非织造布的应用现状及前景

非织造布的应用现状及前景 王启;姜慧婧;杨玮婧;胡琳;王健 【摘 要】The characteristics and application status in five key areas of nonwovens were specifically introduced, including medical care,filtering seperation,earthwork construction,vehicles and safety protection. The problems ex-isting in the development of nonwovens industry in China were also analyzed. At the same time,the future develop-ment direction was prospected.%重点介绍了非织造布的特点及在医疗卫生、过滤分离、土工建筑、交通工具、安全防护等五大重点产业领域的应用现状.分析了我国非织造布产业发展过程中存在的问题,并就未来的发展方向做了展望.

【期刊名称】《合成材料老化与应用》 【年(卷),期】2017(046)006 【总页数】5页(P103-107) 【关键词】非织造布;应用;前景 【作 者】王启;姜慧婧;杨玮婧;胡琳;王健 【作者单位】神华宁煤集团煤制油化工甲醇公司,宁夏银川750411;神华宁煤集团煤制油化工研发中心,宁夏银川750411;神华宁煤集团煤制油化工研发中心,宁夏银川750411;神华宁煤集团煤制油化工研发中心,宁夏银川750411;神华宁煤集团煤制油化工烯烃公司,宁夏银川750411

【正文语种】中 文 【中图分类】TS176 非织造布，又叫无纺布，是由定向的或随机的纤维而构成，因透气、柔韧、无毒、易分解、可循环再用等优点成为新一代的环保材料。 生产非织造布用的纤维种类多样，主要有丙纶(PP)、涤纶(PET)，锦纶(PA)、粘胶纤维、腈纶、乙纶(HDPE)、氯纶(PVC)等，非织造布以其丰富的原料来源、独有的结构、多变的工艺及生产成本上的优势，迅速渗透到医卫、交通、建筑、工业、农业、环保等诸多产业领域。本文将分别从医疗卫生、过滤分离、土工建筑、交通工具、安全防护等五大重点产业领域来概述非织造布的应用情况[1-2]。 医用非织造布在医疗卫生行业应用广泛，按用途主要可分为防护性医用品和功能性医用品。 防护性医用品包括医护人员使用的手术服、消毒隔离服、杀菌布、纱布、绷带、洞巾、床单等，大多为一次性的“用即弃”产品，因此市场需求巨大。如高端医用复合材料制成的“三抗”(抗血液、抗酒精、抗病毒)手术隔离服对血液、细菌、病毒的阻隔率高达99%以上，可有效防护医务工作者[3]。海斯摩尔生物科技有限公司研制的壳聚糖纤维制成的无纺布具有极好的抗菌性，可有效避免传统纱布包扎伤口带来的二次创伤。2003年春季，杜邦推出了兼具舒适性与防护性的Suprel非织造布[4]。杜邦使用克重为41g/m2的Tyvek织物制得防护服，可以有效屏蔽呈气溶胶状态的流感病毒，能用于大面积蔓延的甲型H1N1流感，同时具有阻燃功能[5]。我国的防护性医用非织造布产品一直处于产业链的中低端，表现为制品质量参差不齐、功能性及舒适性差。 功能性医用品包括人造皮肤、人造血管、人造内脏等人造器官，可采用具有生物适应性的纤维或特种超细纤维通过湿法、针刺法、水刺法加工制得的非织造布。如：用胶原和甲壳质纤维湿法成网和水刺法制成皮肤创伤修复材料；用直径1.8μm的聚酯、聚酰胺或乙烯纤维经管状针刺法制成人造血管等。国内功能性医疗用品目前基本依靠进口，由于需大于供，价格昂贵，国内已在研发，品种和数量都很少。 江阴金凤特种纺织品有限公司申报的专利中提到一种防渗透、高透气、超柔软、超薄型复合非织造布，可广泛用于制作婴儿尿不湿、成人失禁垫、妇女卫生巾等一次性产品[6]。山东俊富无纺布有限公司研发的一种吸液复合材料柔软透气、吸液量大、吸收速度快，可确保贴肤面干爽且在使用中不会滑移[7]。 随生活水平和医疗服务水平的提高，人们对医卫的质量需求也不断提高，这些都将进一步促进医卫耗材市场的扩增。 新型非织造布过滤介质，采用较大的比表面积及截面有较深纹理和沟槽的纤维为原料，使过滤介质有更大的粒子捕集性，从而可以提高过滤性能[8]。 在气体过滤方面，美国的3M和HV公司、Lydall公司和Fibertex公司都有出色的非织造过滤产品，对空气中的各种微粒、粉尘有较好的过滤效果，可为水泥厂、造纸厂、扑尘室和石灰窑等特殊工作场所提供更清洁的空气。日本东丽研发的超细聚酯纤维无纺布，能吸附亚微米级的微粒子，主要用于防止细微灰尘的无尘室，用于电子、精密工业、药品等空气滤芯。欧洲盛德TM公司研发的过滤用非织造布能够适应高湿度、温度剧变等特殊环境，应用于抽油烟机、室内和车辆空调系统[9-10]。 在液体过滤方面，Fibertex公司生产的液体过滤介质适用于高流动性，过滤颗粒直径在1μm～200μm，可用于化学品、陶瓷工业、视频和饮料行业。美国H&V公司和Lydall公司开发的用于油品过滤的滤纸产品，可满足最新排放和燃料经济性标准的要求[9]。聚丙烯熔喷布用于过滤酸性和碱性液体、油漆时表现突出，被电池行业看做是良好的隔膜材料[11]。国内外对熔喷的开发力度很大，目前国内天津泰达、山东俊富等企业开发的聚丙烯熔喷高效过滤材料在国内已处于尖端水平[12]。 目前滤材市场上呈现出低质同类化的窘境，对于滤芯的自清洁、对烟和灰等多种微小颗粒污染的过滤效率、使用寿命和高温过滤等要求较高的滤材更容易受到市场的青睐。 非织造土工布具有良好的过滤、隔离、加固防护、耐高温、抗冷冻、耐腐蚀、耐磨擦等性能，可广泛应用于道路、铁路、隧道、水利及市政等工程建设，市场需求巨大[13-14]。 纺粘针刺法土工布因强度高，常用于诸如公路、机场和铁路路基的铺设，能防止路面开裂和路基增强。如玻纤和涤纶混合制成的玻纤土工布，可以有效地改变路面结构应力的分布，从而防止裂纹的产生和裂缝的扩展[15]。秦沈铁路建设中采用土工格栅与非织造土工布的结合铺设，增强了路基的抗冲击性和稳固性[16]。广东俊富公司专为京沪高铁设计的R-200型和R-400型产品完全替代进口产品，取得良好的经济效益和社会效益。香港国际机场通过填海造地建成，使用了大量非织造土工布，达到了稳定基层、防止材料迁移，同时允许水分自由流动的多重目的。 在水利工程中，长江堤防的修复和加固、南水北调、三峡工程、小浪底工程、黄河治理、长江口深水航道等巨型工程，都大量使用了各类土工合成材料[16]。梳理成网针刺无纺布的隔离、过滤和纵向透水、横向排水性能最好，广泛用于水库、堤坝、水渠等反滤工程和对横向排水要求较高的垃圾填埋场防渗工程[17]。大多数堤坝护坡都已广泛采用了各种土工布，其中包括铺设于护坡石下层用于隔离和反滤的针刺非织造土工布及铺设于护坡表面抗冲蚀的长丝高强模袋布等。 在建筑领域中，非织造布最重要的应用是油毡基布，可采用涤纶短纤针刺非织造布或聚酯纺丝成网法非织造布。此外，非织造布还可用于建筑工程中屋面防水涂层基布、水泥增强材料、水泥浇灌模袋、隔热保暖材料、壁面防水透气材料、贴墙布、地面铺敷材料、管道内衬及地基稳定材料等。 值得一提的是，当今土工合成材料的应用，越来越多地采用复合或组合的方式以满足多用途的需要，如非织造布与机织布的复合、非织造布与土工网或土工格栅的组合应用等等。如何提高土工合成材料强力的稳定性、均匀性和耐老化性能，同时降低成本、提高成品率，是国产土工合成材料能否替代进口的关键所在。 与传统纺织品相比，非织造材料强度更高、更耐磨、耐热，吸音效果更优良[18-19]，性价比也更高，在汽车工业中使用的越来越多，目前在汽车上的应用已经超过40种，折算使用面积超过35m2。到2020年，每辆车平均消耗的非织造品约为40kg[20]。 汽车成型地毯，由三至四层不同材料组成，其外表面层为经过阻燃抗静电处理的针刺地毯，通过模压成型。门窗密封条，采用涤纶纺丝成网法非织造布和尼龙短纤静电植绒材料复合而成。RIETER(立达)集团开发的ULTRA SILENTTM采用100% PET制成，应用于车身地板护板和发动机底部护板，可提供同类产品中最佳的噪声吸收性。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。用非织造布制成的车用过滤材料具有过滤效率高、阻力低、耐破度强等特点，可有效过滤各种粉尘、烟尘及微粒子，净化车内空气[21]。非织造材料已经开始应用在汽车的外饰材料中，特别是挡泥板和轮罩拱衬垫。美国FossManufacturing公司制造的非织造挡泥板，装在轿车轮舱下面，能减少噪音和路上小石子或其他碎片的撞击。另外，使用非织造布还可以实现引擎、传动系统连接组件的隔热。有效的隔热能够减少停车时汽车冷却系统的启动次数，从而实现省油的目的。 出于成本和省油的目的，低克重而不损害功能、可循环利用且环保的非织造布将在汽车制造的应用中占有更多市场。 据调查，人类80%的伤害源于不完整、不健全的防护装备。非织造布通过和其他材料混杂化、复合化，具有阻燃、防电磁波、防化学、防静电等特殊功能，给其在安全防护领域的应用带来新的发展机遇。 熔喷法非织造布，通过电晕放电处理，有效增强其捕集微细尘埃的能力，是目前防尘口罩和医用防护口罩的主要过滤材料[22-23]。日本东丽公司开发出加入金属叠层(可以是金、银、铜或铝材)的非织造布，对电磁波、雷达等均有很好的防护或伪装作用，适合于军队装备或者野外工作者使用。美国Unitech公司的Hybrid型防护服使用抗静电聚丙烯SMS材料，适用于防护喷溅化学品可能带来的危害，国内湖北新华公司采用同类材料制作的防化服也已投放市场[5]。杜邦生产的Tychem系列和Tyvek系列的多种防护服，可有效防护生化液体或气体喷溅造成的危害[5]。陕西西元纺织技术研究所开发的特警战训服，集阻燃、耐高温、抗撕裂、防静电等多功能于一身，且可适应环境的变化。目前，我国个人防护装备品种单一，产品档次低、质量差，与国外存在着明显的差距。 美国法律强制要求2013年所有新生产的汽车必须具备防止侧面碰撞的安全气囊，这将带来被动防护材料如安全气囊、安全带的明显增长。美国PerformanceFibers公司开发的用于汽车安全带的Securus纤维，是一种PET和E-聚己内酯的嵌段聚合物，与PET纤维制成的安全带相比，能量吸收可增加30%，乘员受到的撞击力可减少30%[24]。瑞典AUTOLIV公司开发的新产品，将安全带和安全气囊合二为一，能够分散汽车碰撞带来的冲击，有效防止肋骨折断、内伤和瘀伤，尤其适用于儿童和老人[24]。 中国非织造布产业从诞生发展到今天，取得了业界瞩目的成就，产能和产量均位列世界前茅，应用领域有极大的扩展，技术和装备水平也不断提高。然而，非织造大国远不能称为非织造强国，我国无论从技术水平上还是产品质量、品种和档次上，与发达国家相比还有很大差距，主要有以下两方面[25]： 中低端产品过剩，高端产品依赖进口。尽管引进不少国外先进技术和设备，但纵观行业整体来说质量低下的设备仍占较大比重，加之行业以中小型企业为主，从而导致我国非织造产品品种单一且附加值低，整体处于中低端水平，在国际市场上缺乏竞争力。从近些年的进出口情况也可看出，进口产品的单价远高于出口产品的单价，