防水卷材用長纖聚酯胎的發展現狀及趨勢分析

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，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，經設備噴絲、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加工[1](如圖1所示)。長纖聚酯胎具有強度高、耐穿刺、質量輕、滲透性好、耐候性好等特點。目前國內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用

1 長纖聚酯胎主要生產工藝及設備原料生產廠家

1．1 長纖聚酯胎主要生產工藝

目前國內長纖聚酯胎主流生產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℃下經擠出機熔融后，進入噴絲板，由高速氣流攜帶PET細絲噴向著絲板，經針刺后，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預熱和熱軋兩個階段，單元網采用燃燒機燃燒天然氣，然后將熱空氣吹入單元網，進行初步預熱，加熱溫度一般為200～210℃；無紡布經過單元網預熱后，進入熱軋輥，熱軋輥采用導熱油加熱，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過淀粉漿池進行掛膠，然后經雙輥冷壓，擠出多余水分；然后進入烘缸進行第一步烘干，主要采用導熱油加熱輥進行水分脫除，加熱溫度220～240℃；無紡布從烘缸出來后進入九元網干燥單元，本單元一般采用5臺燃燒機燃燒加熱空氣，將熱空氣均勻輸送到9個單元網，對無紡布進一步烘干，烘干溫度230℃左右；從九元網出來后，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 長纖聚酯胎主要設備原料生產廠家

國內聚酯胎設備及原料進入相對成熟階段，相關裝置及主要原料的生產廠家見表1。

表1 長纖聚酯胎主要設備及原料生產廠家

2 長纖聚酯胎發展現狀、市場情況及產能分析

2．1 國內外發展現狀

歐美等發達國家改性瀝青防水卷材應用起步較早，其胎體從100多年前的原紙胎到二戰之后的玻纖胎再到現在的長纖聚酯胎、多層復合胎基等，開發了許多新品種。德國赫斯特公司研發出一種用特殊針刺工藝處理的聚酯無紡布和鋁箔復合的阻燃型聚酯胎，可以通過歐洲防火測試的所有指標。Kraton Polymer公司生產的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，其軟化點與無規聚丙烯(APP)改性瀝青相當。美國John Manville公司采用特殊工藝制備的聚酯長纖和玻纖復合胎體具有優良的尺寸穩定性和阻燃性能[2]。

隨著改性瀝青防水卷材的發展和應用，產品性能不斷得到提高，產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異的拉伸性能、浸潤性、抗蠕變、抗老化、熱穩定以及長壽命等特點被業內公認為目前綜合使用性能最佳的防水卷材產品。其使用范圍覆蓋房屋建設、橋梁水利、機場碼頭、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展應用起步較晚，2000年以前普遍以玻纖胎和滌棉無紡布-網格布復合胎體為主。隨著我國滌綸纖維生產制造水平的提高，以及再生滌綸纖維的廣泛應用，滌綸纖維聚酯胎基改性瀝青防水卷材快速占領國內防水卷材市場[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改性瀝青防水卷材的主流產品。近年來，隨著我國房地產市場以及基礎建設的蓬勃發展，對防水卷材性能和質量的要求不斷提高[8–9]，長纖聚酯胎的研究和應用不斷增多。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行性能分析發現，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行浸膠，此方法雖然具有較好的浸膠效果，但環境危害性較大且生產設備清理困難。近年來隨著我國胎基布浸膠工藝的不斷改進，淀粉逐步替代了丙烯酸成為我國防水卷材企業的主要胎基布浸膠材料，在減少不可再生資源消耗的同時，又達到清潔環保、降低成本的功效[11–17]。我國SBS改性瀝青防水卷材發展很快，目前產量高居世界第一，同時針對聚酯胎的發明專利也不斷增多。何學詩等[18]發明了一種以聚酯胎為胎基，低黏度SBS改性瀝青和超粘結力SBS改性瀝青相結合的一種超粘結力SBS彈性體改性瀝青防水卷材。王春強等[19]通過設置金屬加強層和彈性橡膠層的方式發明了一種具有高拉伸強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，利用硅烷偶聯劑、玄武巖纖維等對瀝青涂改料進行改性，發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，國內防水卷材用長纖聚酯胎基布產能在以每年20%的速度增長，龐大的國內市場促進了聚酯胎工業的高速發展[21–26]。長纖聚酯胎在高性能防水卷材中的應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，其具有優異的耐水性、拉伸強度、尺寸穩定性、粘結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，改進了防水卷材施工工藝，發現新工藝相對傳統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，新工藝的粘結強度也明顯高于傳統工藝。以上情況說明，長纖聚酯胎以其優異的拉伸性能、浸潤性、抗蠕變、抗老化、熱穩定以及長壽命等特點逐步替代了短纖聚酯胎的市場主導地位。

2．2 國內長纖聚酯胎市場需求情況

目前國內年產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、山東壽光等防水產業集中的企業與地區。

2．3 國內長纖聚酯胎產能區域布局情況

我國聚酯胎年生產總量約為477 000 t/a，生產企業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地，壽光市長纖聚酯胎年產能達到249 000 t/a，占全國總產能的52%，具體生產區域及產能布局見表2。

表2 國內長纖聚酯胎產能區域分布情況表

2．4 國內長纖聚酯胎主要生產廠家

目前我國長纖聚酯胎主要規模生產企業約為30家，目前的主要生產廠家及產能見表3。

表3 國內長纖聚酯胎主要生產廠家及產能 t

3 長纖聚酯胎主要工藝參數及性能指標分析

3．1 長纖聚酯胎主要規格及掛膠工藝參數

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

表4 長纖聚酯胎主要規格及掛膠參數

3．2 長纖聚酯胎主要性能指標分析

滌綸無紡布經熱軋定型掛膠后，前后力學性能發生改變，斷裂伸長率降低，拉伸強度提升，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

4 主要存在問題及發展趨勢

4．1 主要技術問題分析

目前長纖聚酯胎在SBS改性瀝青基防水材料占據了主流位置，在提升防水材料性能的同時[30–38]，但也存在相應的缺陷和技術問題，主要表現在：(1)淀粉容易吸潮，吸潮后容易造成胎基布力學性能下降，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定性較好的丙烯酸類產品的主要原因；(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，應降低胎基布掛膠工藝中淀粉的使用量。

4．2 行業影響分析

長纖聚酯胎為防水行業的輔材領域，其市場需求量受基建與房地產行業影響極大，目前我國房地產及基建領域呈現穩中求落的態勢，市場趨于飽和；加之國際形勢的影響，出口量降低，產能相對過剩。

4．3 未來發展趨勢

聚酯胎行業受綜合因素影響，必將呈現兩極分化，逐步轉向高質量、低成本、規范化發展的道路。此外應積極拓展聚酯胎及滌綸長纖無紡布的應用領域，向玩具填充、沙發填充、濾材、鞋材及復合材料應用方向拓展。

5 結語

長纖聚酯胎作為SBS改性瀝青防水材料的生產輔材，發揮了其強度高、耐穿刺、質量輕、滲透性好、耐候性好等優點。國內生產工藝及技術相對成熟，設備廠家及生產商應盡快著手向節能增效、降低或改變淀粉掛膠的方向發展，并積極拓展應用領域，為長纖聚酯胎的長效發展奠定基礎。