ES短纤初期研究报告

1、ES短纤初期研究报告一、双组份短纤概述 为迎合消费市场对高感性化、高功能化纺织品的需求，必须对传统的纤维制造进行变革，开发出高功能纤维、高感性纤维、智能纤维以及可降解纤维等。双组分纤维的开发则是实现纤维高感性化、高功能化的一个重要手段。它可以通过喷丝板形状设计、聚合物的配方设计以及纺丝纤维的截面设计等多种形式，获得各种性能、风格的新型纺织材料。 双组分纤维大体分为皮芯型、并列型、基质- 原纤型纤维，高分子材料的两组分体积比可以 在（30 : 70) (70 : 30)调整，纤维纤度可以在26 旦选择，长度可以是4, 6, 8, 12, 38, 51，65 mm等。皮芯型双组分纤维优点：1)温和

2、的黏合条 件。皮层材料有较低的熔点，在非织造布生产过 程中作为黏合剂使用。2)节约成本。表层聚合物 提供光泽、可染性或稳定性等特性，芯层聚合物 提供材料的强度，同时能够降低成本。3)两种材料性能组合。4)对一些难以纺丝的材料可以同易纺材料组合实现纺丝，以生产具有不同性能的产品。目前，国内市场以v(PE)/v(PP)的 PE/PP皮芯型复合纤维（ES纤维）为主。并列型双组分纤维中两个组分的分布呈并列状态，两组分可以是完全不同的聚合物，如PET/聚酰胺（PA)6,也可以是熔体流动速率 (MfR)不同的同种聚合物（如间规PP/等规PP)， 并列型纤维也可做成体积比为50 : 50与20 : 80等。

3、基质-原纤型纤维大多用于生产微纤维，包括 橘瓣形和海岛形，用于合成仿麂皮、人造革、揩布、 超细过滤介质、人造动脉和其他特殊应用。其具有的优点：橘瓣型常用针刺机械力或水刺喷射力使橘瓣剥离，纤维比表面积增加，手感更好，以此制造具有异性截面的超细纤维，可应用于人造麂皮和过滤材料。海岛型的“岛”通常是溶纺聚合物（如 PA，PET或PP)，“海”则为聚苯乙稀、塑化体或皂化聚乙烯醇等，多用于合成皮革、揩布等。 下表为双组份纤维总览表：类型聚合物组份成品纤度dtex 比例 皮芯型PET/PET PET/LLDPE PP/PP PE/PE1.7-6.730/70 70/30 偏心皮芯型PP/PP PE/PE1

4、.7-6.730/70 70/30并列型PET/PET PP/PE PP/PP PE/PE2-2050/50中空并列型PET/PET PP/PE PP/PP PE/PE2-2030/70 70/30中空偏心并列型PET/PET PP/PE PP/PP PE/PE6.77.8 1730/70 70/30带中心桔瓣型PET/PA6 PET/PA660.1-0.250/50 65/35无中心桔瓣型PET/PA6 PET/PA660.1-0.250/50 65/35条纹型PET/PA6 0.1-0.250/50 65/35导电纤维PA6/MB25 3090/10海岛纤维PP/PE PET/COPET

5、PA6/COPET 0.0550/50 70/30三叶型双组份纤维PP/PA615-2030/70 70/30混合纤维PET/PET PP/PP PA6/PA66 二、ES纤维的应用及市场 ES 纤维的 ES,是英文“Ethylene-Propylene Side By Side”的缩写，是日本智索公司开发出来的引人注目的聚烯烃系纤维的一种。作为一种新型的热接合型复合纤维，ES纤维在世界上获得了很高的评价。ES纤维，即低熔点双组分复合纤维，由两种具有不同低熔点的切片通过双螺杆纺丝机挤压挤出，采用复合纺丝方法而制成（聚丙烯PP/聚乙烯PE 复合)，两种成分构成，截面形式为“皮芯型”、“并列 型”

6、。由于两组分的熔点不同，其纤维在一定加热温度下表面熔融而芯层不熔，如皮芯型PP/PE复合纤维，皮层PE熔点为130左右，芯层PP为165-170。国内最早研制出ES纤维的是上海合成纤维研究所，当时只有1条实验生产线，后在浙江设立了实验分厂，目前在广东、淅江、江苏等地均有ES纤维生产。ES纤维属于我国纺织工业重点发展品种，ES纤维突出的优点和品质已逐步被人们所认识，其应用领域和市场发展前景是不可估量的。ES纤维经过热处理后，纤维与纤维互相粘结，便可形成不用粘合剂的非织造布。选择不同的热处 理方式,可获得不同效果的非织造布。例如，采用热 风粘合式可生产出蓬松性非织造布，采用热轧粘合式可生产出高强度

7、的非织造布。ES纤维系列具有广泛的加工适合性，现存的主要非织造布加工法都可以使用ES纤维，例如热乳法、热风法、针刺法、湿法、水刺法等。ES纤维的问 世，大大丰富和优化了非织造布领域的产品品种和质量，从而推动非织造布档次迈上了一个新的台阶。大力发展ES纤维，以进一步推动非织造布的技术进步，这对迅速改变我国产业用纺织品的现状和提高产品档次具有重大的意义。ES纤维非织造布领域的应用：1、ES纤维是一种最理想的热粘纤维，它主要 用于非织造布热粘法加工。当梳理后的纤维网通过 热轧式或热风贯通式进行热粘合时，低熔点组分在纤 维的交叉点上形成熔融粘着，而冷却后，非交叉点的纤维仍保持原来的状态，这是一种“点状

8、粘合”而不是 “区粘合”的形式，因而产品具有蓬松性、柔软性、高强 度、吸油、吸血等特点。近年来，热粘合法应用之所以发展迅速，完全有赖于这些新型的合成纤维材料。2、ES纤维与PP纤维混合后进行针刺或热粘合处理，使ES纤维相互交联并粘合,这种方法具有 不需使用粘合剂和衬底布的优点。3、ES纤维与天然纤维、人造纤维、纸浆等混合后，通过湿法非织造布加工工艺，可以大大提高非 织造布的强力。4、ES纤维还可以应用到水刺法上，纤维网经过水力穿刺加工相互交缠,干燥时，纤维的卷曲使之相互绞合而不是熔融粘合，形成具有伸缩性能的非 织造布。5、ES纤维具有广阔的用途，它应用最多的领 域是卫生用品的覆面材料，因为ES

9、纤维的柔软性、 低温加工性、无毒无刺激性及轻量化，所以是制造高 档妇女卫生巾和尿布等系列卫生用品的理想材料。 美国、西欧、日本这三大市场的一个共同特点就是卫 生用非织造布是所有非织造布用途的最大领域。在 曰本，由于他们对品质的重视，复合纤维使用的比率 是非常高的,ES纤维在卫生材料的用量就占其总量 的70%。随着我国的进一步开放和人民生活条件 的提高，逐渐提高卫生用品的档次，釆用高比例ES 纤维的非织造布，是今后该市场发展的必然趋势。6、ES纤维还可应用于地毯、汽车用壁材和垫 材、棉胎、保健垫褥、过滤材料、绝缘材料、园艺家用 材料、硬质纤维板、吸附材料及包装材料等。 目前，国际上双组分纤维的生

10、产公司主要为 日本Chisso公司、韩国Huvis公司和台湾远东公司，其中，日本双组分纤维水平处于世界领先地位。丹麦Fiber Vision公司是全球最大的一次性卫生用 品纤维生产商,也开发出了双组分纤维。据日本Chisso公司的统计,2012年，世界双组 分纤维的产量为330 kt。其中，亚洲225 kt,美国 56 kt,欧洲49 kt。日本的年产量为112 kt，占世界 首位。双组分纤维的主要用途是卫生领域所用 的热黏合非织造布。 目前，国内双组分纤维领域主要使用复合短纤维热乳或热风工艺生产非织造布，其中，采用3, 4, 5mm的ES超短纤维 得到了市场的青睐，其产品要比单组分的手感更

11、柔软、强度更高、延伸更大，具有良好的透气性， 是卫生用品表层无纺布的生产原料。预计我 国ES纤维需求量2015年将达到320 kt, 年增长率约为16% ;同时，ES纤维作为热黏合物质取代黏合胶来生产无尘纸，市场的需求 量也不断增长。国内ES纤维生产主要集中在江浙 地区，我国双组分纤 维生产企业的生产情况见下表： 生产企业 2009年产量kt20013年产量kt扬子石油化工厂1215宁波天诚化纤有限公司1020江苏恒神纤维材料有限公司88绍兴市耀龙纺黏科技有限公司1015嘉兴新丰特种纤维厂2030江南高纤股份有限公司2580广州艺爱丝纤维有限公司1520浙江海宁新能纤维有限公司08注：其中ES

12、纤维约占30%-40% 目前国内ES纤维缺口很大，国外一些纤维生产企业在国内投资呈增长趋势，美国hill公司，日本尤尼吉可等公司在华都有投资。 三、ES纤维生产技术1、原料1）、ES用PPES纤维中，PP在双组分纤维芯层，对专用PP 树脂质量指标的要求主要是MFR高且波动小、等 规指数高和灰分小等，这些性能直接影响纺丝性 能和成品丝的质量，一般MfR控制在2035 g/10 min,等规指数大于95%。国内企业生产ES纤维所 用PP主要来自：中国石油天然气股份有限公司 (简称中国石油）辽阳石化分公司（简称辽阳石化 公司）生产的PP 71735, PP 70318;中国石油化工 股份有限公司（中

13、国石化）镇海炼化公司生产的 MFR212 g/10 min的PP，经降温母粒调整MFR在25 g/10 min左右；南京金陵石化公司生产的PP 225和上海金山石油化工公司PP 2600。2）、ES用PE目前，国内双组分 HDPE原料以进口为主， 如卡塔尔的M200056、马来西亚的HI1600J、美国 的8920等。中国石油抚顺石化公司生产的HDPE 2911，熔点134丈左右，因熔点较高不能满足高档无纺布生产要求；中国石化北京燕山分公司（简 称燕山石化公司）生产的HDPE 1508S,是1-丁烯作共聚单体，熔点较低，可纺性好，满足高档卫生材料对原料性能要求。在江南高纤股份有限公 司、嘉兴特

14、种纤维厂等应用表明，在双组分PE/PP 短纤维的生产中，燕山石化公司的HDPE 1508S无 飘丝、并丝、断头丝的情况，卷绕情况良好，在针 刺、水刺、热黏合无纺布的加工中，纤维的梳理过 程正常,热黏合性能佳，使用情况良好。目前，国内使用的双组分纤维用HDPE生产 工艺主要有溶液法、气相法、浆液法，1822 g/10 min,密度0.9500.960 g/cm3,溶点 130 右。ES纤维用作生产热风无纺布或热轧无纺布， 对聚乙烯的要求不同。在热风无纺布的生产中， 纤维网面和热风是区域内的面接触，选择熔程较窄的聚乙烯有助于改善无纺布的手感和强度。热轧的粘合过程是靠一对加热辊挤压粘合，出来的无纺布

15、是点粘合，选择熔程较宽的聚乙烯增加热轧点之间的网状粘合，有助于提髙热乳无纺布纵向、横向的强力。2）设备 ES短纤维设备采用复合纺丝机生产ES皮芯复合纤维，其核心是纺丝箱体、组件的设计和加工。 除纺丝组件和冷却吹风设计与所需的纤维截 面相关之外，纺丝线的设计通常与纤维截面不相 关。尽管冷却吹风的设计对某种纤维品种是非常专 业化的，但冷却设备还是适于大多数纤维品种的生 产。不同纤维截面的纺丝组件的设计有几种技术。 在这个领域已经发表了许多专利。最常采用的一种技术 是叠板技术。在这种技术中，两种聚合物熔体细流通过双组分纤维专用组件叠板被导入，在进入喷丝板之前形成共轭（双组分）熔体流。喷丝板排布的主要

16、设计标准是每种聚合物熔体细流的压力降。 两部法生产ES短纤维和目前常规短纤的加工设备相差不大。主要在于产量的选择。 目前国内主要的ES短纤设备进口设备以法国欧瑞康纽马格公司双组分短纤维生产线的产能所占比例最大，运转中的 产能已达450 t/d。国产设备上海太平洋纺织机械成套设备有限公司可以提供成套生产设备。3）生产工艺 ES短纤维无纺布目前主要有2种方法生产（1)热风生产线。也就是2步法生产无纺布。该无纺布具有蓬松度高，弹性好，手感 柔软，保暖性强，透气透水性好等特点，但其强 度较低，易变形。（2)热轧生产线。也就是一步法生产ES纤维无纺布（其中以德国德国莱芬豪舍公司双组分纺丝成网技术为代表，

17、恒天嘉华无纺布公司采用此法生产无纺布）在产品质量上2步法产品质量优于一步法。 2步法生产工艺流程如下： 前纺工艺： 纺丝温度根据2种原料的MFR来定，如果PE和 PP的MfR之比接近1.0,纤维截面为皮芯型，如果MfR之比大于1.5,则纤维截面呈偏皮芯型，一般为纺丝箱温度为250270，侧吹风湿度为85% ± 5%,侧吹风温度为(20 ± 2)侧吹风速率为 1.01.6m/s,。双组份比例关系一般为50：50，同时根据性能要求可以调整，PE和PP比例关系可以由30：70到70：30后纺工艺： 1、后纺拉伸速度对纤维的卷曲率影响显著，降低拉伸速度，由于纤维在卷曲箱内的停留时间

18、延长， 纤维卷曲后在挤压状态下卷曲波形未伸展开便得 到充分的定型，纤维卷曲率提髙。低速拉伸有利于提髙无纺布的生产稳定性，减少无纺布生产时的热收缩。2 、ES纤维大多采用两级拉伸，主拉伸在第一级拉伸，作用是将原丝拉细，使大分子取向，提髙强度。拉伸倍数一般在3.5 -4. 5比较合适。第二级拉伸是辅助拉伸,主要作用是使大分子进一步取向、结晶，还有紧张热定型的作用，减少纤维在 生产无纺布中的热收缩。生产ES纤维第二拉伸倍率为1.1较适宜。总的拉伸倍数宜高不宜低，髙拉伸倍数生产的纤维大分子取向充分，刚性好，生产的无纺布蓬松，柔软。 3、ES纤维的卷曲效果关系到无纺布的开松、成网、布面强力和手感。卷曲波形小，纤维抱合力小，容易飞花,开松效果不好，无纺 布强力不足，布面板结不饱满不蓬松。卷曲波形较大的纤维，占据的二维空间较大,成网后纤维和 纤维的接触点多，粘合点多,无纺布的强力上升。 4、松弛热定型时间、温度，对成品纤维的蓬松度、抱合性等指标产生影响。松弛热定型温度一般设定在70-120。四、投资估算和效益 两步法ES短纤维生产线大部分采用进口装置，目前国内有采用国产设备的，上海太平洋纺织设备成套有限公司和上海合成纤维研究所通过技术合作可以提供成套设备及开车工艺。但和