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纺粘非织造技术的发展现状

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近年来,纺粘非织造技术以生产流程短、生产效率高,产品性能优良等优点在非织造行业中独领。本文介绍了近年来纺粘非织造技术在原料开发,工艺技术和生产设备等方面的发展,并讨论了我国纺粘技术与国外纺粘先进技术的差距。

纺粘法的起源可追溯到20世纪40年代。20世纪50年代末和60年代初,美国DuPont(杜邦)公司和德国Freudenberg(科德宝)公司分别在美国和欧洲开发了纺粘非织造技术。纺粘法是利用化学纤维纺丝原理,在聚合物纺丝成形过程中利用冷气流对挤出的熔体细丝进行冷却,使细丝在冷却过程中受到拉伸气流的拉伸作用,形成连续长丝,然后在凝聚网帘上成网,加固后形成非织造布。

纺粘非织造布技术不仅在工艺路线和设备结构等方面有独特之处,近年来,该技术由于生产流程短、生产效率高、产品性能优良、应用范围广,在工艺、原料、设备和产品等方面都有了明显的进步。

1 新型纺粘聚合物原料的开发

纺粘非织造布采用的原料主要有聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和聚酰胺(PA)等。由于能源危机导致的原料价格飞涨、市场竞争激烈和人们日益增长的需求及环保问题,使用新型聚合物已成为纺粘技术的一个发展方向。所使用的新型聚合物包括共聚酯、共聚酰胺、弹性聚合物、聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)等。

1.1生物质聚合物

PLA在常见的生物可降解聚合物中性能最为优越,如结晶度高、阻燃性好等,最大的优点是易被生物降解、绿色环保,且容易被加工成可生物降解的纺粘非织造布。日本Kanebo Gosen公司和Kureha化学公司已开发出了一种名为PLA block的聚乳酸纺粘非织造布。这种非织造布在水过滤、土木工程和建筑等领域有广泛的应用前景。美国杜邦公司开发了生物质PTT纤维Sorona纺粘非织造布。

1.2弹性聚合物

日本东洋纺(Toyobo)公司开发了聚酯弹性纤维纺粘非织造布,产品具有很好的伸缩性。由美国ExxonMobil Chemical(埃克森美孚化工)公司开发的Vistamaxx 2125聚合物是一种具有特殊半结晶结构、与其他聚合物相容性好、易加工的热塑性弹性聚合物,可独立使用,也可制成共混物。目前,该公司已在中国推出了4种型号的VistamaXX系列弹性聚合物。中国国桥实业公司利用Vistamaxx弹性聚合物开发了一种名为Marnix的弹性纺粘非织造布,这种非织造布的可拉伸度达200%~500%,弹性回复率在90%以上,还可实现回收。

日SKosan公司采用自有的单活性中心催化剂开发了一种新型软质聚烯烃LMPO,制成的纺粘非织造布具有良好的弹性。此外,LMPO还具有热稳定性高、熔融粘度低、无味、不粘连、无色透明、与PP相容等优良特性。

日本钟纺(Kinebo)公司在熔喷非织造布技术的基础上,开发了具有弹性的热缩性聚氨基甲酸酯纺粘非织造布。

1.3其他原料

美国Eastman(伊士曼)公司开发了聚对苯二甲酸1,4—环己烷二甲酯(PCT)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)纺粘非织造布。日本东丽(Toray)公司开发了可用作过滤介质的聚苯硫醚(PPS)纺粘非织造布。美国埃克森美孚化工公司开发了全同立构聚合物,可加工高强度、轻薄型的纺粘非织造布,产品手感柔软,用作卫生用品、医院服装和特殊过滤材料。日本东洋纺公司开发的PBT纺粘非织造布,具有良好的柔软性和成型性,可用作汽车车顶材料。

2 纺粘非织造工艺的发展

2.1

纺粘纤维的细旦化

纺粘法的一个重要发展趋势是纤维细旦化和微细旦化。拉伸器性能、喷丝板孔径和冷却条件是加工细旦和微细旦纤维的关键。美国Ason(阿松)公司采用高压窄缝拉伸工艺,可以生产0.7dtex的PP纤维和0.5 dtex的PET纤维。该公司利用熔融流动速率(MFR)为700的聚丙烯切片,在纺丝速度6000m/min下可加工出0.22dtex甚至更细的纤维,而且纤维强度较高,可以代替熔喷非织造布。这是纺粘非织造技术的一个重要突破。

在超细纤维的生产上,日本旭化成(Asahi Kasei)公司在发展超细纤维的潮流中选择了相对简单的直接纺丝工艺的发展途径,努力开发纤度在0.22dtex以下的PET纤维,并最终实现了0.11~0.17dtex超细纤维的工业化生产。日本Kobelco公司的PP纤维可纺到0.55dtex,PE纤维可纺到1.0dtex,PET纤维可纺到0.5~0.7dtex,加工的纺粘非织造布柔软度高、拉伸强度高、均匀性好。

德国Reifenhauser(莱芬豪舍)公司在其Reicofil—Ⅲ型纺粘非织造设备上加工的PP纺粘非织造布,其纤维细度为0.78 dtex,PET纤维细度为1.0dtex。其Reicofil—Ⅴ纺粘设备可加工出纤维细度为0.5dtex的PP纺粘非织造布和细度为0.7dtex的PET纺粘非织造布。

2.2纺粘非织造布的功能化

纺粘非织造布的功能化是近几年纺粘非织造技术的发展方向之一。一种方法是在切片投料斗内加入功能性母粒,所生产的纤维功能特性持久,难以消失,再利用功能性纤维制得纺粘非织造布;另一种方法是在纺粘生产线的热轧机和卷曲机之间增加一套浸水(喷雾)和烘干机组,使纺粘非织造布经热轧之后,在具有功能特性的整理剂溶液中浸渍(或喷雾)并烘干,赋予产品一定的功能。

2.3双组分复合技术

双组分复合纺粘技术是纺粘非织造技术重要的发展方向

。其优点是可用不同原料,通过不同复合形式生产出不同性能的产品,从而极大地拓展了纺粘技术的发展空间。双组分纤维主要分为皮芯型、海岛型、桔瓣型。双组分复合纺粘法非织造布是由两种组分的切片由各自独立的螺杆挤出机挤出后经熔融复合纺丝成网、加固而形成的,其工艺流程如下:

切片A料仓螺杆熔融挤压熔体过滤计量挤出

切片B料仓螺杆熔融挤压熔体过滤计量挤出复合纺丝组件气流拉伸分丝铺网固网卷绕分切包装。