澄清新型纖維的真相（二）——氨綸

趙永霞　董奎勇

氨綸是彈性纖維中最早開發(fā)且應用最廣、生產(chǎn)技術(shù)最為成熟的品種。但對于市場上的一些消費者來說,萊卡?(LYCRA?)的名氣要比氨綸大得多,甚至到了“只識萊卡?不識氨綸”的地步。而一些商家在進行產(chǎn)品宣傳時也以偏概全,混為一談。一些“專業(yè)人士”干脆將萊卡?作為氨綸的俗稱,加劇了普通消費者的錯誤認識。

事實上,氨綸是一類彈性纖維在中國的名稱;而萊卡?只是美國DuPont(杜邦)前全資子公司 — Invista(英威達)公司所生產(chǎn)氨綸的商品名,由于該公司在氨綸領(lǐng)域中占據(jù)市場領(lǐng)先地位,萊卡?幾乎就成了所有氨綸的代名詞。

1氨綸的本源

氨綸是聚氨基甲酸酯纖維在我國的商品名,英文學名為Polyurethane fiber(簡寫為PU fiber),國際上稱為斯潘德克斯(Spandex,即彈力纖維),也稱聚氨酯彈性纖維(elastane fiber,國際代碼EL);在中國標準中,氨綸被稱為聚氨酯彈性纖維(Polycarbaminate),歐盟稱其為Elastane或Polyurethane,而“Elastane”在中國標準中指彈性纖維,不特指氨綸。

除了萊卡?以外,Creora?、ROICA?、Neolon?(尼奧綸)、Dorlastan?(多拉斯坦?)等都是其他一些公司開發(fā)的氨綸的商標名,使用時需加商標號,且不能用以替代氨綸。

氨綸是指分子鏈中含有 85%(質(zhì)量含量)以上聚氨基甲酸酯鏈段結(jié)構(gòu)的長鏈形高分子化合物的纖維。氨綸屬線型嵌段共聚物,其分子結(jié)構(gòu)中含有兩種鏈段,一種是軟鏈段,賦予纖維彈性;一種是硬鏈段,賦予纖維分子間的相互作用力,保證纖維具有一定的使用強度。獨特的分子結(jié)構(gòu)賦予氨綸超強的拉伸和回復能力,氨綸可以牽伸到自身長度的5 ～ 8 倍,彈性回復率高達 98%。此外,氨綸還具有纖度小、強度高、密度小、染色性和色牢度良好等特點,是一種綜合性能優(yōu)良的新型紡織原料。

氨綸共有兩個品種,一種是由芳香雙異氨酸酶和含有羥基的聚酯鏈段的鑲嵌共聚物(簡稱聚酯型氨綸),另一種是由芳香雙異氰酸酯與含有羥基的聚醚鏈段鑲嵌共聚物(簡稱聚醚型氨綸)。

紡織上應用的氨綸彈力絲主要有兩種類型:氨綸裸絲及氨綸加工紗。根據(jù)所用纖維或紗線類型及加工方式的不同,氨綸加工紗又可分為包芯紗、包覆紗或合捻紗。氨綸包芯紗是以氨綸裸絲為芯紗,外層包覆以不同的纖維或紗,可通過環(huán)錠紡、氣流紡、渦流紡等方法紡制。氨綸包覆紗具有彈性伸長率大(300% ～ 400%)、紗支粗、強力高的特點,多用于針織高彈織物,分單包、雙包兩種方式,是氨綸加工紗中最常使用的品種。

2氨綸的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀

2.1發(fā)展歷程

聚氨酯的研究最早始于德國,1937年由德國Bayer(拜耳)公司第一次合成出聚氨酯類聚合物,并申請了專利。美國DuPont公司于20世紀50年代后期最先采用干法紡絲路線進行了氨綸的工業(yè)化生產(chǎn),最初稱為“T – 80”,l962年以商標“LYCRA?”(中文翻譯為萊卡?)進行全設計規(guī)模的聚氨基甲酸酯粘結(jié)絲、復絲的生產(chǎn)。與此同時,美國橡膠有限公司推出由聚酯 – 聚氨基甲酸酯制成的粗支圓形單絲,商品名為“Vyrene?”,1963年日本東洋紡公司開始了商品名為“Espa?”的氨綸生產(chǎn)。1964年,Bayer公司和日本富士紡公司分別開始了“Dorlastan?”和“Fujibo Spandex?”品牌氨綸的生產(chǎn),DuPont公司與日本東麗公司合資的“Toray – DuPont”公司也于1966年開始“LYCRA?”的生產(chǎn)。到1967年,世界氨綸的年產(chǎn)量已達 6 800 t,生產(chǎn)工廠發(fā)展至 28 家。但氨綸制造技術(shù)上的障礙和后道加工技術(shù)的不成熟,加上當時預測需求過大,使得氨綸產(chǎn)品滯銷積壓,歐美許多廠家紛紛停、減產(chǎn)。在70年代除了DuPont公司之外,其它氨綸生產(chǎn)廠幾乎沒有新增設備,氨綸業(yè)發(fā)展緩慢。

進入80年代后,氨綸生產(chǎn)開始復蘇,擴建和新建企業(yè)活躍起來,世界氨綸產(chǎn)量由1980年的 2 萬t/a緩增到1985年的 2.5 萬t/a。進入90年代,美國、德國、日本等經(jīng)濟發(fā)達國家紛紛擴大氨綸生產(chǎn)能力,加速氨綸彈力織物的開發(fā),氨綸產(chǎn)量由1990年的 4 萬t/a迅速增加到1994年的 9.2 萬t/a,其中北美 2.3 萬t/a,西歐 2.3 萬t/a,亞太及其它地區(qū) 4.6 萬t/a。

Invista是目前世界上最大的氨綸生產(chǎn)商,其前身是DuPont公司的紡織與室內(nèi)飾材部(DTI),2003年9月,DuPont宣布將紡織與室內(nèi)飾材部更名為Invista公司,并開始使用新的公司圖標。這樣,Invista便成為全球最大的化纖和中間纖維的供應商。2004年,歐盟執(zhí)委會批準了科克工業(yè)公司以 44 億美元的現(xiàn)金收購杜邦紡織品部門英威達公司的交易。

亞洲是氨綸消費激增的地區(qū),也是氨綸生產(chǎn)擴增能力最快的地區(qū)。1995年前,全球最大氨綸生產(chǎn)廠商大多集中于歐美,而隨著需求結(jié)構(gòu)的調(diào)整,這一格局正逐步發(fā)生變化,其中韓國和日本的氨綸發(fā)展最為迅速,而中國近年來在這一領(lǐng)域的快速發(fā)展也不容小覷。

2.2我國氨綸的發(fā)展情況

我國氨綸的發(fā)展較為遲緩,1987年山東煙臺氨綸集團首家引進了日本東洋紡公司的氨綸生產(chǎn)設備與技術(shù),干法生產(chǎn)聚醚型氨綸,產(chǎn)能 320 t/a,1989年投產(chǎn),1998年擴產(chǎn),產(chǎn)能達到 2 500 t/a。至此不但在技術(shù)上由引進變?yōu)樽灾鏖_發(fā),而且大部分的生產(chǎn)設備與原料也實現(xiàn)了國產(chǎn)化。1998年興建了第五期工程,該合資項目共投資 5 億元人民幣,生產(chǎn)規(guī)模 4 000 t/a,2000年底建成投產(chǎn),投產(chǎn)后總產(chǎn)能達 6 500 t/a,居國內(nèi)之首。

原連云港鐘山氨綸有限公司從日本東洋紡公司引進產(chǎn)能為 320 t/a的氨綸干法紡絲的生產(chǎn)技術(shù)與設備,于1992年投產(chǎn)之后經(jīng)二、三期擴建,生產(chǎn)能力達到 1 500 t/a,1998年開始 2 000 t/a規(guī)模的第四期擴建,總產(chǎn)能達 3 500 t/a。此外,廣東鶴山氨綸廠于1992年與意大利NOY公司簽約引進了我國首套濕法氨綸生產(chǎn)設備,并于1996年投產(chǎn),產(chǎn)能為 500 t/a(聚合規(guī)模為 1 000 t/a,264 頭 × 2 條紡絲線)。2000年,國內(nèi)氨綸總產(chǎn)能達到 1.76 萬t/a。

近年來,我國氨綸產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)產(chǎn)能、產(chǎn)量、出口量和效益同步大幅度發(fā)展的勢頭。據(jù)統(tǒng)計,2001 — 2006年,我國氨綸產(chǎn)能從2.51 萬t/a猛增到 23.56 萬t/a,年均增速高達 56.5%;2007年產(chǎn)能達到 26.26 萬t/a,2008年新增產(chǎn)能 12.73 萬t,總產(chǎn)能達到 38.99 萬t/a。至2008年底,我國氨綸產(chǎn)能的前 6 位企業(yè)分別為英威達氨綸有限公司(5.1 萬t/a)、浙江華峰股份有限公司(4.4 萬t/a)、曉星氨綸(嘉興)集團有限公司(3.87 萬t/a)、江蘇雙良特種纖維有限公司(3.55 萬t/a)、浙江薛永興氨綸有限公司(3.20 萬t/a)、煙臺氨綸股份有限公司(2.20 萬t/a)。

3技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

氨綸有 4 種生產(chǎn)工藝,目前最成熟、產(chǎn)品質(zhì)量最好的是干法紡絲,此外還有濕法、反應法以及熔融法等。在 4 種生產(chǎn)工藝中,熔融法具有投資成本低、生產(chǎn)過程無污染等特點,發(fā)展前景良好。隨著纖維級聚氨酯切片技術(shù)的日益成熟以及熔融紡絲技術(shù)的完善,熔融紡絲氨綸產(chǎn)品已經(jīng)可以和干紡氨綸產(chǎn)品相媲美。

目前,我國主要的氨綸生產(chǎn)企業(yè)都采用干法紡絲技術(shù),大部分在建和待建的項目都計劃采用干法紡絲技術(shù)。從全球的產(chǎn)能情況來看,采用干法紡絲技術(shù)生產(chǎn)的氨綸占據(jù)主導地位(表 1)。氨綸干法紡絲技術(shù)以美國DuPont、韓國Hyosung(曉星)、日本東洋紡等為代表,不同生產(chǎn)商的聚合方法、纖維生產(chǎn)技術(shù)和加工過程具有獨特的技術(shù)特征。

4結(jié)語

近幾年快速的發(fā)展使中國氨綸產(chǎn)能和產(chǎn)量已經(jīng)躍居世界第一的位置,但是,快速的發(fā)展也帶來了一些問題,可以說,氨綸行業(yè)已經(jīng)進入了微利時代。面臨其他類別彈性纖維的競爭,只有客觀看待氨綸的優(yōu)勢與劣勢,才能保重這種具有代表性的彈性纖維的健康發(fā)展。