非织造布用纤维及其产品应用.doc

非织造布用纤维及其产品应用李虹,章伟(中原工学院,河南郑州450007)摘要:当今非织造工业发展迅猛,其纤维原料的来源广泛,产品的应用范围在不断扩大。阐述了目前非织造布纤维的发展特点,着重说明了一些特种纤维的性能及其在非织造工业中的应用。介绍了非织造产品的应用领域及其使用的纤维原料和采用的加工方法。关键词:非织造工业;纤维原料;特种纤维;非织造产品;应用领域中图分类号:TS171.9文献标识码:A文章编号:10023348(2005)05001904非织造布是纺织工业中最具潜力最有发展前途的新兴领域,被誉为纺织工业中的“朝阳工业”,其发展水平和程度已成为一个国家或地区纺织工业技术进步的重要标志之一,并在一定程度上也反映了这个国家或地区的整体工业化发展水平。非织造布生产具有原料来源广、工艺流程短、产品产量高、成本低、生产效率高等特点,使其在过去的20多年中,一直保持着发展的势头,产品的应用范围在不断扩大。无论是在航天航空、环保治理、农业技术、医疗保健还是人们的日常生活等领域,非织造布已成为深受产业部门重视,并且愈来愈受消费者青睐的重要产品,其市场竞争亦日趋激烈。1非织造布用纤维非织造工业的进步很大程度依赖于纤维原料的发展。50年前,非织造工业使用的纤维原料中天然纤维占了一半左右,当时化纤工业能提供给非织造布生产使用的原料主要是粘胶和涤纶纤维。随着化纤工业的技术进步,今天的非织造布生产中纤维原料的使用发生了巨大变化,出现了不少非织造生产专用纤维和差别化纤维,如双组份、超细、特殊截面合纤等,可供选择的纤维原料范围愈来愈广,能够满足不同产品的使用要求。当今非织造布用纤维的发展特点主要表现在以下两方面:1.1化学纤维的广泛使用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%。化学纤维中使用最多的是聚酯(占总量的一半左右)、聚丙烯、粘胶、聚乙烯及少量聚酰胺。与天然纤维相比,化学纤维的长度、线密度一致性好,并可按生产工艺控制纤维的长度、线密度、截面、卷曲度等性能指标,且化学纤维几乎不含杂质,这就使非织造纤维的准备工序得以简化。更重要的是化学纤维的机械特性如强度、伸长度、耐磨性等优于天然纤维,生产中可按产品用途与非织造生产加工技术要求来选择纤维。1.2特种纤维在非织造工业中的应用高分子纤维材料向高性能化、高功能化方向的发展,促进了非织造生产中特种性能纤维的不断出现。这类纤维虽然价格昂贵,但它可满足特殊用途产品的要求,可使非织造产品进入高功能、高技术领域,产品可被广泛用于航天航空、海洋工程、化工电子、新型土木建筑、生命科学、医疗卫生等领域。这类特殊纤维主要包括:(1)复合纤维:复合纤维也称双组份纤维。用于非织造布领域的复合纤维有皮芯型、并列型、海岛型和剥离型4种类型。并列型与偏芯型纤维可加工成具有自卷取性或热粘合性的纤维,如具有皮芯结构的ES纤维热粘合纤维,皮层熔点为110130,可用作卫生巾、尿布、一次性保健产品、复合产品基布、人造革基布等。海岛型与剥离型纤维可获得超细纤维的功效,具有手感柔软,比表面积大,防水透气性好的特点,可用于加工人造皮革、滑水服、建筑材料、油水分离材料、防尘面罩等。(2)水溶性聚乙烯醇纤维:这种纤维为水溶性合成纤维,可采用干法纺丝或湿法纺丝技术制得。用这种纤维制成的医用非织造产品,如医用床单、工作服等,经一次使用后在90左右的热水中可溶解,减少了环境污染。(3)高性能聚丙烯纤维:这种纤维内部的抗菌消臭剂可与异味物中和,去除异味如硫化氢的恶臭、汗臭等气味。其抗菌性经JAFET(纤维制品新技能评价协议会)认证,可抵抗金黄色葡萄球菌、肺炎杆菌、大肠杆菌等。同时纤维的毛细管作用,使产品具有良好的吸湿透气性能。如同样60g质量的水,高性能聚丙烯纤维非织造布仅7min就可吸收,而普通布需22min吸收。因此这种纤维主要用于非织造面料和医疗卫生用品生产。(4)超吸水吸湿纤维:这类纤维的吸收性大大超过粉末,吸水性好,吸湿性在90%的温度下为15%;具有良好的阻燃性,可吸收氨或胺、醋酸等气体;具有除臭功能。如日本东洋纺织株式会社开发的有N48纤维和N63纤维,其中N48纤维可吸收氨气,N63纤维可吸收空气中酸和醛类物质等。这两种纤维可用常规纺丝设备生产,纤维表面积大、吸收速度快,经加热和洗涤,可以方便地回收利用。这类纤维生产的非织造产品常用于空调过滤、汽车内饰材料以及水槽中的氨、胺过滤器等。(5)聚乳酸纤维:这种纤维被认为是最有前途、可生物降解的无公害聚合物之一。它的强度和伸长与普通合成纤维相仿,其纺丝方法亦与普通合纤相同。通过采用干法、纺粘法和熔喷法等成网技术,用水刺、针刺或热粘合等方法加固,制成的各种形式的非织造产品,可应用于不同领域,如工业包装材料、强化纸和特殊纸,农业用丰收布、农林防草袋、鱼网,也可用作尿布、女性卫生用品、手术衣及覆盖布、手术缝合线,擦拭布、厨房用滤水、滤渣材料等。(6)负离子纤维:以丙纶或涤纶为原料,采用共混法或共集法制得的负离子纤维,具有卫生保健、抗菌杀菌、环境保护及保鲜等作用。负离子纤维的非织造产品主要用于家居布艺、医疗卫生、人体保健、室内装潢等。(7)磁性纤维:这是我国近几年发展的一种新型高科技功能性纤维,具有轻、柔软、吸湿、永久保持磁性及耐洗涤等特点。磁性纤维生产的非织造布可用于医疗保健,具有治病、防病的保健功能,可加工成护膝、护腕、头套等保健产品。(8)高强度模量纤维:杜邦公司的Kevlar纤维,日本帝人公司的Twaron纤维,我国的芳纶,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维等。这类纤维具有良好的力学性能、耐冲击性能、耐化学腐蚀、耐疲劳和耐摩擦性能等,主要用于制造耐热、防水材料及密封垫、热气体过滤材料以及防护服、复合材料基布等。(9)耐高温纤维:如杜邦公司的Nomex纤维,日本帝人公司的Conex和我国的芳砜纶等。No-mex纤维采用水刺工艺可生产防火高湿过滤材料;采用针刺技术,可生产飞机内部的阻燃装饰板等。Conex和Nomex纤维,采用湿法非织造工艺可生产电机、变压器用的绝缘和印刷电路板,其耐热性温度大于260。(10)无机纤维:如玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、石棉纤维等,在非织造生产中可用于加工导电、防爆过滤材料、抗静电材料、防护复合材料基材和各种隔热材料等。2非织造产品的应用2.1婴儿尿布婴儿尿布是非织造布制造商激烈竞争的一个产品。在北美和西欧地区,用即弃婴儿尿布市场主要被Procter&Gamble和Kimberly-Clark两个集团所控制,而前者似乎表现出更强劲的发展势头。在美国,P&G公司估计占有美国市场47%48%,K-C公司占有33%34%;在欧洲,P&G公司的市场占有率约50%,尽管K-C公司在美国和欧洲市场的占有率低于P&G公司,但其总量也相当可观,成为P&G公司不敢轻视的强劲竞争对手。激烈的市场竞争带来的是各生产厂商都更加注重新产品的开发和品牌产品质量的提高。如P&G公司推出的“PamersPhases”系列产品,包括一种新生儿装,两种婴儿装,一种爬行装,三种儿童装。新生儿装只有一种颜色,不分性别,均为白色,但其它六种均有两种颜色。蓝色适用于男孩,粉红色适用于女孩。与此同时,制造商们更加注重产品的内在质量,其产品的吸湿和保持性能得到大大提高,可使婴儿皮肤总能保持干燥,决不会造成皮肤过敏。由此看来婴儿尿布的生产商已清醒地意识到:在提高产品质量的同时,通过改变产品的设计(款式)、形状、颜色、尺寸、尿布成分,将能增强产品的竞争力,并有可能开发出更多满足消费者需求的产品,进而占领更大的市场。2.2妇女卫生巾与婴儿尿布相关的是妇女卫生巾产业。它在国际市场占有率最大的四家公司分别为:Johnson&Johnson的PersonalProduct占26%,K-C公司的Kotex占24%,P&G公司占21%,PrivateLabel的产品占15%。妇女卫生巾的产品革新集中于开发更薄,更轻,更舒适和拥有更安全防泄性能的产品。如J&J公司在加拿大市场上推出的“Sure&NaturalPrima”和在美国市场上推出的“StayfreeUltraPlus”,这两种卫生巾均属超薄型,其衬垫厚度仅有1/8英寸,并采用了海藻苔藓作吸收材料。之后P&G公司在英国市场上又推出了“Always”和“AlwaysPlus”新产品。其中“AlwaysPlus”采用了一项“Dri-Weave”专利作卫生巾的顶层,确保了流体能够迅速进入吸收层而防止了液体的泄漏。2.3过滤材料过滤材料给非织造工业提供了一个施展技能的舞台。通过挖掘原材料潜力和采用适当的加工方法,可以将各种纤维或化学添加剂按一定形状排列起来,制成轻的,重的,宽的,窄的,单层的,叠合的等多种特殊形式的过滤材料。它们可以是具有刚性的,柔性的,可模压的,可牵拉的,抗菌的,耐碾压的等多种性能的过滤材料。纺粘法生产的过滤材料,纤维直径大都在220D(2555m),故不能有效去除直径较小的粒子,只能用作粗滤材料,但这种非织造材料有较高的强力。为了过滤直径较小(如10m以下)的粒子,生产商们使用熔喷非织造布作为滤料。熔喷非织造布纤维极细(通常为110m,最细可达0.1m),产品具有多孔性,可以过滤细小杂质(0.110m),例如用作卫生面罩,冷却罐过滤器的过滤材料等。但因熔喷非织造布是由非连续纤维构成,故其强度较纺粘非织造布要低。法国JohannasJanfeld开发的一种纺粘非织造工艺,弥合了纺粘和熔喷工艺的不足。他是利用纺粘生产工艺,加工出直径较细且由连续纤维构成的非织造布(S-Tex)。据介绍:S-Tex的纤维直径为1040m,目前这种过滤材料已应用于医疗卫生、食品加工、真空清洁、电池过滤器等领域。2.4土工布土工布具有分离、过滤、排水和加固等功能,主要用于海岸护堤,建筑维护,公路、铁路固土等。目前在国际市场上土工织物的需求量增长较快,其需求量正以平均每年10%的速率稳定增长。所有土工布中,以机织物和非织造布的产量最高、用途最广,分别占到土工布需求量的36%和45%。纺粘土工布所用原料主要是聚酯、聚酰胺和聚丙烯。针刺土工织物的主要原料是聚酯短纤维、聚丙烯短纤维和聚丙烯/聚乙烯双组分纤维等。2.5医用非织造布医用非织造布主要包括医用防护服、防护面具、手术衣、手术帽、床单、坐垫及包扎材料等。目前,在美国医院3/4以上的织物都是采用非织造布制作的。医用非织造产品趋向于利用一种或两种非织造技术进行加工的。例如在美国纺络法非织造布可用于生产手术衣、手术帽等产品,几乎要占该类产品消费量的一半以上;湿法成网非织造布可用于包扎材料;纺粘/熔喷/纺粘(SMS)组合加工方法处于稍逊一筹的地位上,也主要用于医用包扎非织造布生产。采用上述三种方法(单独或以组合形式)加工的医用非织造布要占到其总消费量的3/4。2.6汽车用非织造布汽车工业一直以来都处在快速发展阶段,市场对汽车用纺织品的需求呈逐年递增趋势。如美国汽车工业纺织品消耗量为5亿平方码,其中非织造布约占40%的比重。从汽车前部的消音器衬垫到车厢内的地毯等均可采用非织造布制作。表1列出了汽车用非织造布的应用场合、所用纤维以及加工方法。2.7其它类型的非织造布(1)非织造吸油材料。熔喷聚丙烯非织造布是近年发展起来的一种新型高效无污染吸油材料,它具有疏水亲油的特性。其原材料的密度小,比水轻,几乎不吸水,吸油性能极强。对人畜和环境不会造成危害,是理想的吸油材料。非织造吸油材料主要有吸油索,吸油片(毡),吸油卷,吸油棉及吸油枕等。(2)非织造绝缘材料。通常用热阻系数与生产成本的比值作为指标来衡量绝缘材料的综合性能。实践证明玻璃纤维非织造布用于绝缘材料是安全的,有着较好的市场前景。(3)非织造增强材料。玻璃纤维毡可用作屋顶增强材料的非织造布。通常玻璃纤维毡采用短切纤维利用湿法成网工艺进行加工。与纤维素纤维毡相比,它具有防水,防霉,阻燃等特点。制成的屋顶盖板长度长,承载大,重量轻,容易施工,因此受到人们的普遍重视。3结语非织造生产与化纤工业技术革新密切相关,纤维原料和加工技术的发展不仅提高了非织造产品的质量,也扩大了品种应用范围,特别是新型功能性纤维材料与现代生产方法的结合,更加拓展了非织造布的应用领域。在符合经济、生态与社会协调发展原则下,非织造产品的市场前景将更为广阔。熔喷非织造布技术发展概况及应用刘伟时(广东省化学纤维研究所,广东广州510245)摘要:介绍了熔喷非织造布技术的生产工艺过程及原理,分析了国内外熔喷技术的发展现状和发展趋势,探讨了熔喷产品的应用前景,并就其今后的发展提出了几点建议。关键词:熔喷;非织造布;工艺原理;发展;应用中图分类号:TS176+.4文献标识码:A熔喷法是20世纪50年代发展起来,依靠高速、高温气流喷吹聚合物熔体使其得到迅速拉伸而制备超细纤维的一种方法。聚合物切片通过挤压机加热加压成为熔融状态后,经熔体分配流道到达喷头前端的喷丝孔,挤压后再经两股收敛的高速、高温气流拉伸使之超细化。超细化的纤维冷却固化沉积于集网帘装置上形成细度极细的熔喷非织造布1。1熔喷非织造布生产工艺原理典型或传统的熔喷非织造布工艺过程为:聚合物喂入熔融挤出过滤计量喷丝成网卷取后加工成品。生产工艺流程及原理2见图1、图2。聚合物(PP切片)或其它原料由输送装置送入计量混合装置,经过计量、混合后,进入螺杆挤压机加热熔融成为熔体。再经过过滤除去杂质,进入纺丝泵(计量泵)计量加压后,即成为压力稳定、流量稳定、分布均匀的熔体,这些高温熔体进入纺丝箱后,由其内部的熔体通道均匀分配至纺丝组件(熔喷头)。另一方面,由空气压缩机或风机产生的压力气体进入空气加热器后,便成为高温的牵伸气流,由管道送入纺丝箱内的牵伸气流通道,然后由布置在喷丝板组件两侧的通道对着从熔喷头喷出的熔体喷射,熔体在这种高温、高速气流的作用下被牵伸成细度仅为15m(实际上纤维的细度呈现对数正态分布,其范围一般在0.37m之间)的细丝。与此同时,这些超细尺寸的纤维被牵伸气流拉断为长度约4075mm的短纤维。牵伸气流挟持着这些被牵伸的短纤维落在成网机之前,虽然已被周围的环境空气(或人为的冷却气流)冷却降温,但仍然能依靠牵伸气流的热量及本身的余热在成网装置上互相粘合缠结,形成一张连续纤网。为了防止牵伸气流将纤网吹散,在网下设置了吸风系统,可以将牵伸气流及周围环境一定范围内的气流抽走,使纤网贴在成网帘上定型、传输。从成网机过来的纤网可用卷绕机卷绕、分切,成为熔喷布产品。2国内外熔喷技术发展现状及趋势2.1国外熔喷技术发展现状1954年美国海军研究所在研究气流喷射法纺丝时,纺得了极细的纤维,其直径在5m以下,并制得由这种超细纤维组成的非织造布,随后出现了一些相关的专利。20世纪70年代后期,美国ExxonMobil公司将此技术转为民用,使得熔喷法非织造技术得到迅速的发展。BiaxFi-berfilm、ExxonMobil、ACCURATEProducts、Reif-enhauser、Kimberly-Clark和Nordson等公司都为熔喷技术的发展作出了突出的贡献。目前,ExxonMobil公司和Biax公司设计的熔喷模头结构代表了世界上两种典型的技术类型。ExxonMobil公司的组合式熔喷模头由带有一排喷丝孔、坡口角度呈3090的鼻形模头尖和两个气闸组成,两个气闸分布模头尖的两边;Biax公司的组合式熔喷模头则是由多排纺丝喷嘴和同心气孔组成,据称这一特点可以提供较高的生产能力和较好的产品质量3。最近几年,由于相继出现新的复合、层压、涂层、驻极化和化学处理等深加工方法,使熔喷法非织造布的品种和应用有了很大的发展。2.2国内熔喷技术发展现状我国对熔喷技术的研究始于20世纪50年代末。20世纪80年代,中国纺织大学研制出了间歇式熔喷法非织造布生产线。20世纪90年代初,北京化工研究院、中国纺织大学、北京超纶公司等单位设计出的熔喷设备,在国内投产了近百台。随后,安徽奥宏、江阴金凤、天津泰达、山东俊富等公司陆续投产了5条引进的连续式熔喷生产线,使我国熔喷法非织造布生产技术上了一个新的台阶。我国熔喷非织造布有连续式和间歇式两种。2006年连续式熔喷非织造布产品的生产企业在我国共有20家30条生产线,比2005年多了4个企业和6条生产线。间歇式熔喷设备也有一定的发展。2006年熔喷非织造布总的生产能力为3.31万t/a,产量为2.16万,t与2005年的1.9万t相比增长了13.2%,在非织造布中所占比重为1.5%。2006年新增连续生产线的来源,一是采用进口的熔喷模头,其它部分由企业自己加以配套组装成线,例如天津泰达的第三条生产线、大连瑞光、山东俊富都是这种做法,他们都是采用从日本卡逊(Kazen)公司进口模头自己配套成线。另外,2006年连续式熔喷法非织造布生产线的国产制造水平有很大提高,由北京宏大贝斯特制造的2.4m单模头和1.6m幅宽双模头的两条熔喷生产线已在浙江桐乡健民滤材公司顺利开车,制成的产品90%出口,取得了很好的经济效益。上海嘉荣、江苏腾达、杭州中南是一个企业联合体。2006年该联合体生产各种熔喷产品共达到3800多,t居国内第一。他们共拥有130140台间歇式熔喷设备。其中把一部分设备分成多组,每组加装连续往复成卷机构,使产品能适应多样化的要求,并可以提高劳动生产率。这个机构具有自主知识产权,已获得专利。这个企业的主要产品为蓄电池隔板和过滤芯、吸油毡等。间歇式熔喷设备除了嘉荣、腾达、中南以外,估计全国还有100200台散布在江苏、浙江、山东、河北、广东等地,因较为分散,无法加以详细统计4。2.3熔喷技术发展趋势随着各种非织造布加工技术的成熟,各工艺之间相互渗透,向混杂化、复合化方向发展是当前非织造布发展的趋势,尤其是各工艺之间的复合越来越受到大家的重视。进入21世纪以来,国际上熔喷非织造布技术有着突飞猛进的发展,主要包括以下几个方面。2.3.1发展双组份熔喷技术美国Hills公司和Nordson公司较早就开发成功制取皮芯型、并列型、三角形等多种双组份非织造布的熔喷技术,通常纤维纤度接近2m,熔喷喷丝组件的孔数可以达到100孔/2.54cm,每孔的挤出量可达到0.5g/min。熔喷双组份纤维非织造布和一般熔喷纤维制品相比能进一步改进过滤介质的过滤性,并使过滤介质具有抗静电性、导电性、吸湿性、增强的阻隔性等;或使纤维网的粘结性、蓬松性、透气性提高。目前世界上提供双组份熔喷技术的主要有Hills和Nordson等公司,Hills公司还拥有多组份熔喷技术。据了解,其技术关键在于改变过去采用衣架式分配熔体的方法而采用新的薄板型分配板,采用多路隙缝设计,对不同聚合物流量进行精确分配,按要求通过不同管道把不同聚合物送到各喷丝孔。双组份熔喷纤维纺丝时,两种聚合物熔融温度有相当的差别。在纺丝过程中,占量较少的聚合物其降解温度比占量多的聚合物凝固点低30左右,因此,过去不同聚合物难于共同纺丝。Hills公司开发的薄型板工艺以及其纺丝箱体都完全可以胜任,它采用多泵式系统,两种组份分别加热、相互隔离,保证温度可以满足工艺要求。2.3.2发展熔喷纳米纤维过去开发熔喷纤维都基于Exxon的专利技术,最近几年国际上多家公司已突破Exxon技术向更细的纳米纤维发展。表1为熔喷纳米纤维与一般熔喷和纺粘纤维直径的对比。由表1可知,纳米熔喷纤维相对于其它纤维,直径更细,表面积更大。采用纳米熔喷纤维作过滤介质时,能够显著提高过滤效率。同时,由于纳米级熔喷非织造布中的纤维纤度细,可以采用更轻克重的熔喷布与纺粘布复合,仍可承受同样水头的压力,而其制成的SMS类产品可以减少熔喷纤维所占的比重。Hills公司对纳米熔喷纤维作过很深的研究,据称已达到产业化的阶段。其它一些企业例如NonwovenTechnologies(NTI)公司也开发了可生产纳米熔喷纤维的工艺、技术,并已取得了专利。为纺制纳米纤维,NTI公司采用比普通熔喷设备要细得多的喷丝孔,据称采用的喷丝孔细小到63.5m,模块结构的喷丝板可组合成3m以上的总宽度,这样纺出的熔喷纤维直径大约为500nm,最细的单纤直径可小至200nm。2.3.3改进设备和更新原料改进熔喷设备,提高产品性能和生产效率,开发新型熔喷品种,是熔喷技术发展的必由之路。Nordson等公司提供的一些熔喷设备、纺丝箱体可根据需要转过一定角度,不与生产线垂直配置,从而可较方便地改变幅宽。美国Accurate(现已被Reifenhauser收购)的连续熔喷设备可以生产滤芯,并可自动改变相对速度使内外层形成密度梯度,以使过滤效率提高,滤芯可以自动切换连续运转。同时,摒弃传统的熔喷原料PP、PET等,寻找新型原料,纺制多功能、高附加值的熔喷产品,也是熔喷技术的发展方向。美国CelaneseAG公司推出的可用于熔喷非织造布的聚苯硫醚树脂,在通常使用聚丙烯原料的标准熔喷设备螺杆上就能加工成非织造布,经过长时间连续运转情况良好,但其熔体熔融温度需300320,纺丝时温度需要提高。用此树脂纺制的熔喷纤维的细度,在24m之间的占有一定比重,从细到粗分布较宽。由于其耐高温的特点,可在恶劣环境中如水泥厂、钢铁厂等作过滤之用,很有发展前景。另外,由聚乳酸(PLA)、聚酰胺酯(PEA)等树脂纺制而成的可生物降解的熔喷滤料也将具有广阔的发展前景。3熔喷非织造布的应用由于熔喷技术生产的纤维很细,同时熔喷布具有很大的比表面积,空隙小而空隙率大,故其过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性等应用特性是其它单独工艺生产的非织造布所难以具备的。所以,熔喷非织造布广泛应用于医用和工业用口罩、保暖材料、过滤材料、医疗卫生材料、吸油材料、擦拭布、电池隔板以及隔音材料等领域。3.1医疗卫生用品利用熔喷非织造布和其它材料复合可以制作医疗卫生用品,通常熔喷布可以和透气、透湿膜复合,而更为常用的是和纺粘布复合为SMS、SMMS等。纺粘布主要使复合布具有足够的强力,而熔喷布则防止带有细菌或病毒的血液、污液等侵入人体,其复合制品可以制作一次性或限次使用的防护服、手术衣、口罩、手术洞巾、床单、病室帷幕等。这些产品根据需要可以进行抗静电、防酒精、防血浆、拒水、拒油、抗污、耐酸、耐碱、阻燃、抗紫外线等各种特殊处理。如经过驻极化处理后的熔喷布可以增强其阻隔和屏蔽细菌、病毒、污液的作用,使用它的复合布做成的防护产品可以防止病人与医护人员之间的交叉感染,也可以防止病人与其他健康人之间的传染。3.2保暖材料熔喷非织造布由于其纤维直径特别细、孔径小、孔率高,因而手感柔软,具有非常好的抗风能力,且透气性能良好,重量非常轻,是十分优异的保暖材料。美国3M公司开发的一系列以熔喷布为主体的产品已在世界流行,这种保暖材料的基本组成是65%左右的PP熔喷纤维和35%的粗旦三维卷曲PET纤维,加入的粗旦PET纤维解决了其蓬松性的问题。据称,该产品的保暖性是羽绒的1.5倍,结构亦是仿羽绒的。天津泰达的生态棉实际上就是熔喷纤维构成的。它是一种在二层熔喷布之间具有间隔叠层特殊结构的絮片,因而具有更多的空隙,使其保暖性能更好。目前,生态棉已成为全国知名品牌,受到军队后勤部门的青睐。泰达的熔喷纤维保暖材料带来了中国熔喷非织造布发展的高潮。之后,江阴金凤、安徽奥宏及北京贝斯特等企业都有投入保暖材料领域的研发工作。熔喷非织造布保暖材料在国内民用市场有不可限量的发展前景。3.3过滤材料熔喷非织造布由于其纤维直径细、比表面积大、孔隙小,空隙率高等特点极适合作液固分离或气固分离的过滤材料。在空气过滤中适用于亚高效以上的过滤,如劳保及医疗口罩、防毒面具等,可滤除粉尘、细菌等有害颗粒,亦可作空调、汽车内空气过滤和发动机空气过滤的材料。空气过滤领域,在西方发达国家,由于环保的要求,现已大量采用熔喷非织造布复合型滤材。在我国,随着对环保的逐渐重视,熔喷非织造布必将具有广阔的市场。开发高性能的空气过滤材料,也将具有一定的市场空间,天津泰达的驻极熔喷复合滤材,在32L/min流量、0.3m粒径的条件下,过滤效率可以达到99.99%,阻力为117.7Pa水柱,达到欧洲H13标准。3.4吸油材料聚丙烯熔喷布的多微孔性与疏水性使其成为吸油材料与揩布的天生候选者,其吸油量可以达到本身重量的2050倍,具有吸油速度快,吸油后能长期浮于水面不变形,水油置换性能好,可以反复使用长期存放等特点,受到这一领域的欢迎。欧美、日本等国已广泛利用熔喷吸油材料进行工厂设备泄油治理,海洋环境保护,污水治理以及其它油料溢出和油污治理等,并都有具体法规,要求船只和海港必须配置一定数量熔喷吸油材料以防止环境污染。我国在这方面已引起相关方面的广泛重视,据称一些海港都已开始备有一些熔喷类吸油絮垫、吸油栅、吸油带等产品,以备必要时之用,另外一些饭店、甚至包括家庭用途的吸油产品也在逐步推广。3.5特殊的应用领域现今国外一些企业除了保持熔喷非织造布在常规应用市场的份额外,更多地把眼光放在了一些特殊领域的开发工作。如Kimberly-clark公司已经取得了有关梯度滤材的专利(USP4714647);Pall公司取得了用于血液过滤的熔喷滤材专利(USP5582907);BBA公司(美国)聚三氟氯乙烯ChemicalFiber&TextileTechnology2007年12月熔喷布Halar打开了高温过滤用途的领域等等。从国外开发一些特殊的应用领域中得到启示,国内一些企业也在不断地开发研究此应用市场。天津泰达已为美国、欧洲的公司提供一些特殊领域应用的熔喷法非织造布,据称其在血液过滤领域已经有了新的突破,并申请了专利。关注特殊应用领域的市场,必将带动熔喷法非织造布向高新技术领域挺进。4建议首先,随着国内陆续引进的代表先进技术的熔喷生产线、SMS复合生产线及双组分熔喷生产线,我们亟需要做的是消化吸收、掌握与硬件设备相适应的软件技术,培训出一批自己的技术人员,发挥出先进设备的技术优势,使产品获得最大的优化。其次,解决原料供应问题。根据熔喷工艺的原理,在生产过程中,要选用熔融指数比纺粘工艺大得多的聚丙烯切片,熔融指数(MFI)在4003000g/10min左右(常用8001200g/min),切片的等规度要求大于95%,MWD(分子量分布Mw/Mn)较窄(22.5),灰分小于2.510-4,水分小于0.210-6。聚丙烯熔融指数的高低直接决定了生产中的能耗问题,必然涉及到生产成本问题。原料水平的发展要跟上生产线工艺的需要,开发高熔融指数的聚丙烯切片也将有大的市场空间。最后,要开拓市场。中国熔喷法非织造布的市场需要努力开拓新的应用领域,投入更多的精力去关注。同时,要关注SMS的市场。2006年国内S/M复合非织造布企业共有7个,生产线7条,比2005年增加1条,年生产能力6.65万,t实际生产量2.03万t。随着多条万吨SMS生产线在国内的投产,中国的市场是否有能力消化这些产品,中国的市场潜力到底有多大,都是值得业内人士关注的。聚丙烯在熔喷非织造布中应用来源:中国化工信息网 2007年12月12日 1 聚丙烯(PP)熔喷非织造布及其发展状况 非织造布是一种不经过传统的织布方法，而使用机械的、化学的、热力的或其他的方法，使纤维网固结在一起而形成的纤维结构材料。非织造布的制造工艺可分为纤维准备、成网、粘合、烘燥、后整理及卷装等6个过程，生产主要有于法、湿法、纺络法、针刺法、缝编法、纺粘法、熔喷法、裂膜法和静电法等9种。熔喷法非织造布是由聚合物熔喷直接成网技术制得，它是20世纪50年代美国海军实验室为收集上层大气中的放射性微粒而开发的。现在，美国的Exxon，3M，德国的Freudenberg，日本的NKK、旭化成等公司都成功开发了各自的熔喷技术。 我国现有60余套简易的国产熔喷非织造布生产线在运行，产量4000-5000t/a。20世纪90年代，中国天津、安徽、江苏引进了熔喷非织造布技术和成套设备。目前全国有连续生产线15条，其中进口或用进口部件组装的有5条，国产的超过10条；间歇式生产线有200300条。2003年全国年产量约15kt，比2002年增长50%。 2 PP熔喷非织造布的性能及应用 熔喷非织造布滤材由于纤维超细，比表面积大，空隙率高，高效的深层过滤性能，低空气阻力以及良好的加工性能，被认为是最具有前途的过滤材料。成为仅次于针刺法的第二大类非织造布滤材。 目前PP熔喷非织造布的主要用途在：(1)空气净化领域，(2)医疗卫生领域，(3)液体过滤材料及电池隔膜，(4)吸油材料和工业用抹布，(5)保暖材料。 3 生产工艺及设备 PP熔喷非织造布是采用一定相对分子质量、等规指数和熔体流动速率(MFR)的PP专用料生产出来的。 尽管已经有了多种不同设计的PP熔喷生产线，但其基础单元都是共同的，都包括以下的基础设备：(1)喂料系统，通常由料斗喂入螺杆挤出机；(2)计量泵系统；(3)熔喷模头(纺丝组件)；(4)空气供应系统；屿)收蔡锡(6)卷绕系：-统。在所有基础单元中，熔喷模头(纺丝组件)对熔喷产品的幅宽和产品质量有着决定性的影响，能够代表整个设备的水平。目前Exxon设计和Biax设计是熔喷非织造市场最主要的2种技术类型。 一般说来，Exxon公司设计的熔喷模头可通过提高PP的通过量来提高生产能力。但是，这种生产能力的提高是很有限的，因为随着喷出量的提高，纤维的直径也会随之增加，对许多应用(如过滤)来说，这会有损于产品的质量。Biax公司的高效熔喷设备相当于普通熔喷设备的5倍。由于每个PP喷嘴都有它特有的同心气孔，因此，能优化喷气能量。这克服了Exxon公司设计的气流来自于鼻形模头尖两侧所造成的局限性，因此，多排纺丝喷嘴只排列在模头的一侧，就可达到所希望的生产能力，并无需大量增加投资。 4 熔喷非织造布用PP专用料 4.1 对PP专用料的性能要求 由PP熔喷工艺可知，适用于熔喷非织造布的PP原料，必须具备3个条件：(1)非常高的MFR(大于400g/10min)；(2)较窄的相对分子质量分布(MWD)；(3)灰分很低。具有高MFR的PP原料才能满足熔喷工艺的要求，生产出合格的超细纤维非织造布，并可降低能耗。相对分子质量分布对PP熔体的性质、加工性能和使用性能都有较大影响，对于熔喷非织造布生产来说，如果相对分子质量分布过宽，低相对分子质量PP含量较多，PP应力开裂就越厉害，非织造布生产过程中容易断丝，对非织造布的性能也有较大影响；超高相对分子质量PP含量较多，会使PP的粘度增大，甚至出现凝胶颗粒，使非织造布生产困难。因此，只有相对分子质量分布较窄的PP才能适应熔喷非织造布的生产。另外，灰分直接影响着PP使用过程中的换网周期。因此，必须选择灰分低的PP原料。 4.2 PP专用料的制备方法及商品牌号 要提高PP的MFR，可采用：(1)在PP聚合过程中调节氢气量的方法制取；(2)在PP造粒过程中添加过氧化物降解刹的方法来制取；(3)采用茂金属催化剂直接聚合的方法来制取；(4)在熔喷非织造布加工过程中直接添加可控降解剂的方法来制取。在聚合过程中通过调节加氢量来调节PP的MFR，方法虽然简单，但只能在一定范围内控制PP的相对分子质量，调节PP的MFR的范围也有限，一般来讲，当PP的MFR超过30g/10min，在聚合过程中采用氢气量调的方法生产就很困难，且产品的相对分子质量分布过宽，不适于熔喷非织造布的生产，对成品的性能也影响较大。因此，在实际生产中基本采用后3种方法来制备熔喷非织造布用PP专用料。主要生产厂家有丹麦Borealis公司、德国Basell公司、美国ExxonMobil公司、法国Atofi-na公司及韩国Polymirae公司等。 4.2.1 过氧化物可控流变法 过氧化物可控流变法采用常规聚合的PP(具有较高的相对分子质量和较宽的相对分子质量分布)，通过加入有机过氧化物为降解剂，进行可控制的化学降解，无规的链断裂反应使得PP的相对分子质量降低，相对分子质量分布变窄，从而降低了它的熔体粘度和熔体弹性。 目前国