世界無紡業(yè)的創(chuàng)新趨勢(shì)與發(fā)展機(jī)會(huì)

文/莫淑霖

世界無紡業(yè)的前景引人關(guān)注且“錢景”可觀。雖然無紡業(yè)和紡織業(yè)有共同之處，但無紡業(yè)發(fā)展至今產(chǎn)品已一應(yīng)俱全，應(yīng)有盡有，其工程纖維和聚合物基產(chǎn)品更以加工速度快、成本低、技術(shù)創(chuàng)新且有增值空間等特點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。全世界主要的無紡工業(yè)是建立在以自動(dòng)化為基礎(chǔ)的生態(tài)系統(tǒng)上，這本身減少了對(duì)低成本勞動(dòng)力的依賴，因此，該行業(yè)不必在全球勞動(dòng)力成本低的地區(qū)修建工廠。無紡品通常在銷售處制造與改性，從而將運(yùn)輸成本最小化。比如，該行業(yè)從紙漿和紙張以及擠壓行業(yè)獲取技術(shù)，以合理成本生產(chǎn)出所需產(chǎn)品。多年來，自動(dòng)改性一直是無紡布供應(yīng)鏈的一個(gè)重要部分，今天，該行業(yè)每分鐘就可產(chǎn)出逾千塊尿布。顯然，要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)速度快、產(chǎn)量高并降低單位生產(chǎn)成本的目標(biāo)就需要完全自動(dòng)化。反過來，這就意味著產(chǎn)品的短期運(yùn)行和靈活性很有限。

可持續(xù)性帶來商機(jī)無限

今天的無紡業(yè)種類齊全，門類眾多，它又可劃分為原材料供應(yīng)、卷材生產(chǎn)、最終用途產(chǎn)品的改性和制造等，這些無紡門類呈輻射性支撐著全世界的各行各業(yè)。但是該行業(yè)的發(fā)展思路并非如人們想象的那樣清晰，因?yàn)樗皇浅士v橫交錯(cuò)立體式，就是呈一體化發(fā)展態(tài)勢(shì)。在全球范圍內(nèi)，本地市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)的細(xì)微差別使格局劃分變得更加復(fù)雜。然而，有一點(diǎn)顯而易見，那就是無紡業(yè)一直在不斷適應(yīng)市場(chǎng)需求，充滿創(chuàng)造力和無限的商機(jī)。這意味著未來幾年，很可能有一系列新品會(huì)取代傳統(tǒng)紡織品，有些業(yè)界將其視作機(jī)遇，而另一些則視為威脅。

雖然可持續(xù)生產(chǎn)的步伐在一定程度上受法規(guī)和稅收的推動(dòng)，但無紡業(yè)始終處于可持續(xù)發(fā)展的前沿。在ITMA（國(guó)際紡織機(jī)械會(huì)展）上，可持續(xù)發(fā)展一直是行業(yè)教育會(huì)議、討論和獎(jiǎng)項(xiàng)的主題之一。 這一話題在重要制造商的發(fā)言主題里也顯而易見。幾乎所有ITMA無紡業(yè)界都對(duì)可持續(xù)性有一定程度的關(guān)注?！翱沙掷m(xù)性”“回收”“降耗和再利用”等詞語在無紡業(yè)不僅是流行語，它們是真實(shí)存在的，除此之外還有“再造”。 鑒于全球的宏觀趨勢(shì)，對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品和流程的再造比以往任何時(shí)候都更加真實(shí)。

早在2018年1月，歐盟就通過了世界上第一個(gè)綜合垃圾處理策略。2018年5月，歐盟又發(fā)布報(bào)告《一次性塑料：減少海洋垃圾的新舉措》，提出減少歐洲海灘10種最常見塑料廢物的新規(guī)定，這些廢物占海洋垃圾總數(shù)的43%。它們是棉簽、餐具、塑料盤、吸管與其他混合物、氣球和氣球棒、食品包裝材料、飲料杯、飲料包裝、煙頭、塑料袋、薯片袋和糖果包裝、濕巾和衛(wèi)生用品等。

20多年前，歐洲就首創(chuàng)EPR，所謂EPR即擴(kuò)大并教育生產(chǎn)者的責(zé)任。從那時(shí)起，絕大多數(shù)歐盟成員國(guó)都將EPR引入包裝業(yè)。隨之又為減排建議采取的行動(dòng)包括：禁止生產(chǎn)一次性用品；用可持續(xù)的替代法取代傳統(tǒng)的排污模式；節(jié)能減排；加強(qiáng)回收力度；新標(biāo)式鼓勵(lì)妥善處置；對(duì)可回收物再設(shè)計(jì)。

這一禁令已對(duì)整個(gè)無紡業(yè)帶來影響和商機(jī)。這種新型方法已深入到各個(gè)國(guó)家的法規(guī)，將生產(chǎn)者對(duì)產(chǎn)品的責(zé)任擴(kuò)至當(dāng)前范圍之外，也對(duì)工人健康和安全、消費(fèi)者安全和生產(chǎn)成本以及產(chǎn)品管理做出規(guī)定。EPR政策通常將廢物管理成本或物理收集部分或全部從地方政府轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)者。政策還可包括鼓勵(lì)生產(chǎn)者在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)將環(huán)境因素考慮在內(nèi)。

EPR引發(fā)無數(shù)的工藝創(chuàng)新

EPR還為嬰兒濕巾和衛(wèi)生用品等行業(yè)帶來選擇。由纖維素和聚酯纖維(PET)或聚丙烯(PP)等人造纖維混合制造而成的這類產(chǎn)品，大多采用梳理和水刺法生產(chǎn)。按照歐盟的規(guī)定，濕巾和衛(wèi)生用品需采取不同的解決方案，提供符合EPR的替代方案。許多西方公司因此采取了相應(yīng)的措施，如奧地利安德里茨公司（Andritz AG）就有一項(xiàng)重大創(chuàng)新。該公司展示了可沖洗、可分散和可生物降解的高性能“濕蕾絲?”（Wetlace?）工藝濕巾。同樣，德國(guó)特呂茨勒集團(tuán)（Trützschler Nonwovens GmbH）與德國(guó)福伊特集團(tuán)（The Voith Group）合作，推出可用纖維素和其他生物基聚合物[如聚乳酸(PLA)]代替現(xiàn)有的石化聚合纖維產(chǎn)品的解決方案，以此順應(yīng)歐盟的最新規(guī)定。

這些工藝將濕染整和水處理技術(shù)相結(jié)合生產(chǎn)抹布，經(jīng)證實(shí)，這些技術(shù)可從100%的天然和/或可再生原材料中生產(chǎn)無紡抹布，而無需化學(xué)粘合劑。這些工藝還擴(kuò)大了潛在產(chǎn)品的范圍，使碳和玻璃也可在同一機(jī)器上加工。

這些濕/水工藝在經(jīng)濟(jì)上是可行的，因?yàn)槠渖a(chǎn)能力比正在替換的現(xiàn)有濕梳理或水系統(tǒng)，在經(jīng)濟(jì)效率上提高了很多。雖然資金成本可能更高，但由于生產(chǎn)能力更強(qiáng)，所以系統(tǒng)總體成本更低，這就意味著消費(fèi)者的成本不會(huì)增加。的確，如果產(chǎn)量足夠大，它可能使單位總成本降低，這的確有利于市場(chǎng)。

再利用的工藝創(chuàng)新將排放率降至新低

另一重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域是再利用。圍繞零廢物排放和回收有著重大的行業(yè)意義，對(duì)無紡業(yè)來說是個(gè)真正的挑戰(zhàn)，因?yàn)榇罅可a(chǎn)也意味著大量邊角廢料和其他廢棄物。循環(huán)利用將是許多公司關(guān)注的主要領(lǐng)域。這將側(cè)重于為這類廢棄物尋找新出路或完全重復(fù)使用同一產(chǎn)品。他們所面臨的挑戰(zhàn)是混合材料和雙組分纖維的回收或再利用。這又需要?jiǎng)?chuàng)新的方法、新的增容劑和新的化學(xué)物質(zhì)來回收混合材料。

此外，業(yè)界還更加關(guān)注生物聚合物的使用，如PLA、聚羥基烷酸酯(PHA)、聚羥基丁酸酯(PHB)及兩者混合物，并在可能的情況下利用纖維素纖維。新一代產(chǎn)品很可能取代現(xiàn)有的尖端產(chǎn)品。關(guān)鍵是，這些新材料也必須是經(jīng)濟(jì)的且可持續(xù)。如今，該行業(yè)有許多可持續(xù)的解決方案，但這些解決方案尚未具有經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性，除非法規(guī)和稅收超過材料成本，否則這仍將是另一項(xiàng)挑戰(zhàn)。在更特定的市場(chǎng)中，新的生物友好型產(chǎn)品將率先涌現(xiàn)出來，猶如新型的茶過濾器一樣。

事實(shí)上，無紡品在傳統(tǒng)紡織品中的創(chuàng)新應(yīng)用也在層出不窮地涌現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)因素是：印花技術(shù)的最新進(jìn)展。這可能使簡(jiǎn)單的紡布代替用彩色紡布制成的彩色紗線，這些織物可模仿更精細(xì)的結(jié)構(gòu)。其產(chǎn)品可節(jié)省大量成本，因?yàn)樗a(chǎn)期短，并可提供前所未有的大規(guī)模定制。合適的無紡結(jié)構(gòu)將是這類印染材料的理想選擇。

要控制成本就需提供正確性能的面料

無紡業(yè)成本走低已成為業(yè)內(nèi)的大勢(shì)所趨。如一種可利用聚乙烯(PE)在一邊提供冷感，而另一邊則提供溫暖觸覺的PET結(jié)構(gòu)也在躍躍欲試地推出。今天的PE纖維，如迪尼瑪（Dyneema）和光譜（Spectra）公司都提供高性能且非常昂貴的產(chǎn)品。有諸多企業(yè)看好雙組分紡粘無紡布，這使目前紡織業(yè)中未使用的材料輕松制造出來，且產(chǎn)量合理，成本較低，并提供良好的性能和差異化。無紡布的印染工藝正在逐漸取代許多傳統(tǒng)工藝。如今，一臺(tái)合適的無紡機(jī)可取代數(shù)百臺(tái)織機(jī)，還能在資本成本、電力消耗和低碳等方面都能節(jié)省開支。

“耐用”一詞（現(xiàn)在是一流行詞），其含義并不總是明確的。無紡品的生命周期可以很長(zhǎng)，也可以很短。大多數(shù)無紡品被設(shè)計(jì)成一次性產(chǎn)品，并為其設(shè)計(jì)的應(yīng)用提供了足夠的功能。汽車無紡布和土工合成無紡布等產(chǎn)品使用的壽命越來越長(zhǎng)，且很耐用。無紡業(yè)更傾向于將這些長(zhǎng)效產(chǎn)品稱為壽命較長(zhǎng)的無紡品，而非耐用品。

該行業(yè)如今還能創(chuàng)造多種用途的無紡品。如今天在歐洲使用的許多商業(yè)抹布，它們可用來擦拭物體表面，然后經(jīng)過清洗、沖洗和清潔之后再重復(fù)多次使用。從功能型服裝的角度看，材料需要經(jīng)多次清洗后仍不失功能或外觀。這里有一個(gè)區(qū)別：盡管可用很長(zhǎng)時(shí)間，但長(zhǎng)壽命無紡布不一定可洗。耐用的可水洗無紡布是完全不同的類別，市場(chǎng)上還沒有太多這樣的產(chǎn)品。功能性無紡品在技術(shù)服裝中的應(yīng)用也越來越多，這些產(chǎn)品的出現(xiàn)比許多人想象的快得多。所選擇的技術(shù)將取決于現(xiàn)有的資產(chǎn)、應(yīng)用程序和所需的功能等因素。然而，紡粘水刺結(jié)構(gòu)因其強(qiáng)度高、耐久性強(qiáng)和靈活性高等原因，將是這類應(yīng)用的最佳選擇。聚合物織物允許使用不常用的聚合物，這可引發(fā)這些結(jié)構(gòu)與包裝的性能屬性差異。

超長(zhǎng)的耐久性與多用性

在歷史上，制造耐用織物方面有過兩次重大飛躍。PGI無紡布是總部設(shè)在美國(guó)印第安納州埃文斯維爾貝瑞全球公司（BerryGlobal Inc.）研發(fā)的部分產(chǎn)品。他們不久前推出Miratec?系列面料。這類基于短纖維的產(chǎn)品用了額外的化學(xué)鍵梳理和水刺工藝。水刺法則是采用PGI獨(dú)特的Apex?工藝，這種技術(shù)可創(chuàng)造出與任何紡織品都相同的紋理和結(jié)構(gòu)。Miratec?具有纖維混紡的特點(diǎn)，其性能與機(jī)織纖維相當(dāng)或更好。這些織物大多含有附加粘合劑，以確保織物在清洗過程中保持纏結(jié)。

另一項(xiàng)耐久無紡創(chuàng)新是德國(guó)弗雷登堡（Freudenberg）集團(tuán)研發(fā)的雙組分紡粘技術(shù)和水刺技術(shù)。其特征如下：

1.紡粘雙組分噴制技術(shù)涉及紡制由兩種聚合物組成的連續(xù)長(zhǎng)絲紡絲，這類聚合物沉積在成型帶上，以機(jī)械、熱或化學(xué)手段粘合在一起。細(xì)纖維紡粘法通常只能生產(chǎn)10微米以上的纖維。該技術(shù)的關(guān)鍵是形成結(jié)構(gòu)更小的纖維，這僅僅意味著，未來的纖維類型將需要更廣闊的應(yīng)用。這一領(lǐng)域的關(guān)鍵專利技術(shù)是由弗雷登堡集團(tuán)(Robert Groten等人)享有，該專利詳細(xì)介紹了用水刺法連續(xù)分割分段纖維的過程。這一過程需要用高壓水（噴射窗簾機(jī)械移動(dòng)，纏繞纖維）。

2.在這個(gè)過程中，水射流分裂出兩個(gè)不同的楔形纖維?？煞蛛x是指有單一的公共界面的雙組分纖維。在這種情況下，這兩個(gè)成分暴露在纖維表面的空氣中?？煞指罾w維的經(jīng)典案例包括分段派、分段絲帶和并排。機(jī)械劈裂要求纖維組分間粘合度低，因此，聚合物和聚合物配比的選擇對(duì)分裂纖維的能力和質(zhì)量起著關(guān)鍵作用。

弗雷登堡公司的織物商標(biāo)名為 Evolon?，是第一個(gè)商業(yè)上可用的可重復(fù)使用紡粘、耐用的細(xì)旦織物。最新版本的Evolon擁有一個(gè)驚人的結(jié)構(gòu)，它能為印染的應(yīng)用提供平滑均勻的理想面。分裂后的纖維尺寸與原纖維直徑、切片數(shù)和紡絲參數(shù)有關(guān)，但這類結(jié)構(gòu)有限。然而，在分裂過程中形成的楔形纖維傾向于密集堆積，這產(chǎn)生的撕裂阻力較低。由兩種或兩種以上的雙組分纖維組成的混雜結(jié)構(gòu)可提高纖維的滲透性和抗斷裂性。另一種結(jié)構(gòu)是瑪?shù)铝眨∕adeline），也屬于經(jīng)久耐用無紡品，由土耳其摩高有限公司（Mogul Co. Ltd）研發(fā)。

標(biāo)新立異的同時(shí)更加多功能化

紡粘微纖維也是通過使用堿和其他溶劑去除雙組分結(jié)構(gòu)一組分而形成的。最常用的橫截面是“海島型”，海洋面移走，僅留下島嶼。隨著島數(shù)的增加，纖維的尺寸減小。由于這種方法需要去除某一組分，因此由于去除過程與聚合物的浪費(fèi)相關(guān)，往往會(huì)引發(fā)環(huán)境問題和額外費(fèi)用。此外，這些結(jié)構(gòu)面臨的挑戰(zhàn)是，這些島嶼型往往是捆綁在一起的。

超細(xì)纖維的無紡布用于絨面和皮革制品、耐用抹布和汽車內(nèi)飾件(如頭襯)，但在耐久、可洗、技術(shù)性服裝應(yīng)用方面進(jìn)展甚微。這在一定程度上是因?yàn)榈侥壳盀橹?，?xì)旦織物缺乏足夠的懸垂和拉伸強(qiáng)度，且很難染色。

為克服現(xiàn)有的超細(xì)和短纖維耐久無紡布的缺點(diǎn)，人們進(jìn)行了多次嘗試，也因此有了新進(jìn)展。下面是對(duì)未來愿景的展望以及一些新技術(shù)在耐用非織造結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。具有超強(qiáng)水分傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)。像Coolmax?、4DG和其他結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品使用纖維形狀來創(chuàng)建類始于毛細(xì)血管的作用，以便快速傳輸水分。Coolmax?本質(zhì)上是一種平面纖維，表面光潔度高，可輸送水分。由于它的形狀，也可包裹不同的圓形纖維，能產(chǎn)生更多的毛細(xì)血管作用。4DG(深槽)纖維最初由美國(guó)伊士曼化學(xué)公司（Eastman Chemical Co.,）和辛辛那提寶潔公司(P&G)研發(fā)，這是通過控制噴絲板形狀形成的，因此，這類纖維通常比服裝應(yīng)用的范圍更大。但不理想的是，它除了在混合結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，在技術(shù)服裝的應(yīng)用難盡如人意。

另一種新出現(xiàn)的無紡結(jié)構(gòu)，被稱為翼狀纖維或納米通道纖維。雖然它最初是為紡粘無紡布而研發(fā)，但在使用Coolmax和其他類似結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵應(yīng)用中，可很容易用于長(zhǎng)絲甚至短纖維。在這里，長(zhǎng)絲是由一雙組分纖維構(gòu)成，其中翼狀部分就像海中島嶼形。其形狀是通過噴絲而成，卻不用噴絲板設(shè)計(jì)來控制。

與其他纖維不同，這類纖維很輕，很保暖并可控濕。利用這一技術(shù)，纖維形成最終產(chǎn)品，完成步驟以釋放翼狀纖維。纖維不交叉消化，但分離導(dǎo)致更高的滲透性和更加毛細(xì)血管化。纖維比表面積可達(dá)20 m2/g，而相同尺寸的圓形纖維的表面積為0.2 m2/g。

無紡布結(jié)構(gòu)制成的翼狀纖維耐用、懸垂，可稱為運(yùn)動(dòng)服生產(chǎn)的最佳材料。無論是機(jī)織還是無紡或針織，高表面吸水性都將更強(qiáng)，因此，對(duì)于需要水分管理的貼皮膚應(yīng)用，這種結(jié)構(gòu)可以提供無與倫比的性能。值得注意的是，由纖維制成的結(jié)構(gòu)，如翼狀纖維，也可用于形成耐用的抹布、濾芯、絨面和皮革制品。

高強(qiáng)度的微納米纖維結(jié)構(gòu)問世

無紡布不一定以其強(qiáng)度而聞名，因?yàn)樗c一次性產(chǎn)品有關(guān)。但高性能無紡布卻是用作穩(wěn)定土工結(jié)構(gòu)的最佳材料，如道路和堤壩，雖然其質(zhì)量往往很大，但不一定懸垂。

亞微米纖維組成的結(jié)構(gòu)更勝一籌，這些纖維在撕裂、抗拉強(qiáng)度和磨損性能方面都很優(yōu)越，并提供了不易達(dá)到的性能。作為涂層基板，它可成為遮蔽物、帳篷和雨篷的最佳材料。

高速紡織印花將促成傳統(tǒng)紡織業(yè)和無紡業(yè)的又一大變革。庫(kù)存量的減少及大規(guī)模定制和按需印花的能力將改變所有紡織業(yè)和無紡業(yè)。耐用無紡布也很可能會(huì)在傳統(tǒng)的紡織領(lǐng)域找到新的用武之地，毫無疑問耐用無紡布將取代我們所知的許多紡織品。在這方面，由美國(guó)北卡州羅利無紡布研究所展示的新一代Evolon、馬德琳織物和翼狀纖維或原島型纖維結(jié)構(gòu)將在這方面改變未來的紡織游戲規(guī)則。

全世界可持續(xù)性的宏觀趨勢(shì)將推動(dòng)無紡工藝的不斷創(chuàng)新。此外，耐久無紡品的新發(fā)展可能會(huì)成為關(guān)鍵應(yīng)用的下一代技術(shù)織品。其結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，比現(xiàn)有織物具有更高密度的表面積，這將使人們獲取以往無法獲得的功能。研發(fā)也可能影響到無紡布和針織物，因?yàn)樾滦蜔o紡品開發(fā)的纖維技術(shù)很容易地紡成長(zhǎng)絲和短纖維，這些纖維又可讓業(yè)界研發(fā)新型的機(jī)織和針織織物工藝技術(shù)，從而形成下一代技術(shù)服裝織物的基礎(chǔ)。

然而，未來的無紡品將不再是傳統(tǒng)型，也將不同于今天使用的無紡布。無紡業(yè)的未來可能很有趣，也非常有價(jià)值。2019年，你可以在世界各地看到更多的無紡創(chuàng)意和新品 。

（據(jù)美國(guó)《紡織世界》https：//www.textileworld.com/textileworld/features/2019/02/nonwovens-current-trends-opportunities/近期資料）