国ｗｅｙｅｒｈａｅｕｓｅｒ公司，实现了工艺技术／装备／原料品质的最 佳组合，大大缩短了纤维素熔喷非织造布的商业化实验周 期。 ０ｅｒｌｉｋ０ｎ Ｎｅｕｍａｇ公司和美国Ａｓ０Ｉ１工程公司合作，开发 了ＡｓＴ纺粘生产系列设备，并使用Ｎａｎｏｖａｌ公司技术，建设了 Ｎａｎｏｖａｌ ”工艺新型非织造布试验生产线。２００７年，该公司 １ 熔喷非织造布的生产现状 １．１概况 连续式熔喷非织造布生产技术在我国已经经历了ｌ６年 的发展过程，应用领域从最初的电池隔板、过滤材料、吸油 材料和保暖材料等扩展到医疗、卫生、保健、防护等领域， 其生产技术也从单一的熔喷生产向复合方向发展。其中，经 过静电驻极处理的熔喷复合材料，由于其具有初始阻力低、 容尘量大、过滤效率高等特点，可广泛应用于电子制造、食 品、饮料、化工、机场、宾馆等场所的空气净化处理和医用 高性能口罩、工业与民用的除尘器滤袋。 又与Ｅｌｍａｒｃｏ公司合作研究静电纺纳米纤维新装备，旨在共 同开发超轻型非织造布的全球市场。 美国Ｎａｎｏｓｔｍｃ公司和美国ｒｒｅｘａｓ大学合作，共同开发了 静电纺Ｐｕ纳米纤维网材，并与ＮＦＴＣ公司合作建设了采用聚 合物溶液制备纳米纤维的生产工 此外，熔喷布还可作为液体过滤材料，用于电子工业的 感光抗蚀剂的过滤，医药工业药物、生物、合成血浆产品的 过滤，食品工业的饮料、啤酒和糖浆液过滤，电镀液精滤，水 厂净水过滤，自来水净化过滤，电解水制氢的过滤装置以及 环境废水过滤等。经过处理，具有亲水性能的ＰＰ熔喷布可 用于制作手机的电池隔膜，有很高的附加值。 实现全球第一个静电纺纳米纤维工业化生产的 Ｅｌｍａｒｃｏ公司，其Ｎａｎｏｓｐ．ｄｅｒ技术的研究开发过程亦是与 Ｌ｜ｂｅｒｅｃ工业大学紧密合作的过程。 可以说，专业化的分工与技术合作已成为新世纪纤维 产业发展的主流趋势。 ５．２完备的研究试验条件 在专业化分工与技术合作的同时，人们对研究开发条件 的建设也十分重视，不论是机械设备生产商、相关大学、聚 合物与纤维工程公司，还是提供辅助制剂或添加剂的生产 由于受产品价格、市场、技术等的制约，熔喷非织造 布的实际产量仍是目前我国各种非织造布中增长最慢的， ２ｏ０７年仅比２［）０６年增长了３．２４％。 １．２主要生产工艺 美国Ｅｘｘｏｎ（埃克森）公司是熔喷技术的发明者，就工 作原理而言，目前世界上的主流生产工艺有多排喷孔工艺和 厂家，都配置了相当完善的试验设备，从而使研究开发、产 业化以及生产人员培训等环节结合得近乎完美，大大缩短了 新产品的研究开发周期。表７为部分聚合物／纤维研究开发相 关单位试验设备的配＿置．１青况。 单排喷孔工艺两种。其特点如图１和表１。 ５．３一些建议 聚合物直接成网制非织造布技术属新兴技术领域。其 原料多样、生产效率较高，产品广泛分布于人们日常生活及 国民经济的各个部门。可以说，聚合物直接成网技术具有巨 大的实用意义。 近年来，随着一些高性能聚合物（如ＰＰＳ、ＰＥＮ、 Ｌｙ０ｃｅｌ１）的使用，细旦化特别是纳米级纤网产品的商业化运 营，聚合物直接成网工艺的高技术发展趋势已引起纤维界 和设备厂家的普遍关注。 国内静电纺和闪蒸纺技术尚处在实验室研究阶段，纺 粘和熔喷法非织造布虽已规模化生产，但技术水平和产品质 量还较低，研发力量薄弱，绝大部分企业不具备基本的研发 能力和试验条件，与国外存有很大差距。可以说，高素质人 才不足、实验条件差、资金投入不畅是制约该行业发展的三 大客观因素，而发展理念上的差距，即应以怎样的发展理念 去面对和融入全球性和专业化的技术合作潮流则是值得深 ｊ 图１多排喷子Ｌ和单排喷孔的熔喷示意图 表１多排喷子Ｌ和单排喷子Ｌ的熔喷技术 Ｅ较 环形通道与熔体喷出孔 同心布置 牵伸气流情况 喷丝孔排萝 曩 从熔体喷出孔 两侧喷出 多排 最多可达２ｏ排 可达３ｏ０ １．５２＿２－ｏ３ ２０ ６～】３７．９ 只有１排 ２５～５０ 喷丝孔的密度（个／英寸） ０ｊ嚷丝孔阊距ｉｎⅡｎ） 熔体压力（ｂａｒ） Ｏ．７３～ｌ＿ｏ２ ＜２４．１ 入思考的。臣硼 １００ 纺织导报Ｃｈ｛ｎａ Ｔｅｘｌｉｌｅ Ｌｅａｄｅｒ ２００８ Ｎｏ １ ２ ．－’ＩｒＩＩ文介绍了熔喷非织造布的主要生产工艺、产品规格及我国熔喷生产技术的最新成果， 分析了当前我国熔喷非织造布生产中存在的主要问题，并探讨了该技术的发展方向。 Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒＯｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｌａｔｅｓｔ ａｃｈｉｅＶｅｍｅｎｔｓ Ｏｎ ｐｒ０ｄｕｃｔｉＯｎ ｐｒ０ｃｅｓｓ ａｎｄ ｐｍｄｕｃｔ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉＯｎ Ｏｆ ｍｅｌｔｂｌ０ｗｎ ｎＯｎｗＯＶｅｎｓ，ａｎｄ ａｎａＩｙｚｅｄ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｒＯｂｌｅｍｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｔ ｈＯｍｅ．ＦｕｒｔｈｅｒｍＯｒｅ，ｉｔ ｐｏｉｎｔｅｄ ０ｕｔ ｔｈｅ ｄｅＶｅｌｏｐｉｎｇ ｔＴ－ｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎ０Ｉｏｇｙ． 我国熔喷非织造布的生产现状及新进展 ＳｔａｔＵＳ ｑＵ０ ａｎ¨ＮｅＷ口ｅＶｅ１０口哪ｅｎｔ ０ｆ ＭｅＩｔｈ１０Ｗｎ ＴｅＣｈｎ０１０ｇｙ ａｌ Ｈ０ｍｅ 文／刘玉军司徒元舜 美国Ｅｘｘｏｎ公司的熔喷工艺仍为目前熔喷非织造布的 主要生产工艺，目前我国所有的熔喷系统均使用这—工艺。 其特点是：熔体经单排喷丝孔用高温热气流牵伸，牵伸热气 流从喷丝孔两侧将熔体成一定角度吹出到成网机上，根据 产品的不同要求和生产工艺的需要，ＤＣｌＤ（模头到网帘之间 １．３主要技术规格要求 熔喷非织造布产品的规格除了与纺粘法要求相同的产 品幅宽、克重（ｇ／ｍ ）、均匀度ｃ１ 值（％）、纤维细度 断裂强 力和断裂伸长率等以外，还有透气性、静水压等熔喷布的特 殊指标。其中，产品的均匀度一般优于纺粘布、纤维细度在 ２～５ ｍ，而透气性和静水压则是分别用作过滤材料和阻 隔材料时的两个杨 技术指标。此外，在不同的应用领域还 有其他相应的要求。如用作过滤材料时的平均孔径、过滤效 率、过滤阻力等；用作医疗卫生材料时的穿透率，用作保温 的距离）可以调整。美国Ｂｉａｘ公司的熔喷技术是稍后发展起 来，其特点是采用多排喷丝孔，牵伸气流与熔体从套在一起 的两个同心圆中喷出（熔体位于中央，气流在外圆环），有较 高的生产量，但产品易产生并丝现象（图２）。 材料时的保温性、保温率及用作吸油材料时的吸油率等。 ２我国熔喷非织造布生产技术的最新成果 为了迅速提高我国的熔喷非织造布生产技术，２００６年 我国将宽幅熔喷生产线列为“国家纺织专项”攻关项目，由 北京宏大研究院组织攻关。目前项目已取得重大进展，３．２ ｍ 幅宽样机的调试结果表明已达到了预期的目标（图３），其主 要性能如表２所示。这是现今国内研制的幅宽最大的独立熔 喷系统，为制造宽幅ｓＭｓ等复合型非织造布生产线奠定了基 础。 表２宏大研究院的３＿２ ｍ熔喷生产线的主要性能 ｌｌ 楣翻嘴磨ｉ ， （图片来源：Ｂｉａｘ ＦＩｂｅｒ Ｆｉｌｍ产品介绍） ＿ Ｉ 动 ｌＯ～２０ｏ １８Ｏ 一｜Ｉ 产品克重（ｇ，ｍｚ） 生产能力（ｋｇｍ） 生ｊ 线运行逶崾“ｎ，玎ｄｎｊ 。 曩 ｌ 均 １ｌ０００ 一 图２运行中的多排孔熔喷系统（８排孔）和单排孔熔喷系统 ０。 ～纤美瞳径 ｊ ｊ 一 ｌｌｌ： 蓦ｊ墓～ ５ｌ００ （％） ３ Ｉｆ作者简介：刘玉军，男，ｌ９６９年生，教授级高工，北京，１０ｏ１７６。 ｌｆ作者单位：中国纺织机械集团宏大研究院有限公司。 产品定量ｃ瞄聿位醣耗ｉｋ 舢） ｌｌｌ： 了 ０ 。 纺织导报Ｃｈｉｎａ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｌｅａｄｅｒ－２Ｏ０８ Ｎ０．１２ １０１ 提高产品的综合性能、降低环境噪音都有好处。 （６）采用低压纺丝技术替代了国内生产线上普遍采用 的压缩空气供气纺丝技术，使生产线的单位能耗降低了约 ３０％～４０％，每吨布用电量小于３ ５００ ｋｗ・ｈ。 ３ 当前我国熔喷非织造布生产存在的主要问题 目前我国使用连续式熔喷非织造布生产线的企业约 有２５家，２００７年全行业的产能约为３８ ３９０ ｔ，实际产量为 ２２ ３４０ ｔ，比２００６年增长３．６％，产能利用率仅为５８．２％，这 表明熔喷行业还有近半数的产能没有得到应用。究其原因， 主要有以下几个。 图３新型宽幅熔喷生产线示意图 （１）产品应用市场狭窄 熔喷非织造布的发展由于其产品的应用市场狭窄而一 该样机使用了多项具有自主知识产权的先进技术，主 要包括以下几个方面。 直未引起市场的重视，大部分早期引进的设备都处于闲置 状态，企业举步维艰。到目前为止，绝大部分的生产线仅能 （１）利用数学建模和理论分析的方法优化设计衣架式 生产ＰＰ熔喷布，产品高度同质化也是市场扩展的阻力。 （２）装备技术水平参差不齐 国内一些拥有从国外引进设备的大型企业，由于设备 先进，产品质量上乘，品牌知名度高，经营效益显著，一直引 领着熔喷技术的发展潮流。而一些设备技术水平一般，甚 熔体分配和纺丝系统，设计过程由计算机进行，从数据输入 到结果生成，仅需几分钟时间，实现了参数化优化设计。 （２）将由计算机设计的纺丝箱的相关程序直接输入数 控加工中心，可直接在四轴联动的加工中心完成流道曲线的 加工，并准确再现设计意图，改变了以往用多段折线代替连 至使用不成熟的试制设备的企业，由于硬件落后，而管理及 开发工作又未能同步跟进，产品质量无法满足下游企业的要 续曲线的传统加工方法，加工精度达到国际先进水平。在挤 膜试验中，熔体在全幅宽范围内呈连续幕帘状挤出，保证了 熔体分配和产品的均匀性，这为开发高性能熔喷系统奠定 了基础。 求，其生存空间受到挤压。 （３）产品后处理手段贫乏 产品进行后处理，是提高产品的差异化水平的重要措 施。如对熔喷布进行“驻极”处理，可以明显提高产品的空 （３）设计和采用了具有专利权的快装式喷丝板组件， 与传统的现场组装式组件相比较，可节省大量（＞７５％）的 现场安装时间，既降低了员工的劳动强度，也降低对员工的 技术素质要求，还可大幅度提高设备利用率，为用户带来可 气过滤效率和容尘量，且不增加过滤阻力，成为高效低阻 的滤材，能直接提高产品的售价（目前高效、低阻熔喷材料 的售价可比普通产品高】～３倍或更多）；在纺丝熔体中加 入纳米材料，无需增加复杂的硬件，就能提高产品的过滤效 率；在生产保温材料时，按比例混入三维卷曲纤维可在长时 间内保持产品的蓬松度，有良好的保暖性等。但目前国内对 产品进行后处理加工的企业还不普遍，导致产品的高度同 质化竞争，影响了企业的发展和竞争力的提升。 观的效益（每年可增加销售收入近百万元）。这是一项性价 比很高的实用技术，也是在国产熔喷设备上的第一次成功 应用。 （４）冷却侧吹风装置在熔喷系统中的应用是宏大研究 院的一项成熟技术，除了已在供应给国内的机型上使用外， 在出口产品上也得到了应用。应用这项技术可以提高纤维的 （４）产品增值加工技术落后 熔喷布下线后的增值加工，是企业改变产品结构的重 要措施。如热轧熔喷布（用作抹布）、超声波轧花、超声波 复合等。而以熔喷布、纺粘布为原料布进行ｓＭｓ复合（二步 结晶度和强度，改善产品的手感，稳定纤维的冷却条件，使 产品质量免受环境温度（季节）变化的影响，为生产高品质 的熔喷产品创造条件。 （５）牵伸热气流系统选用高性能的螺旋风机，其稳定 的压力输出远非常规罗茨风机可比，稳定的牵伸气流能明 法ｓＭｓ）是制造较大克重产品的重要方法。二步法ｓＭｓ的复 合产品可用于对阻隔性能要求较高的防护领域，但由于产品 经过两次热轧，手感较差，产品的市场拓展受到一定影响， 显改善产品的均匀度，还可使纤维细度的分布宽度变窄，对 １０２ 纺织导报Ｃｈｉｎａ Ｔｅｘｌｉ１ｅ Ｌｅａｄｅｒ．２ＯＯ８ Ｎｏ １ ２ 间接使熔喷布的市场受到限制。 （５）设备技术水平落后 目前，由于成本和技术的限制，关键部件如纺丝箱体、 喷丝板组件等的制造技术和水平还比较落后。如喷丝板组 的需求。 ４熔喷非织造生产技术的发展方向 目前，国外的熔喷技术发展很快，综合表现为在材料、 工艺、设备和市场上的快速发展。 （１）到目前为止，虽然有９０％以上的熔喷非织造布以 ＰＰ为原料，但国外已越来越多地使用ＰＥＴ、聚脂基ＰＢＴ、ＰＥ、 弹性Ｐｕ、聚三氟氯乙烯、ＰＡ６、ＰＬＡ和ＰＥＡ等制造熔喷产 品。 件，由于加工水平限制，目前喷丝孔的孔径在Ｏ．３０ ｍｍ左右， “喷丝孔密度”（ＨＰ，）小于４０（国外设备 ５０），‘‘长径比” 小于（１０～１５）（国外 （１５～５０）），后两项核心指标与国 外先进水平差距很大，在喷丝板单孔挤出量相同的条件下， 产量偏低。 表３国内外ＰＰ熔喷非织造布生产线的主要性能对ｂＥ 产品幅宽（ｒｒＩｍ） １ ６０ｏ ２４ｏ０ ３２０ｏ ４ ２ｏ０ 尊｝ 目前，用ＰＰｓ这种高性能聚合物制造的熔喷布具有很高 的强度和物理化学特性，在２００℃温度以下还没有溶剂能 溶解它，在４００℃时还能保持稳定而不降解，是制作钢铁、 水泥、发电行业用除尘器的新材料。 此外，通过在普通的纺粘级切片（肘 ＝３５）中加入 克重范围疆 国外设备 ｌｇ 产量 （ｋｇ，ｈ） ｉ 国产设备 国外设备 国产设备 １３０ 妻静 连日Ｏ ～暑０ｏ ２ｏｏ ２６０ ３５Ｏ 不同比例的改性剂（如ｃｉｂａ公司的ｃＲ＿７６）后，可使原料切片 的 ，提高到ｌ ００Ｏ甚至更大，有效提高了系统对原料的适 应性。 （２）纳米熔喷纤维用作过滤材料时，能显著提高过滤 效率；用作ＳＭｓ中的熔喷层，可比普通材料承受更高的静水 ６ｏ一８Ｏ ９０～ｌ２０ １６０～ｌ８０ 一 注：１．表中“国外设备 性能部分的技术参数摘自日本ＫＡｓＥＮ ｓｐｕｎｂｏｎｄ＆ Ｍｅｌｔｂｌｏｗｎ ｓｙｓｔｅｍ ２０Ｏ７年产品目录； ２．目前国产及在国内已投入运行的熔喷系统的最大幅宽为３．２ｍ，相关参数的 变动范围较宽。 （６）工程设备配置不合理 熔喷系统的热牵伸气流发生装置的性能对产品的性 能、生产成本等都有较大影响。随着机型的不同，牵伸气流 的压力也有较大差异，正确的做法是要根据牵伸气流的压 力来选择风机或压缩机作为动力源，但有的机器使用的压 力仅在Ｏ．０５ ＭＰａ左右，却配置了额定输出压力为０．４～Ｏ．６ 压，或在同样的静水压下减少熔喷层的用量，从而达到降低 成本的目的。 美国Ｈｉｌｌｓ（希尔）的公司双组分熔喷技术，已用于生 产纳米纤维，纤维的平均细度为２５０ ｎｍ。ＮＴＩ（Ｎｏｎｗｏｖｅｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）也开发了生产纳米熔喷纤维的工艺和技术， 其喷丝孔最小孔经为０．Ｏ６３ ５ ｍｍ（注：一般熔喷系统的喷丝 孔孔径为０．３ ｍｍ），用这种喷丝板能纺出直径大约为２００～ ５００ ｎｍ的纤维。 ＭＰａ的空气压缩机作为动力，这不仅增加了投资成本，也增 加了运行及管理费用。 （７）产品检测手段缺乏 （３）Ｈｉｌｌｓ公司使用了孔距较密（１００孔／英寸）的喷丝 板，最小孔径为０．１２５ ｍｍ，喷丝孔的长径比为６０，用这种喷 由于熔喷布的性能和使用领域与纺粘布不同，因此需 要一些特殊的检测仪器设备来满足和保证熔喷布的质量控 制要求。如当熔喷产品用作过滤材料时，除了测试透气量 丝板制造的克重为７．７５ ｇ／ｍ 的熔喷布，纤维的平均直径为 ７５０ ｎｍ，其静水压可达７００ ｍｍ，相当于普通１５～２０ ｇ／ｍ 的熔喷布的静水压值，具有很好的应用前景。 国外曾研发了一种纺丝箱体、成网风箱及冷却侧吹风 装置均能绕垂直轴线回转的熔喷系统，在保持产量不变的 的条件下，通过改变回转角度，能在一定范围内连续改变产 品的幅宽。 外，透气阻力是一个重要指标。但目前大部分企业都没有透 气阻力测试设备，虽然可委托测试，但由于一些现有的仪器 及所使用的检测方法或检测部门的测试结果缺乏权威．陛， 或无法与国外常用标准对接，对企业的质量控制及商业活 动造成很大的影响。 （８）研发投入的力度不足 （４）由于熔喷布有很大的孔隙率，具有良好的隔音、 隔热、缓冲和防震功能。在ＰＰ／ＰＥＴ双组分纤维制成的多层 由于国内大部分熔喷设备制造企业都不具规模优势， 开发研究的力度不足，缺乏具有自主知识产权的技术，加 上商业上的保护措施，对新理论、新技术知之不多，应用更 少。新产品研发和产业化的速度不够快，无法快速满足市场 熔喷布或ＰＰ熔喷布中按比例混入ＰＥＴ纤维（３５／６５），然后以 其为内芯制成的复合材料可用于汽车内饰，隔音、隔热效果 显著，这为熔喷产品展示了新的市场应用前景。臣圃 纺织导报Ｃｈｉｎａ ＴｅｘｔｉＩｅ Ｌｅａｄｅｒ－２０Ｏ８ Ｎ０．１２ １０３
