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再认识棉纤维在非织造布中的应用[复制链接]
“棉花”和“高技术纺织品”是纺织领域典型的风马牛不相及的原料和产品,对此理由很充分,这其中包括价格的差距。然而,掺用少量棉纤维来生产产业用非织造布的新工艺或许能够将棉花带入折叠和嵌入式织物制造领域,这就包括高技术纺织品及其相关应用,这是一个值得参考的选择。
历史渊源
棉花在历史上一直是人们首选的纤维。大概在70年前,棉纤维全球市场份额(按重量)占据了所有纺织纤维市场的65%。大量的棉纤维用来制作服用和家用纺织品,只有很少量的棉纤维被用来制作缝线、鞋带、穗带、绳索、线缆、帆布等。
如今,纺织纤维中棉纤维的全球市场份额大概是30%,但其依然在全球服用和常见家用纺织品板块占65%左右。棉花如此受消费者欢迎的主要原因是棉纤维具有极佳的吸湿性、导湿性和湿气快速扩散性,穿着者提供良好的舒适性。
然而,随着一些再生纤维的出现,如由天然纤维素纸浆制成的粘胶纤维,由石油副产品制成的尼龙、涤纶及丙纶等合成纤维,使得棉纤维在20世纪前半段的使用量大幅减少,即使是在传统的服用和其他终端使用方面都开始缩水。
这可能是棉纤维全球市场份额逐渐下降的很大一部分原因。至今为止,棉花在现代非织造布领域的使用受到限制,可能一部分原因要归结于成本竞争压力,当然也有其他影响因素。
当限制因素得到清除,棉纤维和棉纤维混纺产品将会在高附加值、可降解、半持久和持久非织造布的一些商业和特殊领域扮演重要角色。这类非织造布功能的多样化使得其应用日渐广泛,如特定的湿巾、个人卫生用品、可防止病患生褥疮的床单,阻燃或抗菌制服、内衣、家用纺织品及土工布。
除了这些熟为人知的应用外,棉纤维非织造布还可以开发新型复合材料,如革命性的防火、防白蚁的“人造木材”,这很可能挽救财产甚至生命,而且是一种安全替代地球上被耗尽的森林资源的环保方式。
棉纤维的地位
在20世纪的后半段,技术先进的非织造布的新领域得到开发。最初主要应用新开发的人造纤维作为原料,也有些仍然采用天然纤维制造的棉毡、羊毛外套实质上属于非织造织物的产品已被人类生产和使用了几个世纪。实际上,草席和纤维毡很像是在古代文明生产的非织造布遮蔽物,所以类似如今非织造布的材料已被应用了几百年。
棉纤维尤其是棉绒,在现代非织造织物中很少得到大量使用。目前,人造纤维如丙纶、涤纶及粘胶纤维在全球非织造织物市场的重量占比达到了96%。由此推测得到棉绒在现代非织造织物的市场份额(按重量)为2%~3%,其他天然纤维大概占1%。
棉纤维在非织造行业中的应用
经典原棉一般以480磅每包的规格送往用户工厂,不可避免地会含有不同数量的杂质,被称为“棉结”,生产时都必须在第一时间将其清除。目前,非织造布卷材制造业主要使用人造纤维,原因之一就是人造纤维在供应时就是清洁的原料,颜色均匀、质量稳定,因此在加工准备阶段不需要安装任何特殊设备来清洁原料纤维。
棉杂及其他棉质污染成为现代非织造织物采用棉纤维作为原料的最大阻碍。此外,尽管现在水刺行业中的一些水过滤系统具有商业可行性,但是很难预测这些系统能够像声称和预期的那样现实原棉加工过程中对污水的处理要求。
通常,原皮棉有两种类型的杂质:杂物,主要包括植物碎片(树叶、茎、树皮)、泥土、种子皮碎片、棉结(缠绕纤维)、极短纤维,这些杂质主要是在棉花生产和轧花环境中产生的,必须在用户工厂得到清除;棉纤维自带杂质和天然杂质,如蜡状物、糖分、果胶、肽类物质和色素。
由此可见,如果非织造布生产商必须采用棉纤维生产特定产品,那么漂白棉纤维会更受青睐,或者漂白棉纤维粒、废弃棉、棉纤维副产品(落棉)更实用。
使用商业漂白棉纤维代替原棉纤维这一战略性工业方法省去了棉织物或者棉混纺织物的后续湿处理过程,尤其当后者只含有少量棉纤维的时候。
然而棉纤维的适用范围,尤其是原皮棉在非织造布中的应用范围,预期会有快速的增长,原因主要有以下三个。
第一,后轧花、预清洁原皮棉的商业可行性省去了传统的棉清洁过程。目前已知有几家美国公司和其他国家的企业生产后轧花、预清洁棉绒,其生产的棉绒清洁程度比传统工厂的开清棉高。这种预清洁棉纤维可以成功地应用于生产现代非织造卷材,无须进一步清洁。
第二,消费者对天然纤维和生态友好材料的青睐是促进非织造制品生产商在其产品中混用至少15%棉纤维的重要驱动力。
第三,水刺非织造生产技术的日渐进步,使得该技术成为处理预清洁原皮棉的理想选择,利用水刺技术可以减少甚至省略几乎所有原皮棉产品都必须经过的精练、漂白这些传统湿化学加工过程,不过这可能会带来成本和环保问题。
虽然水刺棉非织造布的白度可能只有由市售漂白棉制作的类似非织造布的1/3,但是白度可以通过混合高达60%的人造纤维如粘胶纤维、涤纶来得以改善,用这类混纤生产的非织造布通常很白,整体白度与漂白棉非织造布差不多。
棉纤维具有优良混纺性的同时,也保持了其自有特性,或许这就是非织造布生产商考虑将棉绒或其副产品、衍生产品与一定比例人造纤维混合生产产品的一主要原因,而且生产过程中也避免了高成本及环保问题严重的化学处理工序。
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