| 气流成网水刺固结复合产品的研究 |
| 来源：上海嘉翰轻工 作者：田晓辉
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前言
非织造材料是柔性材料生产系统的一个技术含量高、市场需求面广、涉及范围宽、超乎想象、无限发展的现代新型材料。世界上没有其他任何一种类似布结构的材料能像非织造布那样集各种性能于一身，适应如此众多最终用品的需求。非织造布不仅已经在相当多的最终用品中替代了其他材料，成为主要市场中的标准材料，而且在许多新产品开发中也作为首选材料。
就世界范围而言，水刺非织造布是纺织领域非织造布中技术发展进步最快的一个行业，在其制造技术诞生后的50年时间里，产量已经达到300万t以上，估计到2010年，产量将达到500万t，所有这些产量和消费量的急剧增长，主要得益于技术不断创新带来的成本降低、新的应用领域的开拓以及替代相当数量的纺织品、针织品及其他类型的织物；在所有这些增加的用量中，一次性擦拭用即弃产品占据70％以上的市场应用份额。我国的水刺产品现年产量在3万--4万t，而且每年都在以接近两位数的速度保持较高的增长率，但是产品几乎都停留在常规产品的档次上，而且鲜有足够的人才、技术和资金实力来实现新一代产品的开发和研究工作。与世界先进技术相比，存在着生产速度慢、产量低、能源消耗高、过滤系统效率差，再加上原料涨价、市场不稳定、低价位竞争、企业管理落后和市场缺乏必要的引导和开发等造成的高成本、低利润。
水刺产品的主要特点是：在外观上具有纺织品的柔软、悬垂、蓬松、舒适。在机械性能上，抗张强度、伸缩性能和研磨性能都很好，具有良好的吸收性、不含诸如化学粘合剂或加工杂质等成分，不掉粉尘；表面纹路有平纹或网纹，孔型各异(圆形、椭圆形、方形、长方形)，纹路包括直、三角等各种图案；产品具有硬挺与柔软、防水与吸水、耐用与即弃、坚固与灵活。除现有产品以外，水刺产品已经趋向于应用复合技术和组合技术创新，按照特殊要求定做、开发附加值高的产品和可以持续获利的产品。
水刺产品主要应用范围包括：婴儿用擦拭巾、个人护理用擦拭巾和家庭清洁用擦拭巾。能够应用于厨房、浴室等的抗菌擦拭巾、家具抛光用擦拭巾、汽车清洁用擦拭巾等用于家庭的擦拭巾产品在近几年来增长迅速。产品柔软的布质感觉、足够的强度以及在产品中不含任何化学粘合剂和添加剂的特性，也适合于做婴儿擦拭巾。为非织造材料在防止细菌交叉感染方面提供了有力的支持。产品不用化学粘合剂，适用于医疗卫生领域，特别是手术室，医用纱布占有25％的份额，与传统的织物相比，非织造布价格便宜，使用方便。在北美洲的医院里，有超过半数的外科手术服使用的是一次性的水刺非织造布产品，在保护医务人员和病人免受传染病感染或免受来自体液或血液的病原体的侵入中发挥着重要的作用，在我国的医疗卫生系统，也越来越广泛地被接受和应用。
水刺产品的材料。非织造布的主要原料成分是化学和天然纤维，产品以许多独特的方式应用纤维的性能，是其他工艺所无法复制的。用于水刺工艺的纤维种类与产品的主要用途如下： |
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木浆气流成网干法纸的设备、工艺、产品性能和用途等在此不作赘述。但可以看到的是水刺产品和干法纸的应用领域，特别是在医疗卫生、清洁擦拭巾、抹布和妇幼护理用品等方面基本是重合的，都在以各自不同的产品特点，进行着市场的竞争与分享；特别是胶合纸。由于所使用的原材料不同，所赋予的产品特性也不尽相同。水刺非织造布使用的是粘胶纤维、漂白棉、涤纶等纤维原料，气流成网干法纸使用的原材料主要是木浆、PP/PE、粘合剂等，其中可再生资源木浆的成本是比较低的，以木浆作为主要原料的干法纸相应的成本也比较低，但在强度、手感、柔软度等方面相对比较差；使用较长纤维为主要原料的水刺非织造布尽管在强度、定量、柔软度等方面优势明显，但生产成本比干法纸较高。囿于各自设备的特点，生产厂商尽管都在进一步降低生产成本和提高产品品质的基础上，在设备上不断进行技术改造，所取得的结果与预期还是存在一定的差距，并不能取得较为理想的效果。所以基于两种产品结合的设想和设备、工艺方案设计，就逐渐形成并不断地发展起来，现在已经成为生活用纸和非织造布共同关注和发展的焦点，而且这种新的生产工艺在国外已经被付诸实践，用于复合产品的实际生产当中。
2 工艺探讨
在长期的旋转式圆网滚筒成形干法纸造纸工艺的研究和设备的设计、开发和制造过程中，我们逐渐意识到气流成网水刺固结复合技术及其产品在未来干法纸市场上的巨大潜力，为此我们及时总结在干法纸方面所取得的经验，联合常熟飞龙无纺设备有限公司，根据各自的生产经验共同探讨木浆气流成网和水刺固结工艺结合的可能性。经过双方不断的努力和大胆的设想，木浆气流成网水刺固结复合生产线已经通过工艺可行性论证和设备的联合设计工作，而且应用有关软件，进行了设备模拟运转，状态稳定良好。该生产线的研制成功，将会极大地推动我国生活用纸和非织造布行业的技术进步和产品更新换代的步伐，提高产品的档次。
2 1 工艺流程 |
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2．2 产品生产特点
?木浆气流成网水刺固结复合产品是一种以绒毛浆和水刺用粘胶纤维作为主要原材料，通过绒毛浆纤维的疏解、气流成网形成木浆纤维网和粘胶纤维通过开松、混合、梳理、铺网所形成的纤维网初步复合在一起后，经过高压水刺作用，使不同方式形成的纤网纤维之间产生缠绕抱合，再经过胶乳表面喷淋处理过程，干燥后得到的一种新型复合产品；
?该产品同时具有干法纸和水刺非织造布的性能特点，柔软、悬垂、较高的吸液速度、饱水能力和干、湿抗张强度，表面细腻、光滑、平整，没有粉尘和掉毛现象；
?生产中所使用的木浆气流成网和水刺固结处理工艺都是在国内比较成熟和可靠的，在设备的设计和制造方面有着丰富的经验和众多成功案例；
?该生产线所使用的原材料是业内普遍使用的原料，而且这些原料的采购选择范围比较大，采购方便，能够保证原料的质量和数量，市场价格也相对比较稳定；
?经过工艺、设备的合理设计和配置，能够保证设备保持较高的生产速度和稳定的产品质量；
?该生产线按照多种产品种类进行设计，所以经过适当的工艺调整后，可以根据客户的需求，生产热合、胶合、综合、含SAP吸水干法纸和水刺非织造布产品，以及气流成网水刺固结的两层、三层复合产品；
?根据客户所需产品的特点，可以选择厚度和挺度方面的工艺控制方案，达到产品的质量要求。
2．3 产品使用性能
?产品兼有干法纸和水刺布的特点，保持了较高的吸水倍数和强度，可以用于干、湿擦拭巾，作为家庭清洁、仪器清洁、汽车清洁、美容、个人和婴儿擦拭用品的基本材料；
?表面光滑细腻，并具有足够的吸液能力，用于失禁产品和个人卫生护理用品，减少制造工序和成本，增加产品亲肤舒适性能；
?比表面积大，吸附能力高，透气量高，以及理想的抗张强度，可以用于过滤材料和吸附净化材料；
?在后加工段，可以采取多种特殊处理工艺，使产品具有杀菌、消毒、吸油、芳香等多种单一功能和组合功能；
?用气流成网水刺固结技术生产的产品，可以替代水刺布，使用性能相同，而且价格较低，会给消费者带来实惠；
?产品没有粉尘，可以改善制造、加工过程的工作环境，保护员工身体健康，同时也会降低原材料的损耗；
?产品无毒、无污染，使用天然纤维，自然降解，符合环保要求和国家发展规划。
2．4 主要生产原材料
?绒毛浆 天然纤维素纤维，使用可再生植物资源生产，比较廉价易得的吸液产品，根据产品性能的要求去选择处理或未处理的进口绒毛浆；
?热粘合纤维 主要使用PP／PE、PP／PET双组分热熔纤维，使用量会大量减少或在某些产品中不再使用；选择使用适宜于干法造纸的双组分纤维；
?胶乳粘合剂 用于幅材的单面或双面松散纤维的表面粘合处理，增加产品的强度，生产更低定量的产品；
?SAP高吸水粉末或SAF高吸水纤维 用于高吸液产品；能够使产品轻薄纤巧，降低质量和体积，有利于减少包装费用、仓储空间和运输成本；
?粘胶纤维 主要用于梳理成网，种类与制造水刺布的纤维材料相同；
?棉纤维 用于梳理成网，作为产品的纯棉网面使用。
3 设备配置 气流成网水刺固结复合生产线主要的设备配置包括：
3．1 主要参数
生产线：配有2个成形头，1个SAP添加装置，2套梳理铺网设备和1套水刺设备，能生产气流成网水刺复合产品及胶合、热合、综合、含SAP吸水芯材干法纸产品和水刺布产品。
产品种类：气流成网水刺复合产品及单独生产干法纸和水刺布产品
卷取净宽：1200mm
成网方式：EPS滚筒成形和梳理铺网技术
粘合方式：T／B(胶乳粘合／热粘合)、水刺纤维缠绕
车速：40~120m／min
定量：50~160g／m
装机容量：420kW
外形尺寸：77500mm ×5500mm ×4350mm
传动方式：交流变频分部传动
干燥方式：气流穿透干燥
3．2 气流成网水剌固结复合生产线设备规格
?用于绒毛浆的准备、计量和粉碎疏解系统，包括从成形器来的再循环系统；控制系统和边料粉碎系统。
?双组分合成纤维开松、准备和计量系统
?胶乳贮存、制备、输送、回流系统以及该部分的自动控制系统；
?主机设备，包括成形器机架、网带的张紧纠偏成形器、SAP添加系统、热压辊、织幅转移、上喷胶、下喷胶、幅状材料转移真空箱、箱式干燥器、鼓式干燥缸、粘胶纤维和棉纤维的开松系统、铺网系统、水刺机系统以及高压水的过滤、输送系统等；空气过滤净化加湿系统；配备半自动水平卷纸机；
?配套工艺系统，包括真空风机、换热器、热风系统、锅炉在线洗网等；
?电气控制系统，采用DGS体系控制结构，从上至下为3层网络结构：生产管理级，自动控制级和现场控制级。整机主传动电机大部分采用速度闭环控制，各分部按键式给定方式传输给定。系统具有三级保护：系统发生严重故障导致停车；系统发生一般性故障，不导致停车，发出报警信号；系统特殊部分的联锁保护。
?后加工设备，根据产品市场定位，可以初步确定为分切机，缠绕打包机，干、湿擦拭巾机，失禁垫机，医用防护用品、消毒灭菌设备等。
4 产品种类
该设备可以生产的产品主要有：水刺非织造布、胶合纸、热合纸、综合纸、含SAP吸水芯材、纯棉网面卫生材料、气流成网水刺固结复合产品等，可以对生产工艺根据市场和客户的要求，进行多种调整。
5 产品成本对比
成本、价格和市场定位对于一个新产品非常重要，在这条生产线所生产的产品中，由于设备采用的复合型设备模式，这对于单一的干法纸或水刺布的生产都是极为不利的，较多的设备配置意味着较高的设备投资、较大的风险和在生产中过多的能源和材料浪费，这些都将会导致单一产品较高的生产成本，从而在市场上失去竞争的优势；但复合型产品无疑将会是极具诱惑力的产品；以绒毛浆60％，合成纤维40％作为计算基点，取一般水刺非织造布、成本较高的胶合干法纸，其对比成本如下(见表2)： |
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注：以上数据只代表某企业在一特定时间段的一般成本消耗计算结果，在此仅作为参考说明。
从以上数据可以看出，气流成网水刺固结复合产品的成本和销售价格在复合产品、干法纸和水刺布的比较中居中，原材料的不同不仅影响着产品的价格，更重要的是会直接影响到产品的质量和使用性能；由于具备其他两种产品共同的优点，又取长补短，在相同的市场应用领域，气流成网水刺复合产品具有更优越的产品性价比。
6 市场预测和发展前景
作为擦拭巾原材料，水刺布尽管价格较高，但优越的性能和较低的定量，较早进入市场，柔软悬垂，表面平整细腻无粉尘，而且符合大多数人的消费习惯，使水刺布赢得了擦拭巾的大部分市场；干法纸进入市场较晚，尽管符合行业发展规划和环境保护要求，相对来讲，定量偏高，强度较低，表面会有粉尘，加工设备滞后，以及市场宣传和消费水平等，仅被少部分市场所接受，以至于在国内市场上很难找到用干法纸加工的擦拭巾和美容用市场终端产品；在个人
护理和医疗卫生领域则更是如此。对国内来讲，近几年来引导干法纸增长，特别是热合纸的主要动力是用于妇女卫生巾和卫生护垫。
我国经济的增长一直比较稳定，人民逐渐富裕，消费水平和消费观念也正在发生变化，健康消费的要求不断高涨，一些耐用型的产品逐渐被一次性消费品所代替，但消费方式也更趋于理智，选择的范围也越来越宽。已经被广泛用于众多领域的水刺非织造布和干法纸的消费量必将会不断增长。
在这种市场不断发展壮大的形势下，气流成网水刺固结复合产品弥补了干法纸在上述性能上的不足，基本达到水刺布的使用要求，价格又明显低于水刺布，竞争优势明显，是现阶段和未来几年市场推广发展的重点产品。同时我们也注意到，国外有数家设备制造商已经完成实验样机或用于商业化生产的机型，正在进行市场推广和宣传工作，我们联合研制开发的气流成网水刺固结复合产品生产线项目已经投入设备生产加工阶段，根据与用户所签合同要求，准备安装在中部省份河南，相信在该项目投产以后，将会更进一步地推动和繁荣我国卫生材料市场。
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