主题产业纤维

1主題(三)產業用纖維解說人：產經資訊處陳進來中華民國九十六年元月二十九日紡拓會讀書會第二階段「認識高科技及新機能性之人造纖維」2前言13台灣發展產業用紡織品的思維合成纖維為發展主軸新用途的擴展產業結構面臨轉型擺脫傳統代工的束縛中國崛起台灣產業西移技術革新速度加快全球化帶來的市場開放能源問題，環境保護自我技術研發的提昇市場競爭，尋找新產業內部環境外部環境4台灣69:12:19(2019年)60:20:20(2019年)日本34:40:26(2000年)27:41:32(2019年)美國34:41:25(2000年)23:47:30(2019年)西歐45:32:23(2000年)41:33:26(2019年)2019年工業局定立之目標50:20:30產業用紡織品為未來發展重點項目比例為衣著:家飾:產業5創新研發Reduce促進產業整合Recycle永續發展Reuse提高附加價值創造就業機會產業轉型創新innovation「5R」的評核標準，除「減用」()、「再用」()、「有利回收」()三大減廢原則外，又考量業者整體上有否為環保「花心思」(Rethink)，期許月餅商接受「再填裝」(Refill)的觀念，允許消費者攜帶包裝購買月餅，進一步減省包裝。機6產業用紡織品的訴求纖維織物、複合材料防火高強力比重適宜產業用纖維耐磨耐衝擊29Si相容性高+7HTPETHTPP新素材創新擴大應用HTPA高耐熱!適用性高性能佳發展產業用紡織品的方向8產業用纖維特性強度10g/d以上較佳化學安定性耐酸鹼耐熱LOI值30耐磨佳韌性好9LOI值(LimitofOxygenIndex)又稱為限氧指數，為原料在燃燒筒中持續燃燒所需的最低氧濃度的％值，指數越高的纖維在燃燒時需要高濃度的氧，換言之較不易燃燒。一般而言，LOI值若達26以上，就具有自行消火性，難燃性較佳。棉、嫘縈：17-19、羊毛：24-26壓克力、PP：18-20、聚酯、尼龍：20-22產業用纖維大於30以上產業用纖維與一般衣著用纖維差異O2O2+N2×100%LOI=10纖維强度强度以公克/德士表示。德士是1,000公尺纖維的公克數。因此，强度即是拉斷一個德士單位的纖維所需的力，以克為單位。强度以公克/丹尼表示。丹尼是9,000公尺纖維的公克數。因此，强度即是拉斷一個丹尼單位的纖維所需的力，以克為單位。1Newton=101.9716克力=100cN產業用纖維與一般衣著用纖維差異gtex強度表示dgorcNortextexorN11產業用纖維產品（一）12產業用纖維產品（二）13產業用纖維產品（三）1.高強力PEfiber特性14產業用纖維產品（四）15主要產業用高分子材料發展史纖維名稱年代首家商業化的公司尼龍661939(美國)杜邦E.I.DuPont尼龍61942(美國)I.G.FarbenIndustry聚四氟乙烯(PTFE)1945(美國)杜邦E.I.DuPont尼龍111955(法國)Atochem聚碳酸酯(PC)(酯交換法)1958(德國)拜耳Bayer聚甲醛(POM)(單聚)1959(美國)杜邦E.I.DuPont聚碳酸酯(PC)(光氣法)1960(美國)奇異電器GE聚甲醛(POM)(共聚)1961(美國)賽拉尼斯Celanese聚醯亞胺(PI)1964(美國)杜邦E.I.DuPont聚苯醚(PPO)1964(美國)奇異電器GE聚碸(PSU)1965(美國)聯合碳化物UnionCarbideCorp.尼龍121966(德國)Hüls聚苯硫醚(PPS)1968(美國)菲利浦Philips聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)1970(美國)賽拉尼斯Celanese聚醯胺醯亞胺(PAI)1971(美國)阿莫科Amoco聚醚碸(PES)1972(英國)卜內門ICI聚醚醚酮(PEEK)1980(英國)卜內門ICI聚醚亞胺(PEI)1981(美國)奇異電器GE尼龍461992(荷蘭)帝斯恩DSM聚對苯二甲酸醯胺(PPA)2019(美國)阿莫科Amoco尼龍6T1989(日本)三井Mitsui對稱型聚苯乙烯(sPS)2019(美國)陶氏Dow尼龍9T2000(日本)Kuraray16聚酯類高強力纖維217目前世界聚酯高強力纖維前四大生產商為Kosa公司、AcordisSpecialityFibres、HoneywellPerformanceFibers、韓國曉星。台灣遠東紡織和新光合纖生產。南亞已投入。聚酯高強力纖維應用在輪胎簾布、V-BELTS、輸送及傳動帶、車用覆蓋布、安全氣囊、防水布、帳篷、屋頂遮蓋布等工程用塗層織物、安全帶、漁網、纜繩、帆布、拱頂、管類、牢固材、路基床、抗浸蝕網...等用途上。用途有愈來愈廣泛的趨勢。18PTT是Shell公司開發成功，商品名為Corterra。DuPont(Sorona)Tg=45～75℃，熔點:235℃。與PBT與PET為同一系列產品。優點:1.結晶速度較PET快、加工性好。2.耐溫比PBT高。3.彈性回復性。4.耐UV。5.低靜電。PTT(PolyTrimethyleneTerephthalate)聚對苯二甲酸丙二酯COCOOC3H6O19聚碳酸酯應用於電子電氣、機械和汽車產業。1980年代美國GE和德國Bayer公司發展出電子用原料。優點如下:1.耐衝擊性高。2.透明高(透光率可達89%)。3.尺寸安定性佳。4.食品級原料，符合美國FDA標準。5.機械強度高。PC(Polycarbonate聚碳酸酯)OCCH3COCH3O20高強力聚酯纖維相關產品物性表規格物性主要用途纖度(denier)根數(n)強度(g/denier)伸度(%)熱收縮率(%)120~300488.3±0.314±311±2.0縫線300~750968.2±0.318±34.0±0.4車縫線/織帶/電線強化材840~10001928.4±0.317±311±2.0縫線類/塗布/貼合/漁網10001927.8±0.322±35.0±1.0縫線類/織帶類15001928.4±0.317±311±2.0輸送帶/塗布/貼合類20003849.2±0.312±211±2.0縫線類/塗布/貼合類/織帶類40007688.5±0.315±311±2.0漁網類/塗布/貼合類/織帶類21聚酯高強力防火纖維各項性質規格物性纖度(dtex)強度(cN/tex)伸度(﹪)熱收縮率180℃(﹪)熱收縮強度180℃(cN/tex)110062.525.03.34455050.020.52.01228049.519.52.2622特性:Tg=118℃，Tm=265℃，結構物性與PET接近。(萘為兩個苯環)優點:機械強度、耐熱性比PET佳。結晶性低(透明)。耐光性。空氣阻隔性非常優異。耐輻射性。COCOOC2H2OPEN(Polyethylenenaphthalate)聚萘二甲酸二乙酯23改良型PEN聚酯高強力防火纖維各項性質24Vectran為Polyester聚酯類基團與polyacrylate聚亞芳香基共聚合而成(Polyester-Polyarylate)。其物化性質與液晶纖維Kevlar極為相近，抗拉模數為64.9GPa~72.5GPa，拉伸強度為23~26g/d。Vectran纖維25聚醯胺類高強力纖維326聚醯胺纖維中國大陸稱為「錦綸」，美國則稱為「尼龍」(Nylon，或譯「耐綸」)，前蘇聯稱「卡普隆」(Kapron)，德國稱「貝綸」(Perlon)，日本稱「阿米綸」(Ami1an)等。聚醯胺-6，聚醯胺-66，聚醯胺-610，聚醯胺-1010及聚醯胺-11。優點(1)強度高，耐衝擊性好。(2)彈性好，耐疲勞性好。(3)耐磨性特別好，優於其他一切纖維。(4)耐腐蝕性能，不發黴，不怕蛀，耐鹼但不耐酸和氧化劑。(5)相對密度小，是纖維中最輕的。27聚醯胺類高強力纖維N(CH2)6C[]HONHCO(CH2)4PA66(Polyamide6,6聚醯胺66)PA6(Polyamide6,聚醯胺6)N(CH2)5C[]HON(CH2)4C[]HONHCO(CH2)4PA46(Polyamide4,6聚醯胺46)台化、集盛及展頌三家生產工業用絲。台化生產聚醯胺6及66輪胎簾布絲。28全球芳香族聚醯胺的世界產能超過5萬5千噸。全芳香族聚醯胺纖維，Aramid，是由醯胺鍵與芳香族環結合的產物，具有耐高溫持久性、高強力、高模數、耐藥品、耐濕熱等特性，工業上已逐漸開發應用，最具代表性者有DuPont公司的Kevlar及Nomex，早期用途為防彈頭盔及輪胎之補強材。除了DuPont外，荷蘭的Akzo、蘇俄、日本的帝人、Unitilka及東麗-DuPont也有生產。在對位型(para)方面全球產能大約為3.9萬公噸／年，而需求量約為2.3萬公噸／年，而且逐年成長，由於Nomex在燃燒後直接碳化而不粘結，Nomex的用途以電絕緣紙及防護服(消防或安全作業服)的應用最大。芳香族聚醯胺纖維29苯環具有6個碳可接官能基的位置共6個不管以順時針或逆時針方向去算在只有接兩個官能基的狀態下賦予特別的稱呼在12位置有接官能基是ortho-鄰位13位置有接官能基是meta-間位14位置有接官能基是para-對位全球芳香族聚醯胺的世界產能超過5萬5千噸。芳香族聚醯胺纖維NHNHCOCO303132雜環類高強力纖維433日本東洋紡研製成功超高強力PBO纖維（p-phenylene-2,6-benzobisoxazole）。PBO纖維經液晶紡絲而成，特殊輻射狀結構，順向度極高，是超高強力纖維，亦是耐熱性纖維，兩種物性皆遠優於P-Aramid（Kevlar）與m-Aramid（Nomex）。應用於防彈衣、帆布、消防服、石綿替代品、特殊耐重繩索等。Toyobo公司和著名牛仔褲Edwin公司共同開發芯紗PBO纖維，棉用在包覆而製得最強韌的牛仔褲。抗張強度及彈性率約P-Aramid二倍以上，耐熱性及難燃性是現有有機纖維中最高者，各項強力、張力、伸長率、密度、耐熱溫度等性質。PBO纖維34v4,6－二氨基苯酚鹽酸鹽(二氨基間苯二酚鹽酸鹽)與對苯二甲酸乙多磷酸(PPA)爲溶劑進行溶液聚縮合而得。PBO纖維35PBO纖維性能指標性能指標纖維種類斷裂強度(N/tex)初始模數(Gpa)斷裂伸長率(%)密度(g/cm3)回潮率(%)LOI裂解溫度(℃)PBO(HM)3.72802.51.560.668650PBO(AS)3.71803.51.54268650對位芳香族聚醯胺Kevlar1.951092.41.454.529550間位芳香族聚醯胺Nomex0.4717221.384.529400鋼纖維0.352001.47.800--碳纖維(HS)2.052301.51.76---超高分子量聚乙烯(UHMWPE)3.571103.50.97016.5150聚苯並咪唑(PBI)0.285.6301.401.54155036PBO纖維之應用37優點:1.機械強度優異。2.發煙量低，具阻燃性。3.電氣性質優異，使用溫度範圍廣。4.耐藥品性佳(對脂肪族碳化氫、酸、稀鹼抗性好)。5.耐候性佳。6.高溫的物性良好。7.硬度高且強韌。8.低熱膨脹係數、尺寸安定性佳。9.具耐熱水、耐候性及耐放射性，物性幾乎沒有變化。PEI(Polyetherimide)聚醚醯亞胺OCOCONCCH3CH3OCOCON38優點:1.高強度。2.高韌性。3.低熱膨脹係數。4.低導電係數。5.高耐熱溫度(360℃)。PI聚醯亞胺(Polyimide)NCCAOOCCOONR39高強力聚乙烯纖維540聚乙烯的分子量提高到100萬以上(一般聚乙烯的分子量為5～30萬)。(UltraHighMolecularWeight-PE)超高分子量聚乙烯CH2CH241Ultra-HighMolecularWeightPolyethylene(UHMW-PE)fiber高強力PEfiber=UHMW-PEfiber(Mw≧106)(Mw≒10