水刺无纺布生产及性能

水刺无纺布生产及性能 水刺无纺布生产及性能 生产
水刺法又称射流喷网成布法，是一种重要的非织布加工工艺，由于水刺法的独特工艺技术， 它广泛应用与医疗卫生产品和合成革基布、衬衫、家庭装饰领域。其纤维原料来源广泛，可 以是涤纶、锦纶、丙纶、粘胶纤维等。目前水刺布的主要用途为三大类，即医用、人革用和 擦洁用，其销售方向：人革用水刺布主要是内销，医用水刺布主要是外销出口，擦洁用水刺 布则出口与内销各占一部分。 一、新技术 ： 1、水刺复合技术：水刺复合技术的研究与发展，不仅克服了部分非织造产品的局限性，增 加了花色品种， 大大拓宽了水刺非织造布的应用领域， 而且促进了水刺技术乃至整个非织造 布工艺的发展和提高。 （1）水刺与木浆气流成网复合技术。由于木浆价格比水刺法常用的短 纤维便宜得多，而绒毛浆吸湿性和手感均很好，因此制成的产品比全部用纤维的产品便宜， 在价格上很竞争力，但在工艺上对过滤系统要求很高。产品可用作揩布（70%g/m2)、尿布 及卫生巾内芯材料。水刺与木浆气流成网复合的设备有 Fleissner 公司的 Aquapulp、Perfojet 公司的 Airlace。 （2）水刺与长丝纺粘纤网复合技术。该方法复合的产品兼具纺粘非织造布 较市制强力和短纤维良好的吸收性能，并且较纺粘非织造布均匀柔软，有吸水吸油功能，强 度又较高，可用作食品包布、装饰用布及清洁用布等。水刺与纺粘法复合的设备有 Flerssner 公司的 Aquqspun、Aquasplit。以及 Freudenberg 公司的 Evolon 加工技术。 （3）水刺与湿法 成网复合技术。典型的工艺 Detex 公司的 Hydraspun 技术，由 Detex 公司的湿法成网技术结 合日本 Unicharm 公司注册的 Soflom 水刺方法组成。 Hyderaspun 湿法水刺非织造布的强力和 柔软性等同于甚至超过传统干法水刺非织造布， 而且湿法水刺非织造布不掉毛屑， 其线缝拉 伸强力是干法水刺非织造布的两倍，尤其适用于服装领域。 2、水刺的织物整理功能新技术：1995 年美国的 BBA 公司开发了 Interspun 工艺并申请了 专利。利用该工艺，通过水刺来对织物表面进行处理，可以对织物的结构与性能有积极的影 响。1998 年 BBA 公司与 Fleissner 公司签署了一项合作协议，Fleissner 公司为此项技术的独 家机器供应商。Fleissner 公司的 Aquatex 是采用水刺头对机织布进行处理的系统，被称作是 对机织物后整理工艺的一项革命性措施。 机织物进行水刺处理后使织物中的纱线松开， 并使 织物得到有效的清洁； 根据水刺头布置情况的不同， 织物的两面或单面可获得桃皮绒的效应； 还可消除织物在工艺过程中所产生的应力， 使经纱间

更加均匀， 从而改善织物的手感和外观， 增加织物的厚度，使织物光泽柔和，耐磨性是未处理前的 300%以上，缝纫处的滑脱现象减 少一倍以上，抗起球性能得到改善， 抗皱性提高，布面更均匀， 布面孔隙减少， 分布更均匀， 用于棉织物染色似经丝光处理一般。因此经水刺处理后可取消退浆、煮炼、丝光、砂磨等工 艺，漂白工艺亦可简化，具有很明显的综合经济效益。产品广泛用于装饰布、过滤布、家用 纺织品、服装、汽车安全气袋织物。 3、水刺技术新进展：英国 Loughborough 大学机械工程系的 Memis Acar 研究证明，水刺工 艺能够加工玻璃纤维，生产工业用布，由于玻璃纤维无卷曲，传统观念认为干法非织造工艺 很难加工。 大多数玻璃纤维非织造布一般是由针刺或湿法工艺加工的， 但是美国北卡罗莱州 立大学（NCSN）已经成功开发了玻璃纤维和涤纶混纺的水刺非织造布。直径 16um 的粗旦 玻纤，用水刺法很难加工，如果与直径 6.5um 的细旦玻纤混合，则有利于提高水刺非织造布 的强力，因此不同纤度的玻纤混合，细旦纤维利于水刺，粗旦纤维利于提高水刺非织造布的 强力。如果玻纤与纺织用短纤如涤纶混合，可以加强水刺缠结能力。将玻纤与低熔点涤纶混

合，可以生产玻乡土增强聚酯复合材料。 美国 Auburm 大学的研究人员使用 NGSN 设备发 现水刺法可以生产土布， 目前土工布是由针刺和热轧工艺生产的。 研究人员发现改变水刺压 力和纤网受水针作用的时间可以改变土工布的孔径。 孔径是土工布的关键指标， 特别是用其 做沙土反滤层， 允许水流穿过而阻止土壤运动。 延长纤网受水针作用的时间或提高水刺压力， 可以增强纤网水刺缠结效果，而使织物孔径缩小。孔径尺寸可以在线调节不必停车，从而提 高生产速度，比土工布的其他加工工艺灵活简便。 二、新产品 水刺加工技术有了突破性的进展，PGI 公司的 Miratec 水刺非织造布和 Freudonberg 公司 的 Evolon 水刺非织造布是有能力替代纺织品与针织品的新一代水刺产品，产品的推出给水 刺法广阔的市场前景与发展方向作了最好的注释， 为水刺技术开拓了一个具有巨大潜力的新 市场。 PGI 公司的 Miratec 织物无论在观念上还是在性能上都是水刺非织造布最具创新的发 展。时间将会告诉人们，Miratec 织物能否在其针对的耐用纺织品领域开创一个广阔的市场， 价格可能是值得考虑的主要因素。 PGI 公司所展示的有限样品区别于目前任何非织造布工业 生产的产品。 事实上非织造布这一词汇并没有被用来描述这种产品， 该产品在纤网成形和整 理方式上都有所创新。 先 PGI 的奇考比公司之前

，J&J 公司研究并在 1996 年申请了专利， 即“用发散的激光钻孔工艺加工织物成形装置的支撑体” 。有理由相信，正是该技术使得 Miratec 产品的形状几乎复制了大多数三维纺织品的花纹组织。这个专利告诉人们，按照预 先设定的扫描图像， 在成形滚筒的某一固定点移动激光束， 激光束便能在成形滚筒上雕刻出 花纹， 多元的峰顶、峰谷、 孔眼等。经水刺后，成形滚筒上的花纹会转移到水刺非织造布上， 使水刺非织造布呈现纺织品的风格。Miratec 产品不仅仅具有该项优点，其纵、横向还有很 高的强力，而且产品还可以具有真正的弹性。显然，整理起着关键的作用。PGI 公司称该新 技术为 Apex 技术。Mirarec 织物面向耐久型纺织品市场，而由 Apex 技术生产的用即弃非织 造布称作 Miralace(热轧工艺） 同样可以呈现各种花纹图案。 ， PGI 公司于 1998 年底开始生产 Miratec 水刺非织造布，2000 年公司又投产两面三刀条 Miratec 生产线。PGI 公司与其用户 Johnson Controls 有限公司建产了合作伙伴关系， Miratec 水刺非织造布的用途从目前主要 使 用于家具与家庭装饰用品拓宽到汽车内饰板中。 美国耐克(Nike)公司现已推出以 75%再生聚酯纤维为原料，并利用 PGI 公司的 Apec 水 刺技术制作无袖低领运动衫， 这是非织造布在服装上的一大进步， 该产品采用超声熔接缝合， 并具有调节温度的功能。 世界最大的非织造布生产商 Freudenberg NOnwovens 公司（德国）2000 年 2 月推出了 商品名为 Evolon 的纺粘长丝微旦新型水刺非织造布，由含有纺丝、成网与水刺的单一流水 线生产。该专有工艺是其在非织造布生产上第三个主要技术突破（该公司声称在 1948 年生 产出第一批短纤非织造布，在 1965 年开发出了第一个纺粘工艺） 。Freudenberg 总经理兼主 席 Hermann Eidel 说： “该布的一步生产工艺比得上机织布与针织布所需要的多步秤工艺。 这一特点加上 Evolo 非织造布生产工艺包括从聚合物切片复合长丝， 成网后由高压水刺工艺 分裂复合纤维（每根复合纤维可分裂成数根平滑的微纤维）并同时固结（缠结）纤网，最终 生产出含有 0.05dtex-2.5dtex 微纤维的非织造布。据说，与常规的微纤维相比，该工艺长丝 中聚合物有更高的分子取向。Evolo 水刺非织造布可以经受常规水洗，其在各个方向上都有 较高的拉伸强度、较高的抗撕裂性以及良好的悬垂性与手感。预计 Evolo 非织造布将瞄准广 泛的耐用品与用即弃产品市场， 尤其是传统纺织品占支配地位的服装市场， 包括成人与儿童 的运动服、 便服以及工作服等。 例如 70 克/平方米-150 克/平方米的 Evolo 水刺非织造布可以 做 T 恤衫和运动服。

Fr

eudenberg 公司目前有一条 Evolo 中试生产线正在运转，该公司说，2000 年夏天在法 国 Colmar 工厂投产一条工业化生产线，并计划在 2002 年再投产一条 Evolo 生产线。 三、国内概况： 我国现有水刺布非织造布生产线共 18 条，其分布为浙江 8 条，广东 3 条，海南 2 条，安徽、 河南、北京、河北、四川各一条，这 18 条生产线中，7 条为欧洲设备，6 条为台湾设备，5 条为国产设备。 目前浙江省是全国水刺布生产的大省，杭州市是全国水刺布生产的大市，共有 4 条生产线。 现有 18 条生产线总计设计能力为 25000 吨，但实际生产能力仅为设计能力的 80%，达不到 设计能力， 原因主要是铺网机的实际生产速度远达不到设计水平， 例如 ASSLIN 公司铺网机 说明书上的速度为 60M/min，但实际只能达到 30-40M/ min，其次是梳理机速度低，不能按 设计能力生产。个别工厂的烘干能力偏低，因而造成实际生产能力与原设计之差距。 目前 水刺布的主要用途分为三大类，即医用、人造革用和擦洁用，其销售方向是人造革用水刺布 主要是内销，医用水刺布主要是外销出口，擦洁用水刺布则出口与内销各占一部分。现在销 售价格， 最低为 28000 元/吨， 最高为 36000 元/吨。 各工厂实际生产成本为 22000 元/吨上下， 工厂有一定经济效益。 目前水刺布技术的发展方向是向着高速度、高质量、滚筒式水刺迈进，影响我国水刺技术前 进的原因主要是缺少大型高速度、高产量、高质量梳理机；我国尚不能制造滚筒式水刺机； 缺少实际铺网生产速度达 70-100M/ min 以上的铺网机；目前国内有关各水刺设备制造工厂 不能积极吸取美国、法国和德国各厂的成功经验进行分工合作，而是各自为政、互不配合。 我国的水刺非织造布的研究开发生产已近十年，无论从品种、规模、质量、设备都有显著的 提高，基本上适应了目前国民经济发展的需求。水刺非织造布的涉及了医药卫生、轻工、电 子、环保等学科领域，推动了国内传统化纤和差别化纤维的发展。 至 2000 年底，我国水刺非织造布生产线已达 18 条，其中欧洲设备为 7 条，台湾设备为 6 条，国产设备为 5 条。设计生产能力为 29450 吨/年。估计今年实际水刺非织造布产量 18500 吨/年。如销售单价按 34 元/kg 计算，总销售额为 6.29 亿人民币。水刺非织造布产量目前已 与日本持平，日本 1999 年实际产量 17000 吨/年，销售额按 738 日元/kg 计，总额为 12546 百万日元。如折合美元，日本为（1 美元=106 日元）11835.8 万美元，我国销售总额为（1 美元=8.3 元）7578.3 万美元。从上述数据分析我国水刺非织造布在相同的产量条件下，所 创造的附加值较低，与

日本相比相差 1.5 倍多。另据不完全统计，我国每年约进口来料加工 各类水刺布多达 4000 吨/年左右。我国水刺非织造布发展到今天，如何面对加入 WTO 后激 烈的国际市场竞争， 抛弃低水平重复建设的不良习惯， 创建具有我国企业自主知识产权等问 题，值得进行深入讨论。 1．我国水刺非织造布技术主要特点： （1） 今年我国水刺非织造布与去年相比生产线增加三条 （国产） 生产能力增加 3000～3500 ， 吨/年。但实际产量今年从去年 10000 多吨增加到目前 18500 吨，增加幅度为 45.9%。主要 是水刺非织造布生产企业重视了市场的开发，拓展了水刺非织造布的应用领域，用量增加。 其二是国际上生产和销售非织造布的大公司开始做中国水刺非织造布市场及产品， 结识我国 非织造布同行，物色合作伙伴，及收购兼并生产企业等。

（2）国内水刺非织造布主要集中在两大类，即医用敷料纱布、手术衣等以及人造革基布。 相关企业产品变化不大， 技术差异很小， 尤其表现在水刺人造革基布上， 而且重复建设突出， 为争夺市场份额而进行恶性价格竞争。水刺人造革基布售价下降幅度为（48000 元/吨降为 35000 元/吨）27.1%，实际有些生产厂销售价还要低的多，故下降幅度还要大。 (3)随国内水刺非织造布生产设备的发展， 国产水刺生产线比重增大， 目前为 5 条， 27.7%， 占 预计仍会继续增加。国产生产线主要产品是人造革薄型基布。工艺路线基本相同。设备仍属 跟随型，与欧洲进口设备相比，整体水平较低，缺少自己的知识产权及软件。 2.水刺非织造布的技术进步： (1).水刺非织造技术的多元化：目前，我国水刺非织造布前道工序清一色采用梳理成网工艺， 一定程度限制了水刺非织造布品种开发， 而日本在今年的大阪非织造布展览会上推出的水刺 非织造布来看，既有干法造纸浆粕/聚酯水刺布，又有合成纤维纺粘（复合纤维）水刺布、 铜氨纺粘水刺布等。 我国在上述产品及工艺方面尚属空白， 这方面应引起非织造布行业重视。 随着国内水刺非织造布技术日趋成熟， 发展辊筒式水刺机是一个重要课题， 但要注意辊筒式 水刺机工艺路线配套，需要有高速成网机相匹配，如生产有网孔水刺布，平网水刺更换品种 较辊筒水刺要方便。多元化发展，有利于提高我国水刺非织造布技术水平。 随着水刺技术应用发展及完善， 水刺非织造布应用界线被突破， 跃向机织物和针织物的替代 领域，具有代表性的是德国 Freudenberg 公司生产的水刺纺粘非织造布，商品名为 Evolon， 它是将复合纺粘长丝纤网，经高压水针连续冲击，使长丝分裂成不同纤度（0.05～2.5dtex

） 的细旦长丝。Evolon 纺粘非织造布具有优良的力学性能，较高的透湿和透气性，手感柔软。 产品表面经整理后 Evolon 与普通的机织物和针织物同时具备良好洗涤性和优异的悬垂性 能。据介绍 70g/m2 的 Evolon 非织造布可做 T 恤衫，150g/m2 可制成运动服装等。 采用高压水刺技术对传统织物进行表面处理， 改善纺织材料的结构和性能。 使得纱线变得松 散并与相邻纱线中的纤维缠结，使得经、纬纱在交织点处的纱线连结更加紧密，随水刺头压 力增加而经纬纱的连结更加密实。 织物经高压水刺工艺后， 经纬纱线再次重新再分配而均匀 地分布在布面中，从而彻底消除了原织物本身具有的张应力。机织布经水刺后，具有很好的 起绒作用，增加织物厚度，透气，透湿能力增强，并改善上染率等。水刺技术在其他领域的 应用也具有广阔的前景。 (2).水刺生产线相关设备理性化：水刺缠结纤网加固机理表明，水经过喷水板，在压力作用 下，水针穿透纤网，并在传送带（底网）的织线（平板）上反弹，水针直接穿刺和反弹使得 纤网纤维位移缠结。在水刺工艺区中，配置负压装置吸水，将通过纤网的多余水份吸走。由 于纤维缠结受喷水头水压，吸水装置负压力，纤维网密度，生产速度及纤维性能等综合因数 的影响，水刺生产线在生产高克重时，往往需要提高水泵压力和吸水装置负压。根据国内目 前合成纤维及粘胶纤维性能， 东华大学非织造研究发展中心及国外专家普遍认为， 水刺非织 造布比较经济型的定量在 220g/m2 以下。整条水刺线在能耗方面，按产量与能耗进行比较， 每吨水刺非织造布耗电 2000～2500kwh， 明显高于纺粘 700～1000kwh， 热扎非织造布 150～ 200kwh，针刺非织造合成革基布 300～350kwh。国产高压水泵应用推广，尤其是水刺工作 压力 100bar 以下很适用，具有使用寿命长，备件更换方便，价格便宜，装机容量 45kw。

另外， 需要说明水过滤装置有两大系统， 即合成纤维及粘胶纤维水刺水过滤系统和棉及桨粕 水刺水过滤系统。 目前国内引进全部水刺的水过滤系统如不进行改造， 只能适合化纤水刺非 织造布工业化生产，其主要原因为：①由于棉纤维和浆粕纤维具有一定量短绒率，和不同成 熟度。②棉纤维在漂白工艺中，一些氧化剂可以使棉纤维发生降解，浆粕纤维中含有少量的 半纤维素，木素及果胶，脂肪，多糖类杂质，极易在水循环系统中形成胶状体，堵塞喷水板 喷水孔。这些往往需要考虑专用过滤器，并应配备足够容量以保证水循环系统工艺要求。 (3).产品技术与理论研究：水刺加工技术及机械两者如何紧密有机结合是一种重要的理

念， 它包含着工艺软件、实际经验和本地化的特色。非织造布生产受其工艺的影响和限制，许多 工艺数据均受特定条件（机械，原料，工艺，操作水平等）因素影响，光用实验方式得出， 完全的照搬，无法做出理想的产品。因此，企业必须根据自身软件和硬件条件具备的情况， 在反复实践中提高技术。开展企业技术进步是创新的关键。 我国水刺非织造布发展已近 10 年，随着加入世界贸易组织日期的临近，面对国际的竞争， 我们水刺非织造布企业，机械制造企业必须再次向世界同行业学习，降低成本，提高技术含 量和服务质量，创立自主知识产权，此外应迅速建立相关国家标准，促进企业水刺非织造布 的标准化和产品质量的稳定与提升。 目前，应积极鼓励企业、研究部门、市场营销三结合，开发自己的水刺法技术和产品，鼓励 申请自己的水刺法技术和产品专利。 多学科相结合改良水刺非织造布及机械设备， 应用新型 化纤及环保型原料，充分与湿法工艺，纺粘工艺，干法造纸工艺及传统织造工艺进行合理组 合，创出各种新型技术及水刺产品，是可行之道。东华大学与浙江、江苏等单位合作对水刺 法工艺技术理论，机械设备等进行了较系统的实验和理论分析，喷水力学模型建立，水过滤 系统淤堵机理分析， 水刺非织造布功能性整理等等， 这些研究成果缩小了我国与国外在水刺 法工艺理论研究上的差距，为开发新型水刺非织造材料起到理论指导作用。 3.看法与建议：水刺非织造技术应用领域广泛，由于用途不同后加工条件不同，对水刺非织 造布的要求各异，从发展的观点来看，我国水刺非织造布的品种和数量，尚不能满足水刺技 术的提高和应用范围日益拓展的需要，我国与国外水刺非织造布在设备水平、后处理工艺、 新产品研制速度、 新材料应用等方面均有差距， 为进一步促进我国水刺非织造布的技术进步， 提出下列建议： (1).行业协会应加强质量监督，整体提高产品技术水平，加快行业及国家有关标准制订，促 进行业内公平竞争。 (2).企业需积极成为创新主体，积极与研究部门合作，加快新品种研制，加强知识产权保护。 (3).企业应积极发展新技术、新工艺，提高企业产品档次与特色，重视“十五”期间技术更 新，在新设备、新技术上应敢于投资，保持技术上的领先地位