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非织造布技术与非织造土工布综述报告

南通大学

综述报告

题目：

非织造布技术与非织造土工布　　　　　　　　

姓名：

学号：

专业：

非织造材料与工程

南通大学纺织服装学院

2012年6月

摘要

文章简要介绍了非织造产业的发展现状，对非织造布原料的使用状况及发展趋势进行了说明。

介绍了当前发展较快的几种非织造布生产技术以及非织造布技术发展的趋势。

土工布作为一种新型建筑材料，广泛应用于公路、铁路、建筑、水利、农业等领域。

非织造土工布因其性能优异、加工简单、成本低廉等特点，已成为当今世界土工布发展的主要方向。

本文着重论述了非织造土工布的种类、特点及其性能，并介绍了其功能和应用范围，指出了非织造土工布的发展方向和前景。

关键词：

非织造布，产业发展，原料，技术，非织造土工布

ABSTRACT

Thispaperbrieflyintroducesthedevelopmentstatusofthenonwovenindustry，theapplicationconditionofnonwovensrawmaterialsanddevelopmenttendencywereintroduced.Thisarticlealsointroducesthetechnologyanddevelopmenttendencyofseveralnonwovenswhichdevelopfast.Asanewtypeofconstructionmaterials,geotextileiswidelyusedinroad,railway,construction,waterconservancy,agricultureandotherareas.Nonwovengeotextilehasbecomethemaindevelopmentdirectionofgeotextileintheworldbecauseofitsexcellentperformance,simplemanufactureandlow-cost.Thispaperfocusesonthetypes,characteristics，propertys,functionandapplicationrangeofnonwovengeotextile,pointsoutthedevelopmentdirectionandprospectofnonwovengeotextile.

Keywords:

Nonwovens,industrydevelopment,rawmaterials,technology,nonwovengeotextile

目录

摘要I

ABSTRACTII

第一章非织造产业发展现状1

1.1大发展时代到来新迹象1

1.2产业发展方向已经明确1

1.3产业总量向规模型企业集中2

1.4产业发展质量正在转型提升2

第二章非织造布生产纤维原料变迁3

2.1适应纤维原料的变迁3

2.2选择棉纤维4

2.3回归自然4

2.4工业界配合4

2.5原料的发展趋势5

第三章几种重要的非织造布生产技术6

3.1纺粘法6

3.2熔喷法7

3.3浆粕气流成网法7

3.4针刺法7

3.5水力缠结/水刺8

3.6化学粘合、热粘合方法8

3.7工艺之间的复合技术8

3.8双组份技术9

第三章非织造土工布10

4.1非织造土工布的种类及特点10

4.1.1纺黏土工布10

4.1.2短纤针刺土工布10

4.1.3热熔粘合法11

4.1.4复合型土工布12

4.2非织造土工布的性能要求12

4.3非织造土工布产品的功能与应用13

4.3.1加强作用13

4.3.2隔离作用13

4.3.3过滤作用13

4.3.4排水作用14

4.4结束语14

参考文献15

第一章非织造产业发展现状

1.1大发展时代到来新迹象

中国产业用纺织品行业协会统计数据［1］显示：

2008年我国产业用纺织品总产量达606.5万t，同比增长11.4%；2009年达723.5万t，同比增19.2%；2010年达801.6万t，同比增长10.8%。

其中，2008年非织造布产量达200.2万t，同比增长16.3%；2009年达241.0万t，同比增长20.4%；2010年达270.8万t，同比增长12.4%。

从以上数据来看：

虽有金融危机因素影响，但近3年来，我国非织造布工业仍以两位数速度总体保持平稳发展，充分显示了非织造布作为新兴产业强劲的生命力和实力。

特别在2010下半年及2011上半年，经济形势稳步上升，整个非织造布产业新一轮大发展之势已经开始酝酿。

尽管我国非织造布工业发展历史较短，但整个产业发展已经受了多次危机考验：

1997—1998年亚洲金融危机，2003年的非典，2008年的金融风暴。

从前两次危机中我们察觉到，危机来临时，虽行业短期内受其影响，但从发展的眼光分析，每一次危机过后，产业均能获得一次新的高速增长。

此次金融风暴来势凶猛、影响深远，但对我国非织造布工业的促进作用也将是功不可没的，经历金融风暴后的非织造布工业发展将呈现新气象。

1.2产业发展方向已经明确

《纺织行业“十二五”发展规划》及《国家纺织工业调整和振兴规划》已把水利、交通、建筑、新能源、农业、环保和医疗等七大领域作为我国产业用纺织品重点发展方向，这对产业用纺织品行业来说无疑是重大的发展机遇。

以医疗卫生用纺织品为例，在目前的医疗卫生材料中，非织造产品占了65%，近几年更是以每年15%的速度增长。

据有关方面预测，2011年全球一次性非织造布卫生材料和医用纺织品市场销售额将超过50亿美元。

再如汽车内饰材料，在日本，采用非织造材料做车顶

表面装饰十分普遍，超过70%的车顶装饰采用非织造材料，欧洲也超过50%。

我国是世界上汽车生产大国，但汽车装饰采用非织造材料目前尚不足30%。

由此可见，行业新规划的七个方向给各自产业链带来了极其广阔的市场空间，非常值得非织造

布企业去开拓。

1.3产业总量向规模型企业集中

经历金融危机洗礼后的非织造布工业，无论是产业结构还是市场秩序均在持续调整：

一些产业龙头企业继续扩大规模，一些优秀的非织造布骨干企业得到了锤炼成长，而一些落后的、高能耗低产出的小作坊逐步被淘汰出历史的舞台。

中国行业研

究院结合我国非织造布企业近两年的销售额、产量、科研基础条件、产业链、创新能力等综合评价，在对“2009—2010年非织造布产业的全球比照”［2］中分析指出：

广东俊富、浙江金三发、大连瑞光等10家企业，2009年非织造布总销售额约为42.13亿元，约占国内非织造布行业产值的7%，最有望在3～5年内陆续跻身于“全球40强”。

在全国范围内，目前行业内已形成了多处产业集群，如浙江天台、绍兴厦履、湖北仙桃、山东潍坊德州等。

通过辐射，一些产业的区域优势正在逐步形成，这对我国整个非织造工业向良性方向发展起到了一定的促进作用。

1.4产业发展质量正在转型提升

2010年我国非织造布工业能走出阴影得以高速发展，主要得益于：

一是国内扩大内需的拉动；二是出口的带动。

中国产业用纺织品行业协会统计数据［3］显示：

2006—2010年间，产业用纺织品行业出口总额从46亿美元增加到120亿美元，增长约161%；进口总额从22亿美元增加至27.7亿美元。

可见我国产业用纺织品出口快增、进口慢涨。

特别是在2008年，进口总额开始大幅下滑，到2009年出现8.8%的负增长。

其中虽有金融危机、人民币升值、出口受阻等因素，但在一定程度上助推了我国非织造布工业内在自我创新转型，向更高档次攀登、更广领域延伸，并逐步替代原被外企占领的高端市场，而且这种势头正在逐步扩大。

这充分表明我国非织造布工业创新转型的能力已在起作用，并正在转化成一种新的竞争力。

同时我们也看到，业内一些龙头企业已经带头关注品牌建设及知识产权保护，并自我搭建平台，通过创建高新技术企业、博士后工作站的方式，不断孵化新产品、新技术及新专利。

这些工作的开展势必会带动整个非织造工业由“量”向“质”的提升，这符合当前我国非织造布工业极需由大变强的发展趋势。

第二章非织造布生产纤维原料变迁

非织造布的生产原料可以添加一些新型的纤维材料，如陶瓷纤维、硅酸盐纤维或改性有机聚合物等，通过不同的加工工艺，诸如针刺、静电纺丝等的结合可以制得非织造布。

这些新产品开拓了非织造布应用的新领域，进而取代其他的一些产品，如纸、纺织品或针织物等。

由于原料价格不断上涨以及对产品多样化的要求日益强烈，纤维制造商们正努力研究开发用于非织造生产的新纤维原料。

含有特殊功能添加剂的传统聚合物（如PP、PET、PA、CV、芳香族聚合物）成为了新型合成纤维和聚合物树脂的主要来源。

未来，诸如聚乳酸和聚交酯等非石油资源的纺织材料的应用将会掀起一场纺织原料的革命。

因此，在短短4年内，聚乳酸纤维的原料价格从4年前PP纤维的5倍下降到现在的1.6倍。

此外，新型的化纤原料还包括高性能纤维，如芳纶（对位和间位）、超高分子量聚乙烯、芳砜纶、碳纤维及聚苯硫醚纤维等。

2.1适应纤维原料的变迁

在非织造业中谈及纤维，无论是棉、聚丙烯、聚乙烯、粘胶或某些高性能品种，它们总是生产的核心基础；而纤维的类别和型号最终在很大程度上左右着非织造产品的性能。

例如，棉纤维制作的产品，湿强力较高，吸液性极佳；聚丙烯纤维能提高柔软性、均匀度，而芳族聚酰胺纤维则可增加产品的强度和防护性能。

毋庸置疑，非织造布生产者总是一如既往地对纤维原料供应商寄予厚望，无论是经济效益或是改进产品的性能，都与之息息相关。

如Basell的新聚丙烯品种MoplenRp1669TM，可使熔喷纤维做得很细，低结晶度时，产品质地柔软；高结晶度时，产品强度高，左右逢源。

另一个显示纤维对非织造产品作用的例证是ExxonMobil公司Vistamaxx类特种弹性体，其产品面密度小、具有可伸缩性，是制造卫生用品的理想材料。

聚丙烯继续在卫生用品市场发挥巨大作用，其价值体现在柔和性与耐用性方面；而聚酯继续以坚牢见长，在家用织物、建筑结构和其它耐用性物品领域表现强势；棉纤

维和粘胶在日用揩擦巾市场具有优越性，也有相当地增长。

卷材商不仅致力于产品性能，还着眼于选用新的纤维。

2005年，BBAFiberweb声明，不用聚烯烃生产的纺

粘非织造布也能具有和聚丙烯一样的柔软性、可挠曲性和耐磨性，且制作卫生用品价位较低。

随着聚丙烯价格因石油原因而水涨船高，更多的非织造生产者着手用其它原材料来生产卫生用品。

2.2选择棉纤维

在过去的两年时间里，非织造生产商开发棉纤产品的兴趣日浓，能适应加工棉纤维的非织造生产设备也日益增多，美国棉花公司允许含棉15%的产品吊挂棉质标签更助长了这种势头。

2006年，Ahlstrom公司宣布，准备在美国威斯康星州的水刺生产线上配置能够顺利加工棉纤维的过滤系统和其它机构，增加棉纤水刺织物含量，以满足市场对产品多样化的需求。

在Ahlstrom水刺生产线增添可加工棉纤的功能后，该公司可以采用更多的纤维品种，改进产品性能，包括柔软性好、强度高、吸液性强、滞液性改善等。

含棉纤水刺产品在婴儿揩擦巾、个人护理和化妆品中的应用，都颇受欢迎。

揩擦巾并不是棉花公司促销棉纤产品范围中唯一的非织造用品，有些美国公司已成功地利用棉纤维作为家用隔声阻热材料，因为棉花天生就是良好的绝缘体；并且这种趋势将会随着“绿色”建筑的兴起而继续发展。

另外，棉纤材料在医疗和卫生用品市场上也备受青睐。

2.3回归自然

非织造用可弃产品生产业正面临着探索可回用和生物可降解产品需求的挑战。

纸尿裤、妇女卫生用品、揩擦巾和其它用可弃物品常有需填埋之累，虽然这并不是一个很大的问题，但亦是非织造生产业界争论热点之一。

非织造生产需要可持续发展的新聚合物来生产日常用品，从皮肤保养到服装、床上用品和家具，这些用品和人们的生活息息相关，不仅要满足现代消费者的实际和性能要求，还要迎合情感和环保方面的关注。

但更为重要的是废品处理、原料回收利用以及创新的用可弃方法等，都是消费者的要求。

非织造生产中的可持续发展以及揩擦巾市场的继续发展有利于混用粘胶纤维的量增多。

为满足增长需要，解决供应短缺，Lenzing公司在我国江苏南京市建造了年产6万t的粘胶工厂，现已正式投产，这是Lenzing集团发展其亚洲市场、提高市场占有率实行的最新一步战略措施。

2.4工业界配合

非织造生产中最常用的纤维是聚丙烯纤维和聚酯纤维，近来都受到石油价格波动的严重影响。

生产商要很好地消化这些因素。

FiberVision开发了一种能吸收水分和洗涤液的聚丙烯纤维，单独用这种原料制成的非织造布可以吸收比自身重量接近6倍的液体，能做成定量较轻的材料，用于众多的关键性领域。

随着以石油为原料的材料继续涨价，供应商唯有不断开发经济有效的材料，帮助下游生产者把产品价格维持在一定水平，否则用户会寻找其它材料，不拘是天然纤维，还是再生纤维，抑或是高性能纤维。

2.5原料的发展趋势

进人21世纪，对非织造布原料也有了一些新的要求，例如：

（1）弹性材料：

利用茂金属催化剂催化合成的均相支化线型聚乙烯为原料生产出的弹性纤维织物。

（2）生物降解材料：

响应环保要求，应用可降解纤维，如聚乳酸纤维PLA。

（3）耐高温材料：

PPS纤维可作为各种用煤锅炉和焚化炉的高温烟气过滤介质。

（4）防水透湿材料：

经过热塑性聚氨醋涂层，可以生产高档防水透湿的非织物[3]。

第三章几种重要的非织造布生产技术

非织造布的生产通常包括成网、加固、复合、后整理等几道工序。

若按成网技术来分，有干法、湿法和聚合物直接成网法等3大类。

其中干法成网法包括机械成网、气流成网;聚合物挤压法包括纺粘成网、熔喷成网、膜裂法成网。

若按加固技术来分，有针刺法、水刺法、缝编法、热粘合法、化学粘合法等。

通过对不同成网方法、加固方法、复合方法及后处理的有机组合，可以生产不同性能的非织造布产品。

随着非织造技术的不断发展，越来越多新技术、新产品涌现出来，而有一些生产方法也在逐渐被淘汰。

近几年，非织造布生产技术中增长最快的为水刺法和浆粕气流成网法，其年增长率在20%以上，这两种方法起步虽较晚，但得到了快速的发展。

其次是

纺粘法仍保持着快速的发展[4]。

目前我国市场上的非织造布产品结构已经发生了较大的变化，各类非织造布所占的市场份额如图1所示。

其中纺粘占32%，针刺占27.5%，化学粘合占15.5%，热粘合占14.4%，水刺占4.3%，浆粕气流成网占3.8%，熔喷占1.8%，湿法占0.7%。

以下简要介绍几种主要非织造布生产技术。

图1

3.1纺粘法

纺粘法非织造布于加世纪70年代初在美国开始商业化生产，其生产技术流程包括切片熔融喷丝、牵伸、分丝成网和粘合。

铺网前纺粘法的生产技术和化纤切片纺几乎是一致的，一般使用牵伸罗拉或高速气流对纤维进行牵伸，达到提高强度的目的，牵伸后的纤维散乱地铺落在行进的网帘上，然后进行加固（可选用不同的加固技术）。

传统纺粘法生产的产品强度高，但手感较差[5]。

应用于新领域的新型产品的研究工作正在紧锣密鼓地进行，这也推翻了传统的观点：

纺粘产品只能应用于廉价的单一产品。

原料生产量的进一步提高以及宽幅和高速的运用使该工艺在技术上和经济上都达到了新的高度。

与生物技术结合的添加剂的发展将有助于新型高附加值纺粘非织造布的诞生。

常用纤维的非织造布替代品将继续增长。

新的研究工作主要集中在纤维素纺粘技术的发展上。

3.2熔喷法

熔喷法是一种超细纤维成网法，它是20世纪50年代发展起来的，其与纺粘法同属于纺丝成网非织造布生产技术，它们的区别除了纺粘法是长丝成布而熔喷法是短纤成网外，更主要的是熔体由喷丝孔喷出后的气流拉伸条件不同，纺粘法的丝束喷出后用冷空气骤冷后拉伸，而熔喷法是用高温压缩空气将聚合物熔体喷出模头细孔，直接形成超细短纤。

熔喷法制造出的产品手感柔软、过滤性好，但强度较弱。

生物技术的发展以及它在熔喷技术上的应用打开了新产品的应用领域。

新型聚合物（如生物可降解聚酯）的进一步应用为特殊医疗用产品和环保型用即弃产品的发展奠定了基础。

将纺粘和熔喷结合在一起形成诸如水刺、针刺或缝编一样的工艺，将非常有利于新应用领域非织造布的发展。

3.3浆粕气流成网法

浆粕气流成网法于20世纪70年代初由美国及日本同期推出，最近10多年来，该技术市场发展非常迅速，其年递增率超过了16%。

我国于19%年由宁夏吴中初次引进该设备。

由于这种方法源自于造纸行业，因此也称为干法造纸。

其一般技术是纤维经过分离机分离成单纤维，然后加人双组分热粘合纤维，纤维经过预开松处理，再经过计量系统喂人成形头，同时要用专门的喂人系统将高吸液材料加人成形头混合，经成形头的打散机构使纤维混合物成气体悬浮状态，其后在上面的风压及梳网帘下的负压联合作用下，纤维均匀沉降于梳网帘上形成纤网，再经过热压紧后进行固结和后处理形成浆粕非织造布。

该技术生产的非织造产品手感柔软，吸湿及吸油性能好，价格便宜，用途广泛[6]。

3.4针刺法

针刺属于非织造布纤维网的1种机械加固方法，它的原理较简单，工艺流程短，纤维经过梳理成网后，用针刺直接加固，烘干卷装完成。

针刺法发展较早，起源于19世纪后半期。

针刺法适用于生产中厚型产品，轻质产品与高附加值产品需求量的增加与日益增长的原料价格形成了平衡。

缩小克重范围可以节省原料，进而可以节约生产成本。

国外研究机构STFI最近的工作主要集中在功能性针刺布与新型针刺产品的开发上，如利用适当的填充物来制造用于抗弯的汽车驾驶座椅和抗压的大面积非织造布。

这些产品尚在研究阶段。

其他的一些新产品主要是在纺粘产品上直接进行针刺。

另外，长丝纤网的交叉铺网将赋予针刺纺粘产品新的特征，如可用于生态纺织品和汽车等。

3.5水力缠结/水刺

水刺法与针刺法类似，也属于非织造布纤维网的1种机械加固方法，它的原理较简单，工艺流程短，纤维经过梳理成网后，用水刺直接加固，烘干卷装完成。

水刺发展较晚，20世纪60年代起源于美国。

我国直到1996年才引进第1条水刺生产线，但近几年水刺方法在我国都得到了快速的发展，以超过20%的年增长速度递增。

水刺法在薄型产品生产中有优势。

与针刺产品相比，水刺产品的手感更加柔软，且对纤维损伤小。

由于直接将纺粘工艺和终端产品的功能相结合，水刺法将会得到更大的市场空间。

这种技术可以固结非织造布，也可将双组分短纤或长丝分离成微纤以形成新的非织造布，或用一步法形成带有功能层的复合产品。

这一领域的最新研究主要是利用气喷法或蒸汽喷射法生产非织造布，这种工艺的优点在于可以省略干燥这一步骤。

3.6化学粘合、热粘合方法

化学粘合包括喷洒、浸渍、泡沫、印花等品种，它是我国发展较早的技术，是一种应用化学粘合剂固化纤维网的方法;热粘合包括热轧非织造布和热风非织造布，该方法是将成形的纤维网经过加热，使其中的热塑性材料将纤维熔结在一起，这种热塑性可能是纤维本身，可能是部分粘结纤维，也可能是热熔性粉末等。

这两种方法在国内各地已较普及，各自的产量都已超过0.1Mt，但由于污染以及产品手感较差等原因，近年来的增长速度远低于其它新发展起来的非织造布品种，其年均增长率都在10%以下。

3.7工艺之间的复合技术

在纺粘与熔喷复合技术获得巨大进步的今天，复合技术仍是很多设备供应商、卷材商关注的方向，如Freudenberg推出了与美国北卡大学非织造研究中心共同开发出的新型纺粘＋水刺的复合产品。

此外，PGI推出了工艺名为SpinlaceTM的新型非织造布产品，其生产工艺为连续长丝经过水刺加固而去除了前端梳理的工序。

另外，

Spinlace工艺使用了PGI拥有的ApexTM技术，赋予了织物独特的三维立体结构。

据悉，PGI的第一条SpinlaceTM生产线将会安装于北卡的工厂，2007年下半年开始商业化运行，其目标市场为揩布。

Dan—web公司推出了称之为可转换式气流成网装置，可以方便地把气流成网和梳理成网、纺丝成网复合。

该转换装置具有以下优点：

气流传送木浆和化纤纤网安全稳定，不走形；对于不均匀的梳理（或纺丝）纤网，气流成网铺层不受影响；运行中切边等物料可循环回收到成形头不会造成多种纤维混杂，可节约用料；在水刺时，因气流成网已压实，可减少被带入水中的纤维量，减少损失；安装调整方便，可提高设备运转率。

Fleissner在美国IDEA07上称已拥有了专利技术的纺粘+水刺技术，同时还展示了其SPS产品，即纺粘/木浆/纺粘三层复合技术产品。

对于厚型的纺粘水刺或针刺纺粘布，最近国际上又出现了一种新式成布方法，即先将薄型纤网用热轧机轻轻轧一下，然后使用交叉铺网的方法（如短纤维喷胶棉与针棉两种铺网方式）将其往返铺网，最后再用水刺或针刺将它叠合成布，这种方法的优点是：

成网均匀；纵横向强力高；可随时调节布的幅宽，特别是土工布的幅宽，2.4m或3.2m幅宽设备也能生产出6～8m幅宽的土工布。

3.8双组份技术

双组分是目前世界纺粘界的发展亮点。

最近国际上新建的纺粘生产线，不少是采用双组分技术的，Fibertex公司在马来西亚的双组分SMMS生产线、Pegas的PP/PE皮芯型双组分纺粘线等等。

我国上海合纤所已经自制了一条双组分生产线，它投产之后，同其一样的单组分纤维纺粘生产线立即逊色不少。

目前世界上双组分纺粘布，不仅质量优异，而且销售价也很高，经济效益非常好，一般每吨售价在2万～3万元以上，高的可达到每吨10万元以上，效益十分可观。

双组分纺粘不只是一个品种，它又分为皮芯型、裂片型、海岛型、并列型多种，每种都有独特的性能与用途，工厂只要有一个双组分纺丝箱体，更换品种时只需更换组件即可，比较简单。

第三章非织造土工布

4.1非织造土工布的种类及特点

与织造土工布相比，非织造土工布的强度相对较低，但生产效率较高，且价格较便宜，性能良好，特别是易加工成宽幅制品，并且通过处理可制成各种土工合成材料，因此发展迅猛。

按成网和固着方法的不同，一般可将其分成纺粘土工布、短纤针刺土工布以及热熔粘合土工布等3大类[7]。

4.1.1纺黏土工布

长丝纺粘技术是非织造技术中发展最为迅速的一种工艺，在土工布领域中也是如此。

该工艺的主要流程为：

聚合物切片→纺丝→拉伸→铺网→热轧粘合或针刺→卷取→成品

纺粘法生产流程短、生产效率高,从投料到制成成品,一般只需20min左右,生产线上的操作人员每班只需3～4人,生产速度可高达250～300m/min,产品的幅度一般为2～6m,这样可减少拼接搭头,施工方便并保证工程质量。

由于是将长丝铺设成网，因此这类非织造布的强力高、伸长率好，不易被顶破、撕裂。

纺粘土工布具有一系列优点，包括：

（1）各项力学性能十分优异。

国内一些测试表明，其抗张强度是同等克重短纤针刺土工布的1.5～1.9倍。

国外的一些资料则表明其相差倍数更大。

此外，撕裂和顶破等强度、蠕变性能亦明显优于短纤针刺土工布；

（2）水力学性能大体和短纤针刺土工布相当，渗透系数与短纤针刺土工布为同一数量级。

只要使用得当，一段时间后其渗透系数大体能达到稳定，土粒不再随水流流失；

（3）纺丝速度高，单机产量远高于短纤针刺设备。

由于这些优越的性能，促使纺粘法土工布占据世界上非织造土工布的75％左右。

4.1.2短纤针刺土工布

针刺非织造布被应用于路基加固始于1960年，目前，该类产品是应用最广泛的非织造土工布之一。

其具体生产流程为：

短纤维→混合→开松→梳理→铺网→预针刺主针刺→热定型→卷取→土工布