0 t 的企业共有5 家( 表1 ) 。 表1中国熔喷法非织造布( 连续线) 年 生产能力在1 0 0 0t 以上的企业 注：此表资料来源于企业所填写2 0 0 4 年纺粘熔喷非织造布企业情 况统计表。 据不完全统计截至2 0 0 5 年初，全国共有连续式熔喷 生产线( 不包括S M S 复合生产线中的熔喷) 2 3 条，其中进 口线5 条，其余均为国产线。间歇式生产线将近3 0 0 条熔 喷生产线的总生产能力接近3 万t a 2 0 0 4 年的实际生产 量达1 8 5 万t ，约占世界熔喷总产量的1 0 。 2 0 0 4 年底，国内陆续投产了代表先进技术的3 条S M S 复合生产线昭示着国内熔喷法非织造布的发展趋势，即 是纺粘和熔喷技术的复合。从1 9 9 9 年底，P G I 南海南新无 纺布有限公司从德国R e i f e n h a u s e r 引进R e i c o f i l | l I 型s M x S 生产线( 该线于2 0 0 0 年4 月投产) 开始，我国拥有了S M s 在线复合技术。2 0 0 3 年7 月，P G I 南海南新又在原来的“x ” 空位增加了一个“M ”熔喷头，生产S M M S 复合产品 这样使得其在中国纺粘熔喷复合领域继续保持领先的地位。 2 0 0 5 年至少还有两条引进的S M S 生产线将投产同时在 2 0 0 5 年由我国自行研制的第1 条S M S 复合生产线也将投 产。国际先进S M s 生产线在中国的陆续投产，提升了中国 熔纺工业的整体水平。中国S M s 生产线的投产与S M S 技 术的发展，也符合了国际单纯的熔喷技术与其它工艺技术 融合的发展趋势。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark 非织造技术与产业用纺织品吨盗幽誓甾0 警五衄妞函0 翻i 盘山盈U 叠皿叠- 2 2 国内原料发展现状 在国内，熔喷工艺所用原料主要还是采用P P 切片， P E T 、P A 也有，但用量很少，其它热塑性聚合物基本没有 应用。目前国内一些化纤公司也在开发高熔融指数的P P 切 片据称已有M I 达到8 0 0 1 0 m i n 的切片供应，但M I 达 10 0 0g 1 0m i n 以上的切片还没有厂家生产。 引进的熔喷生产线所有原料大多都依赖进口，多数采 用的是E x x o n M o b i l 公司的M I 在8 0 0 12 0 0 9 1 0 m i n 的 P P 切片；B a s e l l 公司的两种型号的切片H F 4 6 1 x 的M I 为 9 0 0g 1 0 m i n H F 4 6 1 Y 的M I 为15 0 0 9 1 0 m i n ；北欧化工 的P P 切片M I 为8 0 0 l2 0 0g 1 0m i n 。国产熔喷生产线 所用的P P 切片的M I 仅为3 5 4 0 0g 1 0m i n 左右使得 设备能耗较大，产量较低。 2 3 国内熔喷法非织造布的市场发展现状 目前国内几家大企业的主要市场定位是：保暖材料、 过滤材料、医疗卫生材料、擦拭布等。保暖材料在国内的 应用得益于天津泰达的研究开发，用熔喷法非织造布做保 暖材料在国内是其专利，商品名为“泰达棉”；江阴金凤开 发的“三防”材料用于医疗及防护领域。间歇式生产线的 熔喷布市场主要定位在电池隔板、过滤器用滤芯等领域： 在特殊用途领域，天津泰达等公司也开发了一些新产品。 现今国内熔喷布也被用于和纺粘布的二次复合即二 步法s M s 产品但其性能与一步法s M s 产品相比肯定有 一些无法克服的缺点，如薄的产品( 1 5g m 2 ) 无法生产： 产品的孔率孔径受到限制等等。随着国内一步法s M S 生产 线的陆续投产，将逐步取代二步法S M S 成为这一产品的主 力军。目前中国熔喷法非织造布生产企业仍需要在新产品 开发上面投入更多的精力去开拓市场，去找寻更大的市场 空间。 3 国内外熔喷法非织造布的对比及启示 首先，随着国内陆续引进的代表先进技术的熔喷生产 线、S M S 复合生产线，亟需做的是消化吸收、掌握与硬件 设备相适应的软件技术，培训出一定数量的技术人员，发 挥出先进设备的技术优势，使得产品获得最大的优化。同 时对比国外高效率、低能耗、高产量的设备，国内设备制 造商也应看到差距投入精力去消化吸收，去探索。 其次，原料供应问题。P P 的M I 的高低直接决定了生 产中的能耗问题必然也涉及到生产成本问题。原料水平 的发展要跟上生产线工艺的需要，开发高熔融指数的P P 切 片也将有大的市场空间；同时其它热塑性原料的开发也是 目前亟需解决的问题。 最后，要开拓市场。中国熔喷法非织造布的市场是需 要努力开拓新的应用领域，投入更多的精力去关注的。在 特殊领域的应用方面中国熔喷布需要继续探索，寻求大 的发展。同时要关注S M S 的市场，P G I 南海南新的产品9 0 在出口随着国内5 条万吨级的S M S 生产线的投产，中国 的市场是否有能力消耗掉这些产品，中国的市场潜力到底 有多大，也是值得业内人士关注的。 4 熔喷法非织造布的市场发展方向 4 1 保暖材料市场 在保暖材料领域，美国3 M 公司开发的一系列以熔喷 法非织造布为主体的产品在世界流行，这种保暖材料的基 本组成是以6 5 左右的P P 熔喷纤维和3 5 的粗旦三维 卷曲P E T 纤维，加入的粗旦P E T 纤维解决了其蓬松性的问 题。据称，其保暖性是羽绒的1 5 倍，结构亦是仿羽绒的。 在国内天津泰达曾率先开发出了用熔喷布做的保暖材 料，从而带来了中国熔喷法非织造布发展的一次高潮。之 后天津泰达、江阴金凤、安徽奥宏以及北京贝斯特等企业 都曾在保暖材料领域继续做开发研究工作曾尝试在以P P 熔喷法非织造布为主做成的保暖材料中添加羽绒纤维和高 卷曲粗旦P E T 纤维，问题的关键是如何使这两种纤维混合 均匀。此类产品除了在西藏军区高原部队2 0 0 3 冬季新一代 冬服中正式配备应用和部分出口外，国内大的民用市场还 没有打开。此领域的关键问题突破后，保暖材料在中国民 用市场将带来的熔喷法非织造布的应用潜力不可限量。 4 2 空气过滤材料 西方发达国家在空气过滤领域，由于环保的要求现 已大量采用熔喷法非织造布复合型滤材，随着国内各城市 对环保的逐渐关注熔喷法非织造布必将迎来一个大的市 场。开发高性能的空气过滤材料，将带来一定的市场空间 天津泰达在此领域做过一些研究，其研制的驻极熔喷复合 滤材，在3 2 L I I l i n 流量0 3 “m 粒径的条件下，过滤效率 可达9 9 9 9 ，阻力为1 2 m m 水柱达到欧洲H 1 3 标准。 4 3 关注特殊的应用领域 从国外开发一些特殊的应用领域中获得启示国内一 些企业也在不断地开发研究此应用市场。天津泰达已经在 为美国、欧洲一些公司提供一些特殊领域应用的熔喷法非 织造布据称其在血液过滤领域已经有了新的突破，并申 请了专利。关注特殊的应用领域市场，必将带动熔喷法非 织造布向高新技术领域的挺进。( 下转P 1 1 4 ) 纺织导报c h i n aT e x t i I eL e a d e r 2 0 0 5N o 6，D 9 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark _ 瑚盘盗卫盔寸盈i j l 甾监盔工i 吐匹丑盈盗业s 非织造技术与产业用纺织品 P B T 熔喷非织造布进行表面改性放电间隙取2 4m m 空气作为工作气体，电场强度随着放电间隙的增加而降低。 在工作气体压强不变的前提下，等离子体的能量下降，润 湿时间增加。因此可以利用简单的方法，改变放电间隙来 调节等离子体强度这个重要物理量使对材料的处理达到 最佳效果。当放电间隙增至大于4m m 时，放电强度太弱 试样只能部分润湿；当然放电间隙也不能太小，若压紧试 样也会影响处理效果，用于表面改性的材料也不宜太厚， 总的放电间隙应尽量小于“临界放电间隙”为宜【2 训。 3 结语 等离子体已被广泛地应用在材料表面改性研究上其 优点在于等离子体对材料表面处理属于干式工艺，不会因 产生“三废”而造成环境污染。若与放射线处理、电子束 等其它干式工艺相比其独特之处在于等离子体表面处理 的作用仅涉及表面极薄层，一般在离表面几十到数千埃的 范围内，能使界面性质显著改善而材料本体却不受影响。 然而如果要在工业上对材料表面连续进行处理，这样的 系统需要复杂的抽真空设备而且成本很高。从经济角度考 虑就需要大力发展大气压下等离子体技术而工业化连 续处理常压等离子体表面改性血液过滤用非织造布应作为 进一步开展血液过滤用非织造布研究的重要方向。姗 参考文献 1 】贺福敏滤除血液中白细胞的非织遣布 J 】产业用纺织品，1 9 9 4 ， 1 2 ( 5 ) ：2 7 3 0 2 杨海华，柯勤飞血液过滤用非织造布的发展 J 非织造布， 1 9 9 9 ，1 3 ( 2 ) ：1 9 2 2 3 】孙志良，柯勤飞功能性医用非织造布的应用现状及展望 J 非 织遣布，2 0 0 0 ，8 ( 3 ) ：3 0 3 4 【4 】P 佳仙医疗卫生用非织造布及新进展 J 产业用纺织品，1 9 9 9 ， 1 7 ( 3 ) ：9 1 4 5 柯勤飞，贺福敏用于白细胞过滤的非织造布滤材研制 J 】中国 纺织大学学报，1 9 9 9 ，2 5 ( 2 ) ：7 3 7 5 【6 】柯勤飞非织造滤材白细胞过滤模型研究【J 中国纺织大学学 报，2 0 0 0 ，2 6 ( 2 ) ：2 3 2 8 7 李云白细胞过滤用熔喷聚酯非织造布滤材的研制【D 上海： 东华大学，2 0 0 0 【8 】李云，柯勤飞熔喷非织造布白细胞过滤材料表面接枝改性及 性能测试 J 中国纺织大学学报，1 9 9 9 ，2 5 ( 5 ) ：1 0 1 1 0 3 9 柯勤飞，钱春芳熔喷聚丙烯非织造布的接枝改性工艺及性能研 究【J 】中国纺织大学学报，1 9 9 8 ，2 4 ( 1 ) ：9 1 2 1 0 柯勤飞，李云P B T 熔喷非织造布的等离子体接枝改性工艺及 性能研究【J 】中国纺织大学学报，2 0 0 0 ，2 6 ( 1 ) ：3 2 3 6 1 l 】姚春秀，柯勤飞丙烯酰胺接枝改性熔喷聚酯非织造布的研究 【J 】中国纺织大学学报，2 0 0 0 ，2 6 ( 8 ) ：8 5 8 9 1 2 姚春秀，柯勤飞吸附性白细胞滤材表面润湿性能的测试 J 】 产业用纺织品，2 0 0 0 ，1 8 ( 7 ) ：1 2 1 5 。 1 3 】孙志良，柯勤飞熔喷非织遣布白细胞滤材胺碱同浴法改性及 涂层的研究 J 】东华大学学报，2 0 0 2 ，2 8 ( 2 ) ：1 0 卜1 0 5 1 4 】孙志良，柯勤飞非织造白细胞滤材胺碱同浴法改性的研究【J 】 产业用纺织品，2 0 叭，1 9 ( 1 1 ) ：1 7 2 0 1 5 】孙雪梅白细胞过滤用非织造布的紫外辐照接枝改性研究 D 上海：东华大学，2 0 0 2 1 6 】葛丽波，于伟东等离子体在纺织材料上应用现状的探析( 上) 【J 】高分子材料科学与工程，1 9 9 9 ，1 5 ( 5 ) ：2 2 2 4 【1 7 】戴瑾瑾等离子体技术在纺织加工中的应用 J 】纺织学报， 1 9 9 6 ，1 7 ( 6 ) ：6 0 6 6 1 8 杨超介质阻挡放电对血液过滤材料表面改性的研究 D 上 海：东华大学，2 0 0 1 【1 9 】杨超，邱高新型常压等离子体源及在血液过滤材料表面改 性中的应用研究 J 】东华大学学报，2 0 0 1 ，2 7 ( 6 ) ：9 1 9 3 2 0 唐晓亮，冯贤平，黎志光，等常压介质阻挡放电间隙的选择 及其在材料表面改性中的应用 J 】物理实验，2 0 0 4 ，2 4 ( 1 ) ： 1 6 18 ( 上摄P 1 0 9 ) 4 4 隔板、滤芯市场 在一些专门生产电池隔板和滤芯材料的间歇式生产线 企业中是更专注地将现有市场做好还是另寻市场空间， 这也是值得企业关注和考虑的。其实随着人们更多地认识 熔喷法非织造布，其市场还是很有潜力的，如：聚丙烯纤 网的多微孑L 性与疏水性使得它成为吸油材料与揩布的天生 候选者电动汽车对长寿命电池隔板的需求也可能会产生 巨大的熔喷电池隔板市场。 4 5s M s 的发展将带动熔喷法非织造布的发展 I N D A 资料显示，过去1 0 年中，北美S M S 复合产品是 所有非织造布中增长最快的。2 0 0 1 年丙纶纺粘布产量为 ，4 纺织导报c h i n aT e x t i I eL e a d e r 2 0 0 5N o 6 1 4 8 万t ，而S M S 复合产品产量为1 4 5 万t 两者基本相等。 亚洲地区近两年S M S 复合技术发展强劲预计2 0 0 5 年S M S 复合生产线将超过2 0 条，并还有进一步发展的势头。 中国2 0 0 4 年S M S 复合产品的实际产量仅为1 5 8 万t ， 相对于丙纶纺粘布的3 4 5 2 万t ，差距还是很大，在以后随 着S M s 技术的发展，必定会促进熔喷技术在国内更大的发 展。中国纺粘法非织造布的发展，尤其是S M S 复合技术的 发展，带来了熔喷法非织造布更大的发展空间，势必使得 熔喷法非织造布在以后的发展中更加引人注目。卿 参考文献 1 】郭秉臣非织遣布学【M 北京：中国纺织出版社，2 0 0 2 2 】郭合信纺粘法非织造布 M 北京：中国纺织出版杠，2 0 0 3 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark