一、雙組份短纖概述
為迎合消費(fèi)市場(chǎng)對(duì)高感性化、高功能化紡織品的需求，必須對(duì)傳統(tǒng)的纖維制造進(jìn)行變革，開發(fā)出高功能纖維、高感性纖維、智能纖維以及可降解纖維等。雙組分纖維的開發(fā)則是實(shí)現(xiàn)纖維高感性化、高功能化的一個(gè)重要手段。它可以通過(guò)噴絲板形狀設(shè)計(jì)、聚合物的配方設(shè)計(jì)以及紡絲纖維的截面設(shè)計(jì)等多種形式，獲得各種性能、風(fēng)格的新型紡織材料。
雙組分纖維大體分為皮芯型、并列型、基質(zhì)- 原纖型纖維，高分子材料的兩組分體積比可以在（30 : 70) ~ (70 :30)調(diào)整，纖維纖度可以在2?6 旦選擇，長(zhǎng)度可以是4, 6, 8, 12, 38, 51，65 mm等。皮芯型雙組分纖維優(yōu)點(diǎn)：1)溫和的黏合條件。皮層材料有較低的熔點(diǎn)，在非織造布生產(chǎn)過(guò) 程中作為黏合劑使用。2)節(jié)約成本。表層聚合物 提供光澤、可染性或穩(wěn)定性等特性，芯層聚合物提供材料的強(qiáng)度，同時(shí)能夠降低成本。3)兩種材料性能組合。4)對(duì)一些難以紡絲的材料可以同易紡材料組合實(shí)現(xiàn)紡絲，以生產(chǎn)具有不同性能的產(chǎn)品。目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)以v(PE)/v(PP)的PE/PP皮芯型復(fù)合纖維（ES纖維）為主。并列型雙組分纖維中兩個(gè)組分的分布呈并列狀態(tài)，兩組分可以是完全不同的聚合物，如PET/聚酰胺（PA)6,也可以是熔體流動(dòng)速率(MfR)不同的同種聚合物（如間規(guī)PP/等規(guī)PP)，并列型纖維也可做成體積比為50 : 50與20 : 80等?；|(zhì)-原纖型纖維大多用于生產(chǎn)微纖維，包括 橘瓣形和海島形，用于合成仿麂皮、人造革、揩布、超細(xì)過(guò)濾介質(zhì)、人造動(dòng)脈和其他特殊應(yīng)用。其具有的優(yōu)點(diǎn)：橘瓣型常用針刺機(jī)械力或水刺噴射力使橘瓣剝離，纖維比表面積增加，手感更好，以此制造具有異性截面的超細(xì)纖維，可應(yīng)用于人造麂皮和過(guò)濾材料。海島型的“島”通常是溶紡聚合物（如PA，PET或PP)，“?！眲t為聚苯乙稀、塑化體或皂化聚乙烯醇等，多用于合成皮革、揩布等。
下表為ES纖維種類總覽表：
二、ES纖維的應(yīng)用及市場(chǎng)
ES 纖維的ES,是英文“Ethylene-Propylene Side By Side”的縮寫，是日本智索公司開發(fā)出來(lái)的引人注目的聚烯烴系纖維的一種。作為一種新型的熱接合型復(fù)合纖維，ES纖維在世界上獲得了很高的評(píng)價(jià)。
ES纖維，即低熔點(diǎn)雙組分復(fù)合纖維，由兩種具有不同低熔點(diǎn)的切片通過(guò)雙螺桿紡絲機(jī)擠壓擠出，采用復(fù)合紡絲方法而制成（聚丙烯PP/聚乙烯PE 復(fù)合)，兩種成分構(gòu)成，截面形式為“皮芯型”、“并列 型”。由于兩組分的熔點(diǎn)不同，其纖維在一定加熱溫度下表面熔融而芯層不熔，如皮芯型PP/PE復(fù)合纖維，皮層PE熔點(diǎn)為130℃左右，芯層PP為165℃-170℃。
國(guó)內(nèi)最早研制出ES纖維的是上海合成纖維研究所，當(dāng)時(shí)只有1條實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)線，后在浙江設(shè)立了實(shí)驗(yàn)分廠，目前在廣東、浙江、江蘇等地均有ES纖維生產(chǎn)。ES纖維屬于我國(guó)紡織工業(yè)重點(diǎn)發(fā)展品種，ES纖維突出的優(yōu)點(diǎn)和品質(zhì)已逐步被人們所認(rèn)識(shí)，其應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng)發(fā)展前景是不可估量的。
ES纖維經(jīng)過(guò)熱處理后，纖維與纖維互相粘結(jié)，便可形成不用粘合劑的非織造布。選擇不同的熱處理方式,可獲得不同效果的非織造布。例如，采用熱 風(fēng)粘合式可生產(chǎn)出蓬松性非織造布，采用熱軋粘合式可生產(chǎn)出高強(qiáng)度的非織造布。
ES纖維系列具有廣泛的加工適合性，現(xiàn)存的主要非織造布加工法都可以使用ES纖維，例如熱乳法、熱風(fēng)法、針刺法、濕法、水刺法等。ES纖維的問 世，大大豐富和優(yōu)化了非織造布領(lǐng)域的產(chǎn)品品種和質(zhì)量，從而推動(dòng)非織造布檔次邁上了一個(gè)新的臺(tái)階。大力發(fā)展ES纖維，以進(jìn)一步推動(dòng)非織造布的技術(shù)進(jìn)步，這對(duì)迅速改變我國(guó)產(chǎn)業(yè)用紡織品的現(xiàn)狀和提高產(chǎn)品檔次具有重大的意義。
ES纖維非織造布領(lǐng)域的應(yīng)用：
1、ES纖維是一種最理想的熱粘纖維，它主要 用于非織造布熱粘法加工。當(dāng)梳理后的纖維網(wǎng)通過(guò)熱軋式或熱風(fēng)貫通式進(jìn)行熱粘合時(shí)，低熔點(diǎn)組分在纖 維的交叉點(diǎn)上形成熔融粘著，而冷卻后，非交叉點(diǎn)的纖維仍保持原來(lái)的狀態(tài)，這是一種“點(diǎn)狀粘合”而不是 “區(qū)粘合”的形式，因而產(chǎn)品具有蓬松性、柔軟性、高強(qiáng)度、吸油、吸血等特點(diǎn)。近年來(lái)，熱粘合法應(yīng)用之所以發(fā)展迅速，完全有賴于這些新型的合成纖維材料。
2、ES纖維與PP纖維混合后進(jìn)行針刺或熱粘合處理，使ES纖維相互交聯(lián)并粘合,這種方法具有 不需使用粘合劑和襯底布的優(yōu)點(diǎn)。
3、ES纖維與天然纖維、人造纖維、紙漿等混合后，通過(guò)濕法非織造布加工工藝，可以大大提高非織造布的強(qiáng)力。
4、ES纖維還可以應(yīng)用到水刺法上，纖維網(wǎng)經(jīng)過(guò)水力穿刺加工相互交纏,干燥時(shí)，纖維的卷曲使之相互絞合而不是熔融粘合，形成具有伸縮性能的非織造布。
5、ES纖維具有廣闊的用途，它應(yīng)用最多的領(lǐng) 域是衛(wèi)生用品的覆面材料，因?yàn)镋S纖維的柔軟性、 低溫加工性、無(wú)毒無(wú)刺激性及輕量化，所以是制造高檔婦女衛(wèi)生巾和嬰兒尿不濕等系列衛(wèi)生用品的理想材料。美國(guó)、西歐、日本這三大市場(chǎng)的一個(gè)共同特點(diǎn)就是衛(wèi)生用非織造布是所有非織造布用途的最大領(lǐng)域。在曰本由于他們對(duì)品質(zhì)的重視，復(fù)合纖維使用的比率 是非常高的,ES纖維在衛(wèi)生材料的用量就占其總量 的70%。隨著我國(guó)的二胎政策進(jìn)一步開放和人民生活條件 的提高，逐漸提高衛(wèi)生用品的檔次，釆用高比例ES纖維的非織造布，是今后該市場(chǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
6、ES纖維還可應(yīng)用于地毯、汽車用壁材和墊 材、棉胎、保健墊褥、過(guò)濾材料、絕緣材料、園藝家用材料、硬質(zhì)纖維板、吸附材料及包裝材料等。
目前，國(guó)際上雙組分纖維的生產(chǎn)公司主要為 日本Chisso公司、韓國(guó)Huvis公司和臺(tái)灣遠(yuǎn)東公司，其中，日本雙組分纖維水平處于世界領(lǐng)先地位。丹麥Fiber Vision公司是全球最大的一次性衛(wèi)生用 品纖維生產(chǎn)商,也開發(fā)出了雙組分纖維。
據(jù)日本Chisso公司的統(tǒng)計(jì),2018年，世界雙組分纖維的產(chǎn)量為330 kt。其中，亞洲225 kt,美國(guó) 56 kt,歐洲49 kt。日本的年產(chǎn)量為112 kt，占世界首位。雙組分纖維的主要用途是衛(wèi)生領(lǐng)域所用的熱黏合非織造布。
目前，國(guó)內(nèi)雙組分纖維領(lǐng)域主要使用復(fù)合短纖維熱乳或熱風(fēng)工藝生產(chǎn)非織造布，其中，采用3, 4,5mm的ES超短纖維 得到了市場(chǎng)的青睞，其產(chǎn)品要比單組分的手感更 柔軟、強(qiáng)度更高、延伸更大，具有良好的透氣性， 是衛(wèi)生用品表層無(wú)紡布的生產(chǎn)原料。預(yù)計(jì)我國(guó)ES纖維需求量2020年將達(dá)到1050 kt, 年增長(zhǎng)率約為16% ;同時(shí)，ES纖維作為熱黏合物質(zhì)取代黏合膠來(lái)生產(chǎn)無(wú)塵紙，市場(chǎng)的需求量也不斷增長(zhǎng)。
國(guó)內(nèi)ES纖維生產(chǎn)主要集中在江浙 地區(qū)，我國(guó)雙組分纖 維生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)情況見下表：
注：其中ES纖維約占30%-40%
目前國(guó)內(nèi)ES纖維缺口很大，國(guó)外一些纖維生產(chǎn)企業(yè)在國(guó)內(nèi)投資呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，美國(guó)hill公司，日本尤尼佳可等公司在華都有投資。
三、ES纖維生產(chǎn)技術(shù)
1、原料
1）、ES用PP
ES纖維中，PP在雙組分纖維芯層，對(duì)專用PP 樹脂質(zhì)量指標(biāo)的要求主要是MFR高且波動(dòng)小、等規(guī)指數(shù)高和灰分小等，這些性能直接影響紡絲性 能和成品絲的質(zhì)量，一般MfR控制在20~35 g/10 min,等規(guī)指數(shù)大于95%。國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)ES纖維所用PP主要來(lái)自：中國(guó)石油天然氣股份有限公司 (簡(jiǎn)稱中國(guó)石油）遼陽(yáng)石化分公司（簡(jiǎn)稱遼陽(yáng)石化公司）生產(chǎn)的PP 71735, PP 70318;中國(guó)石油化工 股份有限公司（中國(guó)石化）鎮(zhèn)海煉化公司生產(chǎn)的MFR2~12 g/10 min的PP，經(jīng)降溫母粒調(diào)整MFR在25g/10 min左右；南京金陵石化公司生產(chǎn)的PP 225和上海金山石油化工公司PP 2600。
2）、ES用PE
目前，國(guó)內(nèi)雙組分 HDPE原料以進(jìn)口為主，如卡塔爾的M200056、馬來(lái)西亞的HI1600J、美國(guó) 的8920等。中國(guó)石油撫順石化公司生產(chǎn)的HDPE 2911，熔點(diǎn)134丈左右，因熔點(diǎn)較高不能滿足高檔無(wú)紡布生產(chǎn)要求；中國(guó)石化北京燕山分公司（簡(jiǎn)稱燕山石化公司）生產(chǎn)的HDPE 1508S,是1-丁烯作共聚單體，熔點(diǎn)較低，可紡性好，滿足高檔衛(wèi)生材料對(duì)原料性能要求。在江南高纖股份有限公司、嘉興特種纖維廠等應(yīng)用表明，在雙組分PE/PP 短纖維的生產(chǎn)中，燕山石化公司的HDPE 1508S無(wú)飄絲、并絲、斷頭絲的情況，卷繞情況良好，在針 刺、水刺、熱黏合無(wú)紡布的加工中，纖維的梳理過(guò) 程正常,熱黏合性能佳，使用情況良好。
目前，國(guó)內(nèi)使用的雙組分纖維用HDPE生產(chǎn)工藝主要有溶液法、氣相法、漿液法，18?22 g/10 min,密度0.950~0.960 g/cm3,溶點(diǎn)130 ℃右。
ES纖維用作生產(chǎn)熱風(fēng)無(wú)紡布或熱軋無(wú)紡布， 對(duì)聚乙烯的要求不同。在熱風(fēng)無(wú)紡布的生產(chǎn)中，纖維網(wǎng)面和熱風(fēng)是區(qū)域內(nèi)的面接觸，選擇熔程較窄的聚乙烯有助于改善無(wú)紡布的手感和強(qiáng)度。熱軋的粘合過(guò)程是靠一對(duì)加熱輥擠壓粘合，出來(lái)的無(wú)紡布是點(diǎn)粘合，選擇熔程較寬的聚乙烯增加熱軋點(diǎn)之間的網(wǎng)狀粘合，有助于提髙熱乳無(wú)紡布縱向、橫向的強(qiáng)力。
2）設(shè)備
ES短纖維設(shè)備采用復(fù)合紡絲機(jī)生產(chǎn)ES皮芯復(fù)合纖維，其核心是紡絲箱體、組件的設(shè)計(jì)和加工。
除紡絲組件和冷卻吹風(fēng)設(shè)計(jì)與所需的纖維截 面相關(guān)之外，紡絲線的設(shè)計(jì)通常與纖維截面不相 關(guān)。盡管冷卻吹風(fēng)的設(shè)計(jì)對(duì)某種纖維品種是非常專業(yè)化的，但冷卻設(shè)備還是適于大多數(shù)纖維品種的生 產(chǎn)。不同纖維截面的紡絲組件的設(shè)計(jì)有幾種技術(shù)。在這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)表了許多專利。最常采用的一種技術(shù) 是疊板技術(shù)。在這種技術(shù)中，兩種聚合物熔體細(xì)流通過(guò)雙組分纖維專用組件疊板被導(dǎo)入，在進(jìn)入噴絲板之前形成共軛（雙組分）熔體流。噴絲板排布的主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是每種聚合物熔體細(xì)流的壓力降。
兩步法生產(chǎn)ES短纖維和目前常規(guī)短纖的加工設(shè)備相差不大。主要在于產(chǎn)量的
選擇。
目前國(guó)內(nèi)主要的ES短纖設(shè)備進(jìn)口設(shè)備以法國(guó)歐瑞康紐馬格公司雙組分短纖維生產(chǎn)線的產(chǎn)能所占比例最大，運(yùn)轉(zhuǎn)中的產(chǎn)能已達(dá)450 t/d。國(guó)產(chǎn)設(shè)備張家港永興機(jī)械設(shè)備制造有限公司可以提供成套生產(chǎn)設(shè)備。
3）生產(chǎn)工藝
ES短纖維無(wú)紡布目前主要有2種方法生產(chǎn)（1)熱風(fēng)生產(chǎn)線。也就是2步法生產(chǎn)無(wú)紡布。該無(wú)紡布具有蓬松度高，彈性好，手感柔軟，保暖性強(qiáng)，透氣透水性好等特點(diǎn)，但其強(qiáng) 度較低，易變形。生產(chǎn)出來(lái)的熱風(fēng)棉現(xiàn)已廣泛利用于KN95口罩的生產(chǎn)。（2)熱軋生產(chǎn)線。也就是一步法生產(chǎn)ES纖維無(wú)紡布（其中以德國(guó)德國(guó)萊芬豪舍公司雙組分紡絲成網(wǎng)技術(shù)為代表，恒天嘉華無(wú)紡布公司采用此法生產(chǎn)無(wú)紡布）在產(chǎn)品質(zhì)量上2步法產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)于一步法。
2步法生產(chǎn)工藝流程如下：
前紡工藝：
紡絲溫度根據(jù)2種原料的MFR來(lái)定，如果PE和 PP的MfR之比接近1.0,纖維截面為皮芯型，如果MfR之比大于1.5,則纖維截面呈偏皮芯型，一般為紡絲箱溫度為250?270℃，側(cè)吹風(fēng)濕度為85%± 5%,側(cè)吹風(fēng)溫度為(20 ± 2)側(cè)吹風(fēng)速率為1.0~1.6m/s,。
雙組份比例關(guān)系一般為50：50，同時(shí)根據(jù)性能要求可以調(diào)整，PE和PP比例關(guān)系可以由30：70到70：30
后紡工藝：
1、后紡拉伸速度對(duì)纖維的卷曲率影響顯著，降低拉伸速度，由于纖維在卷曲箱內(nèi)的停留時(shí)間延長(zhǎng)， 纖維卷曲后在擠壓狀態(tài)下卷曲波形未伸展開便得到充分的定型，纖維卷曲率提髙。低速拉伸有利于提髙無(wú)紡布的生產(chǎn)穩(wěn)定性，減少無(wú)紡布生產(chǎn)時(shí)的熱收縮。
2 、ES纖維大多采用兩級(jí)拉伸，主拉伸在第一級(jí)拉伸，作用是將原絲拉細(xì)，使大分子取向，提髙強(qiáng)度。拉伸倍數(shù)一般在3.5 -4. 5比較合適。第二級(jí)拉伸是輔助拉伸,主要作用是使大分子進(jìn)一步取向、結(jié)晶，還有緊張熱定型的作用，減少纖維在生產(chǎn)無(wú)紡布中的熱收縮。生產(chǎn)ES纖維第二拉伸倍率為1.1較適宜?？偟睦毂稊?shù)宜高不宜低，髙拉伸倍數(shù)生產(chǎn)的纖維大分子取向充分，剛性好，生產(chǎn)的無(wú)紡布蓬松，柔軟。
3、ES纖維的卷曲效果關(guān)系到無(wú)紡布的開松、成網(wǎng)、布面強(qiáng)力和手感。卷曲波形小，纖維抱合力小，容易飛花,開松效果不好，無(wú)紡布強(qiáng)力不足，布面板結(jié)不飽滿不蓬松。卷曲波形較大的纖維，占據(jù)的二維空間較大,成網(wǎng)后纖維和 纖維的接觸點(diǎn)多，粘合點(diǎn)多,無(wú)紡布的強(qiáng)力上升。
4、松弛熱定型時(shí)間、溫度，對(duì)成品纖維的蓬松度、飽合性等指標(biāo)產(chǎn)生影響。松弛熱定型溫度一般設(shè)定在70-120℃。
四、投資估算和效益
兩步法ES短纖維生產(chǎn)線大部分采用進(jìn)口裝置，目前國(guó)內(nèi)有采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備的，上海太平洋紡織設(shè)備成套有限公司和上海合成纖維研究所通過(guò)技術(shù)合作可以提供成套設(shè)備及開車工藝。但和進(jìn)口設(shè)備相比產(chǎn)品質(zhì)量的檔次及質(zhì)量穩(wěn)定性差距較大。進(jìn)口設(shè)備投資較大，可能是進(jìn)口設(shè)備的幾倍,按1萬(wàn)噸產(chǎn)能計(jì)算，國(guó)產(chǎn)設(shè)備（一套包括公用工程等輔助設(shè)施）約需2000萬(wàn)，進(jìn)口大約需要10000萬(wàn)。
目前ES短纖維屬于高新技術(shù)產(chǎn)品，其應(yīng)用市場(chǎng)處于上升階段，因此高品質(zhì)產(chǎn)品毛利較高，ES短纖維單位成本大約為11000元，目前高品質(zhì)的產(chǎn)品售價(jià)在17000元。毛利大約在30%以上。
五、結(jié)語(yǔ)
本文對(duì)ES纖維的應(yīng)用及生產(chǎn)進(jìn)行了初步論述，對(duì)ES短纖的品種、生產(chǎn)工藝以及質(zhì)量指標(biāo)以及具體的市場(chǎng)應(yīng)用還需要進(jìn)一步探討。同時(shí)對(duì)產(chǎn)品的市場(chǎng)情況（包括客戶需求）需要進(jìn)一步了解。項(xiàng)目投資數(shù)目及技術(shù)要點(diǎn)需要和設(shè)備生產(chǎn)廠家進(jìn)行溝通。
