第一章-新型非织造用纤维原料 2

新型非织造纤维和特殊原料，粗旦涤纶短纤维非织造材料的发展背景，非织造材料具有隔热、吸音、隔热和减震等多种功能。在50多年的发展历史中，非织造材料显示出越来越强的发展势头和扩张潜力。其生产优势、成本优势和独特的产品结构和特点不断扩大其应用领域。从目前的产品结构来看，发展中国家主要使用一次性或非耐用材料，而发达国家主要使用耐用材料。纤维材料主要是无纺特种聚酯、烯烃和高性能纤维，其中聚酯即聚酯纤维具有高强度、高冲击强度、高变形恢复能力、高初始模量和良好的耐磨性等优点，具有非常广泛的应用和发展潜力。由粗梳交叉搭接或气流成网的粗旦聚酯短纤维制成并通过针刺增强的非织造材料广泛用于上述方面。随着粗旦涤纶短纤非织造材料的发展背景，住宅已经成为我国新的消费热点。预计我国全社会住宅年竣工面积将达到18-2亿平方米，建筑业增加值将达到7500亿元。城乡住房年需求量将保持在13-15亿平方米左右。在中国，建筑能耗占总能耗的23%，而各种建筑的采暖和制冷能耗每年约占总能耗的10%。长期以来，人们只注重控制一次性建设投资，而没有综合考虑使用过程中的经常性支出，尤其是由供暖和制冷引起的能耗成本。因此，建筑保温是节能降耗的物质基础。粗旦涤纶短纤维非织造材料的发展背景，“节能、环保、多功能住宅”或“绿色住宅”是可持续发展建筑之一，是未来住宅建筑的发展方向。高效、低耗、环保、节能、健康、舒适、生态平衡多功能节能新材料用于建筑，集隔热、吸声、降噪、防火、环保等特性于一体，为人们创造健康、舒适、舒适的生活环境，符合当前国家主导产业政策的发展方向，具有非常重要的现实意义和显著的社会效应。粗旦涤纶短纤维非织造材料的发展背景，非织造材料独特的产品结构特征正好可以满足上述“绿色住宅”的要求，因此它已经逐渐渗透到建筑工程中。这对提高工程质量和居住环境的舒适度非常有帮助。传统的建筑工程主要由砖、瓦、砂和砾石、钢筋混凝土制成，并且几乎不使用纤维材料。如今，纤维材料的技术进步给建筑工程注入了新的活力。例如，非织造材料可以用作浇注混凝土的衬里材料。随着粗旦涤纶短纤维非织造材料的发展背景，噪声已经成为高度发达社会的一大环境污染，不仅影响人们的正常工作、学习和休息，而且危及人们的健康。人们越来越重视建筑的声环境。因此，具有良好吸声降噪性能的建筑材料是改善建筑生活和使用功能的一个重要方面。粗旦涤纶短纤维非织造材料的发展背景。非织造材料可用于剧院、工厂、家庭、汽车、酒店和其他需要降低噪音的地方。主要形式有地毯、墙布、窗帘、覆盖材料等。非织造材料具有疏松多孔的结构，因为非织造材料中的纤维不交织，具有更好的阻隔外部噪声和吸收室内声学的效果，而由粗旦聚酯纤维制成的非织造织物具有更好的吸收噪声的效果。无纺材料据数据显示，2010年全国汽车生产能力将达到500 600万辆，其中汽车生产能力将达到300 400万辆，而上海“十五”汽车生产能力将是2000年的两倍。巨大的发展潜力为汽车行业的各种配件企业提供了前所未有的商机，无纺布材料生产企业也在其中。非织造材料在汽车工业中的应用逐渐扩大，可用作汽车地毯、座垫和行李箱、车顶篷和模压门侧板的隔音材料。水刺专用涤纶短纤维具有良好的抗静电性能、抱合性和开松性，无纤维缺陷的特点。初始模量合适且感觉舒适。特种油亲水性好，泡沫少，含油量适中。断裂强度和断裂伸长率是合适的。开发水刺用聚酯短纤维，设计喷丝板，选择合适的喷丝孔数量和微孔直径，结合环吹冷却条件设计喷丝孔分布，保证了纺丝过程的稳定性，防止了拉丝和注射头长丝造成的缺陷，保证了纤维力学性能的均匀性。水刺非织造布对聚酯短纤维的要求和对缺陷的要求由于在非织造布的生产过程中没有从短纤维中去除杂质的过程，纤维中包含的缺陷将导致布表面不均匀，而水刺非织造布的性能要求布表面光滑且厚度均匀，因此要求无纤维缺陷。水刺非织造布对聚酯短纤维的要求和对拉伸性能的要求纤维的拉伸性能直接影响水刺非织造布的力学性能。高纤维强度有利于提高水刺非织造布的强度。同时，在水刺工艺中，由于水射流从正面直接冲击纤维网中的纤维和从背面从背帘反弹回来的水柱的渗透的双重作用，具有较高伸长率的纤维可以保证纤维在双重作用中不被损坏，并且纤维、纤维束或纤维和纤维束容易相互渗透和缠结形成良好的网。水刺非织造布对聚酯短纤维的要求和对油的要求水刺非织造布用作合成革的基布。对于聚酯纤维原料，应使用水刺处理专用油来提高纤维的亲水性，减少水刺处理过程中的泡沫，降低水刺处理过程中的水处理成本，提高基布与聚氯乙烯和聚氨酯涂料的结合力。作为卫生材料的水刺产品的聚酯纤维原料，还应使用卫生、安全、环保的特种油。因此，有必要将水刺加工技术与产品开发相结合，研究水刺专用纤维油剂。为了满足水刺非织造材料对聚酯短纤维的严格要求，必须认真研究聚酯原料的聚合、纺丝和后处理。可纺性设计从分子结构设计入手，重新设计聚合工艺，使聚合物分子量适中，分子量分布窄，为保证纤维具有合适的力学性能奠定基础。水刺用聚酯短纤维的发展、超分子结构设计、纤维大分子的取向和结晶超分子结构对纤维的拉伸力学性能、初始模量和干热收缩率有很大影响。与生产相同规格的普通棉短纤维相比，两种牵伸比的分布保持不变，总牵伸比下降2.11%，大分子取向略有下降，主要是由于沿纤维轴向折叠链的数量增加，但大分子沿纤维轴向的排列基本保持不变，因此纤维仍具有较高的断裂强度，而伸长率明显增加，初始模量下降。水刺用涤纶短纤维的开发。超分子结构设计纤维的干热收缩是由取向大分子在加热条件下(玻璃化温度以上)重新取向引起的热收缩引起的与其他纤维相比，水刺涤纶短纤维满足水刺生产不能有缺陷的严格要求。特种纤维的断裂伸长率比普通纤维提高了16.9%，而强度仅降低了3.0%。该强度完全满足水刺加工对原料强度的要求，较高的断裂伸长率保证了纤维在水刺增强时不会因刚性大而受损，同时纤维良好的延展性也保证了纤维更容易相互缠结形成纤维网，从而有效提高水刺产品的强度。专用油剂的应用可以明显降低纤维的比电阻值，显著提高抗静电性能，保证纤维的易梳理性。东伦科技实业有限公司和河南朴昂高科技有限公司等四家水刺企业对水刺涤纶短纤维的应用进行了测试，效果良好。用户一致反映，更换品种时，纤维性能稳定，过程控制更加方便。另外，特殊材料在水处理和水过滤过程中发泡现象不明显，对硬水安全，有利于水的工艺处理。在相同的机械条件下，可以有效降低水压，降低水循环系统的负荷。水溶性纤维聚乙烯醇(PVA)是有机高分子合成材料中最重要的产品。据统计，目前全球聚乙烯醇的生产能力为150万吨。根据聚合度和醇解度的不同，聚乙烯醇可以分为许多种类。根据聚合度，工业产品的低聚合度粘度为510-3帕，中等聚合度粘度为(20-30) 10-3帕，高聚合度粘度为(40-50) 10-3帕。根据醇解程度，有82、86、88、90、97、98、99、100(摩尔百分比)等。98以上的称为完全醇解型，其余为部分醇解型。随着醇解度的增加，其在水中的溶解度明显降低，其中88%为最佳。粘度通常是动态粘度的简称，其单位是Pas。粘度分为动态粘度、运动粘度、相对粘度和水溶性纤维。在国际上，聚乙烯醇纤维主要利用聚乙烯醇的水溶性、乳化性和化学交联能力，开发出具有多种特性和用途的功能性纤维、功能性化学纤维、水溶性纤维等几十种产品，如超高强度高模量纤维、高强度高模量纤维、中强度中模量纤维、水溶性纤维、阻燃维纶、固定化酶维纶、离子交换纤维、陶瓷功能性纤维、K-II纤维、乙烯-乙烯醇共聚物、尼龙双组分纤维等。根据在水中的溶解温度，纤维可大致分为三种类型：低温溶解(40)，中温溶解(41 70)，高温溶解(71 100)。此外，它们可分为水溶性常规纤维和水溶性复合纤维。单一水溶性纤维和多功能水溶性纤维(如具有热轧粘合力的水溶性聚乙烯醇纤维)等。水溶性聚乙烯醇纤维的生产工艺如下：用常规湿法纺丝方法将聚乙烯醇纤维溶液喷入高浓度Na2SO4溶液中固化，固化后的纤维在湿热条件下拉伸干燥，然后进行干热拉伸和热处理。这种方法的优点是产率高，成本低。改性聚乙烯醇纤维的使用也有利于原液中普通聚乙烯醇纤维的改性。缺点是工艺难度大，Na2SO4进入纤维表面，很难生产出不含Na2SO4但可溶于80以下水中的聚乙烯醇纤维，而且由于直接从凝固溶液中除去溶剂，纤维表面和内部结构出现不规则缺陷，从而限制了强度的提高。我国水溶性纤维大多采用湿法纺丝工艺生产。由于该工艺难度大，目前仅生产水溶性温度为70 90的水溶性纤维，其他物理性能有待进一步提高。水溶性聚乙烯醇纤维的生产工艺，冻胶纺丝制备浓度较高的聚乙烯醇纺丝原液，干喷(间距一般在10厘米以内)，然后进入有机凝固浴凝固成型；纺丝溶液从喷丝孔喷出后，通过几毫米至几十毫米的空气(或惰性气体)层，进入温度较低的凝固浴，形成均匀的凝胶状初生纤维。该方法采用提高纺丝溶液温度的方法降低溶液粘度，使溶液具有更好的流变性能和可纺性；冷却后，大分子之间通过范德华力形成交联，得到具有延伸链结构的初生纤维，后续处理与普通湿法纺丝相同。有机溶剂湿法纺丝是利用有机溶剂制备纺丝原液，在甲醇、乙醇水溶液或纯有机凝固浴中凝固成型。水溶性聚乙烯醇纤维的应用在纺织工业中，水溶性纤维与其他纤维混纺作为中间纤维，水溶性纤维经纺织加工后溶解出来，得到高支、高档纺织品。1997年4月，国际羊毛局(IWS)与日本Kolli公司合作，将“羊毛/聚乙烯醇”羊毛制造技术引入世界羊毛工业，并利用新型水溶性聚乙烯醇纤维K-II在室温下优异的水溶性进入市场。它采用低支数羊毛和水溶性聚乙烯醇纤维混纺，经纺纱、织造、织造成坯布后，在后整理过程中去除聚乙烯醇纤维，制成高支、轻薄的高档纯羊毛面料，开创了低成本、高品质、纯羊毛面料的新时代。中国还采用国产水溶性聚乙烯醇纤维生产了一批高档大麻面料和高支轻薄纯羊毛面料。水溶性聚乙烯醇纤维和水溶性纤维在织物经纱上浆中的应用具有上浆均匀、化学结构稳定、耐腐蚀性好、工艺简单易行等优点。水溶性纤维作为纬纱进行织造，然后将纬纱溶解在热水中制成无纬毛毯。这种方法也适用于经编针织物的织造，有利于服装的编织。此外，水溶性纤维还作为特殊工作服用于无捻纱线生产、针织品裁剪和国防。作为水溶性非织造布的原料，它也是水溶性聚乙烯醇纤维的主要用途之一。例如，通过无纺气流成网和化学粘合方法生产的电脑镂空刺绣基布可以在刺绣完成后用蒸汽洗去。此外，它还可应用于烧坏的蕾丝基布、水溶性包装材料、植物生长材料、卫生材料和用热轧粘贴法生产的医用材料。随着复合纺丝技术的发展和喷丝板组件及其加工工艺的改进，双组分纤维的截面复合形态不断变化，至今没有统一的分类模式。根据双组分纤维的最终用途，它们可分为自发卷曲、分裂或溶解、自粘合、导电性、光学导电性等。双组分纤维可以根据它们的用途和横截面结构来设计。横截面结构有多种类型。常见的结构形式有皮芯型、并列型和剥离型。双组分复合纤维的横截面结构通常为同心圆、偏心圆、三叶形等。纺制的皮芯结构长丝外层为低熔点聚合物，皮芯结构比例为10/90 50/50。典型的皮芯结构组合物是聚乙烯/聚丙烯、聚丙烯/聚酯、聚乙烯/聚酯和共聚聚酯(水溶性多组分共聚酯)/聚酯。在热粘合非织造工艺中，表层材料在较低的温度下熔化以粘合纤维网，而芯层材料具有较高的熔点并且在加工温度下不受影响，并且纤维的原始物理和机械性能保持不变。并列式双组分复合纤维横截面结构，可以生产永久性三维卷曲和高度蓬松的纤维。这两种成分可以是完全不同的聚合物或具有不同粘度的相同聚合物。特点：两种收缩性能不同的聚合物，甚至是平行的双组分聚合物双组分复合纤维和剥离型剥离型双组分复合纤维的横截面结构是生产超细纤维的常用手段，并且具有橙色花瓣(微纤维分散型)和海岛(微纤维连续分布型)。橙色花瓣型复合纤维相邻的两个橙色花瓣是不相容的聚合物，两种材料之间的附着力小。在纤维形成后，轻微的外力如针刺中的机械力或水刺加工中的喷水力可以容易地将橙色花瓣相互剥离以产生超细纤维。目前，16和32瓣被广泛使用。木浆纤维是指来自木材的天然纤维素纤维，但它不同于普通植物纤维，是一种次生纤维。也就是说，它与原始纤维分离。因为它主要是从木浆中提取的，所以