涤纶工业丝在汽车行业中的应用

涤纶工业丝在汽车行业中的应用

2002年6月，黑龙江省龙迪将日本东立公司从日本东立公司的1万吨丝绸生产中受益，表明中国丝绸工业走廊的快速发展始于。2003年9月,浙江海利得公司引进日本东丽年产1.5万吨和韩国晓星(嘉兴)年产9000吨项目的相继投产,使中国涤纶工业丝行业的发展进入了一个高速发展的阶段。近几年,我国涤纶工业长丝的产能突飞猛进,截止2009年底,中国大陆涤纶工业丝的产能已经达到96.6万吨,目前已经成为世界涤纶工业长丝的生产中心。1高强低伸及高强工业丝涤纶工业丝根据其性能可分为高强低伸型(普通标准型)、高模低收缩型、高强低缩型、活性型。其中高模低收缩型涤纶工业丝由于具有断裂强度大、弹性模量高、延伸率低、耐冲击性好等优良性能,在轮胎和机械橡胶制品中有逐步取代普通标准型涤纶工业丝的趋势;高强低伸型涤纶工业丝具有高强度、低伸长、高模量、干热收缩率较高等特点,目前主要用作轮胎帘子线及输送带、帆布的经线以及车用安全带、传送带;高强低缩型涤纶工业丝由于受热后收缩小,其织物或织成的橡胶制品具有良好的尺寸稳定性和耐热稳定性,能吸收冲击负荷,并具有锦纶柔软的特点,主要用于涂层织物(广告灯箱布等)、输送带纬线等;活性型涤纶工业丝是一种新型的工业丝,它与橡胶、PVC具有良好的亲合力,可简化后续加工工艺,并大大提高制品的质量。2汽车安全带和汽车胶管聚酯工业长丝在汽车行业中的应用主要有轮胎帘子布、安全带、安全气囊、汽车传动带和风扇带及汽车胶管。而目前用量较大是轮胎帘子布和汽车安全带。潜在用量较大还有紧固带和牵引带及汽牵引带及汽车蓬盖布。表1涤纶工业丝的分类与性能特点2.1、预防半钢子儒线轮胎用载重汽车一般采用斜交胎,斜交胎的骨架材料是聚胺帘子布,轻卡和微型车及轿车一般采用半钢子午线轮胎,半钢子午线轮胎骨架材料是聚酯帘子布。制造速度级较高半钢子午线轮胎一般采用高模低收缩型聚酯工业长丝帘子布,制造速度级较低半钢子午线轮胎一般采用普通型聚酯工业长丝帘子布,由于用普通型聚酯帘子布做子午线轮胎硫化定型需要增加一道后冲气工序且硫化定型时间长,因而影响和限制了普通型聚酯帘子布做子午线轮胎的发展。目前约80%轮胎厂均采用高模低收缩型聚酯帘子布做半钢子午线轮胎。一般来说,轻卡子午线轮胎每条平均用0.4-0.5公斤聚酯帘子布,轿车子午线轮胎每条平均用0.3公斤聚酯帘子布。近年来,中国高速公路发展很快,从而带动了汽车行业。WTO以后,中国的汽车行业速度连续几年保持大约40%左右速度增长。据悉,中国国内仅一家著名的轮胎厂前几年聚酯帘子布的计划用量就非常大,最近几年中国国内还有数万吨左右的缺口仍要通过进口管道方能满足子午线轮胎的需求。2.2、家企业汽车采用网络带的主要生产设备最近几年来,中国大约有20多家企业能做汽车安全带,但具备专业水准的也仅为10家左右。中国国内有影响力的汽车安全带生产企业为上海维欧爱织带有限公司、上海丰田纺汽车纺汽车部件有限公司、河北宁普凤凰织带有限公司、佛山通达汽车安全带有限公司,此四家企业生产的汽车安全带约占总量的80%左右,主导了中国汽车安全带行业的走势和发展。汽车安全带一般分为欧洲标准和美国、日本标准两大流派,安全带的欧洲标准注重安全带刚性,一般用加捻丝织造为多,而美国标准更注重整体性能,一般用不加捻丝织造。中国采用的是美国和日本标准。一般来说,汽车安全带由于有染色性能耐磨性能的要求,故对原料聚酯工业丝的要求非常高,中国国内只有上海石化和浙江海利得公司的聚酯工业长丝能满足这一行业的要求。制造汽车安全带采用耐磨型聚酯工业长丝作为原料。经线一般采用1000D/192f,纬线用500D/96f,锁边线用2500D/48f,其经线纬线锁边线使用比例为10:1:0.1。每辆轿车约需15米汽车安全带(每米安全带克重为60克);随着中国汽车工业强势发展,汽车安全带行业也必将大有作为。2.3、非涂层织物的开发21世纪初,中国汽车工业的快速发展,加上CMVDR294法规的颁布,国内越来越多的企业开始进入汽车安全气囊领域。目前情况表明,安全气囊产业供应链在中国日益变得完整,中国安全气囊总体的研发供给能力在增强。汽车用的安全气囊袋也是用中低旦涤纶工业丝织成的囊状织物,安全气囊特殊工作环境对气囊织物提出了很高的性能要求,为了承受来自高温高速气体的瞬时冲击,气囊织物不但应具有高强度,同时要有良好的伸长性能、高弹性回复性和能量吸收性。此外,由于高温气体把热能传给气囊织物使织物承受热负荷,气囊织物必须有一定的耐热性和耐老化性。为了使气囊易于折叠安装并能快速展开,气囊织物应该质量轻、柔软性好;为了使气囊能在短时间内展开以起到保护乘车人员安全的作用,但又不至于因为织物透气率过小使其中的气体不能及时释放而造成对乘车人员头部的过度撞击,非涂层气囊织物应有精确的透气性,以避免过热空气透过灼伤乘车人员。由于气囊的性能要求,目前用作气囊织物的原料主要从锦纶纤维与涤纶纤维二大类中选用。锦纶纤维具有初始模量低、断裂伸长大、弹性好及热焓量高等特点,自安全气囊发明以来一直占有绝大部分的市场份额,尤其是锦纶66长丝。涤纶纤维的耐高温性和耐冲击性不如锦纶织物,但随着气囊织物整理技术的发展,涤纶纤维以其成本低、强度高、耐化学性好、受湿度变化的影响不明显等优点而逐渐被用于气囊织物的加工。在设计气囊织物时,选用低旦长丝,可降低气囊质量,使之易于折叠安装。在非涂层织物的开发中,涤纶纤维以其优异的特性成为现今安全气囊原料的研究热点。涤纶纤维因其回潮率比锦纶66纤维低(前者3%、后者4.5%),织物透气性增加。开发非涂层涤纶织物可以免除上胶工艺,可以降低昂贵的后加工费用,减少安全气囊的体积和单重,提高柔软性;涤纶纤维原料价格比聚酰胺66纤维便宜,采用涤纶纤维可以有效地降低安全气囊袋的生产成本。3应用领域不断扩从目前HMLS涤纶工业丝生产技术的发展和下游用户对产品开发的迫切程度,可以认为其市场有以下特征:一是HMLS涤纶工业丝的品种规格日趋成熟,逐步取代原有的化学纤维,如粘胶纤维、锦纶等;二是市场应用领域的发展,特别是汽车业的发展,车胎用HMLS涤纶工业丝的需求增加;三是HMLS涤纶工业丝的特性被下游用户的不断认识,上下游的相互交流,对其品种和牌号完善和提高,开拓新的应用领域,如高性能输送带,汽车安全气囊等。随着经济的持续增长,中国现已成为亚洲乃至全球经济发展前景最被看好的国家之一。由于近年来汽车工业的高速发展,中国国内市场HMLS和DSP型涤纶工业丝的市场需求量一直居高不下。预计今后一段时期,中国国内HMLS型涤纶工业丝生产量将会进一步增长。近年来,北美、西欧、日本以及韩国等国家涤纶工业丝增长速度逐渐放缓,生产重心已开始向亚洲的一些发展中国家转移。随着中国汽车制造业的快速发展以及汽车轮胎子午化率的不断提升,今后几年内,中国涤纶工业丝产业将会得到较大的发展,并将对世界涤纶工业丝业的持续发展起到推动作用。由于涤纶工业丝及其帘子布是附加值相对较高的产品,吸引了许多企业加入和关注这一领域。由于涤纶工业丝一体化生产是降低生产成本的有效途径,注重原料、聚合、固相缩聚、纺丝、织造、浸胶的一体化,就能保证生产的产品具有成本优势。在今后发展中多注意和世界主要生产商的合作,充分利用其技术优势和全球化的营销网络,建设具有技术优势、规模优势和成本优势的世界级生产企业,促进中国涤纶工业丝行业的健康发展。4聚合工艺对deg含量和摩尔比的影响2009年中国汽车达到1379万辆,车用纤维的需求随着中国汽车的发展激增,高端产品如高模低缩丝、汽车安全带用丝、安全气囊用丝等市场容量也随着中国汽车工业发展迅猛而扩大。随着工业丝应用的长足发展,很多大型工业丝生产商均寻求上游工业丝级基础切片的生产即工业丝级连续聚合的发展。近几年浙江古纤道、浙江海利得、浙江海富、江苏恒力这些国内工业丝龙头或新兴企业均建成并投产了工业丝级连续聚合项目,其中除了江苏恒力化纤有限公司采用中国纺织工业设计院的聚合工艺外,其他工业丝龙头企业均选用了扬州惠通化工技术有限公司的5釜连续聚合工艺。涤纶安全带制造的中国公司AUTO-LIV-ACX、OPPMANN、BERGER-HOENIX都有扩产的计划,而这些高端涤纶工业丝的准入门槛是相当高的,这就对上游工业丝级连续聚合生产的要求更高,要求生产出来的工业丝级基础切片端羧基稳定,DEG含量低,分子量分布均匀,这些对工业丝级聚合工艺都提出了很高的要求。由图1和表2可见,反应温度T和摩尔比EG/PTA对DEG的生成量影响很大,随着反应温度T增大或者摩尔比EG/PTA增大,都会造成DEG含量的上升,因此在工业丝级聚合工艺中尽可能降低反应温度和EG/PTA的摩尔比是相当重要的。在聚合工艺中如何控制分子量分布均匀也是不容易的。首先我们希望物料在反应中能逼近平推流的效果,使得分子链增长的时间基本一至,而串联的反应釜越多,则反应越趋向于平推流。其次,想分子量控制窄的话,对温度控制的精确越高越好,可控手段越多越好,温度变化越大越不利于分子量控制。目前国内PET聚合工艺主要有3釜连续聚合流程、4连续聚合釜流程、5釜连续聚合流程,由上述分析说明选取低温低摩尔比的5釜连续聚合工艺做涤纶工业丝级基础切片是合理的。5发差别化产品虽然我国涤纶工业丝企业在全球涤纶