第一章-新型非织造用纤维原料

第一章新型非织造用纤维原料§1-1水刺专用涤纶短纤维§1-2粗旦针刺涤纶短纤维§1-3水溶性纤维§1-4双组份复合纤维§1-5木浆纤维§1-6超吸收纤维§1-7聚四氟乙烯纤维§1-8发展趋势§1-1水刺专用涤纶短纤维中国石化仪征化纤股份有限公司是我国最大的化纤和化纤原料生产基地，公司现有涤纶短纤生产线19条，产能43万吨，短纤产品质量曾获国家质量银奖。短纤生产技术装置主要从德国、日本等国家引进，关键技术供应商包括德国吉玛，日本东洋纺。仪征化纤一方面对引进技术进行消化吸收，形成了自有聚酯及其产品加工技术，同时不断对装置进行技术改造，使工艺技术持续保持国际先进水平；生产过程采用先进可靠的计算机系统控制，并配有先进的产品检测和试验仪器。§1-1水刺专用涤纶短纤维仪征化纤配套有原料PTA装置2套，合计产能超过80万吨，其他原料供应商均为国际、国内知名大公司，原料供应稳定，产品实行连续化、大批号稳定生产。短纤产品目前主要应用在传统纺织市场、填充料、缝纫线以及非织造材料市场。§1-1水刺专用涤纶短纤维目前，主要非织造工艺有水刺、针刺、纺粘、熔喷和浆粕气流成网法。水刺非织造材料产品具有优良的悬垂性、柔软的手感、类似传统纺织品的外观和性能，广泛应用在医疗卫生、合成革基布、过滤材料、复合材料、家用擦拭布等各个领域。近年来国内水刺非织造材料产量在讯速增长。§1-1水刺专用涤纶短纤维在水刺工艺和产品迅速发展的背景下，仪征化纤与东华大学合作，成功开发系列水刺专用涤纶短纤维，有力促进了我国水刺非织造工艺以及产品的技术进步。水刺非织造材料对涤纶短纤的要求对疵点的要求由于非织造材料生产时没有对短纤维进行除杂的工序，纤维中含有疵点会造成布面不平，而水刺非织造材料的性能要求布面平整，厚度均匀一致，因此要求纤维零疵点。水刺非织造材料对涤纶短纤的要求对拉伸性能的要求纤维的拉伸性能直接影响水刺非织造材料的力学性能，纤维强度高，有利于提高水刺非织造材料的强力，同时由于在水刺过程中，纤网中的纤维受到水射流从正面直接冲击和托网帘反弹水柱从反面穿插的双重作用，较高伸长的纤维才能保证在该双重作用过程中，纤维不受损伤，纤维之间、纤维束之间或纤维与纤维束之间容易互相穿插、纠缠从而形成好的纤网。水刺非织造材料对涤纶短纤的要求对油剂的要求水刺非织造材料用作合成革基布，其聚酯纤维原料，应采用水刺加工专用油剂，提高纤维的亲水性，减少水刺加工时的泡沫，降低水刺加工过程中水处理的成本，同时提高基布和PVC、PU涂层的结合力。对于用作卫生材料的水刺产品的聚酯纤维原料，还应采用卫生、安全、环保的专用油剂。因此，必须结合水刺加工技术以及产品开发，对水刺专用纤维的油剂进行研究。水刺专用涤纶短纤的开发为满足水刺非织造材料对涤纶短纤的严格要求，聚酯原料聚合、纺丝和后加工等工序必须进行细致研究。可纺性设计从分子结构设计入手，对聚合工艺重新设计，使得聚合物分子量适中，分子量分布窄，为保证纤维有合适力学性能打下基础，聚合物非牛顿性质和弹性不显著，松弛时间较短，选择性能良好的修板用硅油，通过这些工作，使得熔体可纺性良好，喷丝板面上熔体剥离容易，修板成功率达100%，消除了因修板失败造成的疵点增加。水刺专用涤纶短纤的开发喷丝板设计选择合适的喷丝孔数量和微孔直径，结合环吹冷却条件，对孔的分布进行设计，保证纺丝过程稳定，杜绝因并丝和注头丝造成疵点，各单丝冷却状况均匀一致，保证了纤维力学性能的均一性。水刺专用涤纶短纤的开发超分子结构设计纤维大分子的取向和结晶超分子结构对纤维的强伸力学性能、初始模量和干热收缩影响较大。后加工过程中，技术人员对牵伸和热定型工艺进行试验以期获得理想的超分子结构。相对生产同规格的普通棉型短纤维，两道牵伸倍率分配保持不变，总牵伸倍率下降2.11%，大分子取向略有降低，主要是由于沿纤维轴向折叠链数目有所增加，但大分子链沿纤维轴向排列基本不变，因而纤维仍具备较高的断裂强度，同时伸长明显增大，初始模量下降。水刺专用涤纶短纤的开发超分子结构设计纤维的干热收缩是由于取向的大分子在受热(玻璃化温度之上)条件下发生解取向造成的热收缩所致，结晶的链段可抑制取向大分子在受热时发生解取向，因此提高结晶度可有效降低纤维干热收缩，但结晶度过高会造成纤维断裂伸长降低、模量偏大，不利于水刺加工。水刺专用涤纶短纤的开发超分子结构设计在结晶度适中的情况下，只有使大分子内部晶区分布均匀、晶区结构完善才可有效降低纤维干热收缩而不影响纤维强伸性能和初始模量。为此适当降低第三牵伸辊温度，减少牵伸过程中因应力诱导产生的结晶，再通过适当提高定型温度，使得纤维大分子晶区分布趋向均匀，晶区结构更加完善，有效地保证纤维具有良好的力学性能、较低的干热收缩率和适中的初始模量。超分子结构设计普通和水刺专用涤纶短纤(1.56dtex×38mm)后加工工艺变化项目普通水刺专用牵伸倍率DR0.979DR第三牵伸辊温度T1T1-(4~5)℃定型温度T2T2+(3~5)℃超分子结构设计普通和水刺专用涤纶短纤(1.56dtex×38mm)力学性能对比可见纤维断裂强度变化很小，完全满足水刺加工对纤维强度的要求，而断裂伸长上升明显，保证了水刺加工过程对纤维原料较高伸长的要求。项目普通水刺专用断裂强度(cN/dtex)5.955.77断裂伸长(%)25.529.8水刺专用涤纶短纤的开发油剂设计在短纤生产和水刺加工过程中，油剂扮演了重要角色，仪化公司与世界著名油剂生产商合作，共同开发专用油剂。专用油剂亲水性好，减少了水刺加工过程中泡沫的产生，提高了水刺生产效率和产品质量，同时，改善了纤维的抗静电性能和梳理性能，提高了纤维的成网均匀性。对于加工卫生材料的专用料，油剂性能必须对人体具有健康性和安全性。仪征化纤水刺专用涤纶短纤的特点良好的抗静电性能、抱合性及开松性，纤维零疵点。初始模量适合，手感舒适。专用油剂亲水性好，泡沫少，油剂含量适中。断裂强度和断裂伸长率合适。水刺专用涤纶纤维与其它纤维性能比较仪征化纤水刺专用涤纶短纤满足水刺生产不能有疵点的严格要求。专用纤维比普通纤维断裂伸长上升16.9%，强度只下降3.0%。强度充分满足水刺加工对原料强度的要求，较高的断裂伸长使得纤维不会在水刺加固时因刚性大而受损，同时纤维良好的延伸性还保证了彼此之间更容易缠结成纤网，从而有效地提高水刺产品的强度。施加专用油剂，使纤维比电阻值明显下降，抗静电性能显著改善，保证了纤维梳理容易。仪化普通/仪化水刺专用/某厂水刺专用涤纶短纤物性指标对比水刺专用涤纶短纤应用情况专用纤维经东纶科技实业公司、河南飘安高科股份有限公司等四家水刺企业进行试用，效果良好。用户一致反映：纤维性能稳定，更换品种时工艺控制比较方便。另外，专用料在水处理及水过滤工序中，起泡现象不明显，对硬水安全，有利于水的工艺处理，同等力学条件下可有效降低水压，减少水循环系统的负荷。水刺专用涤纶短纤应用情况东华大学和仪征化纤联合开发的水刺非织造布专用涤纶，应用差别化技术，使水刺专用涤纶在水刺工艺的适应性和产品的应用性方面比普通常规涤纶具有明显的优势。涤纶/粘胶短纤水刺合成革基布性能对比高吸湿水刺涤纶纤维在水刺专用涤纶的研究基础上，东华大学和仪征化纤联合进一步研究开发了高吸湿水刺涤纶纤维，力求使该纤维在保持水刺专用涤纶基本性能以外，增加其高吸湿及耐久吸湿功能，以减少或取代水刺布中粘胶纤维的用量，降低产品成本和生产能耗，提高水刺产品的质量与档次。高吸湿水刺涤纶纤维的特点高吸湿水刺涤纶纤维水刺布具有良好的吸水性能，其吸水率超过标准GB/T64021-2001《水刺法非织造布》第二部分：医用卫生材料所规定的吸水率指标。高吸湿水刺涤纶纤维水刺布具有经受反复水力冲击后的耐久吸水性能。高吸湿水刺涤纶纤维水刺布的吸水性能与粘胶水刺布相当。高吸湿水刺涤纶纤维水刺布强力高于同面密度的粘胶和混有粘胶的水刺布强力。高吸湿水刺涤纶纤维水刺布的强力高于标准GB/T64021-2001《水刺法非织造布》第二部分：医用卫生材料所规定的强力指标。粗旦涤纶短纤维非织造材料发展背景非织造材料具有绝热保温、吸收噪音、保暖减震等多种功能，在50多年的发展历史中显示出越来越强劲的发展势头和拓展潜力，其生产优势、成本优势以及独特的产品结构和特点使之应用领域不断扩大。从目前的产品结构来看，发展中国家以用即弃或非耐用型为主，而发达国家以耐用型材料为主。纤维材料以非织造专用聚酯、烯烃类及高性能纤维为主，其中聚酯纤维具有强度高、耐冲击强度高、形变恢复能力高、初始模量高和耐磨性好等优点，具有非常广泛的应用和发展潜力。粗旦涤纶短纤维非织造材料发展背景目前居民住宅已成为我国新的消费热点。据预测，我国全社会房屋年竣工面积将达到18~20亿m2，建筑业增加值年均约7500亿元。其中城乡住宅年需求量将保持在13~15亿m2左右。在中国，建筑能耗占总能源消耗量达到了23%，而各类建筑物每年的采暖和制冷能耗又占总能耗的10%左右。长期以来人们只注重控制一次性建设投资，而没有综合考虑在使用过程中的经常性支出，特别是采暖与制冷所带来的能耗费用，所以，建筑的绝热保温是节约能源、减少开支的物质基础。粗旦涤纶短纤维非织造材料发展背景“节能、环保及多功能化住宅”或称“绿色住宅”，属于可持续发展建筑的一种，是今后住宅建筑的发展方向。高效低耗环保节能健康舒适生态平衡在建筑中采用多功能节能型新材料，集绝热保温、吸声降噪、防火及对环境友好等性能综合为一体，为人们营造健康、舒适及宜人的居住环境，符合目前国家主导产业政策发展方向，具有非常重要的现实意义和重大的社会效应。粗旦涤纶短纤维非织造材料发展背景非织造材料独特的产品结构特性正好可以满足以上“绿色住宅”的要求，因此它已逐步渗入到建筑工程中。它对于提高工程质量和提高居住环境的舒适性很有促进作用。传统建筑工程以砖瓦砂石、钢筋水泥为主体，涉及纤维材料很少。而今，纤维材料的技术进步为建筑工程注入了新的生机，如非织造材料可以作为浇灌混凝土的衬模材料。粗旦涤纶短纤维非织造材料发展背景噪声已成为当前高度发展社会的一种主要环境污染，不仅影响人们正常工作、学习和休息，而且危害到人的身体健康。建筑物的声环境问题越来越受到人们的关注和重视，所以，建筑材料具有良好的吸声降噪性能是提高建筑物居住和使用功能的一个重要方面。粗旦涤纶短纤维非织造材料发展背景非织造材料可以用于剧院、工厂、家庭、汽车、旅馆等需要降低噪声的地方，主要形式为地毯、墙布、帘幕、覆盖材料等。非织造材料因其中的纤维不通过交织而形成疏松、多孔结构，在阻挡外界噪音和吸收室内音响上都具有较好的效果，而用粗旦涤纶纤维制成的非织造布具有更好的吸收噪音的效果。非织造材料因为其结构特点及低廉的制造成本，使其成为最现代、最具有发展前景的帘幕吸音材料之一。粗旦涤纶短纤维非织造材料发展背景随着国民经济的持续快速发展及人民生活水平的提高，中国作为汽车生产及需求大国的地位正日益突现，各主要生产厂商正抓紧机遇，纷纷与国外大公司合作，推出适合中国各消费阶层需求的车型。据资料显示：2010年，全国汽车生产能力将达到500~600万辆，其中轿车生产能力为300~400万辆，而上海“十五”轿车生产能力将比2000年翻一番。巨大的发展潜力为汽车工业的各配套零部件企业提供了前所未有的商机，其中非织造材料生产企业亦名列其中。非织造材料在汽车工业方面的应用正在逐步扩大，其可以作为汽车地毯、座椅衬垫和行李箱、车顶蓬和模压车门侧板的隔音隔热材料等。粗旦涤纶短纤维非织造材料发展背景粗旦涤纶短纤非织造材料通常采用梳理交叉铺网或气流成网，再经针刺加固，因此研究粗旦涤纶短纤的梳理成网(气流成网)工艺适应性和针刺工艺适应性，研究该纤维对梳理机和针布、针刺机和刺针的要求，并开发出相应的梳理和针刺工艺，才能制成满足最终使用性能的粗旦涤纶短纤非织造材料产品。粗旦涤纶短纤维产品CarolMac是一家美国公司，提供短纤生产线，其中的SuperstapleIV生产线可以生产粗旦(70