熔紡氨綸切片項目簡介

1、熔紡氨綸切片工程簡介白子文1、氨綸概述氨綸即聚氨酯彈性纖維,以其富有彈性、穿著貼身舒適的優(yōu)點得到消費者的青睞,被廣泛應用于紡織、包裝、醫(yī)用等領域,是目前全球開展最快的合成纖維.到2004年底,我國的氨綸產(chǎn)量高達萬噸,占全球的45%已成為世界第一大氨綸生產(chǎn)與消費國.我國氨綸的高速開展,為我國紡織行業(yè)的技術進步與產(chǎn)品升級換代起到了很大的推動作用.氨綸目前有干法紡絲、濕法紡絲、熔融紡絲及化學反響紡絲四種生產(chǎn)工藝,其簡介如下.1干法紡絲工藝過程如下列圖1所示:圖1：干法紡絲工藝過程示意圖干法紡絲是目前世界上采用最廣的一種生產(chǎn)聚氨酯彈性纖維的方法,美國的DuPont、彳惠國的Dorlas2tan及日本東

2、洋紡等大廠商均采用干法紡絲工藝,干法紡絲生產(chǎn)的氨綸產(chǎn)量占氨綸總產(chǎn)量80%以上.干法紡絲生產(chǎn)時,需注意溶劑的回收提純.干法紡絲工藝中的纖維卷繞速度一般在200600m/min,最高可達1000m/min；所得纖維的纖度為tex.干法紡絲技術成熟,所得纖維的質(zhì)量和性能優(yōu)良.2濕法紡絲工藝過程如下列圖2所示：圖2:濕法紡絲工藝過程示意圖凝固浴為可與DM混溶的水或醇和DM的混合物.濕法紡絲用水為紡絲凝固浴液時,纖維外表凝固快,有皺折現(xiàn)象；用醇時,纖維結構均勻,強度高.浴槽的前幾段起凝固絲束的作用,后幾段起水洗作用.濕法紡絲工藝復雜,紡絲速度低,生產(chǎn)本錢高,廠房建筑和設備投資費用大.目前濕法紡絲的聚氨酯

3、彈性纖維產(chǎn)量約占總量的10%.日本富士紡公司的Fujibo氨綸就是采用濕法紡絲技術生產(chǎn).3熔融紡絲工藝過程如下列圖3所示:圖3:熔融紡絲工藝過程示意圖氨綸切片即氨綸專用熱塑性聚氨酯彈性體TPUo熔融紡絲工藝流程簡單,原材料及設備費用都較低,生產(chǎn)效率高.特別是不使用可燃和有毒的有機溶劑,因此不象干紡、濕紡那樣需用昂貴的回收設備.其產(chǎn)品易于細且化,舒適性、耐氯性、生物相容性均較好,越來越受到重視.但是由于熱塑性聚氨酯內(nèi)在結構的原因,目前產(chǎn)品的耐熱性與干法氨綸相比略差.熔紡按倫的生產(chǎn)公司主要有日本的日精紡、鐘紡、可樂麗、油墨化工與大塞璐公司,以及我國江蘇的南黃海公司等.4化學反響紡絲工藝過程如下列圖

4、4所示:r®用/腔圖4:化學反響紡絲工藝過程示意圖化學紡絲法的缺點是其效率較低,且存在廢水與二胺化合物污染環(huán)境的問題,目前世界上用這種方法紡絲的氨綸產(chǎn)量不到其總產(chǎn)量的10%美國Globe、西班牙的Enkaswing、英國的Spanzelle等公司都用這種方法生產(chǎn).在我國,以產(chǎn)量計算,2003年氨綸的生產(chǎn)干法約占90%左右,熔法占8%左右,濕法沒有,反響法2%.在上述四種氨綸生產(chǎn)工藝中,濕法與化學法由于工藝流程長、設備投資大、環(huán)境污染嚴重、產(chǎn)品性能也較差等一系列原因,已開始逐步淘汰.干法紡絲工藝相對來說設備投資小、占地少、產(chǎn)品性能優(yōu)良,目前的應用的最多.但干法紡絲也存在溶劑DMF二甲基

5、甲酰胺對環(huán)境產(chǎn)生負面影響的問題,在環(huán)保與工業(yè)衛(wèi)生意識與法規(guī)日益增強的今天,其開展受到限制.熔紡氨綸因生產(chǎn)工藝流程簡單、設備投資小、生產(chǎn)效率高、易于細旦化等優(yōu)勢,已成為今后氨綸開展的主流方向,在我國大陸更得到飛速的開展,目前國內(nèi)生產(chǎn)水平已超過全球熔紡氨綸總水平的三分之二,生產(chǎn)廠有20余家,生產(chǎn)技術與設備也日臻完善,生產(chǎn)水平與市場占有率都迅速提升.2、熔紡氨綸與氨綸切片1熔紡氨綸氨綸是我國對聚氨酯纖維的簡稱,商品名也稱“萊卡,是一種具有高彈性的高檔化學纖維.氨綸以其優(yōu)良的性能使織物穿著舒適,能適合身體部位的彎曲的需要,使服裝對身體的束縛力很小,同時織物還有很好的防皺性、皺折定型水平永久不變.被廣泛

6、用于帶有彈性功能的紡織、針織產(chǎn)品.如襪子、泳裝、女士內(nèi)衣、束身衣、體型服、毛衫、保暖襯衣、彈力牛仔布、精紡面料,以及醫(yī)療用品等等.熔紡氨綸絲較其它非熔紡氨綸絲具有絲質(zhì)柔軟；耐候性佳、保存時間長；易于細旦化、單根纖維均一性良好；熱定型性良好；產(chǎn)品品種變化快；生產(chǎn)中無溶劑,所用原材料平安性好,屬綠色工藝；設備投資少約為干法氨綸生產(chǎn)設備的1/10、投產(chǎn)周期短六個月、工藝流程簡單、設備投資低、生產(chǎn)效率高等多項優(yōu)點,受到業(yè)界高度重視并看好,具有極大開展?jié)摿?氨綸有四種紡絲方法：溶液干法、溶液濕法、熔融擠出法和化學反響法.其中溶液濕法和化學反響法由于三廢多,污染嚴重,目前已根本被淘汰.干法工藝生產(chǎn)的氨綸纖

7、維由于具有優(yōu)秀的物理特性,可用于各種中高檔紡織品及針織品,目前在國內(nèi)氨綸生產(chǎn)中占80犯上.但干法工藝必須使用有機溶劑二甲基甲酰胺DMF或二甲基乙酰胺DMAC此溶劑極易揮發(fā),回收投資巨大,對環(huán)境構成嚴重污染,對有接觸人員的身體器官肝臟造成危害,目前已受到社會各方面的特別關注.加上此種工藝方法所需生產(chǎn)廠房、場地、設備及工藝處理投資大,能耗高,不符合當前“低碳經(jīng)濟的要求.為此,在對環(huán)保意識很強的興旺國家和地區(qū),均已紛紛停止開展干法氨綸企業(yè).熔紡氨綸紡絲技術是本世紀初新興起的氨綸紡絲技術,其生產(chǎn)流程是氨綸切片氨綸切片是紡織行業(yè)對用于熔紡氨綸纖維生產(chǎn)的專用TPU粒子料的習慣性叫法經(jīng)枯燥、再熔融、計量、紡

8、絲、上油、卷繞、平衡等工序,即可得到氨綸纖維.可以看出,熔紡氨綸生產(chǎn)工藝具有工藝流程簡單、生產(chǎn)效率高,在生產(chǎn)過程中無須使用溶劑,無三廢排放,設備投資少、投產(chǎn)周期短節(jié)約能源等優(yōu)點.而且熔紡氨綸產(chǎn)品具有易于實現(xiàn)細旦化,絲質(zhì)柔軟；耐候性佳、保存時間長；單根纖維均一性良好；熱定型性良好；產(chǎn)品品種變形快等優(yōu)點,已成為今后開展的方向和各大廠商競相研究、開發(fā)、投資的熱點.目前,我國氨綸產(chǎn)能已超過25萬噸,其中熔紡氨綸比例從2005年的15姒高到20%干法比例從85%F降到80%隨著熔紡氨綸技術研究的不斷深入和開展,隨著作為硬件的熔紡氨綸設備、助劑及有關配套的不斷完善,其熔融法紡氨綸的工藝方法必將逐步取代干法

9、,成為氨綸生產(chǎn)的主導方法.干法與熔法紡氨綸工藝比擬見下表2表2:干法與熔法紡氨綸工藝比擬干法與熔法紡氨綸工藝比擬干法熔法設備投資費用億元RMB/500噸/年1280力兀RMB/500噸/年紡絲速度400-900m/min500-1000m/min工藝技術成熟性成熟已實現(xiàn)應用對環(huán)境影響嚴重污染無污染產(chǎn)品顯著優(yōu)點熔點高,熱變形溫度高,伸長大,回彈率高.手感柔和,耐久,耐氯,耐水解性好.應用領域全面襪子,毛衫,內(nèi)衣.配套產(chǎn)業(yè)較為完善開展中開展障礙投資費用過高熱變形溫度有待提升到目前為止,我國熔紡氨生產(chǎn)企業(yè)曾開展到30多家,產(chǎn)能曾到達2萬t/a以上.但近年來熔紡氨綸絲實際產(chǎn)能缺乏1萬t/a.其根本原因

10、是我國氨綸切片國產(chǎn)化技術未取得真正的突破,中高檔熔紡氨綸切片全部進口,導致熔紡氨綸的本錢居高不下,阻礙了熔紡氨綸的進一步開展.目前國內(nèi)所有熔紡氨綸企業(yè)所需氨綸切片均購置德國巴斯夫和美國諾譽的進口產(chǎn)品,價格在一萬元/噸水平.而且供給商還規(guī)定定貨起點必須為16噸一個20尺貨柜,還必須提前60天付款.這就給生產(chǎn)規(guī)模本就不大的熔紡企業(yè)在流動資金方面造成沉重的壓力.氨綸切片已成為我國熔紡氨綸開展的瓶頸.可以預料,一旦有符合要求的國產(chǎn)化產(chǎn)品面市,前途將十分光明.下表3為國內(nèi)熔紡氨綸生產(chǎn)廠家.從表3可以看出,所有能的熔紡氨綸生產(chǎn)廠商都不生產(chǎn)氨綸切片.表3:國內(nèi)熔紡氨綸廠家氨綸廠家2007年產(chǎn)能噸切片氨綸廠家

11、2007年產(chǎn)能噸切片江蘇云3000無武進五洋100無菲江蘇南黃海5000無蘇州華偉100無海寧新高2000無宜興華意150無浙江精輝2000無中山新順1000無江蘇金祥1000無常熟賽綸絲200無張家港惠泰500無上海宇航100無保定天鵝1500無張家港匯豐150無海安宏發(fā)500無大連合成1000無海寧慶達200無昌源氨綸300無海寧星源100無上虞化纖100無蘇州偉麗300無山東肥城500無無錫長安100無紹興阻燃500無杭州藝鳴500無桐張長江500無蘇州長泰100無中山大涌300無無錫宏鷹200無深圳雅群200無合計30家產(chǎn)能2007年合計：20210噸2氨綸切片作為氨綸切片用的TPU在

12、性能上具有以下幾方面的要求:要具有高的分子量、窄的分子量分布及極少量的顆粒要具有極好的熔融成型性而且在熔紡過程中的斷頭率要低.紡成的纖維要具有極好的熱及機械性能,特別是拉伸性能.可以看出,作為氨綸切片,對TPU的回彈性、耐熱性、TPU熔體強度、凝膠粒子的限制、質(zhì)量穩(wěn)定性都有很高的要求.目前我國的絕大局部TPU生產(chǎn)廠家由于種種原因,所生產(chǎn)的TPU都達不到氨綸切片的要求.從前面的分析可以看出,目前國內(nèi)所有熔紡企業(yè)每年共需求氨綸切片2萬多噸,而能夠進口的氨綸切片也只能在60008000噸/年,可見熔紡氨綸切片投產(chǎn)以后,其市場空間很大,產(chǎn)品會供不應求.3.工程的可行性1技術現(xiàn)狀目前熔紡氨綸切片均為聚醴

13、型TPU產(chǎn)品.由于其分子結構內(nèi)在的原因,導致普通熔紡氨綸產(chǎn)品在彈性回復率、耐熱性等方面還不如干紡氨綸.而且由于技術原因,國內(nèi)TPU廠家生產(chǎn)的聚醴型TPU產(chǎn)品,在耐熱性、彈性等方面與德國BASF公司、德國BayerDesmopan公司、美國諾譽noveon化工公司還有較大差距.如何提升熔紡氨綸的品質(zhì)已成為熔紡氨綸行業(yè)能否繼續(xù)高速開展的關鍵課題.我公司從2021年8月至2021年10月,承當浙江省科技廳重大工程“納米改性耐熱聚醴型熱塑性聚氨酯彈性體的研制與產(chǎn)業(yè)化方案編號：2021c01034-5已于2021年9月通過驗收.通過該工程的研究,公司在耐熱性聚醴型TPUT品的開發(fā)方面,取得了較為豐富的實

14、際經(jīng)驗.并通過該工程建立一個穩(wěn)定的聚氨酯研發(fā)團隊,培養(yǎng)了一批TPU生產(chǎn)方面的技術人員與熟練工,具有了較強的技術消化水平和后續(xù)提升水平.國內(nèi)熔紡氨綸經(jīng)過多年的生產(chǎn)與開展,在技術方面也積累了豐富的經(jīng)驗,取得了長足的進步.如江蘇南黃海實業(yè)股份開發(fā)一種制備熱穩(wěn)定的熔紡氨綸的方法,可解決熔紡氨綸熱穩(wěn)定性差的缺點；蘇州晟德竹科技開展開發(fā)一種熔紡氨綸油劑,可使纖維具有良好的平滑性、抗靜電性與退繞性,降低了纖維與纖維、金屬、陶瓷的摩擦,使纖維集束性能提升,從而降低卷繞時的張力；張勇創(chuàng)造一種熔紡氨綸用聚氨酯交聯(lián)劑,可提升熔紡氨綸纖維的紡絲穩(wěn)定性、斷裂強度及耐熱性能；等等.2工程的市場前景我國目前氨綸總的生產(chǎn)與消

15、費水平近25萬噸/年,是全球最大的氨綸生產(chǎn)與消費國,特別熔紡氨綸的生產(chǎn)更是占到全球的一半以上.但其中大80%Z上是干法氨綸,僅10%雖為熔紡氨綸.隨著DMF?有毒溶劑的限用,為熔紡氨綸的開展提供一個十分有利的市場環(huán)境.可以預見,一旦生產(chǎn)技術取得突破,熔紡氨綸與氨綸切片必將得到高速開展.而且氨綸切片是聚氨酯彈性體領域的高端產(chǎn)品,合成時對原料配比和工藝限制要求嚴格,對技術水平和設備治理要求也很高,屬于技術密集型工程,因此產(chǎn)品的門檻比擬高,一些小企業(yè)由于技術與治理水平所限,很難進入.3熔紡氨綸屬于環(huán)保型產(chǎn)品,符合國家產(chǎn)業(yè)政策由于DMFDMA磯有毒性,危害人體,污染環(huán)境,近來美歐已對DMF®

16、定了嚴格的限制標準.我國也在增強環(huán)境保護與工業(yè)衛(wèi)生的法規(guī).DMF的限用給熔紡氨綸及氨綸切片產(chǎn)品帶來了新的開展機遇.4國內(nèi)開展熔紡氨綸條件已經(jīng)成熟在設備方面,氨綸切片專用TPU生產(chǎn)所需的主要設備精密連續(xù)計量系統(tǒng)、雙螺桿擠出機、水下切粒系統(tǒng)國內(nèi)市場都可以滿足要求.在原料方面,氨綸切片專用TPU的主要原料為MDk聚醴多元醇PTME®擴鏈劑丁二醇,這些原料國內(nèi)都可以滿足供給.3、工程實施方案：主要內(nèi)容和目標：1 .目標：開發(fā)一種能作為熔紡氨綸切片的聚氨酯熱塑性彈性體,并進行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn).2 .主要內(nèi)容：1選擇適宜的多異氟酸酯與聚合多元醇及小分子擴鏈劑,確定產(chǎn)品根本配方；2進行中試研究,確定適宜

17、的生產(chǎn)工藝條件；3進行應用研究,制得可作為氨綸切片的熱塑性聚氨酯彈性體.工程建設期與進度工程期：.09月：完成前期準備工作,設計工程和工藝方案,實驗室準備,并加以落實.12月：原料采購,配方與工藝研究,打通小試工藝流程,提供小樣進行測試和分析.10月：小試穩(wěn)定研究,提供樣品進行測試和分析.12月：中試研究,打通中試工藝流程,提供樣品進行測試和分析.03月：中試穩(wěn)定研究,并確定根本生產(chǎn)工藝參數(shù)；09月：試生產(chǎn),形成一個產(chǎn)品,在用戶單位進行應用試驗；確定根本質(zhì)量指標;12月：準備工程驗收.4、工程技術方案分析原材料技術指標和供給廠家1二異氟酸酯：主要是MDI,供給商有煙臺萬華、BASFBayer、

18、DOWHuntsmanNPU三井武田、錦湖三井.2聚醴二醇：聚醴二醇主要采用聚四氫吠喃醴二醇PTME6供給商有美國DuPont、德國BASF日本保土谷、三菱化成、旭化成等公司；濟南圣泉、山西三維、杭州三隆.3擴鏈劑：主要是1,4-丁二醇及其改性產(chǎn)物,供給商有德國BASF臺灣大連、日本三菱等.國產(chǎn)有山西三維、勝利油田、湄洲灣等.4催化劑及其它添加劑主要有催化劑、抗氧劑和光穩(wěn)定劑、抗靜電劑、增強劑、潤滑劑等.技術方案氨綸切片的雙螺桿擠出連續(xù)式生產(chǎn)工藝為將融化好的原料經(jīng)計量、輸送、混合后,注入雙螺桿反響器中,在高溫下反響、擠出、水下連續(xù)造粒,再后熟化得到成品.其工藝過程一般包括四個局部：原料的融化與

19、貯存系統(tǒng)、計量與輸送系統(tǒng)、雙螺桿反響擠出機、水下切粒與后處理系統(tǒng).雙螺桿連續(xù)法TPU合成工藝見圖6所示.在實際生產(chǎn)當中,圖中的設備410由一臺特制的澆注機代替.圖：雙螺桿連續(xù)法工藝生產(chǎn)工藝流程示意圖圖中：1聚酯化料罐2MDI化料罐5MDI高位槽6一丁二醇高位槽73一丁二醇化料罐4一聚酯高位槽聚酯計量罐8-MDI計量罐9一丁二醇計量罐10高速混合器11雙螺桿擠出機12一側加料機13水下切粒機14冷卻盤管15一料水別離機16分級篩17一貯料罐18一枯燥機19自動包裝機20一貯水槽5、經(jīng)濟效益分析氨綸切片效益分析1原料本錢：萬元/噸產(chǎn)品,見下表7.表7氨綸切片原材料本錢一覽表原料價格為今年網(wǎng)上報價主

20、要原料單價萬元/噸消耗比例%總價力兀/噸產(chǎn)品備注Polyol現(xiàn)均價MDI近期均價擴鏈劑現(xiàn)價其他添加劑%估價小計損耗計約3%合計2生產(chǎn)本錢：萬元/噸產(chǎn)品根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗,水平為5000噸/年的生產(chǎn)線,工人工資以2500元/月計算,車間生產(chǎn)本錢約1000元/噸；加上工廠治理費預計500元/噸,生產(chǎn)本錢為萬元/噸產(chǎn)品.3氨綸切片一期完工后預計經(jīng)濟效益估算一期完成后,氨綸切片總產(chǎn)能為5000噸/年,實際產(chǎn)量按產(chǎn)能的80%+算,為4000噸/年.目前國內(nèi)所有熔紡氨綸企業(yè)所需氨綸切片均購置德國巴斯夫和美國諾譽的進口產(chǎn)品,價格在一萬元/噸水平.鑒于此,我們的產(chǎn)品價格建議定價為其80%即以萬元/噸為計算依據(jù).其經(jīng)濟效益分析如下：產(chǎn)品平均售價約含稅：萬元/噸原料本錢約含稅：萬元/噸生產(chǎn)費用：1500元/噸增值稅約：1380元/噸銷售及治理費用：2000元/噸利潤：4720元/噸年總產(chǎn)值按4000噸/年計算：16640萬元年總利潤按4000噸/年計算：1888萬元6.其他需要說明的問題“三廢情況從氨綸切片的生產(chǎn)工藝可知,三種主要原料MDk聚醴多元醇和1,4-BDO根據(jù)設定的配比混