我国非织造擦拭布的现状和发展趋势

来源:用户上传      作者: 李瓒 郭建伟 靳向煜 朱民儒

　　近年来我国非织造布产业发展迅速，擦拭布是与工业生产和人们日常生活密切相关的非织造产品之一。本文概述了非织造擦拭布的种类、生产技术及发展趋势，并提出了其发展中一些需要解决的问题。最后从可持续发展的角度，简要介绍了可降解、易降解型纤维作为未来非织造擦拭材料原料的优势。
　　Recently, nonwovens industry is booming in China, among which, wipes is one kind of the end products that are closely to industry and people's daily life. The classification, production technology and the development tendency of nonwoven wipes were introduced in this paper, as well as some problems to be solved for its further development. In addition, the authors mentioned the importance of using biodegradable or easily degradable fibers for the sustainable development of nonwoven wipes industry.
　　
　　擦拭布是工业生产和人们日常生活中必不可少的清洁材料。随着非织造布产业在国内的快速发展，非织造擦拭布以其高产量、低成本的特点占据了中国擦拭布的主要市场。据英国Euromonitor InterNational公司调查，自2003年以来中国擦拭布市场一直以 10% 的年增长率增长，2008年其零售额达到 1.58 亿美元，预计在2013年将达到 2.3 亿美元。
　　擦拭布按加工方式可分为化学粘合擦拭布、热粘合擦拭布、针刺擦拭布、水刺擦拭布、熔喷擦拭布、纺粘擦拭布、缝编擦拭布等；按用途可分为产业用擦拭布和家用擦拭布；按厚薄可分为厚型擦拭布、薄型擦拭布、超薄型擦拭布；按干湿状态可分为干型擦拭布和湿型擦拭布；按其使用次数可分为耐久型擦拭布和用即弃型擦拭布。目前市场上常见的产品主要有湿巾，婴儿用擦拭布，医疗用擦拭布，面部护理、家用擦拭布，电子产品、精密仪器清洁布等产品。
　　1 非织造擦拭布加工技术的发展
　　1.1 熔喷工艺
　　熔喷法非织造布生产技术是将高聚物树脂通过螺杆挤出机挤压熔融塑化后，通过计量泵精确计量送给喷丝组件，在高速高压热空气流的作用下拉成超细纤维，在收集装置上形成熔喷非织造布。由于熔喷非织造布去污力强、手感柔软、不损坏被擦拭的表面，因此很有发展前景。
　　1.2 水刺工艺
　　水刺非织造布自进入擦拭布市场后，由于具有良好的均匀性和机械强力，已成为全球擦拭布的主导产品。此外，水刺技术和装备的进一步完善和改进也促进了水刺非织造擦拭布的快速发展。据统计，到2005年，水刺非织造擦拭布已占中国擦拭布市场的 70%。水刺非织造擦拭布一般以粘胶纤维、棉纤维为主要原料，因此具有良好的吸湿性和柔软性。据研究，水刺非织造擦拭布的吸水量可达到自身重量的10 倍以上。但当水刺擦拭布克重低于 25 g/m2时，产品的质量就无法保证，有待改进。
　　1.3 超细纤维擦拭布
　　超细纤维擦拭布是以超细纤维为原料，经水刺、针刺制得，目的是为了使擦拭布获得更好的擦拭效果。由于产品具有更大的比表面积，大大提高了对尘埃、微粒等的吸附性及对水分的吸收率。另外，超细纤维的手感极其柔软，对被擦拭表面几乎不造成伤害，且不掉绒屑。
　　1.3.1 双组分超细纤维纺粘水刺非织造布
　　双组分超细纤维纺粘水刺非织造布是一种新型非织造布材料，它融合了纺粘非织造布和水刺非织造布两种产品的优点和技术优势。大连华纶公司和江西吉安三江超纤无纺布公司联合开发了我国第一条“双组分超细纤维纺粘水刺非织造布”生产线，其方法流程为：先将PET与PA6切片分别放在 2 个不同的干燥塔中烘干，然后直落到不同的螺杆挤压机中进行熔融，之后分别进入熔体过滤期器中进行过滤，再分别由各自的计量泵按工艺要求计量输送到纺丝箱体中，由组件分配板各分为 8 股细流，组合成为 8＋8 的细流进入喷丝孔中喷出，成为纤维。而后经过冷却吹风及高速（5 000 m/min）气流拉伸进入铺网机中，形成纤维网层，进入到水刺机中，经多道高压水刺使纤维固结成布，并使原纤开裂成 16 条单丝，成为超细纤维，经烘干和卷取成非织造布出厂。
　　复合超细纤维经水刺开纤后纤度可达 0.08 dtex，纤维比表面积增大，固结后，可形成特殊的三维立体结构，其纤维结构更致密，吸湿性和透气性更好。同时水刺非织造布又克服了纺粘非织造布的缺点，其布面更平整、光洁，产品更柔软，强度远超过短纤维非织造布。工艺上，与桔瓣型短纤梳理成网相比，长丝不用梳理，故生产过程中不掉毛、不掉屑，克服了梳理难的问题。
　　对纺粘水刺非织造布来说，水刺是个关键的工序。水刺不仅使桔瓣型短纤维充分裂离成超细纤维，并使其在高压微细水射流作用下相互缠结，从而使纤网得以加固而具备一定的物理机械性能。超细纤维开纤率的高低，对产品的性能影响很大。若开纤率高（大于 60%），产品柔软细腻、均匀致密、强度高；若开纤率低，则达不到超细纤维应有的特点。因而，对纤维的缠结和开纤来说，水刺工艺参数的设定尤为重要。
　　研究发现，为了取得良好的缠结效果，选择合理的水针板、优化水刺压力配比是关键。若预刺压力设定偏低，则会较大地影响最终纤维缠结和开纤的效果；相反，若设定偏高，则会导致纤维过早开纤，在产品表面形成较为致密的一层纤维，从而会削弱第 2、3 道水刺的功效，造成产品“夹生饭”的现象。牵伸机以及水刺鼓及网帘的相应改造也会优化产品品质，使产品更加均匀平整、光滑、柔软、细腻、少毛刺。据报道，第 1 道水刺的压力设定在设计值的 70% ～ 80%为佳，第 2、3 道水刺的压力则依次增加，达到设计值，产品效果最佳。因水刺开纤后，超细纤维吸湿性能大大提高，再加上超细纤维水刺布致密的结构影响干燥机热量的穿透，使超细纤维产品较普通涤纶、锦纶产品不易烘干。因此，超细纤维的干燥温度设定要比相同克重的普通涤纶、锦纶产品高 10 ～ 15 ℃。
　　1.3.2 碱减量法海岛超细纤维非织造布
　　海岛纤维分为定岛和不定岛两种。一种方法是先将可溶性聚合物与另一种不可溶性聚合物经复合纺丝制成双组分纤维，其中一种聚合物以微纤的形式（岛组分）分布于另一种聚合物基体（海组分）中，使用时用溶剂溶去可溶组分（海组分），即可制得超细纤维，其纤度可达 0.05 D，该纤维中海/岛的比例可更改，其细度和截面形状也可进行控制；另一种方法是将两种不同性能的聚合物混合后，使其中一种聚合体以微滴形式均匀分散于另一种聚合物中，经共混纺丝制成不定岛型海岛纤维，经抽提去除海组分后即可得到超细纤维。分纤后还要进行含浸、烘干、染色等其它处理。其中经过PU浸渍后，超细海岛短纤维非织造皮革擦拭布具有抗撕裂性能。由于具有特殊的表面结构，因而还具有高吸水性、除尘性，可节水、节省清洁剂等。

　　海岛型开纤后获得的超细纤维纤度比桔瓣型更小，目前大多数桔瓣中空型纤维的纤度为 0.125 D，而海岛型可自由变化海与岛的比例，并适当调整纤维细度，如果海岛型开纤前原丝为 3 D，34 个岛则其纤度为 0.088 D，若为 64 岛，开纤后其纤度可以达到 0.046 D，不定岛的甚至达到0.001 D以下，比现在的桔瓣型细很多。
　　在实际生产中，针刺工艺更适用于海岛超细纤维的开纤。与水刺类似，在针刺工艺中，必须选择合适的刺针型号，同时根据产品的缠结效果和表面情况调整针刺深度、针刺密度和步进量等工艺参数，以取得良好的密度和平整度。在梳理过程中，超细纤维在开纤前纤度较大，并且具有一定的长度，但是由于组分复合界面间的粘着力较弱，纤维在针布较大的梳理力作用下容易发生局部开纤。开纤后，超细纤维的比表面积增加，使摩擦静电增大，转移困难。另外，超细纤维极易缠绕针布，使纤网质量受到破坏，严重时甚至没有纤网输出。因此，超细纤维在进行梳理时，应该在不影响均匀度的前提下，对梳理机锡林、工作辊和剥棉辊的速度进行适当调节。
　　2 非织造擦拭布的可持续发展
　　目前中国的非织造布产业正逐渐向可持续性发展，以实现资源循环利用，减少环境污染。非织造擦拭布作为短期使用或“用即弃”产品，产品丢弃后引发的生态环保问题正日益引起公众的关注。因此，选择可降解、易降解型纤维为原料将成为未来非织造擦拭材料的发展趋势。棉纤维、木浆纤维及聚乳酸（PLA）纤维都是常见的可降解材料。
　　2.1 棉纤维
　　棉纤维作为传统的天然纤维，由于绿色环保，且产品易生物降解，正重新受到人们的重视。在过去几年里，非织造布生产商开发棉非织造布产品的兴趣日渐浓厚，能适应加工棉纤维的非织造布生产设备也日益增多。目前，国内外很多企业纷纷加大了对以棉纤维为原料的擦拭布的投入。
　　法国NSC公司利用水刺热粘合技术，生产以棉纤维为原料的擦拭布。100% 棉纤维或者棉与其他纤维混合后制成的非织造擦拭布的克重与传统擦拭布相似，为 40 ～ 50 g/m2，产能可超过 200 kg/h，取决于棉纤维的质量。国内的稳健医疗集团也生产了以棉为原料的系列水刺非织造布产品（商品名为PureCotton），包括擦拭布、湿巾等。
　　2.2 木浆纤维
　　近年来，随着干法造纸和水刺非织造工艺的迅速发展，逐渐采用木浆为原料生产。因为木浆具有良好的亲水性，浸透水时可达 33% ～ 35% 的含水率，纺粘强力高（纵横向），短纤梳理纤网具有纺织品的柔软手感。另外，与棉纤维一样，木浆纤维同样也具有生物降解的优点，为废弃物处理提供了方便。
　　2.3 聚乳酸纤维
　　聚乳酸纤维是一种以玉米为原料，从中提取淀粉，经过酶分解得到葡萄糖，在通过乳酸菌发酵后生成乳酸，然后经过化学合成得到高纯度聚乳酸聚合物，通过熔融纺丝等加工技术制成的纤维。聚乳酸纤维可生物降解生成二氧化碳和水，降低非织造擦拭布丢弃后对环境造成的压力。
　　2.4 甲壳素纤维
　　在自然界中，甲壳素的年生物合成量为 1 000 亿t以上，是一种仅次于纤维素、蕴藏量极为丰富的有机再生资源。甲壳素经脱乙酰基后制成壳聚糖溶液，采用湿法纺丝制成纤维。这种纤维具有生物活性、生物相容性和服用安全性，其抗微生物作用来源于纤维的多阳离子，无论对真菌还是细菌都具有抑制作用，可用于皮肤护理和婴儿用品。目前我国的青岛即发集团等企业有小批量生产。
　　2.5 海藻酸盐纤维
　　海藻酸盐纤维是由海洋生物质原料加工而成的纤维新材料，其原料来自天然海藻中所提取的海藻酸。将海藻酸的可溶性钠盐 ―― 海藻酸钠以水为溶剂、以氯化钙水溶液为凝固剂进行纺丝加工即可得到海藻酸盐纤维。海藻酸盐纤维不仅原料来源广泛、可再生，而且生产过程绿色环保，符合环境友好和可持续发展趋势。
　　3 结语
　　目前，国内擦拭布的人均占有量与发达国家相比相差甚远，随着我国人们生活水平的不断提高、国民经济的持续稳定发展，非织造擦拭布市场前景广阔。
　　但就水刺非织造擦拭布而言，我国正逐渐趋向于供过于求的局面。这主要是由国内水刺生产线过量的安装并投入生产引起。中国产业用纺织品行业协会水刺非织造布分会2011年2月的统计报告显示，我国目前共有 93 家水刺非织造布生产企业，160 条水刺非织造布生产线。2010年我国水刺非织造布生产能力约为 32.5万t，同比增长 12%；实际产量约为 23.2 万t，同比增长 17.8%。截止到2011年9月，国内水刺非织造布生产线又签约 13 条，预计到2012年，国内水刺工艺新增产能将达 3 万 ～ 4 万t，受卫生材料市场需求旺盛影响，以上生产线大都为直铺生产线。虽然市场需求不断增大，但产能的扩张和原料价格的不断上涨进一步压低了水刺非织造布生产的利润空间。因此，新技术的探究和高档产品的开发，成为解决问题的关键。
　　超细纤维非织造布的成功引入，为非织造擦拭布的应用与发展开辟了新纪元。同时，非织造擦拭布作为用即弃或者短期使用材料，会造成环境压力，不利于可持续性发展，因此，寻求新的易降解纤维作为非织造擦拭布原料已成为目前新的研究方向之一。
　　（注：文中配图均来自Ahlstrom公司。）
　　参考文献（略）

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