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国内外纺粘法非织造布的发展方向

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20世纪80年代末,由广州二合纤、上海合纤所、沈阳非织造布中心分别从德国Reifenhauser(莱芬豪舍)、意大利NWE引进了纺粘法的生产线,同时沈阳非织造布中心、606所、大连金州无纺布厂等单位又联合组织了纺粘生产装备的国产化攻关,填补了中国纺粘装备的空白。近年来,我国纺粘非织造布行业发展迅速,目前年产量已超过 100 万t,位居世界第一。而我国的纺粘装备行业也取得了长足的进步,与国外先进水平差距有所缩小,不仅占据了国内绝大部分市场,而且成套设备已批量出口,并打入了欧、美、东亚等较为发达地区。可以说,我国已从纺粘非织造布的生产、出口大国,进一步成为纺粘装备的制造、出口大国。

1 国内外纺粘行业的新格局

国外一些公司看准纺粘、熔喷行业的发展机遇,纷纷投入了纺粘、熔喷技术的研发与竞争,也确实出现了风格各异、同时具有自主知识产权的新技术、新产品。例如Oerlikon Neumag(欧瑞康纽马格)的SCA(纺粘/梳理成 网/气流成网)生产线,日本Kason(卡森)的双组分纺粘与熔喷的SMS生产线,Andritz Perfojet(安德里兹・帕弗杰特)的纺粘水刺生产线等。但是纺粘法的最终产品毕竟是以量大面广的PP纺粘布和SMS为主,而在这些产品方面,德国的莱芬豪舍进入市场早,对其整板、宽狭缝、负压牵伸、废布直接回用技术等进行不断完善和创新,设备稳定可靠,产量高、单耗低、能耗少,操作简便,所生产的非织造布纤度低、分布均匀、外观好、手感佳,可以极大地满足用户需要,因而牢牢地占据了高端市场,其它公司已经很难分得一杯羹。

以中国市场为例,从纺粘法起步开始,先后有德国、意大利、日本的 10 余家公司进入过中国市场,有些一度还有不错的市场份额。随着莱芬豪舍设备的明显优势为越来越多的用户认可,而国产设备技术不断进步,并以其良好的性价比逐步走向世界,挤压了这些公司在中国甚至在国际上的生存空间。国内的新增生产能力几乎全部是国产设备。近年来国内进口线不多,但进口线的质量和水平都很高,这些线无一例外都来自德国的莱芬豪舍公司。如山东俊富非织造布材料有限公司引进的生产线具有 2 个纺丝箱体,幅宽 4.2 m,年生产能力为 1.6 万t,成布速度最高可达到 720 m/min;纤维纤度为 1 ~ 1.1 D,可生产克重最小为 5 g/m2的丙纶纺粘布,为我国目前纺速最高的生产线。在生产线上并且配有速度达 1 500 m/min的分切机和机械手、输送带和自动包装机。由此可以看出,国内外纺粘、熔喷装备行业的新格局已经悄然形成,高端产品莱芬豪舍基本独霸天下,而中低档的生产线以中国制造为主。

从产品的种类来看,国外的一些厂商差别化产品比较多,有的已形成了特色和品牌,具有较高的附加值。如美国DuPont(杜邦)公司的Tyvek®,这是一种用闪纺工艺生产的聚乙烯产品,强度高,柔软度好,表面光滑,可广泛用作电子、食品、汽车等行业的包装材料及实验室工作服。Typar®是一种高强低形变的丙纶产品,由于它结构稳定、耐化学性好,特别适于作土工材料。德国Freudenberg(科德宝)公司的CoPET/PET双组分复合产品是目前国内进口量最大的簇绒地毯基布材料;另外,该公司采用PA/PET橘瓣形复合纺丝,成网后通过水刺方法使初生纤维分裂成超细纤维并粘合成布,已形成不同规格的名为Evolon® 的系列产品,可由于高档汽车的内装饰。Akzo Nobel(阿克苏・诺贝尔)名为COLBOND® 的PA/PET双组分复合产品是一种非常好的过滤和地毯行业的基布材料;日本NKK公司的涤纶纺粘布,纤维纤度低、均匀性好、质量高,据说已占世界电容行业非织造布用量的 70% 以上。

国内纺粘法生产商有数百家,但产品的种类不多,虽然近年来已开发出了双组分复合纺粘法的热轧和水刺等产品,但由于开发力度不够,尚未形成市场。近两年国内新增的生产能力主要集中在:纺粘热轧线,用于生产包装材料;SMS热轧线,生产卫生防护材料;涤纶热轧线,生产排水板;涤纶针刺线,生产土工布。这种同质化的过度发展趋向,不可避免地产生了拼产能、拼成本、拼价格的恶性竞争,挤压了产品的正当利润空间,影响了行业的良性长远发展,而对一些有市场需求的个性化装备则缺乏关注。因此虽然我国已成为世界第一的纺粘法生产大国,依靠低廉的价格,纺粘法卷材、特别是纺粘法的深加工制品如一次性医疗防护用品、工作服、包装袋等有较大比例的出口,但一些高品质、专门用途、附加值高的纺粘产品仍需大量进口。

2 大型化、差别化、自主开发是国内纺粘行业

发展方向

从近几年国内外各大纺机展上非织造领域的展出情况来看,很多国外的设备供应商既是制造商,也是工程承包商。他们往往掌握了设备产品的一种核心技术,自己生产部分关键设备,而绝大部分设备向社会采购。如纺粘法形成了欧瑞康巴马格螺杆、寇司德轧机、亚赛利卷绕机、恩卡和卡森组件等专业产品的制造配套链。这些专业产品的制造商关注行业发展方向,满足用户要求,对产品精益求精,不断创新,提高品质,做出了特色、树立了品牌,在市场上有极好的口碑、广泛的知名度和较高的占有率,与工程公司之间形成了强强联合,提高了生产线的质量和形象。

纺粘熔喷设备在发挥各自优势的基础上,采取优化配置、专业化生产,并以大型化、差别化、多功能及组合技术生产线作为发展方向。目前,大型化、差别化仍是国内纺粘装备行业的短板。据报道,国外的一些大公司如莱芬豪舍公司的纺熔非织造布设备的箱体数可达 7 层;意大利Fare(法瑞)公司的多箱体复合产品可做到 6 层;美国Alex Jemas & Associate公司可提供 3 组箱体、加工 3 种聚合物的生产线;意大利MeccanicheModerne公司的 4 箱体复合纺熔非织造设备幅宽 1 ~ 4 m,产量达 150 ~ 1 000 kg/h,配置 4 组挤压机,可同时纺制 4 种不同的聚合物。欧瑞康纽马格除了可以提供一般的多头纺熔生产线,已成功开发出了将纺粘和梳理成网、气流成网工艺结合在一起的新设备。

近年来,国内设计制造的生产线在大型化方面已经有了长足的进步,SS生产线、SMS生产线已经实现产业化,速度已提高到 350 m/min,单机年产量超过 6 000 t,宽幅的纺粘针刺生产线门幅已达 7 m ,但与国外先进水平 800 m/min以上的生产速度、万吨以上的单机生产能力相比仍有距离。因此应该清醒地看到,这种差距是国内与国外发达国家在装备行业软、硬实力方面的综合体现。它包括理念、设计、材料、工艺、设备、加工、检测、人员素质及专业化分工等诸多方面。真正要赶上国际先进水平,我们还有很长的路要走。

在产品差别化开发方面,我国与国际先进水平相比也有不小的差距。国内中小企业居多,技术薄弱,自主开发能力差,对知识产权重视不够,产品开发的重点是起步不高、量大面广、市场成熟、技术成熟的产品。而国外的一些大公司尊重知识产权,对差别化产品的开有独钟,形成特色。如同样可以在簇绒地毯上应用的纺粘法基布,阿克苏・诺贝尔公司采用PA、PET为原料进行双组分复合纺丝、二步法热粘合工艺生产;科德宝公司采用CoPET、PET为原料进行双组分复合纺丝、一步法热粘合生产;日本一公司采用两种原料纺丝、针刺粘合成布;杜邦公司仅用丙纶一种原料、二步法热粘合生产。这些产品的生产设备与一般的纺粘设备基本差不多,但工艺技术都是自主研发的,在世界上基本都是独家生产,产品的附加值较高,产品售价高于一般纺粘布,有的甚至高出好几倍。

目前我国的纺粘行业已进入了一个相对成熟的发展阶段,产品的差别化发展已进入了一些具有前瞻意识的企业家的规划中,国家相关部门和一些行业协会也正在酝酿将涤纶纺粘地毯基布生产线、丙纶纺粘针刺生产线、双组分纺粘热风生产线等研发课题列入国家科技攻关的备选项目。因此纺粘产品的差别化、新产品的自主开发应该是一个长期的发展方向。

3 优胜劣汰、行业整顿,做强中国的纺粘法行业

从纺粘生产设备的制造方面考虑,据不完全统计,目前我国从事成套纺粘装备开发的企业已有数 10 家,除了为数不多的几家已逐渐形成规模,树立了不错的企业形象,获得了市场的认可,相当数量的小公司为揽合同,不顾产品的质量底线和设备的价格底线,粗制滥造,偷工减料,给行业造成混乱。因此从行业长远发展的角度出发,应该进行整顿。对纺粘、SMS生产线的系列产品制定标准,对行业企业进行资质认证,淘汰落后产能,对资源进行优化配置。借鉴国外成熟经验,鼓励和支持一些企业进行技术创新,真正拥有自主知识产权,对生产线的配套装置进行专业化制造,做大做强做精,期望不远的将来出现世界公认的中国“寇司德”热轧机,“巴马格”螺杆,“卡森”纺丝组件和“亚赛利”卷绕机品牌,最终形成中国的“莱芬豪舍”纺粘生产线品牌,使中国纺粘、熔喷行业在国际上的地位从最大逐步向最强发展。

而纺粘非织造布生产企业除了在节能降耗、提高质量、降低各项成本、提高产品的市场竞争力等方面花大力气外,更应加大自主知识产权的开发力度,在产品创新上做文章,将一些用于专门领域的品种做精做细,形成人无我有、人有我精的特色,增加产品的附加值。希望在不久的将来能在国际市场上出现真正叫得响的中国纺粘非织造布品牌。

新技术动态

个人护理用和卫生用纺织品(包括尿布、餐巾纸、成人失禁用产品等)市场的不断开拓促进了纺丝成网非织造布技术的进步。目前,纺粘和熔喷非织造技术正朝着高产、加工原料多样化方向发展,而加工成本则进一步降低。除了纺丝系统改进以外,一些新型均聚物和共聚物的使用也使加工得到的非织造布具有一些特殊的性能。特殊共聚物的使用可改善产品的机械性能,如弹性等。细旦纤维的应用使非织造布的克重进一步降低,均匀度进一步提升,而双组分纤维的应用使非织造布层更加松软。

另外,纺丝成网非织造布的后整理技术也有了发展,新需求带来了新工艺,如表面等离子体活化等。

近日,美国Hills(希尔)公司对其纺粘和熔喷设备进行了改进,帮助其过滤产品生产商客户在不增加任何成本的前提下达到高效过滤。之前,希尔公司通过自己专利的熔喷技术生产亚微米级甚至是纳米级的双组分纤维,用于精细过滤等领域。而在纺粘方面,希尔公司的双组分纺粘技术可帮助其用户进入一些新领域,如之前由干法非织造布或机织布占据主导的革基布领域,甚至是传统纺织品领域。

希尔公司一直都坚持用户定制,与客户携手一同进行新技术的研发。其生产线多为单箱体,门幅宽 2 m或更低,其尺寸也许只及那些用于生产卫生产品的大型纺粘或纺熔生产线的 1/10,但其加工出来的产品拥有特殊性能,附加值极高。

最近,该公司在其一条 0.5 m宽的改装纺粘/熔喷试验线上进行聚合物混合物的共挤出方式研究,并且已取得一些进展。据介绍,该生产线甚至可在高温下(450 ℃)用于加工一些具有腐蚀性的材料如含氟高聚物等,相信这些工作将为过滤及其他行业的技术升级提供更多的可能。

在2010年于上海举行的“中国国际纺织机械展览会暨ITMA亚洲展览会”上,欧瑞康纽马格新近研制成功的PPS熔喷非织造布引起了与会专家的注意。PPS即聚苯硫醚,是一种高性能纤维材料,具有出色的耐高温性。它在 200 ˚C时的强度保持率为 60%,250 ˚C时约为 40%。在 250 ˚C以下时,其断裂伸长基本保持不变。PPS熔喷布是一种高温、精细过滤方面的新材料。

PPS熔喷布工艺技术与涤纶熔喷工艺接近,不同的是纺丝温度更高一点,传统的熔喷设备可能要做一些改进才能生产。PPS熔喷布除了耐高温外,也是一种优良的阻燃材料,其极限氧指数可达 34% ~ 35%。PPS化学稳定性好,仅次于PTFE(聚四氟乙烯)纤维,其熔喷布的研制成功将为高温过滤及化学过滤领域提供一种新材料。