涤纶以及新型聚酯纤维在非织造布领域的应用

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该产品的技术关键主要可归结为 6 项 ,即特 殊的物理机械性能所需的纺丝成型和后处理拉伸 定型技术 、高度均匀的外观和内在质量的工艺控 制技术 、小于 6 mm 长度的切断技术 、在其他介质 中的高程度可分散性技术 、纤维表面处理技术以 及特殊要求的纤维内添加剂使用技术 。
90 年代起 ,涤纶超短纤维在湿法非织造布过 滤材料的应用上取得突破性的进展 ,由于涤纶具 有较高的熔点 (265 ℃) 和较高的断裂强度 ,以及具 有抵抗油和部分化学溶剂的溶解腐蚀能力 ,被应 用于汽车和机械加工设备的润滑油过滤 ,食品加 工和医药制造过滤以及空气过滤等领域 。
350～400
铁路 (路轨 、 分 隔 、加 固 、 270
路基)
排水Βιβλιοθήκη 5. 55～7. 77 dtex 7. 77～11. 1 dtex 11. 1～16. 5 dtex 3. 33～5. 55 dtex
堆 石 结 构、 过滤、排水
堤坝
350～600 5. 55～11. 1 dtex
生产工艺
纺粘法 水刺法 熔喷法 化学粘合法 针刺法 其他 共计
生产线数 产能 需耗用 PET 量
(条)
(万 t/ a)
(万 t)
140
50
5
57
10
3
52
2
520
25
8
210
15
7
7
3
109
26
随着非织造材料原料和产品开发力度的加 大 ,新技术的推广应用 ,后加工技术组合等非织造 技术的进展 ,不仅可提高产品质量 ,还将出现具有 多功能的新材料 。
表 2 不同规格非织造土工布用涤纶规格
用 途
功 能
产品规格 (g/ m2)
纤维规格
海 峡、岸 堤 的护堤
过 滤 、排 水 、 470 3. 33 ～5. 55 dtex ,
加固
800～1 500 51～98 mm 中强低
伸～高强高伸
道路(轻便) 分隔与加固
200
(中型)
300
(重型)
等领域也已达到了一定的市场渗透率 。 涤纶在合成纤维中发展最快 ,且在纺织和非
织造布等领域中具有相当的市场竞争能力 。2003 年我国涤纶总生产量接近 1 000 万 t ,其中短纤维 约为 315 万 t ,用于非织造布行业的约为 21 万 t , 占短纤维总量的 6. 7 %。
表 1 2003 年国内非织造业产能及耗用 PET 量 (估计数)
根据土 工 布 用 涤 纶 短 纤 维 的 应 用 和 加 工 要 求 ,大致可分为两大类 ,一是用于梳理成网 ,二是 采用气流成网 。梳理成网对纤维的第一要求是纤 维的可梳理性 (基本类似棉纺设备中“钢丝车”) , 因此纤维的油剂品种 、含油率 、纤维的倍长含量 、 卷曲状态都会有很大的影响 。气流成网的最关键 因素是纤维的油剂品种 。
2 涤纶以及新型聚酯纤维在非织造 布领域的应用
涤纶和聚酯新纤维在非织造布领域的发展具 有三大趋势 :一是适合非织造布加工技术和产品 要求的专用系列化 ;二是符合最终产品要求的差 别化和功能化 ,如抗菌 、阻燃 、芳香 、保暖等 ;三是 符合加工过程和产品使用环保和安全要求的“绿 色”化 。
目前适合非织造布加工要求的双组分 、超细 、 耐高温 、阻燃 、抗静电 、抗菌防臭等功能性纤维品 种和质量还存在尚待克服的障碍 ,所以相应的功 能性非织造布产品的开发受到了一定限制 。
隧道
加固
800～1 500 11. 1～18. 7 dtex
2. 1. 6 细旦和超细纤维 (1) 常规纺丝的细旦纤维 一般地说 ,在非织造布定量相等条件下 ,纤维
线密度越细 ,则纤维根数多 ,纤维间接触点及接触 面积增加 ,纤维间相对滑移阻力增大 ,故而增加了 非织造布强力 。纤维线密度是反映梳理能力的一 个重要指标 ,梳理机梳理能力主要取决于纤维线 密度 ,线密度过细的纤维 ,例如 111 dtex 以下的纤 维 ,相对难梳理 ,成网困难 。但是纤维线密度越 细 ,成网均匀度越好 ,通常要求均匀度 、平整度和 质密度好的非织造布大都采用细旦纤维 。
20 世纪 80 年代起 ,涤纶超短纤维 ( short cut , flock) 的生产技术逐步成熟 ,随着涤纶生产技术的 发展和涤纶原料成本的降低 ,涤纶超短纤维的应 用领域不断开拓 ,并且在造纸业和非织造布过滤 领域的应用中起到非常大的作用 。
2004 年第 5 期 产业用纺织品
常规方法纺丝的细旦纤维线密度在 0. 56～ 0. 89 dtex ,化纤生产业已经可以通过直接纺丝和 切片纺丝等传统工艺生产出适合非织造布用的专 用纤维 ,相对于复合超细纺丝其成本大大降低 ,纤 维的均匀性相对超细纤维优越 。
(2) 复合纺丝的超细纤维 目前涤纶超细纤维的生产以海岛和橘瓣分割 型为主要方法 ,一般通过针刺和水刺加工用于非 织造布生产人造革基布 。“海”和“岛”的材料成分 也有了改进 ,以往“岛”材料是聚酰胺或聚酯 “, 海” 采用聚苯乙烯 ,由于聚苯乙烯的溶解需要用三氯 乙烯作溶剂 ,有一定毒性 ,且存在溶剂回收困难等 问题 。目前“海”采用可水解聚酯 (高含量 IPA 等 的 Co2PET) ,可在 80 ℃左右的温度下 ,通过 30 %左 右的碱液分解“海”。处理过程是在人造革成形后 的浴槽中进行 , 因此为海岛法超细纤维的应用提
功能性非织造布属于高附加值 、高技术非织 造产品 ,其生产需要解决原料 、设备和工艺三个方 面的问题 ,在我国还处于起步阶段 。 2. 1 涤纶在非织造布应用领域的专用化 2. 1. 1 针刺和水刺加工工艺用涤纶短纤维
涤纶短纤维用于织造加工的特点是纤维具有 较高的 10 %伸长对应强力 ,以达到纺织加工过程 的效率 ;理想的纤维表面处理 ,特别是可纺性 (开 松性能 、成纱性能 、抗静电性能 、纤维抱合性能 等) 。现在非织造布使用的涤纶短纤维在物理机 械性能和外观质量上应当具有与纺织产品使用的 纤维同等的特性 ,如较高的断裂强度 、较低的干热 收缩率 、适当的卷曲形状和牢度 ,以及较低的疵点 和倍长纤维含量 。
纤维也会在非织造布领域占有一席地位 。涤纶制 造业对于今后几年非织造布工业继续保持较高速 度的增长 ,其发展速度仍将大大超过传统纺织工 业已有相当的认识 ,重视涤纶以及聚酯新纤维在 非织造布应用领域的发展和进行配套技术合作不 仅仅是非织造布业本身的关注点 ,更是聚酯行业 以及加工链发展的关键之一 。
上海石化股份有限公司涤纶部采用物理方法 和化学改性方法制高收缩涤纶短纤维 ,在 90 ℃的 热水中 ,收缩率可达到 80 %。纤维的线密度范围 根据最终产品的要求 ,一般在 1. 40～3. 33 dtex 范 围内 ,主要用于人造革高密度基布和用于仿毛型 织物 。高收缩纤维用于非织造布的主要贡献是利 用纤维在热水或热空气条件下的快速收缩特性 , 使非织造布产生纵向和横向的受控收缩 ,最终使 非织造布的密度增加 。 2. 1. 3 填充料用中空短纤维
纤维物理机械性能和热收缩率也是针刺非织 造布成品质量和加工效率的关键 。非织造布要求 纤维的断裂功大 (断裂强度高 ,断裂伸长也大) ,以 提高产品的撕裂牢度和承压强度 (较高的韧性) ; 同时希望 180 ℃干热收缩率越小越好 ,且 CV %能 够小于 6 % ,以适合在热处理过程中尽可能保持 产品的纵横向尺寸稳定 。国内在 20 世纪 80～90 年代采用回用聚酯原料生产的普通 (低强高伸) 涤 纶短纤维 ,纤维质量非常不稳定 ,给土工布的质量 和技术的进步带来负面影响 。90 年代起国内不 少企业开始注重涤纶短纤维用于土工布的质量要 求 ,根据土工布的应用领域 ,开发和逐步建立了土 工布用非织造布涤纶短纤维的品种系列 ,向专业 化和系列规格迈出了可喜的一步 。主要品种规格 见表 2 。
20 世纪 80 年代后期 ,国内采用非对称纺丝 冷却成形法生产填充料涤纶中空纤维 ,并形成经 济规模 。从产品的品种和技术含量上也由普通的 单中孔发展到多中空 ,表面处理 (给予良好的弹性 和蓬松性) ,有色 ,功能性 (如远红外 、抗菌 、芳香 、 拒虫 、驱蚊等) 。原料由单组分发展到双组分 ,纺 丝由传统的切片纺到直接复合纺 。
2004 年第 5 期 产业用纺织品
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涤纶以及新型聚酯纤维在非织造布 领域的应用
王鸣义 (中国石化上海石油化工股份有限公司涤纶事业部 ,上海 ,200540)
摘 要 :概述涤纶以及聚酯新纤维 PTT、PBT 等在非织造布领域的应用前景 ,介绍了上海石化在新产品以及功 能性纤维和聚酯新纤维方面的开发状况 ,提出涤纶和聚酯新纤维在非织造布领域的发展具有三大趋 势 。随着涤纶和新纤维性能和品种的不断完善和开发 ,其在非织造布领域的应用将会有较大的发展 。
由于中空短纤维的原料来源充足 ,具有良好 的蓬松性 、高弹性和保暖性 ,是一种理想的絮填材 料 ,并正在取代天然纤维作枕芯 、床垫 、被套 、床 罩 、睡袋 、滑雪衫 、溜冰服 、沙发座靠垫和软玩具里 面的絮片和填充物 。日本和韩国家具和床上用品 已经几乎 95 %以上采用中空涤纶短纤维取代合 成海绵和棉花 。 2. 1. 4 湿法造纸用涤纶超短纤维
关键词 :涤纶 ,新型聚酯纤维 ,非织造布 ,市场 ,应用 中图分类号 :TS102. 522 ;TS172 文献标识码 :A 文章编号 :1004 - 7093 (2004) 05 - 0001 - 07
1 概况
在纺织几大产业门类中 ,我国非织造布的发 展较晚 ,20 世纪 80 年代初期全国年产量还不到 1 万 t ,但其却以惊人的速度发展 ,2003 年我国生 产各种非织造布超过 70 万 t ,非织造布生产所用 纤维原料中化学纤维占 85 % ,天然纤维占 15 %。 化纤中使用最多的是聚酯纤维 (约占总量的一半 左右) ,还有聚丙烯 、粘胶 、聚乙烯醇纤维及少量聚 酰胺纤维 , 其中采用涤纶 ( PET 纤维) 为原料的 PET 耗用量约为 26 万 t 。近几年纺粘和水刺非织 造布发展异常迅猛 。中国非织造布生产企业现有 500 多家 ,干法 、湿法 、聚合物成网法 、水刺法 、化 学粘合法等各类非织造布专业生产线 1000 多条 , 生产能力超过 100 万 t/ a ,见表 1 。