纺粘非织造材料的特点与应用

1.3.4.1　常规纺粘非织造材料

纺粘非织造材料是利用化纤纺丝的方法，将高聚物树脂切片经纺丝、气流牵伸、铺叠成网，再经针刺、水刺、热轧或者热风等方法加固而成的非织造材料。纺粘非织造材料属于聚合物纺丝成网非织造材料中的一种，而聚合物纺丝成网非织造材料还包括熔喷非织造材料、纺粘/熔喷/纺粘（SMS）复合非织造材料和闪蒸纺非织造材料等，其应用已渗透到各个领域。与传统化纤纺丝生产工艺相比，纺粘非织造成形工艺是采用正压或者负压高速空气流对纤维进行牵伸，纤维从牵伸器出来后直接铺网。而在传统化纤纺丝工艺中，初生纤维丝从喷丝孔出来后经风环冷却集束后，再分散缠绕到多个罗拉上进行机械牵伸，然后卷绕切断为短纤维，或经多级罗拉牵伸后成为筒子纱。因此，纺粘非织造材料中的单纤维细度一般比传统化纤大，其结晶度低，拉伸强力小、伸长率大。纺粘非织造材料一般采用热轧工艺加固，其电镜照片如图1-25所示。纺粘热轧非织造产品上一般可以看到较明显的轧点，如图1-26所示（彩图见插页）。目前薄型纺粘热轧非织造材料的成形速度非常快，可以达到600m/min，有的生产线甚至可以达到1000m/min，其卷材照片如图1-27所示（彩图见插页）。纺粘非织造材料多使用聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚酰胺等热塑性树脂切片为原料。

图1-25　纺粘热轧非织造材料电镜照片

图1-26　纺粘热轧非织造材料

纺粘非织造材料由聚合物树脂切片直接熔融纺丝制备而成，在生产过程中不添加任何化学黏合剂和其他物质，所选用的聚合物材料本身对人体无害，所以在医疗卫生领域的应用也非常广泛，用于制备手术服、一次性口罩、医用绷带、纱布、帽子等医疗卫生材料。纺粘非织造材料应用领域广泛，在建筑方面，吸声密封材料、屋顶衬垫材料、垃圾填埋场、公路地基土工布材料等大量使用。纺粘非织造材料因单位面积质量小、透气性好、抗老化性能优良等特点，广泛应用于水利工程、管袋筑堤以及人工草坪中。纺粘非织造材料还用于气体和液体过滤，以及一次性餐桌用布、一次性床单等众多领域。

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图1-27　纺粘热轧非织造卷材

纺粘非织造材料由连续长丝组成，采用热轧、针刺或者水刺工艺加固后，制成的非织造材料具有非常优良的力学性能，可以克服现有非织造材料强度较低的缺点，满足更高的使用要求，大大拓展了非织造材料的应用市场。例如，可以加工成抗拉性能优良的土工和防水基材，比如聚酯长丝胎基布和聚丙烯长丝针刺土工布等。也可以用作汽车尾箱衬垫布和高档地毯底布等。采用较粗纤维所形成的清晰铺网纹路，可以设计各种图案，制成有特殊花纹和色彩的高档装饰材料、墙纸、挂帘等。较细的纤维经特殊成网和加固工艺处理，可以成为具有蓬松性和压缩回弹性较好的材料，用作高档填充材料，起到更持久高效的保温作用，同时还可以克服短纤维填充棉容易串毛和水洗结团的缺点。

我国从20世纪80年代末90年代初开始引进国外的纺粘技术，现在已跃居世界第一生产大国，纺粘非织造材料占国内非织造材料总产量的比例达到50%。从终端应用市场来看，传统包装类纺粘非织造材料市场继续平稳缓进，医疗卫生用纺粘非织造材料市场发展动力强劲，涤纶纺粘土工非织造材料市场不断呈现出新的拓展。近年来，纺粘非织造材料行业在产品研发和设备升级上也取得了较大进展，产品向更轻、更薄、更高性能方向发展，通过应用先进技术推动纺粘设备向高产能、专业化、绿色化和智能化方向发展。

1.3.4.2　双组分纺粘非织造材料

聚丙烯纺粘非织造材料虽然强度高，但其柔软性、悬垂性、贴肤性差。而以聚乙烯为皮层、聚丙烯为芯层的皮芯型低熔点双组分纺粘非织造材料则可以克服上述不足，能赋予非织造材料更好的柔软性，带动了纺粘非织造行业的持续发展。有人研究了点黏合皮芯型PP/PE双组分纺粘非织造材料和PP纺粘非织造在单向拉伸过程中的破坏机理，观察其轧点在伸长过程中的结构变化。结果发现，PP/PE双组分纺粘非织造材料在较小的伸长下即发生屈服变形，最终表现出断裂强力小、伸长率大的韧性断裂。而PP纺粘非织造材料在拉伸断裂过程中未出现屈服点，表现出拉伸强力大、伸长率小的脆性断裂，两者的断裂结构如图1-28所示。这一研究从机理上解释了为什么皮芯型PE/PP双组分纺粘非织造材料具有手感柔软、舒适性的优点，为医疗卫生用非织造材料的开发应用提供了理论参考。另外，进一步的研究发现，皮芯型PE/PP双组分纺粘非织造材料的轧点强力大，能赋予非织造材料更好的力学性能。因此，皮芯型PE/PP双组分纺粘非织造材料具有质轻、耐撕裂、柔软等特性，适用于制备纸尿裤和卫生巾以及手术床单等医疗卫生用产品。

图1-28　双组分纺粘非织造材料和PP纺粘非织造材料的断裂照片

双组分纺粘非织造材料可以利用不同的树脂原料，通过不同复合形式生产出不同性能的产品，如PE/PET、PE/PP、COPET/PET和PET/PA等双组分复合形式，可以充分发挥不同聚合物的特性，满足不同终端应用的需求。另外，除了皮芯型双组分纺粘非织造材料，并列型双组分纺粘非织造材料近两年受到消费者的广泛关注。采用两种不同聚合物纺丝形成的并列型双组分纤维，当两种聚合物的热收缩性差别较大时，纤维就会形成自然卷曲。用其制成的非织造材料则具有永久弹性。可以解决非织造材料抗压缩回弹差的不足，广泛用于保暖、吸声、过滤、医疗、卫生等领域。