新型塑料薄膜预设的研讨剖析

    近数十年中新材料、新产品不断更新换代，纺织复合材料亦得到了很大的发展。层压技术作为纺织品整理中较新的一种方法已经成为纺织品复合加工的重要手段之一。采用层压技术获得的纺织复合材料目前已经广泛地应用于各个领域。层压技术原理十分简单，就是利用粘合手段将两层或多层的材料叠合在一起形成复合材料，采用的主要粘合手段大部分都借用涂层技术，如：粘合剂粘合、热熔粘合、热熔塑料粘合、泡沫塑料熔融粘合等；浸渍涂层、铺展涂层、压延涂层、网点或花纹涂层以及以高速高效的特点而大量应用于涂布纸和涂层材料制造用即弃防漏尿布（非织造布）的挤压涂层工艺等。非织造布的生产中常采用叠层法，以取长补短改善产品的综合性能。本文综述了这类层压复合材料中非织造布/塑料薄膜层压复合材料的发展，并就新一代“绿色”非织造布/塑料薄膜层压复合材料今后的发展方向提出了设想，重点强调了其应用于土壤防护材料、装饰材料、包装材料、医用卫生材料等时的生态相容性今后将引起人们极大的关注。
　　1非织造布/塑料薄膜层压复合材料的新进展
　　工业纺织协会ITA（IntrialTextileAssocia2tion）的WilliamC.Smith先生指出：实际上，现在涂层层压复合技术已经应用于纺织品的各种形式―――纤维、纱线和织物（机织物、针织物和非织造布），根据人们对 终用途的需求而进行设计加工。他把涂层层压复合产品分为这样几类：（1）用于美观―――它可使 终产品具有喜人的外观。
　　（2）赋予应用功能―――如：用于遮盖垃圾或做衬垫的涂层织物；汽车安全气囊。
　　（3）赋予双重作用―――既作为穿着用物、屏蔽物或标志物，又具有好的外观，并赋予应用功能―――可赋予材料对化学品和杀虫剂的屏蔽作用，例如可保持有益的气体或化学物质的氛围；可赋予材料具有可呼吸性，而使水、有害化学物质或其他威胁物质透不过；可赋予用即弃品暂时性应用功能，例如婴儿尿片、妇女卫生巾及成人失禁垫；可赋予需持续使用多年的材料耐久性，例如汽车上应用的许多组件。
　　不难看出，涂层层压工艺是多功能体系，它可促使众多令人不曾想象的多功能性材料问世。因此，近年来非织造布/塑料薄膜层压复合材料越来越引起人们的关注，随着涂层层压技术的不断革新和非织造布与塑料薄膜工业的快速发展，这类材料的应用功能已从仅仅防漏到既防漏又具可呼吸性并且美观柔软―――如：婴儿尿片的底层材料；从仅仅防水防潮到既防水防潮又具可控的生物降解性―――如：土壤的防护材料、装饰材料和包装材料、医用卫生材料。
　　1.1层压复合技术的发展
　　粘合剂法粘合是层压复合技术的基本工艺，它使用得 早，也 方便。正如英国 的纺织品涂层层压复合技术专家FrancisA.Woodruff（WEBProcessing（M/C）Ltd.）所言，涂层层压复合技术经历了30年缓慢的变化，近几年来，各项技术工艺随着市场和环境生态需求的日益增强，正在加快步伐进行不断的革新，尤其是在粘合技术领域已经取得了长足的发展。
　　这里特别指出的是，固态粘合剂粘合不蒸发排出物质，因此对生态环境无害。在涂层层压复合过程中，粘接层的交联成膜固化只须采用热或其他交联技术来实现，紫外或电子束辐射等可以大大降低操作温度，提高交联固化速度。不过，从目前的设备技术投资来看，电子束固化对于纺织品工业来讲费用太高，所以不太现实。诺信（Nordson）公司近年来研制成功的多孔涂层法技术，为研究和开发新一代的纺织品涂层层压复合材料又注入了新的活力。从提高和改善各种基材的表面性能以及层压复合材料的粘接性能来说，90年代初期国内外各界同仁就极为关注的物理改性技术已经日趋成熟，特别是对塑料薄膜和一些非极性材料的表面改性极为有效，这为涂层层压复合技术开辟了新的途径。
　　1.2应用于层压复合加工的非织造布与塑料薄膜的发展
　　我们知道，美国是世界上 早对纺丝成网非织造布、水刺非织造布、熔喷法非织造布等非织造布技术进行研究、开发、并投入工业化生产的国家，按产值计算1995年接近40亿美元。日本与美国、西欧相比，虽然非织造布工业起步稍晚，50年代末才开始小规模生产，但是从60年代末开始，由于化纤工业的迅速崛起与战后经济的成功恢复，非织造布工业得到了高速发展，按年产量计算1996年增至27.2万t.我国自1964年 条浸渍粘合法非织造布生产线与 条纤网型缝编非织造布生产线在上海市纺织科学研究院问世，发展到1997年非织造布年产量已经达到20万t.
　　所以，从国内外非织造布生产工业的发展势头来看，今后的非织造布原料市场前景非常乐观。
　　非织造布生产所用纤维原料中化学纤维约占85，天然纤维占15.化纤中使用 多的是聚酯（占总量的一半左右），其次是聚丙烯、粘胶、聚乙烯醇及少量聚酰胺。目前，由于国产化纤特别是适合非织造布生产的双组分、超细、耐高温、粗旦聚丙烯等高性能、功能性纤维品种尚较少，所以相应的功能性非织造布产品的开发生产受到了限制。不过，国内现已拥有各个种类的非织造布生产线900多条，有化学粘合法、针刺法、热轧法、缝设计成封闭式溶剂焚烧系统将挥发溶剂产生的热能源为其他工艺设备循环利用；改造成水基粘合剂粘合系统；改造成粉点粘合设备水乳型粘合剂粘合
　　70年代中期至今
　　蒸发水需要很多的能量；烘燥装置采用快速交联成膜技术①
　　泡沫型粘合剂粘合60年代后期至今涂敷厚度的均匀度涂敷辊筒与刮刀形状的技术改焰熔法粘合
　　60年代至90年代初
　　操作时的三废问题；受各国环境保护法规的限制
　　将有毒气体回收；用粉末层压技术替代之；只适用聚氨酯泡沫塑料薄片与非织造布或其他织物叠层PSCH②装置改进涂量均匀度[7]；采用PPF③体系控制颗粒的均匀分布[7]；采用PA④自动控制装置不需人介入而保持一定涂量的均匀度浆点粘合
　　60年代末期
　　在粉点粘合技术基础上发展起来的新工艺采用滚筒筛网印花制备透气涂层织物热熔薄膜粘合70年代中期至今叠层厚度热熔胶粘合；环境生态问题的综合考虑；采用反应性热熔胶反应型热熔胶
　　80年代末期至今，目前发展较快、较新的技术
　　 初的反应型热熔胶自身热稳定性不太好；其突出的优点是化学键合原理类似于溶剂型键合；交联成膜易于控制；操作温度低采用ATTM⑤；采用热熔滚筒印花新工艺注：①英国Mydrin公司产品Mybood30239 ，采用氯丁橡胶快速结晶、溶胶乳液粘合剂；或用较慢结晶、更加稳定的氯丁橡胶乳液粘合剂，以催化剂、促凝剂共同喷涂而达到快速凝胶的效果。
　　②PSCH―――PowerScatterCoatingHead。
　　③PPF―――PneumaticPowderFeeder。
　　④PA―――PowderApplication。
　　⑤ATTM―――eleratedCuringTechnology。
　　编法、纺丝成网、熔喷法、水刺法等非织造布生产线，生产能力超过了25万t。不同种类和不同规格的非织造布生产线在国内的飞速发展，无疑为研制和开发新一代的涂层层压复合材料而选配相应的非织造布原材料提供了保障。
　　近年来，随着非织造布产品向高性能、高技术、多功能方向的发展，其相应的后整理和层压复合技术特别是研究和开发新一代的层压复合工艺和技术也随之获得显著的进展。尤其是塑料薄膜与非织造布的复合技术是一种很有价值的复合技术，其应用已经极为广泛，如聚乙烯膜与非织造布复合的防渗土工膜、微孔膜与非织造布复合制作的化学防护服、分离膜与非织造布复合生产的超滤材料，都具有很高的功能性和附加值。薄膜复合工艺主要有挤压涂层法、干法涂层法、湿法涂层法和热熔涂层法。挤压涂层法是采用挤压机将熔融树脂经窄缝模板以幔状挤出，并同时与织物粘合在一起形成复合材料。干法和湿法以及热熔涂层法，都是采用粘合剂的方式将已成型的膜与非织造布粘合在一起。这里特别要提到的是制备微孔薄膜MP（MicroporFilms）的发展，它通常采用的制备方法有：①通过水萃取溶解高聚物的溶剂；②结晶高聚物的拉伸引起微观意义上的撕裂；③填充无机离子聚烯烃薄膜。制备微孔膜应用的高聚物包括聚四氟乙烯、聚烯烃、聚氨酯、聚酰胺和聚酯等，MP薄膜的快速发展促进了各种“可呼吸”纺织品的更新换代。这里要指出的是，温敏性高透湿性聚氨酯薄膜在纺织品上的应用为新一代智能型层压复合材料的研制和开发开辟了新的途径。
　　2婴儿尿片底层材料的发展
　　婴儿尿片在从可重复使用的毛巾式尿片发展到今天的结构甚为复杂的用即弃尿片的过程中，其底层材料也已从 初要求的功能：如密封、固定尿片的其他部分和防止尿片内部渗出尿液及其他排泄物等，发展到为了满足舒适性和柔软美观的需要，还具有透汽性、有布质感等。
　　这里的布质感底层是指使用非织造布和塑料薄膜的层压复合物制成的隔离底层，用这类材料制成的训练裤的外观和服用感觉较之尿片更像婴儿衣裤，因为训练裤是婴儿尿片观念拓展的产品，也是价格 的商品。随着人们追求美观 商品的意识越来越强，非织造布/塑料薄膜层压复合布质感底层材料的婴儿尿片势必受到年轻的婴儿母亲的青睐。
　　目前， 上的进展主要集中于降低此类材料的成本；将透汽薄膜与非织造布层压复合以满足其技术和美学上的优点，其较大的外表面积将有利于尿片内水蒸气的透出；从人们对婴儿尿布“薄就是美”这一观念出发，选用薄型的基材，并采用相应层压复合的技术可进一步改进其穿着舒适度。
　　3土壤防护材料的发展
　　土壤防护材料 初是从防渗型复合土工布发展起来的，其中一种是采用不可渗透的塑料薄膜和非织造布复合；另一种是熔融聚合物直接涂层在非织造布表面。塑料薄膜的原料通常是聚氯乙烯和聚乙烯，可以制成一布一膜，二布一膜和三布二膜等不同类型防渗复合土壤保护材料。上述材料采用的不被腐蚀的塑料薄膜通常是拒水的，作为防湿材料，同时非织造布成分用作控制吸收液。上述复合材料的缺陷是不能够进行生物降解。
　　由于对环境保护要求的日益增加，近几年人们又倾向于天然纤维或有利于环境的生物降解材料作为土壤防护材料的首先选择，以开辟新的应用领域和满足产品更新换代的要求。目前用于生物降解的针刺非织造布，占主导地位的原材料包括熟悉的纤维素纤维粘胶、棉、麻和其他天然纤维，它们应用时都以原材料和再生的形式使用，因为纤维素纤维具有如下的优点：①销售价低；②不需要预加工成本；③高吸湿性和保湿性；④燃烧时不释放有害排放物。
　　对于可生物降解的塑料， 近市场上比较多的是热塑性材料。原料大多数是天然高聚物，例如改性以后赋予热塑性的淀粉和纤维素，产品包括：①MaterBi以改性的淀粉/聚乙烯醇复合为基础；②Bioflex以改性的淀粉/聚碳酸酯复合为基础；③Bioceta纤维素二醋酸酯/塑性化材料。上述产品可以以不同的形式制备，例如吹塑膜和平板膜、粒状和纤维等。
　　4其他材料的发展
　　在国际非织造布和用可弃物品协会（Interna2tionalNonwovenandDisposablesAssociation）INDA-TEC‘98年会上，LarryC.Wadsworth先生在他的论文中论述了采用微孔薄膜、（人造）短纤维和非织造布等材料制造的高透汽性和有效拒血液/病毒功能的层压复合材料的新一代产品。近几年，大家都知道内层用微孔膜做芯（MP），外层用纺粘（SB）或熔喷非织造布（MB）可以通过拒合成血液实验（ASTMF1670）；而SB/MP/SB（SMS）层压复合过去一般不能通过上述实验。仅仅 近有制造商开始宣称，SB/MP/MB通过了更加严格的拒染有病毒的实验（ASTMF1671），如纺织品和非织造布发展中心（TANDEC）通过棉联合会的赞助，连续通过了ASTMF1670和ASTMF1671， 在INDA-TEC’95展示。
　　上述层压复合材料将一层或多层MP膜与MB或SB网结合，其中一个不同于以往的主要区别是结合有MP膜的原料纤维“干层”网，亲水原纤网或者疏水纤维网可以吸收可能会穿过MP膜的任何带有病毒的血液，通过对机理的进一步研究，利用热粘100聚丙烯（PP）原料纤维作为干层，疏水表面经化学清洗和等离子体处理成亲水表面，或利用60棉和40亲水（润湿纤维整理）PP作为干层。
　　新一代具有生物降解可控性的非织造布/塑料薄膜复合材料，不仅在土壤防护材料领域显示了它的活力，而且在装饰材料、包装材料、医用卫生材料等领域也显示了其产品的多功能性以及良好的生态相容性。如用于土壤改良的材料具有保护和密封作用；用于装饰衬材料具有可吸收水分的作用，同时又起密封作用。在殡仪业用作棺材衬的材料，采用非织造布/塑料薄膜复合，能够完成吸收液体作为一种密封套，同时又具有装饰作用和生态安全性，至少可以保持到葬礼结束。这里的生态安全性是指在埋入地底下后可以完全腐烂掉以及燃烧时不释放出有害物质。产品的有效性能必须保证达到完成葬礼的时间，通常情况下， 多为28天。纤维素与淀粉基薄膜复合的非织造布/塑料薄膜复合产品用于这一用途较理想，而以前采用的棺材衬材料不具有这种结合有生态相容性的多功能特性。这些非织造布/塑料薄膜复合材料兼具一种多功能产品所必须的性能―――生态相容性以及生物降解的有效可控性。
　　5新一代非织造布/塑料薄膜层压复合材料的构想
　　从材料发展的总趋势来看，可以概括为高性能化、多功能化、复合化、精细化和智能化，随着世界各国环境保护要求的日益增加，根据我们的构想，非织造布/塑料薄膜层压复合材料新一代产品的开发应该具有以下特点：（1）集功能性、实用性和可喜的外观为一体，如随着生活水平的提高，越来越多的年轻婴儿母亲乐于采用非织造布/塑料薄膜层压复合制造的具有超薄、防漏、透汽、柔软消声和美观等多功能特性的婴儿尿布和训练裤产品；（2）集功能性、实用性和智能型为一体，如：将高透湿性温敏性聚氨酯薄膜材料与非织造布或其他纺织品层压复合制造的抗浸透湿复合织物，可用于穿着材料，这类材料将随温度变化作出反应， 终提供高水平的穿着舒适性；（3）选择合适的复合组分，如：高聚物成分、尺寸设计特征，和合适的生产加工方法，结合现代高分子材料表面物理改性处理技术，如：γ射线、电子束、电晕、低温等离子体、紫外、微波等技术，得到相应的特性功能和外观效果；（4）根据预先设计程序结果得到相对应的复合特性的材料是可能的；（5）产品使用后，希望可以快速地处理掉，这无疑间接地或直接地与它们的生物降解性有关系，如应该保证许多用即弃纺织品丢弃物后处理的生态安全性；（6）结合有生态相容性的多功能特性，使其真正实现材料的生物降解性能可以得到有效的控制，这不仅在土壤防护材料，还在装饰材料、包装材料和医用卫生材料等诸多领域都有着极其重要的意义；（7）具有热塑性的新型可生物降解塑料薄膜产品，采用层压复合技术可制造常规的纺织品；（8）从环境生态角度，新一代“绿色”非织造布/塑料薄膜层压复合材料从产品的加工、使用到丢弃物后处理过程的综合性评价各项指标和模式的建立和完善，将是今后研制和开发此类产品的关键所在。
　　6结束语
　　非织造布/塑料薄膜层压复合材料随着涂层层压技术的不断革新和非织造布与塑料薄膜工业的快速发展，越来越引起人们极大的关注。设计具有高效性能的产品是可能的，尤其是在生物活性环境中进行有效的控制，然后确实通过自然的方式自毁灭。在可生物降解塑料薄膜的快速增长的市场中，可以结合非织造布以复合材料的形式生产产品，并结合新的性能开拓其潜在的用途，特别是在土壤防护材料、装饰材料、包装材料和医用卫生材料等领域，展望结合有生物降解性的高性能的新应用材料前景看好。 ，值得注意的是今后如何研制和开发此类产品的焦点，应该是如何满足环境生态学的要求，如何建立和完善新一代“绿色”非织造布/塑料薄膜层压复合材料在从产品的加工、使用到丢弃物后处理过程中综合性评价各项指标和科学评判模式。