第一章 新型非织造用纤维原料

1、第一章 新型非织造用纤维原料 1-1 水刺专用涤纶短纤维 1-2 粗旦针刺涤纶短纤维 1-3 水溶性纤维 1-4 双组份复合纤维 1-5 木浆纤维1-6 超吸收纤维1-7 聚四氟乙烯纤维1-8 发展趋势1-1 水刺专用涤纶短纤维 o 中国石化仪征化纤股份有限公司是我国最大的化纤和化纤原料生产基地，公司现有涤纶短纤生产线19条，产能43万吨，短纤产品质量曾获国家质量银奖。o 短纤生产技术装置主要从德国、日本等国家引进，关键技术供应商包括德国吉玛，日本东洋纺。o 仪征化纤一方面对引进技术进行消化吸收，形成了自有聚酯及其产品加工技术，同时不断对装置进行技术改造，使工艺技术持续保持国际先进水平；生产过

2、程采用先进可靠的计算机系统控制，并配有先进的产品检测和试验仪器。1-1 水刺专用涤纶短纤维 o 仪征化纤配套有原料PTA装置2套，合计产能超过80万吨，其他原料供应商均为国际、国内知名大公司，原料供应稳定，产品实行连续化、大批号稳定生产。o 短纤产品目前主要应用在传统纺织市场、填充料、缝纫线以及非织造材料市场。1-1 水刺专用涤纶短纤维 o 目前，主要非织造工艺有水刺、针刺、纺粘、熔喷和浆粕气流成网法。o 水刺非织造材料产品具有优良的悬垂性、柔软的手感、类似传统纺织品的外观和性能，广泛应用在医疗卫生、合成革基布、过滤材料、复合材料、家用擦拭布等各个领域。o 近年来国内水刺非织造材料产量在讯速增

3、长。1-1 水刺专用涤纶短纤维 o 在水刺工艺和产品迅速发展的背景下，仪征化纤与东华大学合作，成功开发系列水刺专用涤纶短纤维，有力促进了我国水刺非织造工艺以及产品的技术进步。水刺非织造材料对涤纶短纤的要求o 对疵点的要求 由于非织造材料生产时没有对短纤维进行除杂的工序，纤维中含有疵点会造成布面不平，而水刺非织造材料的性能要求布面平整，厚度均匀一致，因此要求纤维零疵点。水刺非织造材料对涤纶短纤的要求o 对拉伸性能的要求 纤维的拉伸性能直接影响水刺非织造材料的力学性能，纤维强度高，有利于提高水刺非织造材料的强力，同时由于在水刺过程中，纤网中的纤维受到水射流从正面直接冲击和托网帘反弹水柱从反面穿插的

4、双重作用，较高伸长的纤维才能保证在该双重作用过程中，纤维不受损伤，纤维之间、纤维束之间或纤维与纤维束之间容易互相穿插、纠缠从而形成好的纤网。水刺非织造材料对涤纶短纤的要求o 对油剂的要求 水刺非织造材料用作合成革基布，其聚酯纤维原料，应采用水刺加工专用油剂，提高纤维的亲水性，减少水刺加工时的泡沫，降低水刺加工过程中水处理的成本，同时提高基布和PVC、PU涂层的结合力。对于用作卫生材料的水刺产品的聚酯纤维原料，还应采用卫生、安全、环保的专用油剂。因此，必须结合水刺加工技术以及产品开发，对水刺专用纤维的油剂进行研究。水刺专用涤纶短纤的开发 为满足水刺非织造材料对涤纶短纤的严格要求，聚酯原料聚合、纺

5、丝和后加工等工序必须进行细致研究。o 可纺性设计 从分子结构设计入手，对聚合工艺重新设计，使得聚合物分子量适中，分子量分布窄，为保证纤维有合适力学性能打下基础，聚合物非牛顿性质和弹性不显著，松弛时间较短，选择性能良好的修板用硅油，通过这些工作，使得熔体可纺性良好，喷丝板面上熔体剥离容易，修板成功率达100%，消除了因修板失败造成的疵点增加。 水刺专用涤纶短纤的开发o 喷丝板设计 选择合适的喷丝孔数量和微孔直径，结合环吹冷却条件，对孔的分布进行设计，保证纺丝过程稳定，杜绝因并丝和注头丝造成疵点，各单丝冷却状况均匀一致，保证了纤维力学性能的均一性。水刺专用涤纶短纤的开发o 超分子结构设计 纤维大分

6、子的取向和结晶超分子结构对纤维的强伸力学性能、初始模量和干热收缩影响较大。后加工过程中，技术人员对牵伸和热定型工艺进行试验以期获得理想的超分子结构。 相对生产同规格的普通棉型短纤维，两道牵伸倍率分配保持不变，总牵伸倍率下降2.11%，大分子取向略有降低，主要是由于沿纤维轴向折叠链数目有所增加，但大分子链沿纤维轴向排列基本不变，因而纤维仍具备较高的断裂强度，同时伸长明显增大，初始模量下降。 水刺专用涤纶短纤的开发o 超分子结构设计 纤维的干热收缩是由于取向的大分子在受热(玻璃化温度之上)条件下发生解取向造成的热收缩所致，结晶的链段可抑制取向大分子在受热时发生解取向，因此提高结晶度可有效降低纤维干

7、热收缩，但结晶度过高会造成纤维断裂伸长降低、模量偏大，不利于水刺加工。水刺专用涤纶短纤的开发o 超分子结构设计 在结晶度适中的情况下，只有使大分子内部晶区分布均匀、晶区结构完善才可有效降低纤维干热收缩而不影响纤维强伸性能和初始模量。 为此适当降低第三牵伸辊温度，减少牵伸过程中因应力诱导产生的结晶，再通过适当提高定型温度，使得纤维大分子晶区分布趋向均匀，晶区结构更加完善，有效地保证纤维具有良好的力学性能、较低的干热收缩率和适中的初始模量。 超分子结构设计o 普通和水刺专用涤纶短纤(1.56dtex38mm)后加工工艺变化 项目普通水刺专用牵伸倍率DR0.979DR第三牵伸辊温度T1T1-(45)

8、定型温度T2T2+(35)超分子结构设计o 普通和水刺专用涤纶短纤(1.56dtex38mm)力学性能对比 可见纤维断裂强度变化很小，完全满足水刺加工对纤维强度的要求，而断裂伸长上升明显，保证了水刺加工过程对纤维原料较高伸长的要求。项目普通水刺专用断裂强度(cN/dtex)5.955.77断裂伸长(%)25.529.8水刺专用涤纶短纤的开发o 油剂设计 在短纤生产和水刺加工过程中，油剂扮演了重要角色，仪化公司与世界著名油剂生产商合作，共同开发专用油剂。专用油剂亲水性好，减少了水刺加工过程中泡沫的产生，提高了水刺生产效率和产品质量，同时，改善了纤维的抗静电性能和梳理性能，提高了纤维的成网均匀性。

9、对于加工卫生材料的专用料，油剂性能必须对人体具有健康性和安全性。 仪征化纤水刺专用涤纶短纤的特点o 良好的抗静电性能、抱合性及开松性，纤维零疵点。o 初始模量适合，手感舒适。o 专用油剂亲水性好，泡沫少，油剂含量适中。o 断裂强度和断裂伸长率合适。水刺专用涤纶纤维与其它纤维性能比较o 仪征化纤水刺专用涤纶短纤满足水刺生产不能有疵点的严格要求。o 专用纤维比普通纤维断裂伸长上升16.9%，强度只下降3.0%。强度充分满足水刺加工对原料强度的要求，较高的断裂伸长使得纤维不会在水刺加固时因刚性大而受损，同时纤维良好的延伸性还保证了彼此之间更容易缠结成纤网，从而有效地提高水刺产品的强度。o 施加专用油

10、剂，使纤维比电阻值明显下降，抗静电性能显著改善，保证了纤维梳理容易。仪化普通/仪化水刺专用/某厂水刺专用涤纶短纤物性指标对比 水刺专用涤纶短纤应用情况o 专用纤维经东纶科技实业公司、河南飘安高科股份有限公司等四家水刺企业进行试用，效果良好。用户一致反映：纤维性能稳定，更换品种时工艺控制比较方便。另外，专用料在水处理及水过滤工序中，起泡现象不明显，对硬水安全，有利于水的工艺处理，同等力学条件下可有效降低水压，减少水循环系统的负荷。水刺专用涤纶短纤应用情况o 东华大学和仪征化纤联合开发的水刺非织造布专用涤纶，应用差别化技术，使水刺专用涤纶在水刺工艺的适应性和产品的应用性方面比普通常规涤纶具有明显的

11、优势。 涤纶/粘胶短纤水刺合成革基布性能对比 高吸湿水刺涤纶纤维o 在水刺专用涤纶的研究基础上，东华大学和仪征化纤联合进一步研究开发了高吸湿水刺涤纶纤维，力求使该纤维在保持水刺专用涤纶基本性能以外，增加其高吸湿及耐久吸湿功能，以减少或取代水刺布中粘胶纤维的用量，降低产品成本和生产能耗，提高水刺产品的质量与档次。 高吸湿水刺涤纶纤维的特点o 高吸湿水刺涤纶纤维水刺布具有良好的吸水性能，其吸水率超过标准GB/T 64021-2001水刺法非织造布第二部分：医用卫生材料所规定的吸水率指标。o 高吸湿水刺涤纶纤维水刺布具有经受反复水力冲击后的耐久吸水性能。o 高吸湿水刺涤纶纤维水刺布的吸水性能与粘胶水

12、刺布相当。o 高吸湿水刺涤纶纤维水刺布强力高于同面密度的粘胶和混有粘胶的水刺布强力。o 高吸湿水刺涤纶纤维水刺布的强力高于标准GB/T 64021-2001水刺法非织造布第二部分：医用卫生材料所规定的强力指标。粗旦涤纶短纤维非织造材料发展背景o 非织造材料具有绝热保温、吸收噪音、保暖减震等多种功能，在50多年的发展历史中显示出越来越强劲的发展势头和拓展潜力，其生产优势、成本优势以及独特的产品结构和特点使之应用领域不断扩大。o 从目前的产品结构来看，发展中国家以用即弃或非耐用型为主，而发达国家以耐用型材料为主。纤维材料以非织造专用聚酯、烯烃类及高性能纤维为主，其中聚酯纤维具有强度高、耐冲击强度高

13、、形变恢复能力高、初始模量高和耐磨性好等优点，具有非常广泛的应用和发展潜力。粗旦涤纶短纤维非织造材料发展背景o 目前居民住宅已成为我国新的消费热点。据预测，我国全社会房屋年竣工面积将达到1820亿m2，建筑业增加值年均约7500亿元。其中城乡住宅年需求量将保持在1315亿m2左右。 o 在中国，建筑能耗占总能源消耗量达到了23%，而各类建筑物每年的采暖和制冷能耗又占总能耗的10%左右。长期以来人们只注重控制一次性建设投资，而没有综合考虑在使用过程中的经常性支出，特别是采暖与制冷所带来的能耗费用，所以，建筑的绝热保温是节约能源、减少开支的物质基础。粗旦涤纶短纤维非织造材料发展背景o “节能、环保

14、及多功能化住宅”或称“绿色住宅”，属于可持续发展建筑的一种，是今后住宅建筑的发展方向。n高效低耗n环保节能n健康舒适n生态平衡o 在建筑中采用多功能节能型新材料，集绝热保温、吸声降噪、防火及对环境友好等性能综合为一体，为人们营造健康、舒适及宜人的居住环境，符合目前国家主导产业政策发展方向，具有非常重要的现实意义和重大的社会效应。粗旦涤纶短纤维非织造材料发展背景o 非织造材料独特的产品结构特性正好可以满足以上“绿色住宅”的要求，因此它已逐步渗入到建筑工程中。它对于提高工程质量和提高居住环境的舒适性很有促进作用。o 传统建筑工程以砖瓦砂石、钢筋水泥为主体，涉及纤维材料很少。而今，纤维材料的技术进步

15、为建筑工程注入了新的生机，如非织造材料可以作为浇灌混凝土的衬模材料。粗旦涤纶短纤维非织造材料发展背景o 噪声已成为当前高度发展社会的一种主要环境污染，不仅影响人们正常工作、学习和休息，而且危害到人的身体健康。o 建筑物的声环境问题越来越受到人们的关注和重视，所以，建筑材料具有良好的吸声降噪性能是提高建筑物居住和使用功能的一个重要方面。粗旦涤纶短纤维非织造材料发展背景o 非织造材料可以用于剧院、工厂、家庭、汽车、旅馆等需要降低噪声的地方，主要形式为地毯、墙布、帘幕、覆盖材料等。o 非织造材料因其中的纤维不通过交织而形成疏松、多孔结构，在阻挡外界噪音和吸收室内音响上都具有较好的效果，而用粗旦涤纶纤

16、维制成的非织造布具有更好的吸收噪音的效果。o 非织造材料因为其结构特点及低廉的制造成本，使其成为最现代、最具有发展前景的帘幕吸音材料之一。粗旦涤纶短纤维非织造材料发展背景o 随着国民经济的持续快速发展及人民生活水平的提高，中国作为汽车生产及需求大国的地位正日益突现，各主要生产厂商正抓紧机遇，纷纷与国外大公司合作，推出适合中国各消费阶层需求的车型。据资料显示：2010年，全国汽车生产能力将达到500600万辆，其中轿车生产能力为300400万辆，而上海“十五”轿车生产能力将比2000年翻一番。巨大的发展潜力为汽车工业的各配套零部件企业提供了前所未有的商机，其中非织造材料生产企业亦名列其中。非织造

17、材料在汽车工业方面的应用正在逐步扩大，其可以作为汽车地毯、座椅衬垫和行李箱、车顶蓬和模压车门侧板的隔音隔热材料等。粗旦涤纶短纤维非织造材料发展背景o 粗旦涤纶短纤非织造材料通常采用梳理交叉铺网或气流成网，再经针刺加固，因此研究粗旦涤纶短纤的梳理成网(气流成网)工艺适应性和针刺工艺适应性，研究该纤维对梳理机和针布、针刺机和刺针的要求，并开发出相应的梳理和针刺工艺，才能制成满足最终使用性能的粗旦涤纶短纤非织造材料产品。粗旦涤纶短纤维产品o CarolMac是一家美国公司，提供短纤生产线，其中的Superstaple IV生产线可以生产粗旦(70500)涤纶短纤维，纤维拉伸强度为48g/d。 o F

18、ormed Fiber Technologies是北美最大的生产针刺非织造材料的企业，可生产涤纶短纤，纤度范围为3.327.5dtex，长度为38152mm。 o Pennine Fibres 是英国唯一的涤纶短纤生产商，可生产1.738dtex无卷曲涤纶短纤，长度为5150mm，并可提供多种颜色。 粗旦涤纶短纤维产品o 日本东洋坊公司生产两种阻燃程度的涤纶长丝和短纤维，商标为TOYOBO HEIMR。 o 车用针刺非织造材料所用涤纶短纤维规格为：640d，长度58105mm，颜色为：灰色，米黄色，浅兰色，浅紫色，驼色，黑色。TOYOBO HEIMRC标准阻燃涤纶长丝物理性能 84dtex/2

19、4f167dtex/48f实际纤度(dtex)80.0176.0拉伸强度(cN/dtex)4.73.3断裂伸长率(%)33.037.0沸水收缩率(%)9.52.0160干热收缩率(%)13.04.5熔点()262262TOYOBO HEIMRH高阻燃涤纶长丝物理性能 84dtex/24f110dtex/48f167dtex/48f实际纤度(dtex)80.0106.0158.0拉伸强度(cN/dtex)4.74.64.3断裂伸长率(%)33.033.032.0沸水收缩率(%)9.56.59.5160干热收缩率(%)13.011.513.5熔点()262.0262.0262.01-3 水溶性纤维

20、 o 聚乙烯醇(PVA) 是有机高分子合成材料最重要的产品，据统计全球目前生产聚乙烯醇的能力是150万吨。o 根据聚合度和醇解度的不同，聚乙烯醇可分为许多类。工业产品按聚合度分，低聚合度粘度为510-3PaS，中聚合度粘度为(2030)10-3PaS，高聚合度粘度为(4050)10-3PaS。根据醇解度分，有82，86，88，90，97，98，99，100(摩尔，%)等，大于98者称为完全醇解型，其余均为部分醇解型，随着醇解度的加大，其在水中的溶解度明显下降，其中醇解度为88%的水溶性最好。1-3 水溶性纤维 o 国际上，聚乙烯醇纤维主要利用聚乙烯醇具有水溶、乳化、和化学交联的能力，开发出各具

21、特色和用途的功能性纤维、特色化学纤维和水溶性纤维等数10种产品，如超高强高模纤维、高强高模纤维、中强中模纤维、水溶性纤维、阻燃维纶、固定酶维纶、离子交换纤维、陶瓷功能性纤维、K纤维、乙烯乙烯醇共聚物，锦纶双组份纤维等等。o 根据水中溶解温度的高低，纤维可粗分为低温溶解(40)、中温溶解(4170)和高温溶解(71100)三类。另外它们又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(诸如具有热轧粘合性的水溶性PVA纤维)等。水溶性PVA纤维的生产工艺 o 常规湿法纺丝法 即PVAH2O体系纺丝原液在饱和Na2SO4浴中成型；将PVA纤维溶液喷入高浓度溶液Na2SO4中凝

22、固，凝固了的纤维在湿热条件下牵伸、干燥，再经干热牵伸，并加以热处理而制得。此法的优点是产量高、成本低，使用改性PVA纤维，也有利于普通PVA纤维在原液中改性。其缺点是工艺难度大，有Na2SO4进人纤维表面，难以生产不含Na2SO4而能溶于80以下水中的PVA纤维，且因凝固溶液中直接除去溶剂而使得纤维表面及内部结构出现不规则缺陷，强度改善受到了限制。我国多采用湿法纺丝工艺生产水溶性纤维，由于此法工艺难度大，目前也只生产出水溶温度在7090的水溶性纤维，其他的物理性能有待进一步提高。水溶性PVA纤维的生产工艺 o 半熔融法纺丝 在PVA中加入适量溶剂或增塑剂，用螺杆挤出机在适宜的高温下使其成为具有

23、流动性的高粘度流体，而后在纺丝甬道内冷却成型。这种方法可用于纺制单丝或复丝，但至今未见在工业生产上有很大规模的应用。o 冷冻胶纺丝 日本可乐丽公司最新开发的新型冷冻胶纺丝方法是用溶解性能相当好的有机溶剂溶解聚乙烯醇作为纺丝原液，从喷丝孔挤入有机溶剂的凝固液中， 迅速冷却成凝胶状，使得原液细流在溶剂被除去之前即形成稳定的结构，凝固后的纤维具有均一的圆形截面结构，这种方法可得到低醇解度、高强力、低收缩、不易发生胶粘的PVA 纤维。水溶性PVA纤维的生产工艺 o 干湿法纺丝 常用DMSO制备较高浓度的PVA纺丝原液，经干喷(空间距离一般在10cm以内)后进人有机凝固浴中凝固成型；干湿法纺丝是高温纺丝

24、和低温凝固相结合的一种溶液纺丝新方法。纺丝液从喷丝孔喷出后通过数毫米到数十毫米的空气(或惰性气体)层，进入温度较低的凝固浴，形成均匀的冻胶态初生纤维。该法采用提高纺丝液温度的方法来降低溶液粘度，使溶液具较好的流变性和可纺性；降温后由大分子间范德华力形成交联，得到伸展链结构初生纤维，其后处理与普通湿法纺丝相同。o 有机溶剂湿法纺丝 即用DMSO等有机溶剂制备纺丝原液，在甲醇、乙醇-水系溶液或纯有机物凝固浴中凝固成型。水溶性PVA纤维的生产工艺 o 干法纺丝 用水或DMSO等有机溶剂制备高浓度(可达65)纺丝原液，在热空气中成型；将高浓度的PVA纤维溶液喷人热空气中，使溶剂蒸发而凝固成丝，再经干热

25、牵伸、热处理而得到。此法的优点是纺丝工艺简单，宜于生产多品种的水溶性长丝，特别适宜生产常温水溶性纤维。然而此法有纤维丝束纤度低、产量低、成本高等不足。o 干法纺丝由各类纺丝法制得的初生纤维，还要经过适宜条件下的热牵伸和热定型，并在适当部位上油，使其成为具备良好纺织加工性能与物理机械性能的纤维。水溶性PVA纤维的应用 o 在纺织行业中，将水溶性纤维作为中间纤维与其它纤维混纺，经纺织加工后溶出水溶性纤维，得到高支高档纺织品。1997年4月，国际羊毛局( IWS)与日本可乐丽公司合作利用新型水溶性PVA纤维K在常温下水溶的优异性能，向世界羊毛工业推出了“羊毛/聚乙烯醇”的羊毛制造技术并已进入市场。它

26、是利用支数不很高的羊毛与水溶性PVA纤维混纺，经纺纱、织造织成坯布后，再在后整理过程中除去PVA纤维，从而制得高支、轻薄的高档纯毛面料，开创了低成本、高品质、纯毛面料新纪元。我国也已采用国内水溶性PVA纤维生产成批高档麻织品和高支轻薄纯毛面料。水溶性PVA纤维的应用 o 水溶性纤维用于织物经纱上浆，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。用水溶性纤维作纬纱织造后在热水中溶去纬纱，制成无纬毛毯。这种方法也适合于经编织物织造，有利于衣着针织化。此外，水溶性纤维还应用于生产无捻纱，针织品剪裁、国防上用作特种工作服等。o 作为水溶性非织造布的原料也是水溶性PVA纤维的主要用途之一。

27、例如采用非织造气流成网和化学粘合法生产的电脑镂空绣花底布，花绣好以后，再用蒸汽溶解，即可洗除底布。另外还可应用于热轧粘合法生产的烂花花边底布、水溶性包装材料、植物生长材料、卫生用品材料及医用材料等。可乐丽公司水溶性“可乐纶K”纤维 特性应用领域产品水溶性可变溶解温度范围用即弃产品高附加值的加工品用即弃产品：卫生用品、包装材料、医用材料等加工品：化学衬里、轻而膨松的布料。热压粘合性无粘合剂非织造布及制袋农用材料：覆盖材料。用即弃产品：卫生用品、包装材料、医用材料等耐热性在非常严格的条件下使用增强材料：纤维增强水泥(FRC)高拉伸强度(最高可达24g/d)具有高性能的高强纤维服用材料：抗撕裂材料增

28、强材料：FRC，摩擦材料，橡胶制品易于原纤化满足不同加工过程的增强领域增强材料：FRC，摩擦材料，橡胶制品超细纤维(纤径0.1m)纤维极细所带来的高功能精密工业材料：电池隔离膜，印刷线路板，擦镜布和过滤材料。1-4 双组份复合纤维 o 随着复合纺丝技术的发展，喷丝组件及其加工技术的日益完善，双组份纤维的截面复合形态千变万化，至今没有一种统一的分类模式。根据双组份纤维的最终用途加以分类有自发卷曲、裂离或溶解、自粘合、导电性、光导性等种类。o 双组份纤维可以根据其用途和截面结构形态进行设计，截面结构形态种类很多，常用结构形式是皮芯型、并列型和剥离型。双组份复合纤维截面结构o 皮芯型 皮芯型截面形状

29、通常为同心圆、偏心圆、三叶形等。生产时所纺出的皮芯结构长丝的外层是一种低熔点的聚合物, 皮芯结构的比例要介于10/9050/50, 比较典型的皮芯结构组成是PE/PP、PP/PET、PE/PET 及CoPET/PET。在热粘合非织造工艺中，皮层材料在较低的温度下熔融对纤网起粘结作用，而芯层材料熔点较高，在加工温度下未受影响，纤维原有物理机械性能保持不变。双组份复合纤维截面结构o 并列型 可生产永久性三维卷曲和高蓬松纤维。两种组份可以是完全不同的聚合物，也可以是粘度有差异的同种聚合物。 特点：利用收缩性能不同的两种聚合物或者甚至使用在两边具不同粘度或(和)结构的一种聚合物组成的并列型双组份纤维能

30、生产出高蓬松性的非织造布。纤维在拉伸后，由于两种组份收缩性能不同，造成纤维自然、永久卷曲。蓬松或卷曲程度可以通过组份比例的变化和生产工艺的不同而调节，低于50/ 50的比例，蓬松性或卷曲性变差。双组份复合纤维截面结构o 剥离型 剥离型双组份复合纤维是生产超细纤维的常用手段，有桔瓣(微纤维分散型)和海岛(微纤维连续分布型)两种形式。桔瓣型复合纤维相邻的两片桔瓣为不相容的两种聚合物，两种材料彼此间的粘附力较小，纤维在成形后稍加外力如通过针刺加工中的机械力或水刺加工中的水喷射力可以非常容易使桔瓣互相剥离，生成超细纤维，目前广泛使用的是16和32瓣。双组份复合纤维截面结构o 剥离型 虽然复合纤维的品种

31、很多，无论从工艺技术角度还是经济成本因素考虑，目前热粘合以及纺粘法非织造材料通常采用皮芯型和并列型截面结构的双组份纤维，在热粘合工序中通过热轧或热风的作用使皮芯型纤维结构和粘结性能的优点显现出来，达到功能设计目的。1-5 木浆纤维 o 木浆纤维是指来自木材的天然纤维素纤维，其中含有4345的纤维素，2730半纤维素，2028木质素与35的天然可提取物，在电子显微镜下观察呈扁平带状，长度为21454110mm，宽度为39126318m，厚度为35m。一般木浆纤维宽度和厚度比大于10。按照木材的生长时期和生长形态，可分为早材和晚材。木浆纤维主要由管胞、木射线管胞等组成，管胞是细长的管状细胞，早材管

32、胞上有圆形或扁圆形的纹孔，大多数沿着纤维轴向排成一个纵列或两个纵列结构。绒毛浆纤维与造纸用木浆纤维比较o 干法造纸用绒毛浆纤维平均长度为2mm，细度为18mg/100m38mg/100m，密度为24m38m，卷曲度为7%24%；湿法造纸用木浆纤维平均长度为1mm。o 造纸用木浆纤维中可提取物的残留量较大，影响其吸湿性。o 造纸用木浆纤维通常含水率较大，而且湿度变化较大，由此造成相应的非织造工艺不稳定。木浆纤维的主要用途o 是生产吸湿性用即弃产品如尿布、卫生餐巾、失禁尿布；另外可用做医疗用和工业用抹布，特别是需要吸湿性能的印刷工业。同时，其也是一种可再生资源，具有良好的生物降解性。o 木浆纤维近

33、年来有相当数量用于水刺非织造布的生产，因为具有高吸收性能，与其它纤维混合，开辟了水刺非织造布应用的新领域，成为妇女卫生巾、护垫、尿片、尿裤的主要原料。但是木浆纤维很短，在水刺过程中纤网里的木浆纤维经常被水流冲走，纤维的流失不仅给过滤系统增加困难，而且很不经济。1-6 超吸收纤维 o 粉末、颗粒状超吸水树脂具有优良的吸水、保水能力，但在制作吸水制品时，往往遇到加工方面的困难。其不易引入织物、纱线及吸水制品中，而且易于迁移、堆积，因而常常需要特殊的加工设备，并通过胶粘、熔合或层合固定于载体上。另外，在吸水制品受压时超吸水粉末形成的凝胶也难以与载体构成一体化结构。o 超吸水纤维(SAF)，是继超吸水

34、树脂(SAP)之后发展起来的特殊功能纤维。超吸水粉末演变成纤维状形式，将具有更宽广的前景，因为纤维状材料可以和其它纤维相混显得特别有用，且易于通过纺纱、织造或非织造加工制成类似纺织品的吸液制品。超吸收纤维产品 o 粉末、超吸水纤维自从上世纪八十年代中期开始研制，至1996年已投放市场。目前，国外主要有三家公司实现了超吸水纤维的工业化生产，分别为Camelot Super aborbsents wc公司(商品名“Fibersorb”，美国ARCO化学公司技术)、Technical Absorbents公司(商品名“Oasis”，英国考陶尔和联合胶体公司技术)及东洋纺公司(商品名“Lanseal-

35、F”，日本东洋纺和埃克斯兰公司技术)，而国内仅有一家，即南通江潮纤维制品有限公司(商品名“白兰”，中国纺织科学研究院技术)。日本东洋纺采用的是腈纶水解的技术路线，而其它三家公司采用的均是干法纺丝的技术路线。 超吸收纤维特点 o 从本质上看，超吸水纤维是粉末、颗粒状超吸水树脂的延伸和拓展，与超吸水树脂一样，超吸水纤维的高分子结构也是由主链骨架、吸水基团和交联基团等构成，并通过交联技术形成三维网状结构，从而体现出优越的吸水能力、保液性能和溶胀特性。但超吸水纤维又有其结构特点，其聚合物体系中还需含有其它适宜的结构单元或组织成份，以改善聚合物体系的可纺性和提高纤维物理机械性能。o 超吸水纤维具有与粉末

36、相似的吸水特性，即吸收、保留、溶胀以及萃取功能。相比于粉末，纤维的优点不是来自于化学结构，而是归因于其物理形态或尺寸。超吸收纤维特点 o 由于超吸水纤维直径小，具有大的表面积，因而吸收速度更快；o 由于超吸水纤维具有大的长径比(大于100)，它可以形成缠绕结构而不易于迁移；o 含有超吸水纤维的织物，即使在其含量较高时也非常柔软；o 超吸水纤维更易于使用，可以与其他纤维混和，采用传统设备制成非织造材料，也可以与其它纤维混纺成纱；o 超吸水纤维吸水后仍能保持纤维状态，其形成的凝胶是溶胀纤维的缠结体，因而凝胶具有内聚力和较高强度；当凝胶纤维干燥后，可恢复原来的形态，并仍具有吸水能力。 超吸收纤维特点

37、 o 比表面积大约是普通粉状树脂的810倍，并具有微孔结构，因此吸水速度比粉状树脂快得多。如“Lansel-F”10s即可达到饱和吸水量的70%左右；“白兰”仅15s就可达到90%以上的饱和吸收率。超吸水纤维不仅吸收水溶液，而且具有萃取功能，即可从非水流体(气体或液体)中萃取水分，因而会从大气中吸湿，直至达到平衡。o 吸水能力可在较大范围内进行调控。不仅具有高的自由溶胀吸收能力，即使在承压下其保液能力和吸收能力也较高。如“白兰”的自由溶胀吸收能力、承压保液性(30g/cm2)和承压吸收倍率(20g/cm2)对于纯水，可分别高达170、140和100g/g；对于0.9%生理盐水，可分别高达60、

38、45和20g/g。超吸收纤维特点 o 超吸水纤维不仅具有良好的耐光性、耐热性(150以上)和耐有机溶剂性，且具有阻燃性(LOI=42)、消臭性(特别强的对氨或胺的消臭性能)，还具有吸湿放湿(木棉的7倍)、吸湿放热的调温、调湿功能。超吸水纤维无皮肤剌激性，皮肤致敏性、致突变性均呈阴性，是一种安全的纤维。o 超吸水纤维的强、伸度较其它大多数纤维低，决定了其不能用作产品的结构材料，而是引入产品中赋予功能性，产品的结构一体化需通过采用其它纤维组分来实现。超吸收纤维制备非织造材料 o 超吸水纤维一般采用与丙纶、涤纶、尼龙、粘胶等混和通过气流成网、梳理成网、湿法成片，经热轧粘合、针刺，或通过纺纱等途径制成

39、平面非织造材料或包缠和精纺纱，用于终端用途。 通过控制超吸水纤维的混和比例，可以调节终端产品的物理机械性能、吸水性能、密封性能、通透性能等。o 超吸水纤维的强、伸度较其它大多数纤维低，决定了其不能用作产品的结构材料，而是引入产品中赋予功能性，产品的结构一体化需通过采用其它纤维组分来实现。超吸收纤维制备非织造材料 o 钟纺合纤公司采用“Oasis”纤维与其他纤维混和，通过气流成网和梳理成网，经热合和针刺等方法开发了多种非织造材料，其中“Oasis”纤维的含量可高达80%。产品手感柔软，无论在干态或湿态下“Oasis”纤维都难以迁移，它不仅吸液和保液率高，而且吸液速度快，通常非织造材料中每含1%“

40、Oasis”纤维，其吸盐水倍率就提高0.5g/g。对于纯水、盐水和血液等，该类非织造材料都具有比含粉末的材料快得多的吸收速度，仅15s就可达到或超过其保液能力，而对于含粉末的材料，吸收还达不到保液能力的一半。超吸收纤维制备非织造材料 o 钟纺公司将“Oasis”纤维与粘胶混纤，通过蒸汽处理使二者间形成氢键结合，从而使这种非织造材料具有可冲洗的特点，特别适用于用即弃产品。通过湿法成片技术，该公司开发了质轻的高吸水纸。 o 钟纺公司还采用普通包覆和dref 等纺纱系统开发了系列混纺纱线，其中“Oasis”纤维的含量可高达50%，通常每含1%这种纤维，吸水能力可提高约1 g/g，在15s内就可达到9

41、5%的饱和吸收率。同时，这些纱线保液率高，水膨胀密封性和阻水性好，并在吸水后具有良好的强度保持率。 超吸收纤维制备非织造材料 o “Oasis”纤维1999年12月取得了美国FDA认可后，钟纺合纤自2000年1月起将该纤维正式应用于食品包装吸水片材。这种纤维制的非织造片材，可充分吸收鱼、肉类的血液和水份，以保持食品的鲜度和美味。其与纸浆系的片材相比，吸水能力为后者的5倍，每克可吸收50ml的水，即使加压也能保持其水分。该非织造片材已开拓了托盘衬垫等市场。当前在食品领域的需求量在2000吨/年左右，约为20亿日元的市场规模。东洋纺将气流铺网的非织造材料与“有孔特殊滤材”层压，制成了兼有抑菌作用的

42、肉食用滴漏吸收片材，在日本全国销售。超吸收纤维制备非织造材料 o 南通江潮纤维制品有限公司将超吸水纤维与脱脂棉、粘胶、涤纶、丙纶、绒毛浆、ES等混和，通过调节混和比例，经不同成型方法和复合工艺，开发不同品种、规格的系列(复合)非织造材料、无尘纸和湿法高吸水纸，以适应不同用户的需求。 该公司与南通大学合作，开发了多种混纺纱线，其中超吸水纤维含量高达50%。采用由特殊工艺加工的三合一非织造材料，开发了可洗型小儿尿垫、老人失禁垫，拟进一步开发小儿尿裤和老人尿裤。 超吸水纤维的实际用途o 主要包括婴儿尿布，成人失禁垫和妇女卫生巾等用即弃产品的芯材，可以高含量地混入超吸水纤维制得薄而高吸收的产品；鱼、肉

43、类包装吸血片，织物中的吸水纤维不会因迁移而可能污染包装产品；家庭、医院和工业用途的高吸液性用即弃揩布，如擦车布等；食品(如水果)的防结露包装，保湿运输货物(如鲜花)的包装，冷冻运输货物的吸液垫；托盘、宠物蓝上的吸液片；吸血棉医用敷料、手术垫、污物处理袋(如含危险流体注射器等垃圾的容器衬里，防止焚烧前危险流体泄露)；吸湿、除臭鞋垫，调湿、吸湿坐垫。超吸水纤维用途开发o 光缆及电缆阻水材料 国内光、电缆阻水材料还基本使用超吸水粉末“夹心型”层压带，而发达国家已采用超吸水纤维制品替代之。超吸水纤维纱线或绳可有效解决水从外皮渗入问题。与超吸水树脂层压带相比，其吸水溶胀速度快，凝胶强度高，凝胶一体化(粘

44、结性)好，密封阻水效率高。 o 过滤干燥材料 超吸水纤维过滤器可滤除气体和有机液体等流体中的水分。采用超吸水纤维较粉末的最大优点是，其不易于结块堵孔，因而过滤效率高，使用寿命长。如飞机燃油过滤除水，通过背压传感，可实现过滤器的自动切换，目前我国这种滤芯尚完全依赖进口。 超吸水纤维用途开发o 包装材料 主要是指精密电子器件、仪器设备等的包装衬材。 o 密封堵漏材料 非织造材料用于水流体的溶胀密封衬和密封垫；纱线用于管螺纹密封；纱线织物用于法兰接口密封。 o 保水绿化材料 公路、铁路护坡绿化，高速公路、市内高架桥绿化等。超吸水纤维用途开发o 服用材料 遇水流体而自动密封阻水的防护服装，防止血液浸入

45、的手术服，吸水高温作业服等。 o 其它如混凝土养护材料、消防材料、医疗用材 钟纺合纤与曰本滤材工业公司、服部猛公司合作，开发生产的产业用滤材、电子材料、体育用品、防水服、医疗器械用部件材料、头盔内装材等新型领域的产品，需求量持续缯长。1-7 聚四氟乙烯纤维o 聚四氟乙烯纤维1953年由美国杜邦公司开发成功，1957年实现工业化生产，在中国又被称作“氟纶”。o 其由聚四氟乙烯树脂为原料，经纺丝或制成薄膜后切割或原纤化而制得的一种合成纤维。o 纤维强度17.718.5cN/dtex，延伸率2550。在其分子结构中，氟原子体积较氢原子大，氟碳键的结合力也强，起了保护整个碳-碳主链的作用，使聚四氟乙烯

46、纤维化学稳定性极好，耐腐蚀性优于其他合成纤维品种；纤维表面有蜡感，摩擦系数小；实际使用温度265；还具有较好的耐气候性和抗挠曲性，但染色性与导热性差，耐磨性也不好，热膨胀系数大，易产生静电。聚四氟乙烯纤维主要用途o 高温粉尘滤袋o 耐强腐蚀性气体或液体过滤o 泵和阀的填料o 密封带o 自润滑轴承o 制碱用全氟离子交换膜的增强材料o 火箭发射台的苫布聚四氟乙烯纤维生产方法o 乳液纺丝法 是工业上采用的主要方法，平均分子量 300万左右、粒径0.050.5m的聚四氟乙烯乳液(浓度60)与粘胶丝或聚乙烯醇等成纤性载体混合后，制成纺丝液，纺丝后将载体在高温下碳化除掉，聚合物被烧结而连续形成纤维。这种方

47、法可制得纤度较小的纤维，但在烧结过程中易产生结构上的缺陷，并混入载体的碳化物，因而强度较低，呈褐色。聚四氟乙烯纤维生产方法o 糊料挤出纺丝法 将聚四氟乙烯粉末与易挥发物调成糊料，经螺杆挤出后通过窄缝式喷丝孔纺成条带状纤维，然后用针辊作原纤化处理，可制得强度较高、纤度较大的纤维。o 膜裂纺丝法 将聚四氟乙烯粉末烧结制得圆柱体，经切割或切削后，进行热拉伸等处理，制得白色纤维，强度较低。o 熔体纺丝法 以四氟乙烯与45全氟乙烯、全氟丙基醚的共聚物熔融后进行纺丝，可制得强度较高的纤维。聚四氟乙烯纤维物理机械性能细度d长度mm拉伸强度g/d工作温度收缩率卷曲个数/25mm颜色2.7522.526548白

48、色1-8 发展趋势更健康方向更健康方向更人性化方向更人性化方向更安全卫生方向更安全卫生方向更高效方向更高效方向更高性能方向更高性能方向趋势趋势更高效方向o 铜氨纤维(Cuprammonuium) 一种再生纤维素纤维，将棉短绒等天然纤维素原料溶解在氢氧化铜或碱性铜盐的浓氨溶液内，配成纺丝液，在凝固浴中铜氨纤维素分子化学物分解再生出纤维素，生成的水合纤维素经后加工即得到铜氨纤维。 n 优点：原料天然易得，易受土壤及水中细菌分解，不破坏自然环境，是 “绿色纺织品”；手感柔软；无静电；不掉屑；n 非织造布领域主要可做微电子工业擦布；n 生产状况：美国、英国、日本、德国、意大利等国家生产铜氨纤维产品。我

49、国江苏奥神集团有限责任公司以合资方式，在位于连云港的经济技术开发区引进国外具有先进技术水平的铜氨纤维生产线。醋酸纤维以醋酸纤维素为原料经纺丝制得的人造纤维，结构式：(C6H7O2)(OOCCH3)3nn 生产工艺： 一般用精制棉子绒为原料制成三醋酸纤维素脂，溶解在二氯甲烷中成仿丝溶液而用干纺法成形；n 产品具有不粘连和不刺激伤口等优点；n 非织造领域可做医用纱布。更高效方向更高性能方向 热点！Tencel纤维纤维高强纤维高强纤维耐火耐热纤维耐火耐热纤维碳纤维芳纶超高分子量 聚乙烯纤维PBO纤维陶瓷纤维聚四氟乙烯纤维聚酰亚胺( P84)纤维第二代聚乙烯醇纤维 (可乐纶)聚苯硫醚(PPS)纤维o

50、Tencel是纤维的商品名，学名叫Lyocell，我国俗称天丝棉，其与粘胶纤维同属再生纤维素纤维，但克服了粘胶纤维制造工艺严重污染环境的问题。 Tencel纤维o 优点：n 整个工艺流程短(约3 h左右)，溶剂无毒，可完全回收，无副产物，不污染环境；n 具有良好的吸湿性、舒适性、光泽和生物可降解性；n 具有较高的干湿断裂强度(湿强度比干强度低15%) 、勾结强度、初始模量以及较低的伸长。o 缺点： 易原纤化、摩擦后起毛，呈现出桃皮绒感，目前正在进一步研究改进中。 o 非织造产品：人造羚羊皮、医用止血球、医用纱布、尿布、抹布等。Tencel纤维o 在土壤下完全生物降解 Lenzing fiber

51、s are fully biodegradableo 把产品埋在泥土中的情况Soil burial testTencel纤维0 weeks6 weeks12 weeks 碳纤维的加工难以采用一般的纺织工艺路线，而采用非织造布工艺路线十分合适。(碳纤维制造时就使之成网，然后经过缝编、针刺、造纸法等工艺加工成基布。)碳纤维碳纤维特点o 密度小、强度大、耐热、耐化学品及耐腐蚀性好；o 生产过程很复杂，对原料等各方面要求都很高，生产成本较高；o 碳纤维具有导电性，制成的织物具有一定的电磁屏蔽性；o 在航空航天、国防军工、体育器材及产业用方面有很好的应用。碳纤维发展现状o 我国碳纤维产业在工艺、设备、产

52、品等方面基本上还是以模仿为主；o 研究开发的深度和广度不够，具有重大影响的研究成果不多；o 纤维制成品的多样性和新颖性较差；o 应用推广力度不足，因而国内潜在市场的开发一直以来非常有限，在一定程度上制约了国内碳纤维等高新技术纤维的研发速度和产业化发展的进程。芳纶o 主要品种n 聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(PPTA，芳纶1414)n 聚对苯二甲酰间苯二胺纤维(PMIA，芳纶1313)n 聚对苯二甲酰4,4二胺基二苯砜纤维(芳砜纶)n 聚对苯甲酰纤维(芳纶14)o 芳纶的强度比钢材高数倍，产品用途日益扩大，可用于国防、军工及民用领域。芳纶与其他纤维的性能比较 纤维种类商品名强度(GPa)伸长(%)模

53、量(GPa)密度(gcm3)熔点()间位芳香族聚酰胺芳香族聚酯芳香族聚酯芳杂环类纤维芳杂环类纤维芳杂环类纤维高强聚乙烯高强聚乙烯高强聚乙烯醇高强聚丙烯腈碳纤维碳纤维氧化铝纤维玻璃纤维钢纤维MetamaxEkonolVectranPBZTPBOPBIDyneemaSpectyaKuraion#7901PyrofilToraycaGevetex0.50.84.12.84.25.50.383.43.52.12.41.93.5371.52.923.52.81.20.635503.13.71.42.525302.02.54.97.80.41.21.52.41.52.03.5200106716.79.81

54、34692502805.7160156462830050020030025070907.84.52.71.381.401.401.581.591.430.980.971.321.181.801.804.02.51600430380270600650450140140245230825n 日本东丽杜邦、一村产业和高安三家公司最近使用对位芳纶成功开发出高阻燃、高吸音的新型非织造布；n 产品特点：双层结构，粘接技术，产品具有自我灭火功能。没有进行特殊的阻燃加工整理，能够控制燃烧时产生的甲醛，并且可以简单回收；n 应用：汽车内装材料领域。芳纶发展现状o 制备工艺： 以超高分子量聚乙烯为原料，将其溶解于

55、一种特殊的溶剂中，再由喷丝孔喷出成丝。n 在溶解的过程中，原先相互缠绕呈无序排列的大分子逐渐被解缠，并保持到冻胶原丝中；n 在随后的纤维拉伸过程中，聚乙烯高分子达到了极高的取向度和结晶度，从而赋予纤维以高强力和高模量。超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)优点：o 强度约为普通涤纶和锦纶的8倍，比芳纶还要高50% ，其比强度、比弹性率可接近或达到碳纤维的水平；o 模量也很高，不易变形，耐切割能力也很强；o 密度小，质量轻。缺点：o 界面粘结强度低； o 耐热性低；o 压缩强度低。 应用：o 纺制成高强力缆绳、电缆包布；o 可经热轧、化学粘合及针刺、水刺等非织造

56、工艺加工成过滤材料、复合材料的基布、人体器官修补材料等；o 应用于防弹、防切割材料和体育用品等领域。超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)o 国内外生产状况 n 荷兰DSM公司(商品名Dyneema)、美国Honeywell公司(商品名Spectra)、日本的东洋纺(DSM的合资企业)；n 中国的宁波大成(商品名“强纶”)、中纺投资(商品名“孚泰”)及湖南中泰；n 目前全世界产量仅8000吨，中国的产量约1000余吨。超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)PBO纤维的生产方法：o 最好的方法是使4，6一二氨基间苯二酚与对苯二甲酸在多聚磷酸溶剂和缩合剂中进行溶液加热聚合，所得的聚合液为液晶状态，经脱

57、泡和过滤后可直接进行干喷纺，而制得初纺丝，初纺丝在600以上的高温进行热处理，所得高模量丝的强度不变，而模量迅速升高到1766 CN/dtex，其纤维呈黃色的金属光泽；o 喷湿纺丝：使用各向异性的向列状液晶液，将PBO高分子溶于强酸内，最好使用混合酸，在混合酸溶液中制成高分子聚合物浓度为10%的液晶纺丝溶液，再将纺丝液用喷丝头在25下挤出，然后进入凝固浴中凝固，湿纤维用碱中和、水洗、干燥，于430下进行热处理拉伸，制成高模量的不燃纤维。PBO纤维PBO纤维 目前所发现的有机纤维中性能最好的一种，特点：o 物理机械性能超过芳纶、碳纤维和超高分子量聚乙烯纤维；o 耐热性也比对位芳纶高100，是一种

58、高强耐热的高性能纤维；应用：o 应用于桥梁缆索、耐热衬垫材料、航空航天等方面。陶瓷纤维特点：n 高强度n 高模量n 耐高温n 绝缘性好n 成本低应用： 在冶金、化工、船舶、航空航天、汽车、环保、军工等领域都有广泛的用途。聚四氟乙烯纤维 目前主要由奥地利Lenzing(兰精)公司生产，特点：n 作为滤材，具有过滤效率高的优点；n 可在260的高温下连续使用；n 迄今为止最耐腐蚀的纤维；n 摩擦系数低，不粘着、不吸水；n 其极限氧指数为95% ，目前化纤中难燃性最好。应用：n 针刺法聚四氟乙烯纤维与玻璃纤维复合非织造布可用作过滤材料；n 汽车、建筑、航天等工业领域的各个方面。第二代聚乙烯醇纤维(可

59、乐纶)o 该纤维为日本可乐丽公司以高聚合度聚乙烯醇( PVA)为原料，采用新型的溶剂湿式冷却凝胶纺丝工艺经超倍拉伸而制得，是PVA纤维的升级换代产品。o 不同工艺可生产不同性能的可乐纶：n 水溶性型n 高强力型n 容易原纤化型o 可生产覆盖材料和增强材料。Poly(phenylene sulfide) 一种分析结构中含有苯硫键的线性结晶工程塑料Sn聚苯硫醚(PPS)纤维聚苯硫醚(PPS)纤维特点：o 熔点为285，具有部分结晶性和可取向性，因此可采用熔融法纺丝；o 通常采用复丝，其单纤强度为45 cN/dtex，断裂伸长率为17%22%；o 在200的温度下热缩率为5%7%；o 耐酸性优良；o

60、 生产针刺非织造滤材基布的良好原料。全球PPS纯树脂制造商及产能公司名商品名化学系统公司：2002年产能(吨/年)富士经济社：2003年推定产能(吨/年)纯树脂掺混料(估计)Chevron Phillips化学(美)Ryton10000200009800Fortron工业(美)Fortron6800136006800DICEpa(日)DICPPS7000140008000吴羽化学工(日)Fortron540006000东丽(日)5700114008000东曹(日)Susteel200040002000华拓科技(中国)8001,6001000合计377006460041600更安全卫生方向o 抗