中国双组分纺粘法非织造布技术发展现状

中国产业用纺织品行业协会纺粘法非织造布分会 

高级顾问  司徒元舜   邵阳

 

一.双组分纺粘法非织造布技术沿革

早在半个世纪前,双组分纺丝技术、也就是复合纤维技术已在中国出现，至今已较为成熟了。双组分纺粘法非织造布技术是基于复合纤维技术发展起来的，十三年前才出现在中国市场。但在2015年`以前，发展缓慢，与国外先进水平比较，在技术装备水平、工艺水平，产品的质量等方面仍存在较大的差距。

国内的科研机构，东华大学、天津工业大学等大专院校一直都在进行双组分技术的研究、开发工作。经过上海合成纤维研究所的实用性开发研究，终于在2003年成功生产出“皮芯”型纺粘非织造布，并注册了发明专利，首开我国双组分纺粘非织造技术的先河，但当时并没有引起市场关注。

在第一条纺粘法非织造布生产线投产二十年后，我国从美国诺信公司（Nordson）引进了一条S²XS²型双组分纺粘生产线，在2007年生产出了“皮芯”型双组分纺粘非织造布，这是中国双组分纺粘技术的一个重要发展节点。

因为我国此后的双组分非织造布技术发展过程,或多、或少都与这条使用美国希尔斯公司（Hills）双组分技术的生产线有关联。目前不少国内制造和引进的生产线，其核心技术仍使用希尔斯公司的双组分技术。

随着我国卫生制品行业的快速发展，对材料的触感要求也越来越高，虽然在降低纤维细度、应用改性技术等措施改善了传统纺粘产品的质量，但仍无法具备热风非织造布、水刺非织造布的蓬松性和触感，除了价格较低这个特点外，在中、高端产品领域的竞争优势已不明显。

借鉴热风布使用双组分短纤维原料这个特点，浙江、福建、江苏等地有企业开始研发双组分纺粘设备，陆续有企业从国外引进了成套的双组分生产线，促进了双组分纺粘技术的创新活动。经过十年多时间的探索，国产设备的水平，产品的质量也有了长足的进步。

目前，双组分纺粘非织造材料的应用范围迅速拓展，开始在卫生、医疗制品材料，擦拭布、过滤材料、革基布、美容面膜、新能源、汽车内饰、地毯基布、墙纸、地面产品材料等产业用纺织品领域使用。

二．双组分非织造布的定义

1.复合纤维与非织造布

“双（多）组分纤维”的定义：是由两种、或两种以上的聚合物，或具有不同性质的同一种聚合物组成的纤维，当这些聚合物熔体从同一个喷丝孔喷出后，每一种聚合物在纤维中是按一定规律和比例分布的，且纤维的任意横截面都具有相同的形态，这种纤维也叫“复合纤维”，其生产工艺称为“复合纺丝”。

利用复合纤维的三维立体卷曲特性，可以用来制造结构蓬松、触感良好的非织造布。图1为常见的一些复合纤维截面形状。

当纤网中的所有纤维都是由同一种（或多种）复合纤维组成时，这种非织造布产品就是双（多）组分纺粘法非织造布。其重要特征是由双组分的“纤维网”都是由“双组分纤维”构成。

图1   各种典型的双组分纤维

目前，业内对双组分非织造产品的定义模糊，这既有对双组分技术的误解、也受行业分类习惯的影响、还有商业炒作等方面的因素，包括图1的一些纤维品类也是这样。目前国内称为“双组分非织造布” 的产品有如下几类：

2.“双组分”纺粘法非织造布

双组分纺粘法非织造布有两个特征:一个是应用复合纺丝工艺，另一个是纤网中的所有纤维都是双组分纤维。

图2   国内双组分纺粘非织造布常用的三种纤维截面

双组分纤维有很多种截面结构,“皮芯”型（Sheath/Core，简写S/C）、“并列”型（Side by Side，简写S/S）、“裂片”型（Segment Pie,简写SP）是目前在双组分纺粘非织造布中常用的三种纤维。

3.“混纤型”双组分纺粘法非织造布

“混纤型“双组分纺粘法非织造布的主要特征是：非织造布纤网是多种不同纤维的混杂体，而且所有纤维都是直接用熔体纺丝工艺生产出来的。

不同性状的纤维包括：组分结构不同纤维（单组分、双组分），不同截面形状纤维，不同细度纤维，不同颜色纤维，或其相互组合等。如：有颜色的双组分纤维，有颜色的异形截面双组分纤维等。

当用类似复合纺丝系统配置的设备生产时，不同组分的聚合物熔体进入纺丝组件后，如果没有任何交集、接触，而是经各自的通道、分别从不同的喷丝孔喷出，这时纤网中的所有纤维都是单组分的。

由于这类型产品的纤网仅是各种单组分纤维混合体，而没有任何“双组分纤维”，故被称为“混纤型双成分非织造布”，但在市场上也称“双组分”纺粘产品。2014年,山东省有企业从德国引进了一条这样的S²S²型生产线。

4.“插纤型”双成分熔喷非织造布

另一种是“插纤型”双成分非织造布，其特征是：纤网中有的纤维是用熔体纺丝成网工艺生产的，而另一种则是成品纤维。

如在生产熔喷法非织造保暖材料时，会按比例将成品的PET短纤维添加入熔喷纤网中，成为PP熔喷纤维与PET短纤维的混合体。业内称这种工艺叫“插纤”或“混棉”。

这种“混纤”型产品没有任何“双组分纤维”，因此，并不是严格意义的双组分产品，但在市场仍以“双组分”相称。

5.“共混纺丝”是常用的纺粘法纺丝工艺

“共混纺丝”就是将两种聚合物共同混合后熔融纺丝，其中一个组分的聚合物以“岛”的形式，随机分散于另一组分聚合物、即“海”中，形成“不定岛”形式的纤维。这种工艺就是常规的纺粘法纺丝工艺。

如在生产卫生制品材料时，会在PP纺粘原料中加入PP熔喷原料或PE原料；在生产弹性纺粘布时，会在丙烯基弹性体原料中加入聚丙烯进行共混纺丝，都会产生这种纤维。

这是利用“不定岛”复合纤维获取超细纤维的一种工艺，因此还须在后续加工中把“海”去掉，留下“岛”纤维。但在纺粘法非织造布生产过程中，不存在这种“减量”处理过程，而是直接将纤网固结成布，习惯上仍认为是普通的纺粘产品。

三．双组分纺粘法非织造布生产设备

1.双组分纺粘法非织造布工艺与生产流程

图3   双组分纺粘法非织造布基本流程

双组分纺丝系统仍采用“复合纺丝”工艺，生产流程与通常的纺粘工艺类似（图3），所不同的仅是每一个组分要配套独立的熔体制备系统，而共用同一纺丝箱体及纺丝组件。

由于不同组分聚合物的特性不同，熔体制备系统的性能也不一样。其差异主要是：熔体的最大挤出量，原料是否需要干燥处理，螺杆挤压机的结构参数、过滤器的通过能力，纺丝泵的排量大小等。

两种（或多种）聚合物熔体分别进入同一纺丝组件、按预定规律和比例分配、然后从同一个喷丝孔喷出，成为有特定结构的复合纤维。

与普通纺丝系统的最大差异在于纺丝组件内的熔体分配，普通纺丝系统只有一块分配板，而根据纤维截面的形状，双组分纺丝组件内的分配板可以是三块，四块，五块或bet36体育投注_bet36体育在线_365体育投注手机版：。因此，其结构要比一般分配板复杂，这是双组分组件的技术核心。

2.双组分纺粘法非织造布对聚合物原料的要求

在双组分纺丝工艺中使用的聚合物原料，首先必须是热熔性成纤聚合物，其次应具备满足双组分纺丝工艺和产品质量要求的特性，既要考虑聚合物的熔融温度等热力特性，还要考虑各组分聚合物熔体间的相容性，如粘度、表面张力等流变性能，以便在纺丝系统中加工形成理想的纤维。

四．双组分纺粘生产线的纤维牵伸与纤网固结技术

1.纺丝牵伸技术

根据聚合物对纺丝速度的要求，来选择不同的纺丝牵伸技术。

“宽狭缝低压牵伸”技术的最高纺丝速度约在4000m/min左右，适用于加工烯烃类、对纺丝速度要求不高的聚合物，这种工艺仅使用一块大的喷丝板（俗称“大板”），产品有较好的均匀度，能耗较低，设备已基本国产化，是目前加工PP、PE等原料的主流机型。

“管式牵伸”技术的纺丝速度可达到4500m/min，主要用于纺制聚酯类聚合物，使用多块小的喷丝板（俗称“小板”），可灵活组合为不同的幅宽规格、产品的MD/CD性能差异较小，能耗稍高，设备已全部国产化，是国内加工聚酯类原料的主流机型。

“宽狭缝正压牵伸”技术的纺丝速度可高于4500m/min,可满足各种聚合物的加工要求，纺丝箱仅配置一块“大板”，产品的均匀度优于管式牵伸工艺，生产小定量产品时，产品的MD/CD差异较大，能耗也最高，牵伸器的制造要求高，目前主要从国外引进。

2.纤网的固结方式

纤网的固结方式与纤网的规格、产品的应用领域有关，热轧固结工艺是普遍应用的加工工艺，运行速度和生产效率最高。但经过轧辊的高温、高压加工后，产品的蓬松度、触感就不如热风布。早期制造的双组分纺粘生产线大多应用热轧固结工艺，目前仍是生产卫生、医疗制品材料的主要工艺。

热风固结工艺仅适用于双组分纺粘纤网，可保持产品的最大蓬松性，是制造高蓬松产品的首选工艺，但生产线的运行速度比热轧工艺慢，能耗也较高。目前，一些新型双组分纺粘生产线已配置热风固结设备。

水刺固结主要用于分裂型双组分纤维的“开纤”和纤网固结，系统结构复杂，烘燥产品消耗能量多。这种材料主要用于革基布，过滤材料，美容面膜，家纺制品等领域。

针刺固结，速度最慢，能耗最低，主要用于生产地面制品材料等。

3.国外的双组分非织造布技术

国外的双组分纺粘非织造布技术起步较早，发展也较快，以下是几个对我国影响较大的相关信息：

德国科德宝（Freudenberg）公司在2004年展示了商业名称为“Evolon”的新产品—橘瓣型双组分纺粘水刺非织造布，其手感柔软、悬垂性，服用性良好，被认为是非织造布制品由一次性“用即弃”产品向长效、可重复使用产品过渡的里程碑事件，对全球双组分纺粘市场产生了深远的影响。

美国希尔斯（Hills）公司的复合纤维技术在1994年已进入中国，国内有44.4%的生产线都是应用希尔斯的纺丝技术，使用其制造的纺丝组件、纺丝箱体。有的生产线还使用了包括冷却侧吹风，宽狭缝正压牵伸器等在内的整个纺丝塔楼设备，生产皮芯型，并列型，分裂型双组分纺粘非织造材料。

希尔斯公司在2014年推出了一种截面结构介于S/C型和S/S型之间的特殊形状双组分纤维，及使用热风固结的蓬松型纺粘法产品。

在2005年，美国诺信公司向浙江绍兴提供了一条3.2m幅宽的S²XS²皮心型双组分生产线，这是当时国内引进的第一条双组分纺粘法非织造布设备，其技术也随着企业人员的流动而进入了社会。

纽马格（Neumage）公司较早生产出了PE/PP皮芯型双组分纺粘非织造布。在2014年向中国提供了2.7m幅宽的国内第一条“混纤”型S²S²生产线。还有一条纽马格制造的7.0m幅宽“皮芯型”S²XMS²生产线在施工中,计划在2019年下半年投入运行。

德国莱芬豪舍公司（Reifenhauser）与美国希尔斯公司是战略合作伙伴，其纺丝系统使用希尔斯的双组分技术。在2014年，2018年，2019年，莱芬公司向中国提供了三条大型双组分生产线，可生产“皮芯型”，“并列型”及高蓬松（High Loft）型产品。

五．中国的双组分纺粘法非织造布技术现状

1.双组分纺粘法非织造布产业规模

经过近二十年的发展，全国约有二十四家企业共拥有二十七条双组分纺粘法生产线，全部投产后，每年可形成17.2万吨产能。

国内的双组分纺粘法非织造布设备有三个来源：一是企业自行研发；二是由国内设备制造商提供；三是成套设备从国外引进。虽然前两种可能会配置有引进的核心设备，但三种设备中，总体性能仍以同类型引进的成套设备技术水平最高，产品质量最好，生产能力最大。

2.双组分纺粘法非织造布生产线统计

国内双组分纺粘法非织造布生产线使用的原料有：PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯）、PET（聚酯）、PA（聚酰胺）、PLA（聚乳酸）等，及其热力学特性不同的改性原料，如CoPP、CoPE、CoPET、CoPA等。

国内的双组分非织造布生产线现有八个机型：S²，S³，S²S², SSS²，S²S²S², S²MS,S²XMS²，S²S²MMS²。（注：Sⁿ中的数字n表示组分数，2表示双组分，3表示三组分）。

其中有引进双组分（含“混纤型”）生产线六条，占生产线总数量的22.20%，合计产能9.45万吨，平均单线产能为1.575万吨。

表1 双组分纺粘生产线分类

注：S/C及S/S多功能型生产线统一计入“S/S”型

其中有九条生产线正在建设中，预计将在2019年底形成生产能力。其中有双组分皮芯型有四条、占在建项目的44.4%；双组分并列型有两条、占36.3%；双组分裂片型有两条、占18.2%；三组分裂片型有一条、占11.1%。

生产线的幅宽有：0.6，0.8，1.6，1.8，2.4，2.7，3.2，3.6，4.2，4.5,5.0，7.0米共十二个规格，其中有的是小幅宽试验型设备。

表2 中国双组分纺粘生产线的幅宽统计分析

幅宽范围（m）	≤1.0	1.6/1.8	2.2/2.7	3.0/3.6	4.2/5.2	7.0
生产线数量（条）	3	9	4	7	3	1
占比（%）	11.1	33.3	14.8	25.9	11.1	3.7

3.大型生产线简介

预计到2019年年底，国内共有六条大型生产线在运行，这将形成双组分纺粘产品的骨干生产能力，其中包括：

湖北仙桃在2014年引进的莱芬RF4型3.2m幅宽S²S²MMS²皮芯/并列型生产线；2018年投产的莱芬RF4型4.2m幅宽并列/皮芯型S²S²S²生产线；

2014年,山东从纽马格引进的2.7m幅宽S²S²混纤型生产线；

    大连华阳公司建造中的4.5m幅宽皮芯型热风生产线（两步法）；

    江苏嘉兴建造中的5.2m幅宽的皮芯型热风生产线（两步法）；

    佛山南海建造中的莱芬RF5型3.2m幅宽的S²S²S²并列型多功能双组分生产线；

佛山南海建造中的、由纽马格制造的7m幅宽S²XMS²皮芯型双组分生产线。

4.国内的设备制造企业概况

国内有多于13个企业、或个人从事双组分纺粘设备制造工作。

2003年，上海合成纤维研究所在经过改造的意大利NWT设备上成功生产出幅宽3m的皮芯型双组分纺粘布。2007年又与上海太平洋集团合作研制的3.2m幅宽、使用“大板”长狭缝工艺的双组分生产线，生产了PE/PET双组分纺粘布。

2008年，在纺粘分会的倡导和组织下，大连华纶无纺设备工程有限公司与江西吉安三江超纤公司等单位合作，研制了国内第一条1.6m幅宽中空橘瓣型双组分纺粘水刺生产线、在2010年通过了鉴定验收，并注册了专利。

此后华伦公司又为江西吉安、河北廊坊（设备现已转移）、安徽滁州、河南焦作、河北巨鹿、山东济南等地企业提供了多条双组分生产线。

2013年，浙江绍兴普盛新材料有限公司采用日本进口的纺丝组件，研制了一条1.6m幅宽的皮芯型双组分纺粘线。

2013年，浙江温州朝隆公司制造的一条3.2m幅宽纺粘生产线，使用PE，PP，PET，CoPET，PPT等原料，配套热轧和热风两种固结设备，生产出皮芯型、并列型纺粘产品。

2019年3月，朝隆公司的双组分纺粘生产线项目,通过了中产协组织的科技成果鉴定, 已获授权发明专利1项，实用新型专利12项。

2015年，福建厦门东泽工贸公司自行研制了一条1.6m幅宽的皮芯型双组分纺粘线。

2015年,邵阳纺机公司为福建企业制造了一条0.6m幅宽的并列型S²S²纺粘实验线。2017年又合作研制一条柔性化、智能化、模块化的 3.6m幅宽的并列型S²S²纺粘非织造布生产线。

邵阳纺机公司正在山东肥城安装一条1.8m幅宽的分裂型S³纺粘非织造布生产线，即将于2019年上半年投产，这是全球为数不多的三组分纺粘设备。

在2018年11月初，北京宏大研究院发布消息，称自行设计制造的1.6m幅宽S²S²纺粘法生产线已在国外客户投产，可生产PE/CoPE皮芯型和并列型双组分纺粘非织造布。

2018年11月中旬，山东斯维特新材料科技有限公司与青岛大学合作，研发的2.4m幅宽、并列型S²纺粘法非织造布生产线在烟台莱州市试车成功。

江苏常州金博兴公司近年已进入双组分技术领域，向广东用户提供了两条双组分生产线，其中一条已在2019年初进行试生产。

大连华阳公司有一条4.5m幅宽的粗旦皮芯型热风生产线正在建造中，大连地区还有企业在进行双组分纺粘热轧，纺粘针刺设备的研发工作。

在开发双组分纺粘技术的过程中，不少企业在设备国产化、优化工艺、降低纤维细度、改进产品均匀度等方面做了大量工作，并取得了不俗的成果，推动了双组分纺粘技术发展。

六.国内近阶段并列型双组分技术发展动态

早期理论认为热轧温度是影响产品触感的主要因素，使用PE皮层时，热轧温度可以比PP降低几十度，因而会具有比单组分PP产品更好的触感，而热风布就是用皮芯型纤维制造的。在这种观点导向下，2015年前制造、或引进的双组分生产线，除了分裂型产品外，其余均为皮芯型。

并列型双组分纤维比皮芯型具有更好的自卷曲特性，加上纺粘纤维是连续纤维，不存在短纤热风布“毛头”对皮肤的刺激，亲肤性更接近天然纤维。具有更高蓬松性、柔软度和触感的“并列型”双组分纺粘布也就应运而生，进入了卫生制品材料的中、高端市场。

技术创新是发展趋势，淘汰落后产能也是发展的必然。双组分纺粘法非织造布有很广泛的应用领域，开发差异化的、有特色的、甚至是定制的个性化产品，才能体现企业的特色。因此，要走高质量发展道路，避免在进行供给侧改革的同时，产生新的结构性产能过剩。

如有的企业就利用双组分纺丝技术，使用“管式牵伸”工艺制备连续的粗旦（8～15d）长丝后，再经过长丝退卷、铺网、固结成非织造布，这种产品主要用于过滤领域。

表3各种双组分纺粘法非织造布产能

纤维截面结构	S/C	S/S	SP	SP三组分	混纤型	合计
生产能力（t）	70500	78000	15000	1000	7500	172000
占比（%）	41.0	45.4	8.7	0.6	4.4	100

根据2019年初对各地在建的双组分生产线项目统计，纤维截面结构并没有拥挤在并列型这条“独木桥”上，这是市场的理性选择，在这批生产线投产后，S/C，S/S两类型产品将成为主流（表3）。

七.我国双组分纺粘非织造布技术水平

国内已经投产、或在建的、较有代表性的双组分纺粘项目有：

2015年，中国的第一条莱芬RF4型S²S²MMS²型生产线在湖北仙桃投入运行。

2015年，纽马格的2.7m幅宽S²S²混纤型生产线在山东肥城投产。

2018年底，中国的第一条多用途莱芬RF4型S²S²S²型生产线在湖北仙桃投入运行。

中国的第一条，也是全球第一条实现商业化生产的裂片型S³三组分纺粘生产线，将于2019年中期在山东肥城投入运行。

代表全球最高技术水平的一条莱芬RF5型S²S²S²双组分纺粘生产线正在建设中，有望在2019年年底在广东南海投入运行。

德国纽马格公司制造的7m幅宽(全球最大的“大板”线)的S²XMS²双组分生产线正在广东南海建设中，计划在2019年年底投入运行。

从设备的技术水平来看，中国的双组分纺粘非织造布技术装备与国外先进水平是处于同步、甚至领先状态。然而由于受相关资源、特别是专业的工艺技术人员水平和数量的制约，如何用好、发挥好这些设备的优势，仍需假以时日。

中国目前的双组分纺粘非织造布生产能力已达到了17.2万吨，而且品类也较丰富，这在全球也是处于领先位置的。但除了部分技术水平较高的引进生产线外，很多生产线还是小幅宽的试验性“独苗”，有待进一步完善、提高。

近阶段有多个单位正在洽谈引进成套的双组分试验线，这对改变目前国内一些高等院校、企业仅用一些由非专业厂家制造的“试验线”进行教育、科研活动这一局面有重大作用。

熔喷与纺粘复合是非织造技术的重要发展趋势，尽管双组分纺粘技术已取得长足进步，国内也不乏bet36体育投注_bet36体育在线_365体育投注手机版：双组分熔喷技术的报道，但至今还没有双组分熔喷系统的实用信息。包括引进的双组分SMS生产线，其熔喷系统仍是单组分的，而国外在十几年前，就有双组分熔喷法非织造布生产线了。

我国在双组分纺粘领域与美、日、德等国家的差距，主要体现在自主技术开发能力，产品的品牌知名度等方面。

八．中国双组分纺粘非织造布技术的主要短板

1.人才资源稀缺

虽然双组分纺丝技术已趋成熟，但熟悉双组分纺粘非织造布技术的人员稀缺。目前，最管用的是一些从双组分纺粘企业出来的工艺人员，其次是熟悉复合纺丝工艺的原化纤行业员工，一些刚离开学校的毕业生，仍需几年历练方能承担大任。

如有的新生产线仅购置了部分外国设备，也需要外国的技术人员到场进行调试、或做工艺指导、开车，这样做在商业上并无不妥，但反映了我们的技术自信程度，遑论技术开发创新了。

专业人才稀缺，流动性大，流动周期短，增加了保护知识产权的难度，导致难于组织一个稳定的技术团队，影响了技术的应用和开发工作。一些企业通过走“产、学、研”道路，缓解了这些矛盾。

为应对双组分纺粘产品快速发展的市场要求，纺粘分会已在2019年一月份举办了一个行业性的双组分技术专题座谈会，正策划在今年再举办一期专题的双组分纺粘技术培训班。