氨綸是彈性纖維中最早開發且應用最廣、生產技術最為成熟的品種。但對于市場上的一些消費者來說,萊卡®(LYCRA®)的名氣要比氨綸大得多,甚至到了“只識萊卡®不識氨綸”的地步。而一些商家在進行產品宣傳時也以偏概全,混為一談。一些“專業人士”干脆將萊卡®作為氨綸的俗稱,加劇了普通消費者的錯誤認識。事實上,氨綸是一類彈性纖維在中國的名稱;而萊卡®只是美國DuPont(杜邦)前全資子公司—Invista(英威達)公司所生產氨綸的商品名,由于該公司在氨綸領域中占據市場領先地位,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的商品名,英文學名為Polyurethanefiber(簡寫為PUfiber),國際上稱為斯潘德克斯(Spandex,即彈力纖維),也稱聚氨酯彈性纖維(elastanefiber,國際代碼EL);在中國標準中,氨綸被稱為聚氨酯彈性纖維(Polycarbaminate),歐盟稱其為Elastane或Polyurethane,而“Elastane”在中國標準中指彈性纖維,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發的氨綸的商標名,使用時需加商標號,且不能用以替代氨綸。氨綸是指分子鏈中含有85%(質量含量)以上聚氨基甲酸酯鏈段結構的長鏈形高分子化合物的纖維。氨綸屬線型嵌段共聚物,其分子結構中含有兩種鏈段,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度。獨特的分子結構賦予氨綸超強的拉伸和回復能力,氨綸可以牽伸到自身長度的5~8倍,彈性回復率高達98%。此外,氨綸還具有纖度小、強度高、密度小、染色性和色牢度良好等特點,是一種綜合性能優良的新型紡織原料。
氨綸共有兩個品種,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(簡稱聚酯型氨綸),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(簡稱聚醚型氨綸)。
紡織上應用的氨綸彈力絲主要有兩種類型:氨綸裸絲及氨綸加工紗。根據所用纖維或紗線類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,可通過環錠紡、氣流紡、渦流紡等方法紡制。氨綸包覆紗具有彈性伸長率大(300%~400%)、紗支粗、強力高的特點,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 氨綸的發展歷程與現狀
2.1 發展歷程
聚氨酯的研究最早始于德國,1937年由德國Bayer(拜耳)公司第一次合成出聚氨酯類聚合物,并申請了專利。美國DuPont公司于20世紀50年代后期最先采用干法紡絲路線進行了氨綸的工業化生產,最初稱為“T–80”,l962年以商標“LYCRA®”(中文翻譯為萊卡®)進行全設計規模的聚氨基甲酸酯粘結絲、復絲的生產。
與此同時,美國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始了商品名為“Espa®”的氨綸生產。1964年,Bayer公司和日本富士紡公司分別開始了“Dorlastan®”和“FujiboSpandex®”品牌氨綸的生產,DuPont公司與日本東麗公司合資的“Toray–DuPont”公司也于1966年開始“LYCRA®”的生產。到1967年,世界氨綸的年產量已達6800t,生產工廠發展至28家。但氨綸制造技術上的障礙和后道加工技術的不成熟,加上當時預測需求過大,使得氨綸產品滯銷積壓,歐美許多廠家紛紛停、減產。在70年代除了DuPont公司之外,其它氨綸生產廠幾乎沒有新增設備,氨綸業發展緩慢。
進入80年代后,氨綸生產開始復蘇,擴建和新建企業活躍起來,世界氨綸產量由1980年的2萬t/a緩增到1985年的2.5萬t/a。進入90年代,美國、德國、日本等經濟發達國家紛紛擴大氨綸生產能力,加速氨綸彈力織物的開發,氨綸產量由1990年的4萬t/a迅速增加到1994年的9.2萬t/a,其中北美2.3萬t/a,西歐2.3萬t/a,亞太及其它地區4.6萬t/a。
Invista是目前世界上最大的氨綸生產商,其前身是DuPont公司的紡織與室內飾材部(DTI),2003年9月,DuPont宣布將紡織與室內飾材部更名為Invista公司,并開始使用新的公司圖標。這樣,Invista便成為全球最大的化纖和中間纖維的供應商。2004年,歐盟執委會批準了科克工業公司以44億美元的現金收購杜邦紡織品部門英威達公司的交易。
亞洲是氨綸消費激增的地區,也是氨綸生產擴增能力最快的地區。1995年前,全球最大氨綸生產廠商大多集中于歐美,而隨著需求結構的調整,這一格局正逐步發生變化,其中韓國和日本的氨綸發展最為迅速,而中國近年來在這一領域的快速發展也不容小覷。
2.2 我國氨綸的發展情況
我國氨綸的發展較為遲緩,1987年山東煙臺氨綸集團首家引進了日本東洋紡公司的氨綸生產設備與技術,干法生產聚醚型氨綸,產能320t/a,1989年投產,1998年擴產,產能達到2500t/a。至此不但在技術上由引進變為自主開發,而且大部分的生產設備與原料也實現了國產化。1998年興建了第五期工程,該合資項目共投資5億元人民幣,生產規模4000t/a,2000年底建成投產,投產后總產能達6500t/a,居國內之首。原連云港鐘山氨綸有限公司從日本東洋紡公司引進產能為320t/a的氨綸干法紡絲的生產技術與設備,于1992年投產之后經二、三期擴建,生產能力達到1500t/a,1998年開始2000t/a規模的第四期擴建,總產能達3500t/a。此外,廣東鶴山氨綸廠于1992年與意大利NOY公司簽約引進了我國首套濕法氨綸生產設備,并于1996年投產,產能為500t/a(聚合規模為1000t/a,264頭×2條紡絲線)。2000年,國內氨綸總產能達到1.76萬t/a。
近年來,我國氨綸產業呈現產能、產量、出口量和效益同步大幅度發展的勢頭。據統計,2001—2006年,我國氨綸產能從2.51萬t/a猛增到23.56萬t/a,年均增速高達56.5%;2007年產能達到26.26萬t/a,2008年新增產能12.73萬t,總產能達到38.99萬t/a。
至2008年底,我國氨綸產能的前6位企業分別為英威達氨綸有限公司(5.1萬t/a)、浙江華峰股份有限公司(4.4萬t/a)、曉星氨綸(嘉興)集團有限公司(3.87萬t/a)、江蘇雙良特種纖維有限公司(3.55萬t/a)、浙江薛永興氨綸有限公司(3.20萬t/a)、煙臺氨綸股份有限公司(2.20萬t/a)。
3 技術發展現狀
氨綸有4種生產工藝,目前最成熟、產品質量最好的是干法紡絲,此外還有濕法、反應法以及熔融法等。在4種生產工藝中,熔融法具有投資成本低、生產過程無污染等特點,發展前景良好。隨著纖維級聚氨酯切片技術的日益成熟以及熔融紡絲技術的完善,熔融紡絲氨綸產品已經可以和干紡氨綸產品相媲美。
目前,我國主要的氨綸生產企業都采用干法紡絲技術,大部分在建和待建的項目都計劃采用干法紡絲技術。從全球的產能情況來看,采用干法紡絲技術生產的氨綸占據主導地位(表1)。氨綸干法紡絲技術以美國DuPont、韓國Hyosung(曉星)、日本東洋紡等為代表,不同生產商的聚合方法、纖維生產技術和加工過程具有獨特的技術特征。
4 結語
近幾年快速的發展使中國氨綸產能和產量已經躍居世界第一的位置,但是,快速的發展也帶來了一些問題,可以說,氨綸行業已經進入了微利時代。面臨其他類別彈性纖維的競爭,只有客觀看待氨綸的優勢與劣勢,才能保重這種具有代表性的彈性纖維的健康發展。