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非織造布技術及設備發展方向

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不斷發展的非織造技術

  自從二戰前 Carther合成尼龍以后,上世紀后半葉,高級聚合物原料不斷地快速出現。盡管許多關于環保的說法之一是“塑料是有害的”,但塑料在今天的世界經濟中起著比鋼鐵和銅加起來更大的作用。在非織材料領域,使用的原料其發展趨勢包括:

  聚烯烴彈性聚合物   利用金屬螯合物催化合成的均質支化線型乙烯聚合物為原料可生產出彈性纖維的織物。Dow化學品公司的這項革新發明獲得美國專列,專利號為6,248,851。

  生物降解纖維 2000年初,CargillDow-polymersLLC公司宣布他們打算在Nebraska的Blair建立一個年產3億磅聚乳酸纖維的工廠,工廠將于2002年開始運轉。估計這種降解聚合物的售價是聚丙烯的二倍,這種纖維很容易進行紡粘和熔噴加工。杜邦公司最近也宣布從谷物中提取了一種關鍵性的聚合物成分1,3丙烷基化合物,它可用來生產最新的聚合物SORONA。Eastman公司也介紹了生物降解聚酯EASTARBID。

  控制污染的聚合物   Toray公司已成功地將它們的各種PPS纖維推向市場。PPS纖維可以作為各種煤爐和焚化爐的過濾介質,某些等級的PPS纖維也已成功地用于熔噴加工。

  熱塑PU   高透濕的熱塑料PU可以生產高級透汽的合成織物。B.F.Goodrich和其他公司已積極地將這些新的熱塑PU聚合物商品化。

    此外,在新產品開發過程中,廠商必須擁有性能可靠的生產設備才可能生產出滿意的新產品。部分非織造新工藝和設備發展趨勢列舉如下:

  聚合物切片直接成布的加工工藝   經過多年的開發,Freudenberg公司在2000年3月北美產業用紡織品展覽會上公開推出它的專利產品——射流噴網法非織造布EVOLON。紡絲過程  為從聚合物切片到成纖,與這一過程同時發生的還有纖維被分裂和用水刺方法使它們纏結在一起,創造出含0.05—2.5分特微纖維的非織布。Freudenberg公司對于EVOLON將會大大地占領機織和針織紡織品的市場前景充滿信心。

   雙組份紡粘和熔噴的工藝 在2001年4月4日,Hills有限公司和Reiferhauser公司宣布將廣泛合作。Reifenhauser公司將把Hills公司的多組份技術用于其紡粘系統中,而Hills公司將銷售使用Hills開放系統“紡絲塔式設計”的完整紡粘生產線。最近Hills公司改進了它的實驗生產線以確定其生產雙組份熔噴產品的設計。

  納米纖維工藝   正在考慮用三種方法生產納米纖維(纖維直徑〈0.01微米范圍)。Nordson公司已嘗試改變熔噴工藝,并且成功地生產出直徑范圍在1—3微米的纖維。有幾家公司正利用劈裂纖維的方法開發納米纖維。具體的例子是金佰利公司劈裂熔噴纖維(美國專利號5935883)和Fiberweb公司的紡粘中空纖維的方法(美國專利號5783503)。美國田納西大學的Tsai博士和其他許多人一起正在探索第三種方法,即靜電紡絲工藝。

  三維加工工藝 北卡羅萊納州立大學以及其他公司正在從事自動控制工藝開發,在線生產均勻的三維材料。

  氣流成網工藝   MTS公司是氣流成網工藝的先驅,目前它正在推動該工藝的進步。

  碳纖維工藝   ContirentalOil公司最近正在大規模商業開發碳纖維,從樹脂開始研究直至生產出碳纖維。ORNL公司也正在開發從樹脂生產碳纖維的技術 。

不斷發展的非織造設備

  各工藝之間互相滲透,向混雜化、復合化方向發展是當前非織造布技術發展的一個十分明顯的趨勢。 20世紀的最后10年非織造布行業出現了以SMS為代表的復合產品,目前SMS類產品已經和純丙綸紡粘產品的產量基本相等,在醫療衛生、過濾等領域得到廣泛應用。這種復合化的傾向已發展到紡粘與漿粕氣流成網、熔噴與漿粕氣流成網、梳理成網與紡粘、梳理成網與熔噴等多種材料之間的復合。同時在非織造布多種工藝之間也互相交叉,如水刺固結過去主要與梳理成網結合,而現在亦可用在紡絲成網、濕法成網等其它成網方法上。
  
   紡粘非織造布技術近年來紡粘法新技術向高速度、多噴絲孔、高生產率方向發展。德國的萊芬豪舍 (Reifenhauser) 公司在2002年推出了ReicofilⅣ型設備。該設備在冷卻、拉伸、鋪網等工藝方面得到進一步優化,加大了正壓牽伸的力度,使紡絲速度進一步提高,紡丙綸的最高紡絲速度由原來的3500米/分,提高至5000米/分;同時加寬噴絲板寬度,由原來的160毫米加寬至220毫米;孔數由原來每米5000孔提高到7000孔,一條紡粘非織造布生產線年產量最高20000噸,產布速度也相應提高,最高可達到800米/時。
  
   Nordson 公司采用 J&MLaboratories 公司和日本 NKK 公司技術,采用狹縫拉伸,研制了門幅3.6米的雙模頭Mi-crofil紡粘設備。該設備可采用滌綸、丙綸及其它多種聚合物紡絲。其紡絲牽伸速度,紡滌綸最高可達8000米/分,丙綸可達5000米/分,噴絲板孔數最高為每米5000孔以上,最大幅寬可達5米。紡粘布克重最薄的為10克/平方米,細度最細達0.8旦。
  
   紡粘設備制造廠發展多紡絲頭設備,生產廠也在進行多紡絲頭改造。每條生產線帶3至6個紡絲箱體,甚至帶7個,單線生產能力最多的已超過2萬噸/年。
  
   紡絲牽伸速度有進一步提高的趨勢。 J&MLaboratories 公司的新機器紡PET可達8000米/分,紡PP達到5000~6000米/分。美國 Ason 公司最近申請的專利(USP6183684),其紡絲牽伸速度可超過10000米/分。這些企業號稱都可以獲得全牽伸絲(FDY),并可適用雙組份或特殊功能性聚合物紡絲。
  
  發展SMS等紡粘熔噴復合及多模頭生產線仍是紡粘技術的主流傾向。Reifenhauser、Nodson、RieterPerfojet、STP 等設備生產廠都可采用多模頭紡絲,這種方式如用于生產單純的紡粘產品可改善質量及提高產量,如生產SMS等紡粘熔噴復合產品,則可使產品賦予特殊功能,這已成為紡粘生產發展的主流。
  
   我國紡粘法技術起步較晚,比國際上紡粘法技術形成工業化晚約25年以上,于1986年從德國引進了第一條生產線。而近年來紡粘非織造布的能力和產量增長迅速,平均年增長率超過25%。我國非織造布的技術水平主要建立在引進設備的基礎上,尤其紡粘、水刺、熔噴等生產設備表現突出。近10年國內一些單位在消化吸收國外紡粘法非織造布生產線的基礎上開發了國產化生產線,紡粘設備的制造已轉向批量生產。
  
   熔噴非織造布技術熔噴非織造布技術也是這幾年發展最快的領域之一。Nordson公司熔噴技術也就是J&MLaboratories公司的技術,其主要特點是改變過去單純用高溫熱空氣帶動熔體從噴孔中噴出的辦法,而是當熔體以纖維狀態從噴孔中噴出時,經過一驟冷裝置用側吹冷風使之驟冷,使纖維在驟冷的條件下成形,有一定的結晶度和定向度,改變了過去熔噴纖維沒有強度的弱點,纖維的連續長度也大為提高,且纖網蓬松性、外觀和懸垂性好,這在熔噴工藝上是一個突破。
  
   Biax-fiberfilm公司采用二項對熔體纖維驟冷的專利技術:一是在每個紡絲孔周圍設置送風孔,可噴出與纖維平行的高速帶壓熱氣流,利用高速風的膨脹作用使熔體在離開噴絲板后迅速固化,同時產生拉伸作用,這對纖維成形中不產生并絲極為有利;二是纖維噴出后在側向對纖維噴水,遇熱后成霧狀對纖維進一步冷卻,因此紡出的熔噴布與傳統的熔噴布有很大差別,其強度高于一般熔噴布,手感柔軟。
  
   水刺非織造布技術2001年全球水刺布產量約25萬噸,1991年~2001年的10年中年均增長率為13%。在過去4年,中國至少安裝了10條水刺布生產線。這些線全是現代化設備,且已投入運行,供應迅速發展的涂層/層壓產品市場、醫療用品市場。
  
   我國的水刺非織造布的研究、開發、生產已近十年,無論品種、規模、質量還是工藝技術都有顯著的提高,基本上適應了目前國民經濟發展的要求。水刺非織造布的應用涉及了輕工、醫藥衛生、電子、環保等學科領域,拉動了國內化纖和差別化纖維及天然纖維的發展。
  
   水刺非織造布是目前我國發展最為迅速的一種技術,這類產品已成功地打入到合成革基布、醫療用品市場中,并不斷擴大其份額,醫療衛生產品絕大部分出口國外。同時這些企業一直在致力于新產品、新市場的開發,不斷推出拒水布、抗菌布、超細麂皮革基布、印花裝飾布等,把產品逐步向產業用、裝飾用和服裝用市場拓展。
 

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