瘋狂的納米纖維

　　納米纖維的定義多種多樣，但大部分業界專家將直徑小于1微米的纖維就界定為納米纖維，專家們還認為根據不同的無紡布工業的生產工藝，這些纖維還可以更小。目前最先進的科技可以紡織出直徑接近10毫微米的纖維，但基本上最常見的是直徑位于75到100毫微米之間的纖維。

　　到目前為止，無紡布工業中納米纖維科技的應用范圍大部分局限于過濾材料和一些生物醫學、隔音材料以及能源儲備方面，但熟悉這一科技的研究人員認為該技術的應用具有無限可能性。

　　“我們目前正努力地帶動整個工業面向新的技術——例如納米纖維，將它們用在目前存在的各項應用中去，”NONWOVENSTECHNOLOGIES公司的總裁ANTHONYFABBRICANTE先生說道，“該項技術可以被用于任何無紡布應用領域，有太多太多的不同的區域了。我們不敢以專家自稱，但我們愿意提供基石。一旦我們將這項科技推出，其發展將會無限。”

　　FABBRICANTE先生多年來一直潛心研究如何將納米纖維應用于熔噴無紡布，并且近期在如何以聚丙烯和聚酯生產出大量熔噴納米纖維這一技術上取得了重大突破。去年NTI和ARTHURG。RUSSELL(AGR)簽訂了一項有關使用其專利高速生產熔噴納米纖維科技的許可協議。據FABRICCANTE先生所說，NTI的高速生產熔噴納米纖維技術的突破和AGR六十多年從事自動機械生產的經驗兩者的結合使得他們在業界占據了一個非常獨特的位置。

　　這項新的生產技術可以使得無紡布在每標準商業噴絲孔的生產量高出20%左右。該纖維每線性英寸所含噴絲數量相比其它競爭性纖維要高，并且這些噴絲孔小到只有0.002英寸。決策人員希望能制造出一條一到三米，每分鐘500米的生產線來生產這種材料，這些材料將被應用于絕緣層、土工布以及熱熔等領域。其它應用領域還將包括生物纖維、雙組分纖維、紡粘技術和水力/空氣纏結等。

　　FABBRICANTE先生介紹說，最近田納西大學已經成功舉行了有關熔噴納米纖維的試驗，并且AGR目前也正在研發其四排噴絲板裝置，由每行15英寸寬組成。一旦完成，這項登峰造極的裝置的長度將會只有24英寸。

　　NTI公司的技術只是許多生產超細纖維無紡布工藝的一種，這些無紡布材料被廣泛應用于那些需要具備抗滲性能和高效表面的領域，還包括特制熔噴、靜電紡紗、靜電鼓風和可分叉纖維生產?，F在超細纖維在熔噴和濕法成網微玻璃科技中已處于穩健的地位，下一步就是要將直徑更小的纖維甚至是納米纖維涵蓋進來。

　　捷克的ELMARCO是一家長期在納米科技工業中占據領先地位的公司，該公司提供的工業等級達標設備能從有機聚合物、生物聚合物和非有機材料中生產出大量高效可靠和低成本的納米纖維。“納米纖維是能給產品帶來明顯增值的發展最完善和定義最完整的納米材料。”該公司執行總裁LADISLAVMARES先生說道：“其中他們最完善的應用領域就是空氣過濾產品和用于傷口的生物醫學材料，但許多其它方面的應用也已經到了最后的試驗階段。”

　　ELMARCO已經和私有產業以及學術界都簽訂了合作協議，這樣他們就能將其技術向新的無紡布工業領域推廣。“基本上，無紡布工業在我們的商業計劃中占主導地位，”ELMARCO公司的決策和發展總裁STANISLAVPETRIK先生說，“市場對我們生產的設備的需求是十分巨大的。”

　　性能為本

　　納米纖維的長處舉不勝舉。他們使得滾軸材料生產商能生產出輕質牢固的材料，并且這些材料還具備良好的透氣性、濕度芯、材料有懸垂度和不透明的性能。他們的局限性多跟成本需求和具備生產能力的生產商數目掛鉤，而非納米纖維無紡布材料本身。得益于日益增長的性能表現，納米纖維無紡布材料已經被越來越多地用于替代傳統的紡織材料，盡管他們的價格并不一定便宜。

　　在過濾方面，超細纖維和納米纖維材料被用于在保障布料的高效流通性的同時捕捉良性微粒。不過除了他們的功能性長處以外，生產過程中簡易操作要求方面的表現他們并未能達到最佳。盡管是最早的無紡布工業技術之一，濕法成網工藝能提供生產含有微纖維材質的媒介材料所需的靈活性。

　　最近一個使用濕法成網工藝生產微纖維無紡布材料的例子是AHLSTROM公司的DISRUPTO技術，他們采用的是微玻璃和納米鋁土。該技術是INDEX08獎項獲得者，該公司納米纖維為基礎的過濾媒介材料將電子和機械捕捉這兩項方法合而為一。其主要優點包括了低壓降，高裝載量和優質的過濾效率。

　　AHLSTROM公司的液態過濾材料銷售副總裁JEROMEBARRILLON先生說，納米技術使得過濾媒介材質生產商得以革新長時間以來他們未能突破的技術。

　　“在過濾過程中，納米纖維材料的長處之一就是在效率、容量和壓降三方面可以同時提高，而在過去幾十年以來，這一狀況一直在原地踏步。這樣效率得到提高又不用犧牲別的方面。”

　　除了DISRUPTOR技術以外，AHLSTROM公司在北美也具備生產靜電紡制納米纖維的能力。BARRILLON先生認為對于客戶來說，如何將納米科技很好地運用于產品之中的關鍵在于全面關注業內出現的各項知識產權。“從知識產業角度來說，我們公司是透明和自由的，但是要生產出這類產品，很多工藝現在都受到專利的嚴密保護。生產商們必須小心保持自由度和透明度，不要侵犯到其它公司的專利。”

　　另外一個有趣的納米纖維是HOLLINGSWORTH&VOSE公司的采用HVISION平臺技術打造的納米纖維網。這些媒介材料是具備空前的可操控性和耐久性的多孔結構材質。憑借該技術，纖維的直徑和厚度可以進行調整從而在廣泛應用中達到高性能。多功能納米網媒介材料可以用于任何無紡布涂層，包括玻璃、纖維素、綜合纖維，也可以單獨用作基質。在空氣過濾媒介材質方面，納米網提高了媒介去除空氣蒸汽中顆粒的性能;在液體過濾媒介材質方面，納米網更為達到許多液體應用的嚴格標準而設計。除過濾以外，采用H&V公司的納米網技術而制造出的多孔結構非常輕質并有高性能的表面，所以是制作隔熱和隔音材料、防過敏床上用品、防水透氣布料和能源儲備的最佳選擇。

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　　合作共贏

　　另外一個將目光展望于納米技術在過濾材料應用之外的是OERLIKON公司。這家機械設備供應商的梳毛機分部兩年前與ELMARCO公司達成了合作協議，兩家將梳織無紡布和制造隔音材料的納米纖維結合在了一起。這種新產品是一種聯機生產的有五層結構為梳織-納米-梳織-納米-梳織的材料。

　　“這種材料不能脫機生產，原因在于梳織無紡布需要某種粘合材料，所以ELMARCO公司決定和我們OERLIKON合作將其紡織與我們現有的梳毛生產線結合起來。”OERLIKON公司的梳毛機分部總監STEFANSCHLICHTER先生介紹道，“梳織材料層必須要包圍住納米材料層，原因在于納米層非常粘也十分易斷。梳織材料層起到了很好的保護作用。”

　　ELMARCO公司還發展了靜電紡紗技術用于生產高質的納米纖維，并且已經同熔紡無紡布生產商AVGOL公司達成了合作，采用該項技術發展過濾媒介材質。在紡粘應用方面，ELMARCO公司的生產原理則由于生產速度原因需要脫機合并。先生產紡粘法無紡布，然后再加蓋納米纖維。相反的，在梳織過程中，納米纖維則因為粘合的步驟原因需要聯機生產。OERLIKON之所以是ELMARCO發展這項技術的良好拍檔，是因為他們擁有一條三層落紗生產線，加上在梳織材料層中再各加入一層納米纖維，就制造出了總共五層的材料。

　　SCHLICHTER先生說這種五層結構是制造隔音材料的最佳選擇，因為它比同類產品具備更優秀的阻隔效果，阻隔低音的時候頻率也較高，并且重量也更輕。“如果采用其它產品，墊子厚度必須要很厚，而使用了這種合成材料就能節約用料。其次，該材料可以用于一些對材料重量和尺寸有一定限制的應用，如洗碗機內部。目前市場上對降低洗碗機工作時噪音的需求普遍存在，但洗碗機的設計是比較標準的，因此只能在內部添加一定數目的隔音料。”

　　很好的學術嘗試

　　目前許多包含納米纖維的研究項目，至少在無紡布工業領域正在學術界開展。大學的研究人員正在研究如何能將該科技更好地運用于無紡布工業當中，其中田納西大學是領頭羊。早在幾年前，那里的實驗室就將研究重點放在了納米科技上，目前他們正在測試一條采用NTI和HILLS納米纖維模科技的融噴試驗生產線。據該校材料科學和工程系的主任兼無紡布材料研究實驗室(UTNRL)總監GAJANANBHAT教授介紹，實驗室的研究人員除了進行獨立研究以外，同時還幫助合作公司更多地了解這一科技。

　　他說道：“目前我們的生產線是唯一同時擁有兩種競爭性納米纖維模的地方。這兩種模都已經到位，我們也已經在從事納米纖維的生產。跟傳統的靜電紡織不同，這是一種速度大大加快，持續不斷的成網方式。”

　　在幫助中小型生產商發展更多高效過濾產品的同時，生物醫學方面的應用也是非常重要的一環。事實上，BHAT博士目前正與其他研究人員一起研發一種小型的模用以生產生物醫學方面的材料。

　　另外，AKRON大學也與ELMARCO公司合作以擴展其納米科技研究范圍。作為過濾納米材料聯合會(CFNC)的新成員之一，ELMARCO公司的首項貢獻就是為納米纖維生產提供了獨特的實驗設備——納米蜘蛛實驗機械。ELAMRCO私有的技術輕易就升級到工業水平，從而為將該聯合會的實驗項目結果投入到商用中帶來巨大的機會。ELMARCO也是業內能提供工業生產納米纖維材料機械的首席供應商。

　　AKRON大學在此類研究上有著長期成功的研究傳統，同時還發展了生產納米纖維和應用的靜電紡紗工藝。DARRELLRENEKER教授和GEORGECHASE教授是這一領域的專家。他們早就意識到納米纖維在實用領域的巨大潛力，并于1998年成立過濾納米材料聯合會(CFNC)，從而與業內具備創新意識的聯合會各成員間進行學術交流，以更好地推廣創意。

　　CFNC的任務包括對綜合功能過濾材料的基礎研究和設計過濾媒介，納米纖維的發展和應用。研究的范圍包括理論階段、制模以及如何在以微米和納米纖維制造的無紡布過濾媒介產品中捕捉及結合微米和納米尺寸的滴落物和微粒;納米纖維的形成方法和含有納米纖維的無紡布媒介材料的結構;液體與液體和氣體與液體的結合等。

　　納米纖維在無紡工業的應用在持續發展。不論是基于速度較慢但成本較低的靜電紡絲，還是產量較高的熔噴工藝，該技術必然會為無紡工業帶來有趣的新產品。“這是一項新興的令人激動的新科技，將會帶來一系列新產品。”FABBRICANTE先生預測道。

　　ELMARCO公司剛剛投入一條新型有機納米科技生產線，并為保護環境作出貢獻，ELMARCO的決策層也同意并預測說目前的“綠色浪潮”一樣會席卷納米科技。

　　“納米科技，即納米纖維幾乎在其每一個應用環節都對保護環境作出貢獻，”ELMARCO公司的MARES先生說，“其高效高滲透性的過濾性減少了污染，而其使液態內空氣強制通過的特性則使得能源消耗大大降低。催化劑、微粒過濾網還有車用燃料和油過濾網提高了燃油效率，同時降低了放射率?？傊捎眉{米纖維材料對生產出更綠色環保產品的好處不勝枚舉。