楊金明，高信康，王淑祺，田博軍，肖立博，路傳瑞

(1.杭州市化工研究院有限公司，杭州 310014； 2.山東靜山空間設(shè)計院有限公司，山東壽光 262700；3.余姚中國塑料城塑料研究院有限公司，浙江寧波 315400； 4.沈陽化工大學(xué)，沈陽 110142)

長纖聚酯胎是采用熱塑性聚酯聚對苯二甲酸乙二酯(PET)切片作為原料，經(jīng)設(shè)備噴絲、針刺、熱軋定型、掛膠、烘干收卷而成的一種聚酯織物，主要作為胎基布用于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)改性瀝青防水卷材的生產(chǎn)加工[1](如圖1所示)。長纖聚酯胎具有強(qiáng)度高、耐穿刺、質(zhì)量輕、滲透性好、耐候性好等特點。目前國內(nèi)SBS改性瀝青防水卷材中，約95%采用長纖聚酯胎作為胎體(胎基)[2]。

圖1 長纖聚酯胎在防水卷材中的應(yīng)用

1 長纖聚酯胎主要生產(chǎn)工藝及設(shè)備原料生產(chǎn)廠家

1．1 長纖聚酯胎主要生產(chǎn)工藝

目前國內(nèi)長纖聚酯胎主流生產(chǎn)工藝主要包括滌綸長纖無紡布制備、熱定型、掛膠烘干三段工藝，如圖2所示。

圖2 長纖聚酯胎主要生產(chǎn)工藝流程圖

(1)滌綸長纖無紡布制備。主要采用半消光PET切片，在240～270℃下經(jīng)擠出機(jī)熔融后，進(jìn)入噴絲板，由高速氣流攜帶PET細(xì)絲噴向著絲板，經(jīng)針刺后，收卷形成滌綸長纖無紡布。

(2)熱定型。熱定型段主要包括單元網(wǎng)預(yù)熱和熱軋兩個階段，單元網(wǎng)采用燃燒機(jī)燃燒天然氣，然后將熱空氣吹入單元網(wǎng)，進(jìn)行初步預(yù)熱，加熱溫度一般為200～210℃；無紡布經(jīng)過單元網(wǎng)預(yù)熱后，進(jìn)入熱軋輥，熱軋輥采用導(dǎo)熱油加熱，加熱溫度一般為200℃左右。

(3)掛膠烘干。定型后的滌綸無紡布經(jīng)過淀粉漿池進(jìn)行掛膠，然后經(jīng)雙輥冷壓，擠出多余水分；然后進(jìn)入烘缸進(jìn)行第一步烘干，主要采用導(dǎo)熱油加熱輥進(jìn)行水分脫除，加熱溫度220～240℃；無紡布從烘缸出來后進(jìn)入九元網(wǎng)干燥單元，本單元一般采用5臺燃燒機(jī)燃燒加熱空氣，將熱空氣均勻輸送到9個單元網(wǎng)，對無紡布進(jìn)一步烘干，烘干溫度230℃左右；從九元網(wǎng)出來后，收卷得到長纖聚酯胎成品。

目前除以上主流工藝外，有少部分廠家去除了熱定型工藝，熱定型階段直接在烘缸內(nèi)隨烘干一并完成，但此工藝存在性能下降的缺陷。

1．2 長纖聚酯胎主要設(shè)備原料生產(chǎn)廠家

國內(nèi)聚酯胎設(shè)備及原料進(jìn)入相對成熟階段，相關(guān)裝置及主要原料的生產(chǎn)廠家見表1。

表1 長纖聚酯胎主要設(shè)備及原料生產(chǎn)廠家

2 長纖聚酯胎發(fā)展現(xiàn)狀、市場情況及產(chǎn)能分析

2．1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

歐美等發(fā)達(dá)國家改性瀝青防水卷材應(yīng)用起步較早，其胎體從100多年前的原紙?zhí)サ蕉?zhàn)之后的玻纖胎再到現(xiàn)在的長纖聚酯胎、多層復(fù)合胎基等，開發(fā)了許多新品種。德國赫斯特公司研發(fā)出一種用特殊針刺工藝處理的聚酯無紡布和鋁箔復(fù)合的阻燃型聚酯胎，可以通過歐洲防火測試的所有指標(biāo)。Kraton Polymer公司生產(chǎn)的SBS-IPD-2型SBS改性防水卷材，在保證其熱可塑性和彈性的同時，其軟化點與無規(guī)聚丙烯(APP)改性瀝青相當(dāng)。美國John Manville公司采用特殊工藝制備的聚酯長纖和玻纖復(fù)合胎體具有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性和阻燃性能[2]。

隨著改性瀝青防水卷材的發(fā)展和應(yīng)用，產(chǎn)品性能不斷得到提高，產(chǎn)品類型也不斷豐富完善，其中長纖聚酯胎基改性瀝青防水卷材以其優(yōu)異的拉伸性能、浸潤性、抗蠕變、抗老化、熱穩(wěn)定以及長壽命等特點被業(yè)內(nèi)公認(rèn)為目前綜合使用性能最佳的防水卷材產(chǎn)品。其使用范圍覆蓋房屋建設(shè)、橋梁水利、機(jī)場碼頭、高速公路鐵路等范圍[3–4]。

我國改性瀝青防水卷材胎基的發(fā)展應(yīng)用起步較晚，2000年以前普遍以玻纖胎和滌棉無紡布-網(wǎng)格布復(fù)合胎體為主。隨著我國滌綸纖維生產(chǎn)制造水平的提高，以及再生滌綸纖維的廣泛應(yīng)用，滌綸纖維聚酯胎基改性瀝青防水卷材快速占領(lǐng)國內(nèi)防水卷材市場[5–7]。滌綸纖維聚酯胎又分為長纖聚酯胎和短纖聚酯胎兩種，短纖聚酯胎因其制造工藝簡單、制造成本相對低廉在很長一段時間是國內(nèi)改性瀝青防水卷材的主流產(chǎn)品。近年來，隨著我國房地產(chǎn)市場以及基礎(chǔ)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，對防水卷材性能和質(zhì)量的要求不斷提高[8–9]，長纖聚酯胎的研究和應(yīng)用不斷增多。羨永彪[10]通過對以長纖聚酯胎和短纖聚酯胎為胎體的兩類改性瀝青防水卷材進(jìn)行性能分析發(fā)現(xiàn)，長纖聚酯胎比短纖聚酯胎具有更好的綜合物理性能。

以往我國多采用丙烯酸對滌綸長纖維胎基布進(jìn)行浸膠，此方法雖然具有較好的浸膠效果，但環(huán)境危害性較大且生產(chǎn)設(shè)備清理困難。近年來隨著我國胎基布浸膠工藝的不斷改進(jìn)，淀粉逐步替代了丙烯酸成為我國防水卷材企業(yè)的主要胎基布浸膠材料，在減少不可再生資源消耗的同時，又達(dá)到清潔環(huán)保、降低成本的功效[11–17]。我國SBS改性瀝青防水卷材發(fā)展很快，目前產(chǎn)量高居世界第一，同時針對聚酯胎的發(fā)明專利也不斷增多。何學(xué)詩等[18]發(fā)明了一種以聚酯胎為胎基，低黏度SBS改性瀝青和超粘結(jié)力SBS改性瀝青相結(jié)合的一種超粘結(jié)力SBS彈性體改性瀝青防水卷材。王春強(qiáng)等[19]通過設(shè)置金屬加強(qiáng)層和彈性橡膠層的方式發(fā)明了一種具有高拉伸強(qiáng)度和高使用壽命的自粘聚合物聚酯胎卷材。郭軍霞等[20]以長纖聚酯胎為胎基，利用硅烷偶聯(lián)劑、玄武巖纖維等對瀝青涂改料進(jìn)行改性，發(fā)明了一種能有效提高使用壽命的長纖聚酯胎改性瀝青防水卷材。

目前，國內(nèi)防水卷材用長纖聚酯胎基布產(chǎn)能在以每年20%的速度增長，龐大的國內(nèi)市場促進(jìn)了聚酯胎工業(yè)的高速發(fā)展[21–26]。長纖聚酯胎在高性能防水卷材中的應(yīng)用研究也越來越普遍。趙志文[27]利用長纖聚酯胎在低溫下具有高拉伸強(qiáng)度和良好柔韌性的特性，制備了SBS長纖聚酯胎改性瀝青防水卷材，該防水卷材在我國寒冷地區(qū)依舊具有較高的拉伸性能、低溫柔性、耐熱性、不透水性及抗剝離性能。楊陽等[28]采用星型SBS改性環(huán)烷基石油瀝青，加以長纖聚酯胎制備了鐵路橋涵專用高聚物改性瀝青防水卷材，其具有優(yōu)異的耐水性、拉伸強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性、粘結(jié)性能和耐高低溫性能。馬玉鳳等[29]通過先鋪覆改性瀝青再加長纖聚酯胎的方式，改進(jìn)了防水卷材施工工藝，發(fā)現(xiàn)新工藝相對傳統(tǒng)工藝能夠有效提高防水卷材的拉伸性能、耐熱性能、低溫柔順性能，同時，新工藝的粘結(jié)強(qiáng)度也明顯高于傳統(tǒng)工藝。以上情況說明，長纖聚酯胎以其優(yōu)異的拉伸性能、浸潤性、抗蠕變、抗老化、熱穩(wěn)定以及長壽命等特點逐步替代了短纖聚酯胎的市場主導(dǎo)地位。

2．2 國內(nèi)長纖聚酯胎市場需求情況

目前國內(nèi)年產(chǎn)SBS改性瀝青基防水材料約為18億平方米，其中長纖聚酯胎占防水卷材用胎體的95%，長纖聚酯胎年需求量約為17億平方米，約合35萬t，市場主要集中于東方雨虹、北新建材、山東壽光等防水產(chǎn)業(yè)集中的企業(yè)與地區(qū)。

2．3 國內(nèi)長纖聚酯胎產(chǎn)能區(qū)域布局情況

我國聚酯胎年生產(chǎn)總量約為477 000 t/a，生產(chǎn)企業(yè)主要集中在以山東壽光為中心的山東省，其中壽光市為長纖聚酯胎的集中生產(chǎn)地，壽光市長纖聚酯胎年產(chǎn)能達(dá)到249 000 t/a，占全國總產(chǎn)能的52%，具體生產(chǎn)區(qū)域及產(chǎn)能布局見表2。

表2 國內(nèi)長纖聚酯胎產(chǎn)能區(qū)域分布情況表

2．4 國內(nèi)長纖聚酯胎主要生產(chǎn)廠家

目前我國長纖聚酯胎主要規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)約為30家，目前的主要生產(chǎn)廠家及產(chǎn)能見表3。

表3 國內(nèi)長纖聚酯胎主要生產(chǎn)廠家及產(chǎn)能 t

3 長纖聚酯胎主要工藝參數(shù)及性能指標(biāo)分析

3．1 長纖聚酯胎主要規(guī)格及掛膠工藝參數(shù)

目前我國長纖聚酯胎按照面密度主要有三種規(guī)格，分別為185，205，270 g/m2，每種規(guī)格無紡布掛膠量均為60 g/m2，掛膠速度隨著無紡布質(zhì)量增加而降低，無紡布越厚，掛膠速度相應(yīng)降低，以充分保證淀粉液浸潤整布內(nèi)部。一般工藝過程中淀粉漿液與水的質(zhì)量比為1∶5，此濃度的淀粉容易掛膠，并避免粘稠形成膠團(tuán)。配合設(shè)備工藝，具體工藝參數(shù)見表4。

表4 長纖聚酯胎主要規(guī)格及掛膠參數(shù)

3．2 長纖聚酯胎主要性能指標(biāo)分析

滌綸無紡布經(jīng)熱軋定型掛膠后，前后力學(xué)性能發(fā)生改變，斷裂伸長率降低，拉伸強(qiáng)度提升，淀粉性能對熱定型后的無紡布性能有明顯影響，具體性能對比見表5。

表5 長纖聚酯胎主要性能指標(biāo)

4 主要存在問題及發(fā)展趨勢

4．1 主要技術(shù)問題分析

目前長纖聚酯胎在SBS改性瀝青基防水材料占據(jù)了主流位置，在提升防水材料性能的同時[30–38]，但也存在相應(yīng)的缺陷和技術(shù)問題，主要表現(xiàn)在：(1)淀粉容易吸潮，吸潮后容易造成胎基布力學(xué)性能下降，同時影響瀝青對胎基布的浸潤性，造成防水材料鼓包，這也是我國目前出口防水卷材依舊采用耐水穩(wěn)定性較好的丙烯酸類產(chǎn)品的主要原因；(2)淀粉主要為玉米淀粉，近年隨著生物降解材料的發(fā)展，淀粉價格居高不下，淀粉的使用量較高會造成成本上漲；(3)從與人奪糧的角度考慮，應(yīng)降低胎基布掛膠工藝中淀粉的使用量。

4．2 行業(yè)影響分析

長纖聚酯胎為防水行業(yè)的輔材領(lǐng)域，其市場需求量受基建與房地產(chǎn)行業(yè)影響極大，目前我國房地產(chǎn)及基建領(lǐng)域呈現(xiàn)穩(wěn)中求落的態(tài)勢，市場趨于飽和；加之國際形勢的影響，出口量降低，產(chǎn)能相對過剩。

4．3 未來發(fā)展趨勢

聚酯胎行業(yè)受綜合因素影響，必將呈現(xiàn)兩極分化，逐步轉(zhuǎn)向高質(zhì)量、低成本、規(guī)范化發(fā)展的道路。此外應(yīng)積極拓展聚酯胎及滌綸長纖無紡布的應(yīng)用領(lǐng)域，向玩具填充、沙發(fā)填充、濾材、鞋材及復(fù)合材料應(yīng)用方向拓展。

5 結(jié)語

長纖聚酯胎作為SBS改性瀝青防水材料的生產(chǎn)輔材，發(fā)揮了其強(qiáng)度高、耐穿刺、質(zhì)量輕、滲透性好、耐候性好等優(yōu)點。國內(nèi)生產(chǎn)工藝及技術(shù)相對成熟，設(shè)備廠家及生產(chǎn)商應(yīng)盡快著手向節(jié)能增效、降低或改變淀粉掛膠的方向發(fā)展，并積極拓展應(yīng)用領(lǐng)域，為長纖聚酯胎的長效發(fā)展奠定基礎(chǔ)。