非織造布的應用現(xiàn)狀及前景

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(1 神華寧煤集團煤制油化工甲醇公司，寧夏銀川 750411；2 神華寧煤集團煤制油化工研發(fā)中心，寧夏銀川 750411；3 神華寧煤集團煤制油化工烯烴公司，寧夏銀川 750411)

非織造布的應用現(xiàn)狀及前景

王啟1，姜慧婧2，楊瑋婧2，胡琳2，王健3

(1 神華寧煤集團煤制油化工甲醇公司，寧夏銀川 750411；2 神華寧煤集團煤制油化工研發(fā)中心，寧夏銀川 750411；3 神華寧煤集團煤制油化工烯烴公司，寧夏銀川 750411)

重點介紹了非織造布的特點及在醫(yī)療衛(wèi)生、過濾分離、土工建筑、交通工具、安全防護等五大重點產業(yè)領域的應用現(xiàn)狀。分析了我國非織造布產業(yè)發(fā)展過程中存在的問題，并就未來的發(fā)展方向做了展望。

非織造布，應用，前景

非織造布，又叫無紡布，是由定向的或隨機的纖維而構成，因透氣、柔韌、無毒、易分解、可循環(huán)再用等優(yōu)點成為新一代的環(huán)保材料。

生產非織造布用的纖維種類多樣，主要有丙綸(PP)、滌綸(PET)，錦綸(PA)、粘膠纖維、腈綸、乙綸(HDPE)、氯綸(PVC)等，非織造布以其豐富的原料來源、獨有的結構、多變的工藝及生產成本上的優(yōu)勢，迅速滲透到醫(yī)衛(wèi)、交通、建筑、工業(yè)、農業(yè)、環(huán)保等諸多產業(yè)領域。本文將分別從醫(yī)療衛(wèi)生、過濾分離、土工建筑、交通工具、安全防護等五大重點產業(yè)領域來概述非織造布的應用情況[1-2]。

1 非織造產品的應用領域

1.1 醫(yī)療衛(wèi)生領域

醫(yī)用非織造布在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)應用廣泛，按用途主要可分為防護性醫(yī)用品和功能性醫(yī)用品。

防護性醫(yī)用品包括醫(yī)護人員使用的手術服、消毒隔離服、殺菌布、紗布、繃帶、洞巾、床單等，大多為一次性的“用即棄”產品，因此市場需求巨大。如高端醫(yī)用復合材料制成的“三抗”(抗血液、抗酒精、抗病毒)手術隔離服對血液、細菌、病毒的阻隔率高達99%以上，可有效防護醫(yī)務工作者[3]。海斯摩爾生物科技有限公司研制的殼聚糖纖維制成的無紡布具有極好的抗菌性，可有效避免傳統(tǒng)紗布包扎傷口帶來的二次創(chuàng)傷。2003年春季，杜邦推出了兼具舒適性與防護性的Suprel非織造布[4]。杜邦使用克重為41g/m2的Tyvek織物制得防護服，可以有效屏蔽呈氣溶膠狀態(tài)的流感病毒，能用于大面積蔓延的甲型H1N1流感，同時具有阻燃功能[5]。我國的防護性醫(yī)用非織造布產品一直處于產業(yè)鏈的中低端，表現(xiàn)為制品質量參差不齊、功能性及舒適性差。

功能性醫(yī)用品包括人造皮膚、人造血管、人造內臟等人造器官，可采用具有生物適應性的纖維或特種超細纖維通過濕法、針刺法、水刺法加工制得的非織造布。如：用膠原和甲殼質纖維濕法成網和水刺法制成皮膚創(chuàng)傷修復材料；用直徑1.8μm的聚酯、聚酰胺或乙烯纖維經管狀針刺法制成人造血管等。國內功能性醫(yī)療用品目前基本依靠進口，由于需大于供，價格昂貴，國內已在研發(fā)，品種和數(shù)量都很少。

江陰金鳳特種紡織品有限公司申報的專利中提到一種防滲透、高透氣、超柔軟、超薄型復合非織造布，可廣泛用于制作嬰兒尿不濕、成人失禁墊、婦女衛(wèi)生巾等一次性產品[6]。山東俊富無紡布有限公司研發(fā)的一種吸液復合材料柔軟透氣、吸液量大、吸收速度快，可確保貼膚面干爽且在使用中不會滑移[7]。

隨生活水平和醫(yī)療服務水平的提高，人們對醫(yī)衛(wèi)的質量需求也不斷提高，這些都將進一步促進醫(yī)衛(wèi)耗材市場的擴增。

1.2 過濾分離領域

新型非織造布過濾介質，采用較大的比表面積及截面有較深紋理和溝槽的纖維為原料，使過濾介質有更大的粒子捕集性，從而可以提高過濾性能[8]。

在氣體過濾方面，美國的3M和HV公司、Lydall公司和Fibertex公司都有出色的非織造過濾產品，對空氣中的各種微粒、粉塵有較好的過濾效果，可為水泥廠、造紙廠、撲塵室和石灰窯等特殊工作場所提供更清潔的空氣。日本東麗研發(fā)的超細聚酯纖維無紡布，能吸附亞微米級的微粒子，主要用于防止細微灰塵的無塵室，用于電子、精密工業(yè)、藥品等空氣濾芯。歐洲盛德TM公司研發(fā)的過濾用非織造布能夠適應高濕度、溫度劇變等特殊環(huán)境，應用于抽油煙機、室內和車輛空調系統(tǒng)[9-10]。

在液體過濾方面，F(xiàn)ibertex公司生產的液體過濾介質適用于高流動性，過濾顆粒直徑在1μm～200μm，可用于化學品、陶瓷工業(yè)、視頻和飲料行業(yè)。美國H&V公司和Lydall公司開發(fā)的用于油品過濾的濾紙產品，可滿足最新排放和燃料經濟性標準的要求[9]。聚丙烯熔噴布用于過濾酸性和堿性液體、油漆時表現(xiàn)突出，被電池行業(yè)看做是良好的隔膜材料[11]。國內外對熔噴的開發(fā)力度很大，目前國內天津泰達、山東俊富等企業(yè)開發(fā)的聚丙烯熔噴高效過濾材料在國內已處于尖端水平[12]。

目前濾材市場上呈現(xiàn)出低質同類化的窘境，對于濾芯的自清潔、對煙和灰等多種微小顆粒污染的過濾效率、使用壽命和高溫過濾等要求較高的濾材更容易受到市場的青睞。

1.3 土工建筑領域

非織造土工布具有良好的過濾、隔離、加固防護、耐高溫、抗冷凍、耐腐蝕、耐磨擦等性能，可廣泛應用于道路、鐵路、隧道、水利及市政等工程建設，市場需求巨大[13-14]。

紡粘針刺法土工布因強度高，常用于諸如公路、機場和鐵路路基的鋪設，能防止路面開裂和路基增強。如玻纖和滌綸混合制成的玻纖土工布，可以有效地改變路面結構應力的分布，從而防止裂紋的產生和裂縫的擴展[15]。秦沈鐵路建設中采用土工格柵與非織造土工布的結合鋪設，增強了路基的抗沖擊性和穩(wěn)固性[16]。廣東俊富公司專為京滬高鐵設計的R-200型和R-400型產品完全替代進口產品，取得良好的經濟效益和社會效益。香港國際機場通過填海造地建成，使用了大量非織造土工布，達到了穩(wěn)定基層、防止材料遷移，同時允許水分自由流動的多重目的。

在水利工程中，長江堤防的修復和加固、南水北調、三峽工程、小浪底工程、黃河治理、長江口深水航道等巨型工程，都大量使用了各類土工合成材料[16]。梳理成網針刺無紡布的隔離、過濾和縱向透水、橫向排水性能最好，廣泛用于水庫、堤壩、水渠等反濾工程和對橫向排水要求較高的垃圾填埋場防滲工程[17]。大多數(shù)堤壩護坡都已廣泛采用了各種土工布，其中包括鋪設于護坡石下層用于隔離和反濾的針刺非織造土工布及鋪設于護坡表面抗沖蝕的長絲高強模袋布等。

在建筑領域中，非織造布最重要的應用是油氈基布，可采用滌綸短纖針刺非織造布或聚酯紡絲成網法非織造布。此外，非織造布還可用于建筑工程中屋面防水涂層基布、水泥增強材料、水泥澆灌模袋、隔熱保暖材料、壁面防水透氣材料、貼墻布、地面鋪敷材料、管道內襯及地基穩(wěn)定材料等。

值得一提的是，當今土工合成材料的應用，越來越多地采用復合或組合的方式以滿足多用途的需要，如非織造布與機織布的復合、非織造布與土工網或土工格柵的組合應用等等。如何提高土工合成材料強力的穩(wěn)定性、均勻性和耐老化性能，同時降低成本、提高成品率，是國產土工合成材料能否替代進口的關鍵所在。

1.4 交通工具領域

與傳統(tǒng)紡織品相比，非織造材料強度更高、更耐磨、耐熱，吸音效果更優(yōu)良[18-19]，性價比也更高，在汽車工業(yè)中使用的越來越多，目前在汽車上的應用已經超過40種，折算使用面積超過35m2。到2020年，每輛車平均消耗的非織造品約為40kg[20]。

汽車成型地毯，由三至四層不同材料組成，其外表面層為經過阻燃抗靜電處理的針刺地毯，通過模壓成型。門窗密封條，采用滌綸紡絲成網法非織造布和尼龍短纖靜電植絨材料復合而成。RIETER(立達)集團開發(fā)的ULTRA SILENTTM采用100% PET制成，應用于車身地板護板和發(fā)動機底部護板，可提供同類產品中最佳的噪聲吸收性。日本東洋紡公司開發(fā)的PBT紡粘非織造布，具有良好的柔軟性和成型性，可用作汽車車頂材料。用非織造布制成的車用過濾材料具有過濾效率高、阻力低、耐破度強等特點，可有效過濾各種粉塵、煙塵及微粒子，凈化車內空氣[21]。非織造材料已經開始應用在汽車的外飾材料中，特別是擋泥板和輪罩拱襯墊。美國FossManufacturing公司制造的非織造擋泥板，裝在轎車輪艙下面，能減少噪音和路上小石子或其他碎片的撞擊。另外，使用非織造布還可以實現(xiàn)引擎、傳動系統(tǒng)連接組件的隔熱。有效的隔熱能夠減少停車時汽車冷卻系統(tǒng)的啟動次數(shù)，從而實現(xiàn)省油的目的。

出于成本和省油的目的，低克重而不損害功能、可循環(huán)利用且環(huán)保的非織造布將在汽車制造的應用中占有更多市場。

1.5 安全防護領域

據(jù)調查，人類80%的傷害源于不完整、不健全的防護裝備。非織造布通過和其他材料混雜化、復合化，具有阻燃、防電磁波、防化學、防靜電等特殊功能，給其在安全防護領域的應用帶來新的發(fā)展機遇。

熔噴法非織造布，通過電暈放電處理，有效增強其捕集微細塵埃的能力，是目前防塵口罩和醫(yī)用防護口罩的主要過濾材料[22-23]。日本東麗公司開發(fā)出加入金屬疊層(可以是金、銀、銅或鋁材)的非織造布，對電磁波、雷達等均有很好的防護或偽裝作用，適合于軍隊裝備或者野外工作者使用。美國Unitech公司的Hybrid型防護服使用抗靜電聚丙烯SMS材料，適用于防護噴濺化學品可能帶來的危害，國內湖北新華公司采用同類材料制作的防化服也已投放市場[5]。杜邦生產的Tychem系列和Tyvek系列的多種防護服，可有效防護生化液體或氣體噴濺造成的危害[5]。陜西西元紡織技術研究所開發(fā)的特警戰(zhàn)訓服，集阻燃、耐高溫、抗撕裂、防靜電等多功能于一身，且可適應環(huán)境的變化。目前，我國個人防護裝備品種單一，產品檔次低、質量差，與國外存在著明顯的差距。

美國法律強制要求2013年所有新生產的汽車必須具備防止側面碰撞的安全氣囊，這將帶來被動防護材料如安全氣囊、安全帶的明顯增長。美國PerformanceFibers公司開發(fā)的用于汽車安全帶的Securus纖維，是一種PET和E-聚己內酯的嵌段聚合物，與PET纖維制成的安全帶相比，能量吸收可增加30%，乘員受到的撞擊力可減少30%[24]。瑞典AUTOLIV公司開發(fā)的新產品，將安全帶和安全氣囊合二為一，能夠分散汽車碰撞帶來的沖擊，有效防止肋骨折斷、內傷和瘀傷，尤其適用于兒童和老人[24]。

2 中國非織造行業(yè)存在的問題

中國非織造布產業(yè)從誕生發(fā)展到今天，取得了業(yè)界矚目的成就，產能和產量均位列世界前茅，應用領域有極大的擴展，技術和裝備水平也不斷提高。然而，非織造大國遠不能稱為非織造強國，我國無論從技術水平上還是產品質量、品種和檔次上，與發(fā)達國家相比還有很大差距，主要有以下兩方面[25]：

中低端產品過剩，高端產品依賴進口。盡管引進不少國外先進技術和設備，但縱觀行業(yè)整體來說質量低下的設備仍占較大比重，加之行業(yè)以中小型企業(yè)為主，從而導致我國非織造產品品種單一且附加值低，整體處于中低端水平，在國際市場上缺乏競爭力。從近些年的進出口情況也可看出，進口產品的單價遠高于出口產品的單價，說明我國市場以低端產品為主，高端產品主要依靠進口。因此，在引進國外先進技術和設備的前提下，堅持走自主研發(fā)之路，以科技創(chuàng)新來提升產品質量，加快產業(yè)優(yōu)化和轉型升級，逐步向生產功能化、差別化、多元化產品發(fā)展，最終實現(xiàn)由非織造大國向非織造強國的轉變。

標準制定滯后，專業(yè)人才缺失。行業(yè)標準是產品質量的保證和技術支撐，但我國各類相關標準的制定明顯滯后于行業(yè)發(fā)展，具體表現(xiàn)為標準化機構體系繁多，分類方法混亂、標準間的銜接協(xié)調程度不高，強制性法規(guī)更不健全，遠遠不能滿足行業(yè)發(fā)展需要。同時，人才缺乏、創(chuàng)新能力不足也已成為非織造行業(yè)發(fā)展的瓶頸，一些大型企業(yè)尚能注重吸收人才、培養(yǎng)人才，但更多的中小企業(yè)還沒有認識到專業(yè)人才在企業(yè)創(chuàng)新中所起到的作用。因此，敦促國家相關標準和法規(guī)的建立以及對專業(yè)技術人才的引進和培養(yǎng)，對推動我國非織造布產品的應用和發(fā)展具有重要意義。

3 非織造產品的前景

全球非織造產品需求在2017年的總產量將達到910萬噸，年增5.4%，亞太地區(qū)是最大的非織造產品市場，而最具驅動力的中國將在2017年占世界46%的市場份額。未來幾年，隨著中國政府對醫(yī)療保健系統(tǒng)的整頓，簡單、舒適、安全的失禁產品擁有最大的市場，清潔、衛(wèi)生、預防傳染的一次性醫(yī)療用品將會是增長最快的領域，醫(yī)用組織器官材料的開發(fā)也是我國重點研究領域。同時，中國經濟持續(xù)發(fā)展所帶來的大量基建項目會進一步促進土工建筑非織造產品的繁榮發(fā)展，而環(huán)保標準的提高以及水資源的緊缺也會推動過濾與分離行業(yè)對非織造濾材的需求。

從工藝創(chuàng)新看，混雜化、復合化已成為當今非織造布工藝技術發(fā)展的一個明顯趨勢。由于多種工藝的復合，彌補了單一工藝的不足，新型而豐富多彩的非織造布產品不斷呈現(xiàn)，其中后整理工藝的不斷改進也是提高產品附加值的重要環(huán)節(jié)。此外，功能性纖維、納米纖維、可再生纖維材料的研發(fā)也有力促進非織造產業(yè)的長足發(fā)展?？紤]到世界性能源緊張的大背景下，尋找可生物降解、可循環(huán)利用的原料將成為非織造行業(yè)的重要發(fā)展方向。

[1] 郭秉臣.非織造布學[M].上海：中國紡織大學出版社，1998.

[2] 馬詠梅.新時期我國水刺非織造布的發(fā)展方向[J].非織造布，2011，19 (1)：15-19.

[3] 王潔.“三拒一抗/單向導濕”非織造手術衣材料的后整理工藝研究[D].上海：東華大學非織造材料與工程系，2014.

[4] 郝新敏，張建春，楊元.醫(yī)用紡織材料與防護服裝[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008：171.

[5] 蘆長椿.生物與化學防護用紡織品的最新進展[J].紡織導報，2013(1)：81-86.

[6] 江陰金鳳特種紡織品有限公司.吸水防滲無紡布：中國，201120252609.X[P]. 2012-02-01.

[7] 山東俊富無紡布有限公司.一種吸液復合材料和衛(wèi)生用品：中國，201620008029.9[P]. 2016-06-01.

[8] 李冶，王偉民.21世紀非織造過濾材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].非織造布，2003，11 (1)：13-15.

[9] 陸榮生，趙殿棟，陸海岸，等. 2012年世界非織造布生產廠商40強過濾材料產品[J].科技資訊，2013，27：219-220.

[10] 葉亦梁.非織造過濾材料不懼經濟衰退[J].非織造布，2013(1)：21-22.

[11] 蘆長椿.非織造布在電池隔膜上的應用[J].合成纖維，2013，42 (8)：7-11.

[12] 葉婷，吳海波.汽車空調過濾用熔噴復合非織造布研究綜述[J].過濾與分離，2013，23 (1)：36-41.

[13] 王華柱，杜振忠，丘偉浩，等.淺談土工材料加筋在軟土路基外理中的應用[J].西安交通科技，2010(6)：30-33.

[14] 鐘春強.土工復合材料在土木工程中的應用研究[J].枓技資訊，2009，11：50.

[15] 信鵬月，任元林，蘇倩.淺談非織造土工布技術[J].產業(yè)用紡織品，2013(7)：1-6.

[16] 楊光烈，儲思敏.土工合成材料與非織造布的應用[J].非織造布，2007，15(3)：12-15.

[17] 陳卓.土工合成材料用途決定原料與工藝的選擇[J].非織造布，2009，17(6)：10-11.

[18] 向陽.中國車用非織造材料的發(fā)展前景[J].汽車與配件，2006，36：40-42.

[19] 李光，吳勝利，江建明，等.纖維及紡織品在汽車上的應用[J].產業(yè)用紡織品，2000(12)：5-11.

[20] Fuchs H，柳寶琴.非織造業(yè)發(fā)展趨勢[J].國際紡織導報，2013(6)：60-64.

[21] 李瑞欣，彭景洋，劉亞.非織造布在過濾中的應用[J].非織造布，2011(6)：13-15.

[22] 朱華.防塵口罩結構/材料及其加工技術探討[J].中國安全生產科學技術，2013，9(4)：67-71.

[23] Ji J H，Bae G N，Kang S H，et al. Effect of particle loading on the collection performance of an electret cabin air filter for submicron aerosols[J]. Aerosols Science，2003，34：1493-1504.

[24] 葉早萍，張聲明，陳建麗.汽車用紡織品產業(yè)的發(fā)展和技術進步[J].產業(yè)用紡織品，2013(8)：1-6.

[25] 劉玉軍，張金秋.我國紡熔復合非織造布生產線的現(xiàn)狀、創(chuàng)新與發(fā)展[J].產業(yè)用紡織品，2011(11)：1-4.

ApplicationStatusandProspectofNonwovens

WANG Qi1，JIANG Hui-jing2，YANG Wei-jing2，HU Lin2

(1 Methanol Company，Coal to Oil and Chemical，Shenhua Ningxia Coal Industry Group Co.，Ltd，Yinchuan 750411，Ningxia，China；2 R&D Center，Coal to Oil and Chemical，Shenhua Ningxia Coal Industry Group Co.，Ltd，Yinchuan 750411，Ningxia，China；3 Olefins Company，Coal to Oil and Chemical，Shenhua Ningxia Coal Industry Group Co.，Ltd，Yinchuan 750411，Ningxia，China)

The characteristics and application status in five key areas of nonwovens were specifically introduced，including medical care，filtering seperation，earthwork construction，vehicles and safety protection. The problems existing in the development of nonwovens industry in China were also analyzed. At the same time，the future development direction was prospected.

nonwovens，application，prospect

TS 176