澄清新型纖維的真相（二）——氨綸

趙永霞　董奎勇

氨綸是彈性纖維中最早開(kāi)發(fā)且應(yīng)用最廣、生產(chǎn)技術(shù)最為成熟的品種。但對(duì)于市場(chǎng)上的一些消費(fèi)者來(lái)說(shuō),萊卡?(LYCRA?)的名氣要比氨綸大得多,甚至到了“只識(shí)萊卡?不識(shí)氨綸”的地步。而一些商家在進(jìn)行產(chǎn)品宣傳時(shí)也以偏概全,混為一談。一些“專(zhuān)業(yè)人士”干脆將萊卡?作為氨綸的俗稱(chēng),加劇了普通消費(fèi)者的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。

事實(shí)上,氨綸是一類(lèi)彈性纖維在中國(guó)的名稱(chēng);而萊卡?只是美國(guó)DuPont(杜邦)前全資子公司 — Invista(英威達(dá))公司所生產(chǎn)氨綸的商品名,由于該公司在氨綸領(lǐng)域中占據(jù)市場(chǎng)領(lǐng)先地位,萊卡?幾乎就成了所有氨綸的代名詞。

1氨綸的本源

氨綸是聚氨基甲酸酯纖維在我國(guó)的商品名,英文學(xué)名為Polyurethane fiber(簡(jiǎn)寫(xiě)為PU fiber),國(guó)際上稱(chēng)為斯潘德克斯(Spandex,即彈力纖維),也稱(chēng)聚氨酯彈性纖維(elastane fiber,國(guó)際代碼EL);在中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中,氨綸被稱(chēng)為聚氨酯彈性纖維(Polycarbaminate),歐盟稱(chēng)其為Elastane或Polyurethane,而“Elastane”在中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中指彈性纖維,不特指氨綸。

除了萊卡?以外,Creora?、ROICA?、Neolon?(尼奧綸)、Dorlastan?(多拉斯坦?)等都是其他一些公司開(kāi)發(fā)的氨綸的商標(biāo)名,使用時(shí)需加商標(biāo)號(hào),且不能用以替代氨綸。

氨綸是指分子鏈中含有 85%(質(zhì)量含量)以上聚氨基甲酸酯鏈段結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)鏈形高分子化合物的纖維。氨綸屬線(xiàn)型嵌段共聚物,其分子結(jié)構(gòu)中含有兩種鏈段,一種是軟鏈段,賦予纖維彈性;一種是硬鏈段,賦予纖維分子間的相互作用力,保證纖維具有一定的使用強(qiáng)度。獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)賦予氨綸超強(qiáng)的拉伸和回復(fù)能力,氨綸可以牽伸到自身長(zhǎng)度的5 ～ 8 倍,彈性回復(fù)率高達(dá) 98%。此外,氨綸還具有纖度小、強(qiáng)度高、密度小、染色性和色牢度良好等特點(diǎn),是一種綜合性能優(yōu)良的新型紡織原料。

氨綸共有兩個(gè)品種,一種是由芳香雙異氨酸酶和含有羥基的聚酯鏈段的鑲嵌共聚物(簡(jiǎn)稱(chēng)聚酯型氨綸),另一種是由芳香雙異氰酸酯與含有羥基的聚醚鏈段鑲嵌共聚物(簡(jiǎn)稱(chēng)聚醚型氨綸)。

紡織上應(yīng)用的氨綸彈力絲主要有兩種類(lèi)型:氨綸裸絲及氨綸加工紗。根據(jù)所用纖維或紗線(xiàn)類(lèi)型及加工方式的不同,氨綸加工紗又可分為包芯紗、包覆紗或合捻紗。氨綸包芯紗是以氨綸裸絲為芯紗,外層包覆以不同的纖維或紗,可通過(guò)環(huán)錠紡、氣流紡、渦流紡等方法紡制。氨綸包覆紗具有彈性伸長(zhǎng)率大(300% ～ 400%)、紗支粗、強(qiáng)力高的特點(diǎn),多用于針織高彈織物,分單包、雙包兩種方式,是氨綸加工紗中最常使用的品種。

2氨綸的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀

2.1發(fā)展歷程

聚氨酯的研究最早始于德國(guó),1937年由德國(guó)Bayer(拜耳)公司第一次合成出聚氨酯類(lèi)聚合物,并申請(qǐng)了專(zhuān)利。美國(guó)DuPont公司于20世紀(jì)50年代后期最先采用干法紡絲路線(xiàn)進(jìn)行了氨綸的工業(yè)化生產(chǎn),最初稱(chēng)為“T – 80”,l962年以商標(biāo)“LYCRA?”(中文翻譯為萊卡?)進(jìn)行全設(shè)計(jì)規(guī)模的聚氨基甲酸酯粘結(jié)絲、復(fù)絲的生產(chǎn)。與此同時(shí),美國(guó)橡膠有限公司推出由聚酯 – 聚氨基甲酸酯制成的粗支圓形單絲,商品名為“Vyrene?”,1963年日本東洋紡公司開(kāi)始了商品名為“Espa?”的氨綸生產(chǎn)。1964年,Bayer公司和日本富士紡公司分別開(kāi)始了“Dorlastan?”和“Fujibo Spandex?”品牌氨綸的生產(chǎn),DuPont公司與日本東麗公司合資的“Toray – DuPont”公司也于1966年開(kāi)始“LYCRA?”的生產(chǎn)。到1967年,世界氨綸的年產(chǎn)量已達(dá) 6 800 t,生產(chǎn)工廠(chǎng)發(fā)展至 28 家。但氨綸制造技術(shù)上的障礙和后道加工技術(shù)的不成熟,加上當(dāng)時(shí)預(yù)測(cè)需求過(guò)大,使得氨綸產(chǎn)品滯銷(xiāo)積壓,歐美許多廠(chǎng)家紛紛停、減產(chǎn)。在70年代除了DuPont公司之外,其它氨綸生產(chǎn)廠(chǎng)幾乎沒(méi)有新增設(shè)備,氨綸業(yè)發(fā)展緩慢。

進(jìn)入80年代后,氨綸生產(chǎn)開(kāi)始復(fù)蘇,擴(kuò)建和新建企業(yè)活躍起來(lái),世界氨綸產(chǎn)量由1980年的 2 萬(wàn)t/a緩增到1985年的 2.5 萬(wàn)t/a。進(jìn)入90年代,美國(guó)、德國(guó)、日本等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛擴(kuò)大氨綸生產(chǎn)能力,加速氨綸彈力織物的開(kāi)發(fā),氨綸產(chǎn)量由1990年的 4 萬(wàn)t/a迅速增加到1994年的 9.2 萬(wàn)t/a,其中北美 2.3 萬(wàn)t/a,西歐 2.3 萬(wàn)t/a,亞太及其它地區(qū) 4.6 萬(wàn)t/a。

Invista是目前世界上最大的氨綸生產(chǎn)商,其前身是DuPont公司的紡織與室內(nèi)飾材部(DTI),2003年9月,DuPont宣布將紡織與室內(nèi)飾材部更名為Invista公司,并開(kāi)始使用新的公司圖標(biāo)。這樣,Invista便成為全球最大的化纖和中間纖維的供應(yīng)商。2004年,歐盟執(zhí)委會(huì)批準(zhǔn)了科克工業(yè)公司以 44 億美元的現(xiàn)金收購(gòu)杜邦紡織品部門(mén)英威達(dá)公司的交易。

亞洲是氨綸消費(fèi)激增的地區(qū),也是氨綸生產(chǎn)擴(kuò)增能力最快的地區(qū)。1995年前,全球最大氨綸生產(chǎn)廠(chǎng)商大多集中于歐美,而隨著需求結(jié)構(gòu)的調(diào)整,這一格局正逐步發(fā)生變化,其中韓國(guó)和日本的氨綸發(fā)展最為迅速,而中國(guó)近年來(lái)在這一領(lǐng)域的快速發(fā)展也不容小覷。

2.2我國(guó)氨綸的發(fā)展情況

我國(guó)氨綸的發(fā)展較為遲緩,1987年山東煙臺(tái)氨綸集團(tuán)首家引進(jìn)了日本東洋紡公司的氨綸生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù),干法生產(chǎn)聚醚型氨綸,產(chǎn)能 320 t/a,1989年投產(chǎn),1998年擴(kuò)產(chǎn),產(chǎn)能達(dá)到 2 500 t/a。至此不但在技術(shù)上由引進(jìn)變?yōu)樽灾鏖_(kāi)發(fā),而且大部分的生產(chǎn)設(shè)備與原料也實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。1998年興建了第五期工程,該合資項(xiàng)目共投資 5 億元人民幣,生產(chǎn)規(guī)模 4 000 t/a,2000年底建成投產(chǎn),投產(chǎn)后總產(chǎn)能達(dá) 6 500 t/a,居國(guó)內(nèi)之首。

原連云港鐘山氨綸有限公司從日本東洋紡公司引進(jìn)產(chǎn)能為 320 t/a的氨綸干法紡絲的生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備,于1992年投產(chǎn)之后經(jīng)二、三期擴(kuò)建,生產(chǎn)能力達(dá)到 1 500 t/a,1998年開(kāi)始 2 000 t/a規(guī)模的第四期擴(kuò)建,總產(chǎn)能達(dá) 3 500 t/a。此外,廣東鶴山氨綸廠(chǎng)于1992年與意大利NOY公司簽約引進(jìn)了我國(guó)首套濕法氨綸生產(chǎn)設(shè)備,并于1996年投產(chǎn),產(chǎn)能為 500 t/a(聚合規(guī)模為 1 000 t/a,264 頭 × 2 條紡絲線(xiàn))。2000年,國(guó)內(nèi)氨綸總產(chǎn)能達(dá)到 1.76 萬(wàn)t/a。

近年來(lái),我國(guó)氨綸產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)產(chǎn)能、產(chǎn)量、出口量和效益同步大幅度發(fā)展的勢(shì)頭。據(jù)統(tǒng)計(jì),2001 — 2006年,我國(guó)氨綸產(chǎn)能從2.51 萬(wàn)t/a猛增到 23.56 萬(wàn)t/a,年均增速高達(dá) 56.5%;2007年產(chǎn)能達(dá)到 26.26 萬(wàn)t/a,2008年新增產(chǎn)能 12.73 萬(wàn)t,總產(chǎn)能達(dá)到 38.99 萬(wàn)t/a。至2008年底,我國(guó)氨綸產(chǎn)能的前 6 位企業(yè)分別為英威達(dá)氨綸有限公司(5.1 萬(wàn)t/a)、浙江華峰股份有限公司(4.4 萬(wàn)t/a)、曉星氨綸(嘉興)集團(tuán)有限公司(3.87 萬(wàn)t/a)、江蘇雙良特種纖維有限公司(3.55 萬(wàn)t/a)、浙江薛永興氨綸有限公司(3.20 萬(wàn)t/a)、煙臺(tái)氨綸股份有限公司(2.20 萬(wàn)t/a)。

3技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

氨綸有 4 種生產(chǎn)工藝,目前最成熟、產(chǎn)品質(zhì)量最好的是干法紡絲,此外還有濕法、反應(yīng)法以及熔融法等。在 4 種生產(chǎn)工藝中,熔融法具有投資成本低、生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染等特點(diǎn),發(fā)展前景良好。隨著纖維級(jí)聚氨酯切片技術(shù)的日益成熟以及熔融紡絲技術(shù)的完善,熔融紡絲氨綸產(chǎn)品已經(jīng)可以和干紡氨綸產(chǎn)品相媲美。

目前,我國(guó)主要的氨綸生產(chǎn)企業(yè)都采用干法紡絲技術(shù),大部分在建和待建的項(xiàng)目都計(jì)劃采用干法紡絲技術(shù)。從全球的產(chǎn)能情況來(lái)看,采用干法紡絲技術(shù)生產(chǎn)的氨綸占據(jù)主導(dǎo)地位(表 1)。氨綸干法紡絲技術(shù)以美國(guó)DuPont、韓國(guó)Hyosung(曉星)、日本東洋紡等為代表,不同生產(chǎn)商的聚合方法、纖維生產(chǎn)技術(shù)和加工過(guò)程具有獨(dú)特的技術(shù)特征。

4結(jié)語(yǔ)

近幾年快速的發(fā)展使中國(guó)氨綸產(chǎn)能和產(chǎn)量已經(jīng)躍居世界第一的位置,但是,快速的發(fā)展也帶來(lái)了一些問(wèn)題,可以說(shuō),氨綸行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了微利時(shí)代。面臨其他類(lèi)別彈性纖維的競(jìng)爭(zhēng),只有客觀看待氨綸的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì),才能保重這種具有代表性的彈性纖維的健康發(fā)展。