從產品目標市場的應用角度,產業用聚酯纖維涵蓋農業用、建筑用、土工用、家用、工業用、醫療衛生用、車用、環境與安全用、包裝與覆蓋用、防護用、體育用等12大類。歐洲和北美地區將此類的紡織產品稱為技術紡織品(Technical Usage Textiles)。2010年,全世界消費產業用紡織品將達到3380萬噸。
10多年來,與服用紡織品相比,產業用紡織品在西歐和北美發展更為迅猛。尤其是聚酯工業絲的加工技術突飛猛進,無論在加工成本和纖維性價比上都有令人矚目的亮點,為產業用紡織品的進步奠定了堅實的基礎。當前,產能發展最快的是中國大陸。2010年,產業用紡織品中化纖比例將達到90%,聚酯纖維在產業用紡織品中將得到更廣泛的應用。
長短絲發展各有突破
聚酯工業絲的產品開發主要包括四個方面,一是在已經產業化的滌綸工業絲生產基礎上,對其生產過程和規格要求進一步優化改進,開發適合特殊領域要求的產品;二是對原料進行改性,包括共聚改性和無機添加改性等,以突出某一化學或物理的高性能特點;三是改變原料組成,采用新技術和新工藝,生產化學和物理性能相對滌綸有較大改變的聚酯工業絲;四是從應用角度出發,開發適合可持續發展的節能降耗、減少對環境污染的新產品以及相對其他化學纖維更具市場綜合競爭力的產品。
中國石化上海石化滌綸事業部從上世紀90年代起研究開發阻燃聚酯和纖維產品。經過多年研究,通過對阻燃劑的篩選和工藝研究試驗,在國內首家實現了具有低成本、高穩定性和優異產品品質的連續式工業化聚酯裝置上生產磷系阻燃共聚酯切片。
進入21世紀以來,新型聚酯PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)的合成技術趨于成熟,并已開始批量化供應市場。PEN優異的性能主要體現在相對高的耐熱性上,同時具有很高的化學穩定性,是制造輪胎簾子線的理想材料。目前,全球生產PEN的企業僅有日本帝人集團、東洋紡、三菱化學、意大利M&G、美國杜邦及韓國Kolon等為數不多的聚酯相關企業。
在產量大幅增加的前提下,滌綸短纖維在產業上的應用比例也在增長。縫紉線用滌綸短纖維已經形成了良好的市場體系,基本取代了進口產品。尤其是以上海石化、儀征化纖為主的超高強、高強有光縫紉線用滌綸短纖維,為國內短纖維縫紉線市場的開拓起到了引領作用。在非織造領域,高收縮滌綸短纖維是人造革基布的主要材料,根據不同的人造革制造過程,高收縮纖維的熱水收縮率可以達到80%,適用于制造高密度非織造布產品。家用紡織品市場的興起,為滌綸、聚酯纖維提供了良好展示舞臺,如采用非對稱紡絲冷卻成形法生產填充料滌綸中空纖維已形成經濟規模。
此外,發展新型紡紗技術,提高新型紡紗在生產中的比重,是今后一段時期我國紡紗技術進步和技術改造的重點。如從產品市場應用角度,渦流紡潔凈的紗質受到好評,在針織女裝以及內衣用紡紗領域得到擴大。聚酯短纖維等適合渦流紡的原料隨著紡紗技術的提高存在相當大的市場。噴氣紡進入我國早在1985年,其用工比環錠紡節省4~5 倍,這對緩解目前紡織業招工難、用工緊缺現狀更具有重要意義。同時,噴氣紡紗工序縮短,生產效率提高,使用機臺減少,故可降低能耗20%~30%,節約廠房面積30%~40%左右。
功能性聚酯工業化始于本世紀
隨著聚酯生產技術的發展和原料成本的降低,聚酯超短纖維(主要長度在2~12mm)的應用領域不斷開拓。在造紙領域中,聚酯超短纖維替代部分植物纖維用于制造某些特種紙,有效改善了特種紙的性能;在道路瀝青混凝土領域中,聚酯超短纖維起到了橋接瀝青的作用,改善了瀝青道路的使用性能,提高了瀝青道路的使用壽命。
功能性聚酯纖維主要包括阻燃、抗菌、可生物降解、高彈性、蓄能等。研究起始于上世紀80年代,但真正工業化是從本世紀開始的。
磷系阻燃滌綸短纖維的非織造布用于汽車內裝飾,阻燃短纖維用于公共場合的紡織面料,例如沙發、窗簾等已經出現批量化、規范化的應用。長效抗菌滌綸短纖維近幾年生產技術已經相當成熟。由具有高效抗菌劑或內含金屬離子的沸石微粒子與成纖 PET共混制成的抗菌消臭PET纖維,可有效抑制和殺死附著在纖維表面的微生物,沸石微粒子還賦予纖維新特性,如促進人體血液循環、加速傷口愈合等。蓄能纖維(熒光纖維)是以稀土離子為激活劑,堿土鋁酸鹽為基質的新型高效蓄光型自發光材料。這種材料具有無毒、無放射性等顯著優點。具有蓄光功能的滌綸短纖維,在建筑裝潢、交通運輸、軍事領域、消防應急、日常家居生活、低度照明等領域具有廣泛的應用空間。
“環境友好型”新思路
從工業化生產至今,聚酯纖維經歷了大規模生產期,差別化、功能化改性期和新時期備受關注的“環境友好”幾個階段。
“環境友好型”聚酯纖維產品開發主要圍繞四大目標,一是采用新技術新工藝降低原料合成和整個加工鏈的能耗、物耗、污染,例如上海石化采用低能耗的國產新聚酯合成技術,與傳統工藝相比,能耗至少降低30%;二是開發替代石油資源的原料,以提高可持續性;三是從紡織原料的角度對纖維進行改性,以提高加工性能和環保性能;四是纖維產品的循環利用。
近年來,不少歐美企業加大了可降解聚酯的研制開發和工業化進程,并已有部產品進入商品化階段。國內尚處于研發階段和小試階段,但近幾年長春大成集團等企業聯合科研院所,取得了重要進展。
與傳統滌綸相比較,產業用聚酯纖維產品開發的主要市場目標和技術發展,體現在現有紡織市場(家用、汽車裝飾領域等)的升級換代上。例如,開發各類專用牌號及改善某些物理特性的短纖維、異形截面纖維,用于非織造布;通過化學改性使纖維更環保,更適應下游用戶提高效率,如無重金屬纖維、本體染色纖維、阻燃纖維等;開辟和拓展新應用領域,聚酯工業絲主要體現在提高纖維適用性能,取代和部分取代錦綸、粘膠纖維和棉花,如PEN/PET共混纖維等;聚酯BCF(膨體變形絲)是非服裝領域產品開發的典范,尤其在北美市場發展趨勢看好;熔噴和紡粘技術的發展為聚酯纖維在非織造布領域的發展帶來希望;以高附加值、差異化產品引導產業用市場,例如各類功能性纖維和新型聚酯纖維。