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:1002 3348 (2005) 05 0019 04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110~130℃,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N 48纤维和N 63纤维,其中N 48纤维可吸收氨气, N 63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“Pamers Phases”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Personal Product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“Stayfree UltraPlus”,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“Always Plus”新产品。

其中“Always Plus”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2~20D (25~55μm),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10μm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1 ~ 10μm,最细可达0.1μm),产品具有多孔性,可以过滤细小杂质(0.1~10μm),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Johannas Janfeld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10~40μm,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。