世界聚酯纖維產(chǎn)業(yè)化新產(chǎn)品和發(fā)展趨勢(shì)

世界聚酯纖維產(chǎn)業(yè)化新產(chǎn)品和發(fā)展趨勢(shì)

1世界聚酯纖維的主要應(yīng)用市場隨著世界經(jīng)濟(jì)危機(jī)的逐步恢復(fù)，世界制造能力（主要是絲綢）的產(chǎn)量如表1所示。其中,增幅最大的國家是土耳其,幾乎達(dá)到30%;其次是美國和中國大陸,分別達(dá)到20%和16%。2010年世界聚酯纖維產(chǎn)量達(dá)到3730萬t,比2009年凈增450萬t,增幅達(dá)到14%目前,聚酯纖維的主要應(yīng)用市場為取代天然纖維的民用紡織領(lǐng)域、聚酯工業(yè)絲產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域、非織造布應(yīng)用市場以及高附加值高新技術(shù)領(lǐng)域。產(chǎn)業(yè)用紡織品市場近幾年得到高速發(fā)展,世界滌綸工業(yè)絲2010年產(chǎn)量比2009年增加了37%(見表2)。除了應(yīng)用領(lǐng)域的拓展和市場需求,工業(yè)絲技術(shù)的發(fā)展、產(chǎn)品的規(guī)模化產(chǎn)業(yè)化無疑是重要因素。世界非織造布技術(shù)的發(fā)展日益顯著和完善,即使在世界經(jīng)濟(jì)不景氣的時(shí)候,非織造布仍然能夠以7%~10%的速度發(fā)展。如今,非織造布行業(yè)還應(yīng)該被稱作是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立、富有朝氣的生產(chǎn)行業(yè)。雖然近期非織造布產(chǎn)能擴(kuò)充很快,有可能導(dǎo)致非織造布短期的產(chǎn)能過剩,但是隨著技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,非織造布的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步拓展,其產(chǎn)能和產(chǎn)量會(huì)在今后的5年內(nèi)達(dá)到平衡。2滌綸工業(yè)絲技術(shù)理論體系世界聚酯纖維應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展,主要分為五大部分:以短纖維為主的取代天然棉花和羊毛,以預(yù)取向絲(POY)和全拉伸絲(FDY)為主的取代蠶絲的紡織品應(yīng)用領(lǐng)域;以高分子質(zhì)量聚酯長絲為主的滌綸工業(yè)絲用于產(chǎn)業(yè)用紡織品領(lǐng)域;包括回收再生聚酯等的非織造布應(yīng)用領(lǐng)域;以聚酯改性、纖維改性、紡織染整改性為主的功能化紡織品;以新聚酯纖維、復(fù)合型纖維材料為主的高科技應(yīng)用領(lǐng)域。圍繞上述五大應(yīng)用領(lǐng)域拓展,纖維產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在:生產(chǎn)設(shè)備的大型化、自動(dòng)化和柔性化以降低生產(chǎn)成本、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率;原料合成技術(shù)(包括生物化工技術(shù))發(fā)展和工業(yè)化應(yīng)用;適合聚酯、纖維、紡織加工鏈效率提升、節(jié)能減排和綠色環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展;開拓高新產(chǎn)業(yè)應(yīng)用市場為主的纖維復(fù)合材料技術(shù)。2.1國外工業(yè)化生產(chǎn)線20世紀(jì)70年代,短纖維直接紡絲已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。隨著滌綸應(yīng)用市場的不斷擴(kuò)展,產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的目標(biāo)是如何進(jìn)一步降低消耗和能耗。20世紀(jì)90年代,德國吉瑪、紐馬格等公司研究并開發(fā)了工業(yè)化的、日產(chǎn)量可以達(dá)到150t的生產(chǎn)線。相對(duì)50t/d生產(chǎn)線而言,150t/d生產(chǎn)線無論是在生產(chǎn)效率、物耗能耗、投資費(fèi)用上都有顯著技術(shù)進(jìn)步。上海石化、儀征化纖在引進(jìn)的生產(chǎn)線上還自主開發(fā)了大批量供應(yīng)市場的新產(chǎn)品,如超高強(qiáng)縫紉線用短纖維,取代了進(jìn)口纖維。近五年來,歐瑞康旗下的紐馬格公司不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,使短纖維直接紡大容量的產(chǎn)業(yè)化效果進(jìn)一步得到提升(見表3)。2.2陽離子熔體直紡絲技術(shù)中國紡織科學(xué)研究院、聚友化工為生產(chǎn)企業(yè)提供的熔體改性直接紡絲技術(shù)獲得產(chǎn)業(yè)化成功。吳江新生化纖、桐昆集團(tuán)用低溫短流程三釜連續(xù)聚酯裝置生產(chǎn)出陽離子染料可染聚酯,并成功實(shí)現(xiàn)直接紡FDY和POY。2009年,繼恒生三期聚酯裝置連續(xù)聚合陽離子熔體直紡后,聚友公司的連續(xù)生產(chǎn)陽離子熔體直接紡絲設(shè)備及技術(shù)又一次得到成功驗(yàn)證。熔體直接紡超細(xì)纖維一般指單絲纖度在0.5dtex及以下的產(chǎn)品,是近年來發(fā)展迅速的差別化纖維產(chǎn)品。它不采用復(fù)合紡絲方法,僅通過改善驟冷風(fēng)條件、增加噴絲板孔數(shù)、調(diào)節(jié)合適的噴頭拉伸比等方法,得到后加工容易、質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定的產(chǎn)品。該產(chǎn)品主要應(yīng)用于高檔時(shí)裝面料、高密織物、高性能布、仿桃皮絨織物、人造麂皮、高級(jí)試鏡紙、氣體過濾材料等。2.3液相增黏與紡絲浙江古纖道新材料股份有限公司在小試研究的基礎(chǔ)上,公開了液相增黏熔體直紡滌綸工業(yè)長絲生產(chǎn)工藝專利。其主要技術(shù)特點(diǎn)是在塔式成膜結(jié)構(gòu)的立式反應(yīng)釜中進(jìn)行液相增黏。熔體從頂部進(jìn)入進(jìn)行分配,由重力自然成膜,反應(yīng)釜出料設(shè)置回流管線,通過回流調(diào)節(jié)控制熔體黏度和流量,經(jīng)液相增黏后的聚酯熔體的特性黏度為0.85~1.0dL/g,并通過齒輪泵輸送至紡絲箱體進(jìn)行紡絲。2011年7月,該公司在8頭和16頭紡絲設(shè)備上試生產(chǎn)獲得成功,熔體黏度達(dá)到1.05dL/g以上,滿足了紡絲要求,每噸滌綸工業(yè)絲產(chǎn)品可比固相增黏工藝路線的產(chǎn)品降低能耗155.2kg標(biāo)準(zhǔn)煤,能耗降低25%(全流程)。2.4回收再生技術(shù)帝人纖維株式會(huì)社研發(fā)的世界最先進(jìn)的新原料循環(huán)再生技術(shù),不僅能處理聚酯瓶,而且能處理纖維、薄膜這些聚酯產(chǎn)品,將其進(jìn)行分解和精制,再生出與用石油制造的原料相同水平的高純度聚酯原料。德國Gneuss公司的連續(xù)過濾技術(shù),能使紡絲級(jí)的聚酯熔體同新合成的熔體一樣“清潔”。在熔體“清潔”的條件下,非織造布用的短纖維附加值能夠得以提高,例如添加“遠(yuǎn)紅外”發(fā)射功能的含鋅化合物、抗紫外線添加劑、抗菌劑、有色母粒等無機(jī)或有機(jī)添加劑。相當(dāng)多的滌綸長絲生產(chǎn)企業(yè)采用再生聚酯料生產(chǎn)高速紡POY紡織用產(chǎn)品。當(dāng)再生料特性黏度大于0.9dL/g時(shí),在不改變?cè)屑徑z設(shè)備的條件下,可以生產(chǎn)高強(qiáng)度長絲,用于長絲縫紉線和工業(yè)用布?！癗ewLife”是意大利FilatureMiroglio公司的聚酯回收再生新技術(shù)。經(jīng)過再生工藝生產(chǎn)出的滌綸長絲紗線“Pruvf”,可加工為具有防紫外線的功能性產(chǎn)品,是理想的窗簾用織物原料,非常適宜于戶外遮陽棚等用途。Unifi中國子公司——蘇州優(yōu)富紡織品有限公司(UTSC)繼續(xù)在亞洲市場擴(kuò)展Repreve再生品牌纖維產(chǎn)品線,并正式推廣Repreve再生滌綸短纖。該產(chǎn)品由100%再生原料制成,經(jīng)過進(jìn)一步加工成為紗線。歐洲著名的再生聚酯纖維產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)Wellman,采用回收歐洲聚酯瓶再生聚酯短纖維和毛條,其生產(chǎn)能力為7.5萬t/a。采用再生原料生產(chǎn)的紡織品,既符合歐洲的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),也符合歐洲的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。原德國著名的Trevira公司(2007年被印度的信賴公司收購)所生產(chǎn)的產(chǎn)品,是由再生聚酯短纖維和一般普通聚酯短纖維混合而成的。2.5醫(yī)用非織造布的原料資源近幾年,復(fù)合雙組分或多組分及微細(xì)纖維制成的高檔非織造布產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)趨于成熟,生產(chǎn)量逐年增加。Freudenberg非織造布公司是世界上最大的非織造布生產(chǎn)企業(yè),有23家分公司,分布在全球13個(gè)國家和地區(qū)。Freudenberg開發(fā)并產(chǎn)業(yè)化的Evolon非織造布是一種由聚酯和聚酰胺構(gòu)成的雙組分織物,這兩種纖維的直徑都非常細(xì)小,其系列產(chǎn)品具有獨(dú)一無二的特性,見圖1。美國杜邦非織造材料公司研制并產(chǎn)業(yè)化的Supreld產(chǎn)品,是由聚酯和聚丙烯雙組分制成的醫(yī)用非織造布產(chǎn)品,比其它醫(yī)用材料的表面摩擦力小,從而使服用者有更大的肢體動(dòng)作自由度,而且還能將熱量從穿著者的身體上轉(zhuǎn)移,從而增加了醫(yī)療手術(shù)環(huán)境的舒適性。它能對(duì)醫(yī)護(hù)人員提供很好的保護(hù)作用,并具有絲綢般柔軟性,穿著舒適。日本東洋紡織公司開發(fā)的非織造布“Drymon”,是將能夠調(diào)節(jié)濕度的丙烯酸鹽微粒“Toughtic”夾在兩片聚酯紡粘非織造布中間制成的復(fù)合超薄面料,除濕劑摻入量高達(dá)80%以上,實(shí)現(xiàn)了卓越的除濕功效。目前這種產(chǎn)品主要用于制作坐墊、沙發(fā)、褥子、汽車座套、建筑材料、鞋墊等。向多層次復(fù)合技術(shù)發(fā)展也是非織造布的發(fā)展趨勢(shì),如紡粘-熔噴復(fù)合、紡粘-梳理纖網(wǎng)復(fù)合、紡粘-漿粕氣流纖維網(wǎng)復(fù)合等。復(fù)合產(chǎn)品兼顧兩者的優(yōu)點(diǎn),性能更加優(yōu)越,用途更加廣泛,如日本中洲(Honshu)公司以及德國Fleissner公司等研制的紡粘-漿粕纖維氣流成網(wǎng)復(fù)合布,手感柔軟、強(qiáng)度高、耐摩擦,很受市場歡迎。2.6新型親水性材料帝人公司針對(duì)客戶希望保持肌膚舒適潔凈的要求,通過聚合物改良和加工技術(shù)保持衣服的pH值弱酸性,開發(fā)出了“ECOPURE”。它是一種既具有滌綸特有的吸水速干特點(diǎn),也具有抗菌、除臭、防污功能的新型材料。帝人公司通過基于超細(xì)化技術(shù)的新海島復(fù)合紡絲技術(shù),工業(yè)化生產(chǎn)了納米纖維“NANOFRONT”。通過采用最先進(jìn)的納米技術(shù)使其截面積縮小到相當(dāng)于發(fā)絲的1/7500,提高了吸水性、吸附性、防透性,原料的觸感柔軟,對(duì)皮膚的刺激也非常小,現(xiàn)在已經(jīng)在保證品質(zhì)穩(wěn)定性的情況下實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn),應(yīng)用于擦拭布、高爾夫手套、功能性內(nèi)衣、護(hù)身彈性織物等領(lǐng)域。該纖維制成的紡織品雖然薄但不易透光,防透性能良好,適合作為窗簾、制服、家紡用品材料等。2.7世界滌綸工業(yè)絲發(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì)90年代,美國杜邦、殼牌化工等企業(yè)開發(fā)了工業(yè)化1,3-丙二醇原料,使新聚酯——聚對(duì)苯二甲酸丙二酯(PTT)纖維可以批量生產(chǎn)并投放市場。近幾年,隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的步伐不斷加快,PTT終端市場的開發(fā)取得成效,PTT纖維產(chǎn)業(yè)化技術(shù)得到應(yīng)用。2009年,日本帝人公司成功開發(fā)并產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)商品名為SOLOTEX2007年,杜邦公司與張家港美景榮化學(xué)工業(yè)有限公司結(jié)成合作伙伴關(guān)系,在整個(gè)亞洲生產(chǎn)與分銷杜邦商品名為Sorona聚萘二甲酸乙二酯(PEN)纖維具有極其優(yōu)異的力學(xué)性能和廣泛的用途,引起了眾多化纖制造廠商的濃厚興趣,紛紛投資建設(shè)PEN纖維制造廠。目前世界上規(guī)模最大的5家滌綸工業(yè)絲生產(chǎn)商——PerformanceFibers、英威達(dá)(Invista)、曉星(Hyosung)、Diolen、科隆(Kolon),都將PEN工業(yè)絲的產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品開發(fā)作為重要業(yè)務(wù)。從原料合成至紡絲技術(shù)的開發(fā),杜邦、帝人、東麗、東洋紡、伊斯曼等公司均處于領(lǐng)先地位。PerformanceFibers有200t/a的生產(chǎn)裝置,同時(shí)在PEN纖維新品種開發(fā)方面也取得了一些成果;日本的東洋紡與帝人公司合作,采用復(fù)合紡絲工藝和技術(shù),已經(jīng)開發(fā)出PEN/PET皮芯型復(fù)合纖維,它具有性能優(yōu)異、成本低的特點(diǎn),用于骨架材料輪胎簾子線時(shí),與橡膠的黏結(jié)性非常好,也可用于制織汽車椅罩、安全保護(hù)帶等。2.8vectran聚芳酯纖維的合成聚芳酯是由Celanese于20世紀(jì)80年代發(fā)明的聚合物,于20世紀(jì)90年代開始商業(yè)化生產(chǎn),商品名為Vectran。這種聚合物是一種類似芳族聚酰胺的聚酯。與標(biāo)準(zhǔn)的PET相比,強(qiáng)力、模量和熱穩(wěn)定性有所增強(qiáng)。熔融紡絲過程中,通過對(duì)高剪切紡絲過程中的結(jié)晶區(qū)域進(jìn)行校正,改善了熱致性聚芳酯的物理性能日本的可樂麗公司的聚芳酯纖維已取得產(chǎn)業(yè)化成效并仍在研究包括復(fù)合紡細(xì)旦至粗旦,甚至單絲的品種。生產(chǎn)的Vectran聚芳酯單絲線密度范圍從0.5~56dtex,強(qiáng)度性能也很優(yōu)秀。近期Vectran的產(chǎn)量擴(kuò)大到1000t/a,之后在日本和美國還將繼續(xù)擴(kuò)大。隨著市場對(duì)高性能纖維需求不斷增加,預(yù)計(jì)在市場中會(huì)有更好的表現(xiàn)。3全球聚酯纖維新產(chǎn)品工業(yè)化的發(fā)展趨勢(shì)3.1聚酯纖維市場的發(fā)展石油化工產(chǎn)品鏈的三大合成材料中,合成纖維的發(fā)展速度最快,而聚酯纖維由于其很好的紡織加工性能和服用性能已經(jīng)在傳統(tǒng)紡織業(yè)牢牢占據(jù)了主角地位(見表4)。同時(shí),規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)的推廣應(yīng)用,可回收等的可持續(xù)發(fā)展特性以及取代天然纖維和其它合成纖維,使其在今后的數(shù)十年內(nèi)仍會(huì)占據(jù)最重要的地位。同樣,聚酯工業(yè)絲的市場容量也在高速增加,盡管目前的產(chǎn)能遠(yuǎn)高于需求,出現(xiàn)了短期的工業(yè)絲生產(chǎn)盈利水平偏低的現(xiàn)象,但最終消費(fèi)市場的擴(kuò)大和聚酯工業(yè)絲的技術(shù)進(jìn)步以及新產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)會(huì)逐步取代部分聚酰胺纖維。從傳統(tǒng)工業(yè)絲市場的品種分布和與聚酰胺纖維的比例看,未來的市場發(fā)展還是令人鼓舞的,見表5、表6。盡管聚酯非織造布所占市場份額不及聚烯烴纖維非織造布,但近幾年隨著聚酯回收再生技術(shù)和熔噴技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,聚酯非織造布的綜合性能遠(yuǎn)優(yōu)于其它合成纖維,使得其在非織造布的市場領(lǐng)域中占據(jù)越來越重要的地位。聚酯在紡絲成網(wǎng)非織造布中只占較小的比例。過去價(jià)格高使聚酯與聚丙烯相比處于劣勢(shì),技術(shù)上也有些障礙;但如今情況已經(jīng)改變了,聚酯的聚合體價(jià)格比聚丙烯還低,適用的技術(shù)和設(shè)備也正在實(shí)施產(chǎn)業(yè)化。Rieter公司提供的交鑰匙工程Perfobond紡粘設(shè)備、Jetlace水刺設(shè)備、Spunjet紡粘和水刺相結(jié)合的設(shè)備以及Emblo熔噴設(shè)備,都可用聚酯切片或者滌綸短纖維商業(yè)化生產(chǎn)非織造布。全球185萬t的紡粘非織造布市場中,聚丙烯纖維所占比例遙遙領(lǐng)先,消耗量為145萬t/a(79%),主要用在衛(wèi)生領(lǐng)域。聚酯紡粘布消耗量為29.2萬t,其產(chǎn)品主要用于屋頂防水材料、地毯基布和土工布方面,見表7。紐馬格公司的紡粘法生產(chǎn)線已經(jīng)解決了紡制聚酯的技術(shù)難題,包括均勻加熱和分配、均勻冷卻和高速拉伸等,已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。Fleissner公司新開發(fā)的水刺滌綸非織造布品種包括合成皮革、柔軟揩布、用聚酯纖維和木漿紙制成的醫(yī)用工作服材料、聚酯紡粘布和漿粕纖維復(fù)合制成的親水揩布以及屋頂油氈基布。3.2產(chǎn)品表面功能性處理近10年來,紡織企業(yè)越來越體會(huì)到新產(chǎn)品開發(fā)上下游產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展的重要性。在功能性聚酯纖維紡織品開發(fā)方面,受制于紡織染整行業(yè)的環(huán)保壓力,紡織品表面的功能性處理遠(yuǎn)不及熔體添加的纖維功能性產(chǎn)品開發(fā)簡便。阻燃聚酯纖維采用熔體改性技術(shù),可以使紡織品具備“永久”阻燃性能,且在紡織加工過程中不增加額外的污染,但是僅僅聚酯生產(chǎn)企業(yè)一廂情愿地開發(fā)此類產(chǎn)品遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足紡織市場的使用要求。日本東洋紡公司在開發(fā)永久阻燃纖維的同時(shí),還與阻燃劑供應(yīng)商、紡織、染整和成衣領(lǐng)域密切合作,在如何解決紡織品的手感、染色、成本控制等諸多方面形成上下游利益一體化,使阻燃新產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程大大縮短。3.3聚對(duì)苯二甲酸丁二酯纖維原料的生物轉(zhuǎn)換和再生技術(shù)繼生物法合成多元醇取代部分化學(xué)法乙二醇生產(chǎn)所謂的聚對(duì)苯二甲酸多組分二元醇酯共聚物(PDT)纖維成功后,研發(fā)可再生資源成為聚酯產(chǎn)業(yè)鏈可持續(xù)發(fā)展的潮流。但PTT纖維、聚丁二酸丁二醇-共-對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(