傲世皇朝·(中国)平台首页,2024年北美一次性医用非织造布市场的价值将达到6.366亿美元。这将总计消耗23.33万吨非织造布。
与可重复使用的织物相比,个人防护设备 (PPE) 中使用的非织造布具有卓越的舒适性、出色的阻隔性和抗污染性,因此在医疗行业的应用仍很普遍。在 2020 年新冠疫情期间,由于对这些材料和个人防护设备的需求激增,纺熔和熔喷等非织造布的重要性变得更加明显。
“一次性材料因其质量可靠、成本优化和污染风险较低,长期以来一直是医疗应用的首选,”Fitesa公司市场营销与ESG部的Mariana Mynarski说,“以非织造布为基础的一次性医疗用品,如手术服、洞巾和口罩也是如此。最近的讨论还开始包括可持续发展方面的改进。”
同样,土耳其非织造布生产商Teknomelt总经理S. Ziya Gumuser说,由于使用方便、成本低和卫生,医疗市场对非织造布产品的需求每年都在增加。随着这种快速增长,他预计非织造布将在很大程度上取代医疗领域使用的编织布。他解释说:“特别是在疫情之后,随着人们对健康意识的提高,供应也随着需求的增加而增加。”
Smithers发布的市场报告《2029年全球非织造布市场的未来》的最新数据显示,2024年北美一次性医用非织造布市场的价值将达到6.366亿美元。这将总计消耗23.33万吨非织造布。
Smithers的非织造布顾问Phil Mango认为,新冠后,医用非织造布市场的状况已恢复正常,更多的是受经济因素的影响,而非对流行病的担忧。他补充说:“2020-2022年期间出现了库存过剩,随后导致2022-2024年期间出现了去库存化,从而导致这一时期的增长放缓。此外,全球通货膨胀和经济增长放缓也是该市场面临的额外问题。”
Mango解释说,虽然成熟的北美医用非织造布市场保持着稳定的需求,而且经济表现好于其他大多数市场,但欧洲和亚洲(尤其是中国)将因经济问题而出现增长放缓。“但总体而言,医用非织造布在未来五年内应该会恢复到新冠之前的增长。”
全球最大的非织造布制造商之一Fitesa预计,随着一次性用品取代重复使用用品以及医疗保健支出的增加,对医用非织造布的需求将继续增长。Mynarski说,人口老龄化也可能对需求产生影响,因为越来越多的人活得更长,并开始需要外科手术。
然而,非织造布制造商也面临着挑战。整个纺熔非织造布行业一直面临着产能过剩的问题,这也对医疗保健应用产生了影响。Mynarski补充说:“更重要的是,加工产品产能过剩对这一市场造成了严重影响。竞争仍将是中短期内的主要挑战。在这种情况下,Fitesa的技术基础、创新能力和技术专长仍将是重要的竞争优势。”
个人防护设备产品和非织造布制造商Owens & Minor公司的产品经理Brett Schoenberg说,与新冠期间的需求激增相比,个人防护设备的需求已趋于稳定,但这因产品类别而异,某些细分产品的需求强度较低。“我们预计,由于目前供应链中断的性质,对美洲生产的产品和不依赖国外供应的产品的需求将持续增长。”他说,“由于O&M的垂直整合,我们能够在紧急情况下迅速提高非织造布个人防护设备的产量。”
新冠期间的需求高峰过后,生产FFP2口罩、手术服和隔离服的个人防护设备产品制造商Hartmann发现市场大幅减少,低于疫情前的水平。据Hartmann发言人称,这也是因为库存达到了很高的水平。现在,市场需求已稳定或略高于疫情前的水平。
另一家个人防护设备产品制造商Medline近年来也目睹了个人防护设备需求的重大变化。Medline个人防护产品管理总监Danielle Sharfman说:“在新冠期间,由于急需防护装备来抵御病毒,个人防护设备的市场规模翻了一番。然而,在过去的三个季度里,市场已趋于稳定,对个人防护设备的需求仍高于疫情之前。这种持续增长的部分原因是人们更加注重加强防护,以及各行各业对个人防护设备的使用普遍增加。”
她补充说,今年一次性个人防护设备已出现大幅增长,预计这种增长还将继续。“有几个因素将推动未来的增长,包括继续定制以满足客户的特定需求,以及根据新的指导方针进行创新。这些指导方针包括AAMI(美国医学仪器促进协会)对净化空间的评级建议。这些推动因素将有助于Medline保持并扩大其在一次性个人防护设备市场的地位。”
随着未来几年市场的持续增长,个人防护设备制造商将继续推进研发工作,以推动创新,增强其为医疗市场提供的产品。
Medline生产的非织造布个人防护设备包括病号服、头饰、鞋类、一次性病人服装和实验室服装,最近的一些创新包括多种病号服配置、定制尺寸的实验室服装和个人防护设备存储单元。
公司最近还推出了市场上第一款AAMI级防滑防液靴套。AAMI PB70标准已扩展到包括使用AAMI等级个人防护设备的建议,而不仅仅是悬垂袍和手术服。Medline的靴套是市场上第一款AAMI 3级鞋类产品,也是第一款经过测试和批准的AAMI级靴套。Sharfman说:“我们的目标是为临床医生和工作人员在高流动性环境中提供最高级别的保护,让我们的客户高枕无忧。”
O&M公司也在不断创新。O&M的个人防护设备产品组合包括HALYARD品牌的面部防护、N95s、消毒包、手术服和服装。这些产品使用的是公司在北卡罗来纳州生产的非织造布,包括纺粘、熔喷、SMS和定制层压复合材料。
2022年,O&M 推出了其旗舰产品 AERO CHROME* AAMI 4 级手术服的新版本,作为其不断增长的手术服产品组合的一部分,同时还推出了几款通用窗帘和后桌罩。今年,公司在其熔喷生产线上增加了水力加料功能,以支持其非织造布卷筒过滤业务的增长。2025年,O&M将增加供应SMS和纺粘的能力。
Schoenberg说:“新冠向我们表明,世界上没有一成不变的事物,因此,我们必须做好扩大规模的准备。因此,在2022年,O&M扩展到一个新的市场,专注于向医疗、卫生、湿巾、工业和过滤应用领域的客户销售HALYARD非织造布卷材。”
此外,O&M还进行了一系列投资,以扩大其生产能力,更好地服务于客户。2019年,公司安装了一条三层复合生产线,用于生产复合层压板,将公司的非织造布与薄膜等其他基材相结合,形成独特的结构。2021年,公司扩大了原材料和卷材的仓储能力,以确保客户供应的连续性。O&M还启动了Recofil熔喷生产线,生产用于HEPA应用的熔喷介质。
Schoenberg说:“今后,为了更好地服务于客户,我们将提升我们的资产能力,以便更灵活地满足客户的要求,并为非医疗应用分配更多的生产和仓储能力。”
在开发新产品的过程中,Hartmann一直在考虑如何降低产品的碳足迹。据该公司称,一次性使用产品通常会降低交叉感染的风险,因为这些产品设计为一次性使用,每次与病人接触后都要进行处理,这就减少了感染传播的机会。另一方面,可重复使用的产品需要适当的清洁和灭菌过程来保持其完整性,这可能更耗时,也更容易出错。清洁中的任何疏漏都可能对患者安全构成威胁。
需要对一次性和可重复使用产品的整个生命周期进行分析。必须考虑生产、运输、所用材料类型和再加工方法等因素。虽然从长远来看,可重复使用的产品有可能产生更少的废物,但其生产和清洁过程可能需要大量的能源和化学品进行再加工,这有可能抵消其好处。在评估可重复使用物品对环境的影响时,必须考虑到水资源的高消耗。
与其完全过渡到可重复使用产品,不如让一次性用品更加环保,例如使用回收材料、生物基材料或可生物降解材料。
Hartmann正在通过重新设计产品,使其具有与现有产品相同的性能和安全性,但碳排放量更低,从而实现可持续发展。这些举措表明,将患者安全与可持续发展相结合是可行的。
与个人防护设备制造商一样,非织造布制造商也一直在努力继续开发性能更好的产品。
在医疗保健市场,Fitesa提供用于呼吸防护的熔喷材料、用于湿巾的熔喷复合材料、用于手术防护的纺熔织物以及用于整体防护的纺粘材料。这家非织造布制造商还生产用于各种医疗应用的特种薄膜和复合材料。Fitesa的医疗产品组合可提供符合AAMI等标准的解决方案,并且与包括伽马射线在内的最常见消毒方法兼容。
除了不断开发弹性、高阻隔和抗菌材料外,Fitesa还致力于开发更高效的材料组合,如在同一卷材中组合多层材料(如口罩的外层和过滤层),以及更可持续的原材料,如生物基材料。
Teknomelt公司通过生产抗血、抗酒精和抗菌产品,努力扩大产品的使用领域和目标。此外,通过对环保型聚乳酸非织造布的研究,Teknomelt公司希望消除此类一次性产品给大自然留下的残留物。这家非织造布制造商生产高过滤性熔喷、SS、SMS、SMMS、全增强和半增强热熔复合SMS和复合SS非织造布。
Teknomelt专注于开发具有卓越透气性、抗流体性和舒适性的非织造布材料,这对手术服、伤口敷料和卫生产品的应用至关重要。Gumuser说:“这些技术进步不仅提高了医用非织造布的质量和可靠性,而且在改善患者治疗效果方面发挥了至关重要的作用。增强的透气性和舒适性有助于提高病人在长期使用过程中的舒适度,而改进的耐液性和阻隔性则有助于降低感染风险并促进更快的康复时间。”
近年来,印度非织造布生产商Welspun凭借其强大的研发能力,开发出一系列用于医疗市场的水刺非织造布。其主要产品应用包括安全服、治疗前皮肤消毒和杀菌、伤口敷料和病人湿巾。
该公司最近还开发了一种产后产妇护理产品。Welspun高级纺织品全球产品类别主管Kiran Warrier说:“该产品可确保病人的安全、清洁和卫生,防止特定区域受到污染。由于治疗后是病人比较脆弱的时期,这项创新将使病人在住院后更长时间内保持安全。”
医疗是Welspun的一个重要业务类别,该公司认为水刺非织造布蕴藏着巨大商机。Warrier说:“在与制药客户的交谈中,我们了解到客户正在寻找消毒卫生材料,以方便供应链和降低成本。”
此外,水刺非织造布在皮肤相关功能方面表现出色,而且随着水刺非织造布消费量的增加,产品的价格也变得更加实惠。“因此,性能优越、成本低廉、用户体验更好的水刺非织造布是一条平衡的价值链。”
科德宝高性能材料公司专注于伤口护理应用,提供高性能非织造布,从用于膏药的可持续伤口衬垫材料到用于高级伤口护理的胶凝与水活性非织造布。公司还提供聚氨酯泡沫和产品解决方案,如清创泡沫和硅胶粘合泡沫,以及用于可穿戴设备、失禁和诊断的产品,并在最近进行了技术投资,以提供伤口生物制剂解决方案。
科德宝高功能材料集团医疗保健全球业务部高级副总裁Henk Randau博士表示,公司的水活性非织造布和泡沫产品旨在通过创造适当的微环境来支持人体的自愈能力,从而加速愈合过程并提高健康水平。“无论是用于日常急救的敷料,还是用于慢性伤口的现代多层敷料,科德宝的产品都能提供适当的解决方案,并有助于恢复过程,”他说,“公司非常重视原材料的生物相容性和耐受性。”
科德宝最近投资了一项生物可吸收非织造布专利技术,首款产品已于近期投放市场。Randau博士解释说,该技术可作为载体材料,并能在非织造布中加入活性成分,因此特别适用于伤口生物制剂或再生医学应用。
科德宝最近还开发出一种创新型双型硅胶边伤口敷料。与市场上的其他敷料不同,这种敷料的外层是超强硅凝胶镶边,伤口接触处是已获专利的硅涂层吸收泡沫。他说:“这种组合是市场上现有产品的演变。镶边可以延长穿戴时间,从而降低成本,而硅胶涂层泡沫对伤口边缘新形成的敏感皮肤的附着力极小,因此有助于伤口愈合。”
同样活跃在伤口护理领域的还有KNH Enterprises。最近,这家非织造布制造商进一步开发了轻质透气医用敷料和弹性绷带产品,通过研究和创新扩大了新一代非织造布材料在医疗领域的应用。
“轻质透气医用敷料具有优异的吸收性能和良好的透气性,在有效预防感染和保护伤口的同时,还能为用户提供舒适的使用体验。这进一步满足了医护人员对功能性和有效性的要求。”KNH销售总监Kelly Tseng说。
KNH还生产柔软透气的热粘合非织造布,以及具有高过滤效率和透气性的熔喷非织造布材料,在医疗保健领域发挥着重要作用。这些材料广泛应用于口罩、隔离衣、医用敷料和其他一次性医疗护理产品。
随着全球人口老龄化的加剧,KNH预计对医疗产品和服务的需求也将相应增加。“作为广泛应用于医疗保健领域的材料,非织造布将在卫生用品、手术用品和伤口护理产品等领域迎来更多增长机会,”Tseng说,“此外,随着医疗质量的提高和平均寿命的延长,医疗保健行业正变得更加以消费者为导向。注重健康的消费者将在推动医疗技术的广泛应用方面发挥重要作用,从而导致一次性医疗护理产品(如成人湿巾、轻便失禁垫、成人尿布和吸水垫)的需求持续上升。”
受汽车、消费类电子产品和可再生能源行业广泛使用的推动,电池隔膜市场在未来几年将实现大幅增长。电池隔膜是电池性能的关键,它们是电池阴极和阳极之间的隔离层。
根据MarketsAndMarkets的预测,电池隔膜市场将从2024年的72.9亿美元增长到2029年的147.3亿美元,并在2034年进一步增长到260.8亿美元。化学品与材料部门副经理Shantanu Parashar解释说:“非织造材料通常由聚丙烯等细纤维制成,在电池隔膜中发挥着至关重要的作用。这些纤维网是正负电极之间的多孔屏障,允许锂离子自由流动,同时防止物理短路。非织造材料清晰的孔隙结构有助于电池隔膜保持足够的电解质,从而实现有效的离子交换。此外,有些无纺布还可以在高温下关闭孔隙,从而提高电池的安全性。”
MarketsAndMarkets的数据显示,从全球来看,亚太地区预计将在未来几年实现大幅增长。该地区对隔膜的需求主要由中国拉动。汽车和电子行业的大量投资推动了中国对电池隔膜的需求。除亚太地区外,预计欧洲将出现指数级增长。“随着欧洲对能源可持续利用的坚定承诺,预计欧洲的电池产量将从2022年的69 GWh增加到2025年的238 GWh、2027年的413 GWh和2030年的773 GWh。他补充说:“欧洲计划为电动汽车和锂离子电池(LIB)生产开发千兆工厂,预计这将推动该地区对电池隔膜的需求。”
储能设备需求的增长预计将成为主要增长机遇之一,而新兴经济体在电动电池基础设施方面缺乏政府支持,可能会对电池隔膜市场的增长产生负面影响。
随着汽车行业向电动汽车(EV)方向发展,对高质量电池隔膜材料的需求日益增加,因为电动汽车需要大型、高性能的电池。
Glatfelter高级电池材料部门主管Dave Rittenhouse说,电动汽车显然是电池隔膜的一个关键增长领域。“在《基础设施法》和《通货膨胀削减法》中,为电动汽车/轻型汽车的发展总共拨款约3800亿美元。这使得大量产能上线。”Rittenhouse解释说,无论这笔钱花了多少,还有许多非电动汽车应用,如无人机、eVTOL(电动垂直起降)、BESS(电池储能系统)以及以前由小型内燃机驱动的设备电气化。“在许多情况下,电池驱动的设备比燃气驱动的设备更容易操作和使用。”
自2014年对技术公司Dreamweaver International进行重大投资以来,Glatfelter在锂离子电池隔膜方面的专有技术得到了扩展。该工艺基于造纸/湿法技术制造锂离子电池隔膜。它薄至20微米,其开发应用包括太阳能电池、电动汽车、电动工具、工业电池和一些便携式电子产品的储能。经过多年的生产,Glatfelter最终出售了生产该技术的造纸厂,并完全停止了生产。
据Rittenhouse称,基于这一经验,几年前Glatfelter重新审视了电池隔膜的制造工艺。团队优先考虑了一系列他们认为理想的隔膜应具备的特性,其中包括快速充电(在不损失容量或循环寿命的情况下提高充电率);轻薄(提高能量密度、减轻重量/尺寸);安全(可选高温变体的低热收缩);多功能(平台技术可随时调整以适应不同的应用);安全;经济(影响电动汽车行业的利润压缩、需要节约)。
虽然该公司无法提供有关其第二代隔膜平台的具体信息,但Glatfelter采用的工艺能够独立控制隔膜的许多参数,包括孔径、耐温性、强度、表面化学性质和许多其他特性。据Rittenhouse称,这使Glatfelter能针对特定应用或使用情况定制隔膜。Glatfelter正在为保护这些技术申请专利。他说:“Gen II平台的多功能性使我们能够制造出在需要快速充放电率的高功率应用和高能量应用中都有价值的隔膜,同时提供湿法或干法薄膜无法达到的安全水平。”
Glatfelter已为锂离子电池隔膜的研究和生产投入了数百万美元,其目前的生产能力可以支持较小的专业制造商的应用。他解释说:“我们的工艺具有很强的可扩展性,这意味着我们可以在相对较短的时间内实现全面商业化。”
Glatfelter还在美国田纳西州投资建立了世界一流的先进电池研究中心。“我们聘请了技术人员和博士来支持我们的研发工作。这一设施和员工使我们能够与领先的客户一起进行强大而令人兴奋的新产品开发。”Rittenhouse说。
虽然电动汽车市场的增长是推动锂电池增长的最大单一动力,但他相信其为设备提供能量的能力将创造出前所未有的新产品。“锂电池的增长市场已经从手机过渡到笔记本电脑,再到电动汽车,现在无人机已成为乌克兰冲突中的主要武器系统。我不知道什么新设备或技术会成为‘下一件大事,但这个领域非常令人兴奋,Glatfelter完全有能力成为其中的一部分。”
科德宝高性能材料公司在电池行业拥有数十年的经验和丰富的专业知识,可为客户量身定制解决方案,满足其对电池隔膜的要求。公司利用湿法、干法、纺粘等所有可用的无纺布技术,使用不同种类的纤维或聚合物,以及各种整理技术,根据应用需求调整隔膜的性能。
科德宝高性能材料公司通用工业全球业务部高级副总裁Thomas Petzel说:“非织造材料是电池的重要功能元素。我们的产品不仅能将电极和阴极隔开,还能作为电池中的电解液储槽。它们会影响电池的功能、自放电和循环寿命,并能防止枝晶生长造成的短路。”
科德宝的电池隔膜材料被广泛应用于各种领域,尤其是水性电解液,包括镍金属氢化物、镍镉、镍锌和其他新兴电池技术,以及铅酸电池中的隔膜。Petzel说,对研发能力的大量投资使公司能够迅速适应不断变化的客户需求或市场趋势。
最近,该公司加强了其独特的表面处理工艺,以提供出色的电解液吸收能力并提高电解液吸收速度。
除了电动汽车锂电池市场的增长,科德宝还见证了需要固定储能解决方案的可再生能源市场的显著增长,主要增长机会在北美和亚洲。
Ahlstrom是全球最大的无纺布生产商之一,进入储能市场相对较晚,大约六年前才进入该领域。针对铅酸电池,Ahlstrom开发了基于湿法工艺的微玻璃隔膜。该公司生产的吸收性玻璃垫(AGM)介质是铅酸电池的关键部件,用于汽车启停应用和工业应用。
针对锂离子电池,Ahlstrom开发了一种同样基于纤维的专有技术,并采用了湿法工艺。对于这一类电池,Ahlstrom同样以汽车和工业应用为目标,但储能已成为公司的重点。“汽车电池已经相当先进,而我们正在向使用薄膜型隔膜的市场推出一项新技术。因此,市场需要转变观念,而这不是一朝一夕就能实现的。”Ahlstrom公司储能销售主管Marcus Ulrich说。
作为其发展计划的一部分,Ahlstrom近年来进行了多项重大投资。2022 年,位于意大利都灵工厂的一条新生产线开始生产玻璃微纤维介质。该生产线还能使用其他纤维,如纤维素和其他聚合物纤维。此外,去年Ahlstrom还在其位于美国肯塔基州的工厂启动了另一条玻璃纤维生产线。这条生产线并非专门针对隔膜,而是用于玻璃纤维毡与聚乙烯隔膜的结合使用。
此外,在2023年,Ahlstrom还推出了混合电极吸水纸材料。这是铅酸蓄电池组装过程中的关键部件之一。它们被层压在电极上,以稳定活性材料。Ahlstrom的产品是天然纤维和合成纤维的独特组合,与其他竞品相比,具有卓越的均匀性和更好的处理性能。天然纤维成分溶解于电池酸液后,合成纤维成分可使活性材料更好地粘附在电池板表面。这种特殊性能可将活性物质稳定在栅格上,从而实现更高的循环次数和更长的电池寿命,并简化电池回收。
Ulrich说,Ahlstrom是全球唯一一家为储能市场提供全系列材料的公司。“全世界还没有一家生产商拥有如此全面的能力。我们努力将自己打造成业内纤维解决方案的一站式服务商。”
旭化成正在加拿大安大略省建造一座综合工厂,用于生产Hipore湿法锂电池隔膜的基膜和涂层。该公司已与本田汽车有限公司就共同投资该工厂达成初步协议。该工厂将生产微孔隔膜及涂层隔膜,预计将于2027年正式投入运营。
在2024财年中期经营计划中,旭化成将储能相关业务定位为推动未来增长的“十大增长齿轮”(GG10)之一。其储能业务的核心是Hipore湿法锂电池隔膜,该业务已有40多年的历史,目前除消费电子应用外,还在扩大汽车应用领域的销售。
旭化成美国公司外部营销和企业传播专家Christian OKeefe说,在加拿大建立锂离子电池隔膜工厂的决定是由几个关键因素推动的。“除了《通货膨胀削减法》(IRA)创造的有利条件外,汽车原始设备制造商和电池制造商在北美建立工厂的数量也大幅增加。北美市场目前缺乏具有湿法隔膜大规模生产经验的公司,这对我们来说是一个极具潜力的机会。”
旭化成和本田达成的基本协议基于以下共识:必须建立供应链,为北美插电式电动汽车市场稳定供应高性能电池,预计该市场将在中长期内增长。目前正在研究建立一家合资企业,为本田和其他汽车制造商生产的北美市场电动汽车电池生产Hipore隔膜。
除Hipore外,旭化成还生产Celgard电池隔膜。据OKeefe称,该公司的电池隔膜均以薄膜为基础,可实现高速生产,基膜和涂层工艺的生产速度约为行业标准的两倍。该公司的涂膜系列可确保高质量,提高电池产量,其均匀的孔隙结构有助于延长电池使用寿命。公司使用无氟涂层,并保持较高的加工材料回收率。
旭化成预计锂电池隔膜市场将大幅增长。“预计到2030年,北美销售的汽车中将有一半以上是BEV(电池电动汽车)或 PHEV(插电式混合动力电动汽车),”OKeefe说,“这一转变将推动锂电池隔膜需求的大幅增长,预计市场将从2023年的10亿平方米增长到87亿平方米。电动汽车的加速普及以及对高质量电池组件的相应需求将推动这一预期增长。”
旭化成对锂电隔膜业务的重视程度不断加深,这一点从其近年来频繁的官方公告中可见一斑。2023年10月,旭化成宣布了一项投资计划,预计投资约400亿日元(约合18.7亿元人民币),用于扩大其在美日韩等地工厂的Hipore隔膜产能至12亿平方米,预计新产能将于2026年上线年,旭化成进一步调整了其业务结构,宣布将Hipore锂电隔膜业务拆分出来,并新命名为旭化成电池隔膜株式会社(AKBSC),以便进行更加独立的发展和管理。这一拆分计划预计将于今年10月正式生效。
根据旭化成的年报数据,2023财年,公司的全年净销售额约为2775亿日元(约合134.7亿元人民币),其中隔膜业务贡献了336.03亿日元(约合16.31亿元人民币),占总销售额的12.1%,显示出隔膜业务在公司整体营收中的重要地位。
Gessner的Craneglas是一种独特的湿法无纺布,由粗玻璃制成。与孔径较小的典型微玻璃隔膜不同,Craneglas的孔径较大,因此适用于特定类型的一次性非充电电池。锂亚电池的正极是液态的,不像其他锂电池的正极是固态材料。
由于具有高能量密度、高放电率和长寿命的特点,锂亚电池通常用于更换电池成本较高的应用、军事应用和极端温度地区。这些电池可承受的温度范围很广,从零下60摄氏度到85摄氏度不等,因此在寒冷的气候条件下特别有用。Craneglas材料使这些电池能够在极端条件下实现优异的性能特点。
为了进一步提高电池的性能,Gessner开发了Craneglas SD材料。这种材料具有优异的纤维分散性和非常均匀的密度和厚度。这些特性在电池市场中至关重要,尤其是在卷绕过程中,精确的厚度至关重要。
Craneglas SD材料的均匀性确保了电池每一层的一致性,从而保证了电池的最佳性能。电池层厚度不一致会导致功率分布不均,最终降低电池的功能。因此,Craneglas SD的均匀性使其成为电池制造商的理想选择。
一次性产品类别中新品牌和新产品形式的激增导致原材料方面出现了一些有趣的新发展。各品牌不仅使用替代的纤维形式来提高产品的吸收性和舒适度,而且还通过宣传这些材料的使用来展示其在可持续发展方面所做的努力。
今年夏天,英国准备成为第一个禁止使用含塑料成分的湿巾的国家,理由是研究表明,含塑料成分的湿巾随着时间的推移会分解成微塑料,对人体健康有害,而且会破坏生态系统。立法者认为,禁用含塑料成分的湿巾将减少塑料和微塑料污染,并减少因错误冲洗而进入废水处理场的微塑料数量,这意味着海滩和下水道将从禁令中受益。
对公众咨询的回复显示,绝大多数人都支持拟议中的禁令。该禁令将根据该国《1990 年环境保护法》通过二级立法实施,95% 的受访者同意或非常同意该提案。在非织造布行业,支持率也很高。
EDANA 是全球非织造布行业的主要贸易协会,也是英国许多主要湿巾制造商的代表,它支持这项立法。该协会在一份准备好的声明中说:“减少环境中的塑料含量是一个极其重要的目标,同时还需要确保父母、护理人员、企业和英国国家医疗服务系统(NHS)能够继续利用湿巾在卫生、抗病毒性、护理、育儿和工业加工方面提供的宝贵功能。减少塑料的方式还需要既能实现环保目标,又能避免各地不必要的制造业失业,这反过来又会导致投资、竞争力和创新的损失。”
除英国外,欧盟的一次性使用塑料(SUP)指令以及美国一些州和加拿大的类似努力也对无纺布产品设计产生了一定的影响。
“这些法规为所有天然纤维带来了机遇。棉花制造商Barnhart Manufacturing总裁Lewis Barnhardt说:“棉花作为天然纤维的首选已经存在了很长时间。一些品牌致力于天然纤维和可持续发展信息的传播。人们对棉花和其他天然纤维有了更多的兴趣和开发工作。”
即使在新法规通过之前,英国市场上一半以上的消费者湿巾已经是无塑料的了,因为像Boots和Aldi这样的大型零售商已经禁止在店内销售含塑料成分的湿巾。据Aldi零售商称,仅在Aldi,这项禁令就从系统中清除了约7000吨不必要的塑料。
主要的湿巾生产商也致力于限制塑料在其产品中的使用。去年,强生公司的露得清品牌与兰精的Veocel纤维品牌合作,将其卸妆湿巾过渡到100%植物纤维。现在,卸妆湿巾使用Veocel品牌的纤维,这些纤维由来自可持续管理和认证森林的可再生木材制成,可在35天内堆肥处理,避免了垃圾填埋。
兰精公司品牌与可持续发展部产品管理总监 Anna Lasinger-Guserl 说:“我们与露得清的联合品牌合作表明,我们致力于扩大Veocel在市场上的知名度,并为消费者提供简单、环保的解决方案。”
近年来,一个明显的趋势是,消费者越来越意识到他们对环境的影响,这正在影响他们的购买决策,尤其是像许多无纺布产品这样的一次性用品。Lasinger补充说:“因此,该行业正越来越多地在其产品中采用无塑料替代品。除此之外,欧盟关于减少一次性塑料的指令等法规也加速了向对环境影响较小的产品、材料和工艺的转变。”
据印度纤维素纤维制造商Birla称,设计一种可持续的无塑料替代产品需要仔细考虑性能、成本和可扩展性。这需要解决多方面的问题,包括将替代产品的基本性能标准与消费者目前使用的产品进行比较,确保无塑料等说法能够得到验证和证实,以及选择具有成本效益且随时可以大量获得的材料,以取代大多数塑料制品。
该公司全球业务开发主管兼非织造销售副总裁Rahul Bansal说:“这一转变的关键因素是选择合适的原材料或纤维。过去五年来,我们的研发和应用开发团队一直致力于为特定应用量身打造新型功能性纤维解决方案。我们的开发目标非常明确:新纤维必须是可持续的,成本最低或没有额外成本,并且必须在最终产品中实现所需的性能。”
Birla已成功地将功能性可持续纤维整合到各种应用中,包括可冲散湿巾、吸水性卫生用品面层、液体过滤、电池隔膜和阻燃床垫。此外,公司还与印度女性护理初创公司Sparkle等公司合作开发无塑料卫生垫,并与无纺布生产商Ginni Filaments和卫生用品生产商Dima Products合作,从而使公司能够高效地将新纤维转化为终端产品。
虽然天然纤维在吸水产品中的作用不断增加,但仍存在巨大的增长机会。全球纤维市场仍以合成纤维为主。每年生产的纤维超过1亿吨。其中60%以上为合成纤维,24%为棉花,约6%为人造纤维素(如粘胶和莱赛尔)。目前,约有1%的市场份额来自其他天然纤维,如、木棉、羊毛等。
TruCotton公司销售和业务开发副总裁Jeff DeGrutolla说:“在非织造布领域,棉无疑有很大的市场渗透机会,尤其是这样真正的天然纤维。”
今年早些时候,Intco品牌卫生棉条公司推出了一种使用100%有机棉制成的新型卫生棉条。该产品不仅满足而且超越了现代女性的期望,它采用最高质量的材料制作,确保了柔软、透气和无刺激的使用体验。低过敏性棉纤维的使用确保了轻柔舒缓的体验,促进整体阴道健康。其他品牌如Corman、Kudos和Unicharm也在其一次性产品中加入了棉纤维,并将棉纤维的吸水性和柔软性作为主要的消费者利益。
DeGrutolla说:“我想不出有哪家无纺布合作伙伴没有根据绿色无纺布价值链的需要采取行动。有些只是在考虑/测试纳入更环保选择的可能性,有些只是在其产品组合中增加少量更环保的SKU,还有一些则采取实际的大胆行动,率先将其产品组合中的大部分过渡到更可持续的选择。产品差异化是品牌管理者的关键。在湿巾和卫生用品领域,我们看到的主要是基于植物和无塑料的声明。”
TruCotton一直致力于为无纺布、湿巾和卫生用品领域的客户创新和创造价值。其核心技术之一是一种独特的专有清洁工艺技术,可提高非织造布应用中棉纤维的性能和特性。
DeGrutolla说:“据我们所知,没有任何其他棉种能达到如此洁净的水平。Trucotton正在应用于许多非织造布技术,例如水刺、针刺和混合非织造布(如CPC CAC)。我们还在评估将Trucotton用于湿法非织造布的短切亲水性版本的可能性,以及将棉与其他纤维(如纤维、木棉、粘胶和 Lyocell纤维)混纺的专有方法,以创造性能更强、用途更广的材料。这使客户能够定制最终产品的特性,以满足特定的应用要求。”
研究表明,Z世代消费者对品牌的可持续发展要求更高,他们会主动选择生产更具环保意识的产品和品牌。这一代人能更清楚地看到未来的气候风险,因此希望采取相应的行动。棉、粘胶和等纤维的生产商将继续发挥重要作用,通过教育消费者了解合成解决方案的替代品,并强调这些纤维在各种应用中的多功能性,从而激发消费者行为的转变。
“天然和生物基纤维在非织造布中的应用增长是由多方面因素共同推动的:人们越来越意识到合成纤维对环境的影响,尤其是微塑料污染,这促使人们转向可持续的替代品。”Kelheim公司新业务开发总监Marina Crnoja-Cosic说。
该公司新业务开发总监Marina Crnoja-Cosic说:“这既适用于原材料采购,也适用于环保型生产和生物降解性。消费者积极寻求使用可持续材料制造的产品,这为生物基纤维非织造布创造了强大的市场吸引力。与此同时,世界各国政府对一次性塑料实施了更严格的规定,并推广生态友好型替代品,从而加速了对生物基纤维的需求。”
当然,向更多天然纤维过渡并非没有挑战。由于天气、土壤条件和植物基因等因素的影响,棉或等天然纤维的特性具有固有的可变性。这种变化会影响纤维长度、强度和加工性能,使非织造布的产品质量难以达到一致。相比之下,聚酯和聚丙烯等合成纤维是通过受控聚合工艺生产的,因此纤维具有统一的特性。这种一致性简化了加工过程,并确保了非织造布应用中可预测的性能。
Kelheim公司最近的项目包括与Pelz集团和Sandler集团合作开发植物基护垫,该产品既符合SUP指令的要求,又与传统合成产品的性能相匹配。Kelheim公司的粘胶特种纤维为该项目提供了一种环保、高性能的合成材料替代品。采用植物纤维是Pelz围绕该产品所做的市场宣传的一个重要部分。
Crnoja-Cosic说:“我们看到,越来越多的终端产品制造商在营销信息中强调粘胶、纤维、棉和亚麻等特定原材料的使用。这一趋势反映了消费者对具有环保性的产品的需求日益增长。虽然消费者可能并不完全了解每种纤维作用的技术细节,但透明度本身就能促进信任。”
纤维在可持续卫生市场中的作用不断增强。最近几个月,包括Mewali、Hempress Hygienics和Rif在内的女性护理公司以及湿巾制造商Harper Hygienics推出了以纤维为原料的产品。
这些公司之所以选择纤维,是因为它具有可持续发展的特性。纤维不仅具有可持续性和可再生性,而且在种植过程中对环境的影响极小,其碳足迹仅为棉的四分之一。
从性能的角度来看,纤维的优点包括产品的透气舒适性和抗菌能力。对环境而言,使用它可肥沃土壤、多用途生长、驱除害虫和减少用水量。
Bast Fibre Technologies公司(BFT)目前在美国和德国的工厂为非织造布产品提供纤维。这使BFT能够满足消费者在卫生和其他应用领域对其可持续纤维日益增长的需求,这些纤维以sero品牌销售。
据执行副总裁Jason Finnis称,不仅消费者的需求,而且技术的发展也使非织造布生产商能够以越来越高的比例加工BFT纤维,因此对BFT纤维的需求持续增长。公司的长期战略是为其全球客户建立重要的高质量生产能力,支持其“本地种植、本地加工、本地销售”的核心使命。
今年早些时候,Hempress Hygienics推出了其最初的产品系列,包括市场上首款100%有机纤维和棉质日用护垫、夜用护垫、棉签、化妆棉和硅胶月经杯。
Hempress联合创始人兼首席执行官Marilyn Austin说:“我们非常高兴能通过可持续产品系列向消费者和零售商介绍纤维的力量。我们的目标是通过产品产生积极影响,改变但不破坏人们的偏好和生活习惯。消费者更喜欢一次性个人护理产品,我们很自豪能够创造出可持续的一次性替代品,优先考虑用户健康和环境。”
Hempress有意将我们日常使用的个人护理用品重新设计为100%有机、可生物降解和可再生的产品,从而加强人类与生态系统之间的联系。该品牌热衷于激励更广泛的行业向以纤维为基础、不使用合成纤维和塑料的产品转变。
北卡罗来纳州立大学和美国棉花公司(Cotton Incorporated)的最新研究探讨了纤维素微纤维的生物降解性,结果表明,在废水处理、淡水和海水环境中,洗涤后的棉质微纤维比卫生纸中的纤维素微纤维分解得更快。此外,合成材料制成的超细纤维不易生物降解,而且在所有测试环境中都能在测试期结束后持续存在。研究人员的研究表明,来自可冲散湿巾、纸巾和漂白棉针织物产生的棉纤维的纤维素微纤维在所有测试条件下都能广泛地进行生物降解。
“由于美国每人每年有45磅卫生纸超细纤维进入废水处理系统,因此它们是纤维素超细纤维的最主要贡献者之一。”美国棉花公司副总裁兼首席可持续发展官Jesse Daystar博士说,“我们的研究证实,棉花超细纤维在废水处理、淡水和海水环境中的生物降解速度与卫生纸超细纤维相同或更快,这表明社会和自然有能力对其进行管理。”
研究还发现,混合无纺布湿巾中聚丙烯的存在并不妨碍纤维素成分的生物降解。这表明,即使在单一产品中,纤维素成分仍然可以独立降解,而聚丙烯则不会降解。
棉花公司产品开发和实施运营副总裁Mary Ankeny补充说:“这些结果再次证明,这些纤维素和棉基产品中的纤维可以在各种环境中轻松实现生物降解。我们的研究强调了选择天然纤维而非合成替代品的重要性,以减少环境中不可生物降解废物的积累,从而促进未来的可持续发展。”
这项研究对棉质超细纤维、市售可冲散湿巾、含有纤维素成分的聚丙烯基无纺布湿巾和卫生纸的生物降解进行了研究。在ECHO呼吸器中使用标准方法对废水处理厂固体、海水和湖水中的生物降解进行了测试。实验一直持续到二氧化碳排放量趋于平稳,并根据元素分析得出的二氧化碳理论产生量计算出生物降解的最终程度。
与人类社会同步发展的纤维材料,正借助一系列新技术焕发新貌,从缝制衣服的布料演进为服务于衣食住行和生产生活方方面面的先进基础材料。
2024年6月,嫦娥六号着陆器携带的五星红旗在月球背面成功展开,这一抹亮眼的“中国红”由玄武岩拉成的细丝织就,代表了纤维材料技术前沿。与人类社会同步发展的纤维材料,正借助一系列新技术焕发新貌,从缝制衣服的布料演进为服务于衣食住行和生产生活方方面面的先进基础材料。
纤维材料技术诞生于实用需要。天然纤维来自大自然,从原有材料或人工饲养培植的动植物身上直接取得,普遍具有较好的吸湿性、透气性、亲肤性和环境友好特性,主要应用于纺织工业。
天然纤维细度和长度不均匀、伸长能力弱,化学纤维技术应运而生。早在1664年,科学家提出设想:对天然高分子或人工合成高分子材料进行加工处理,制成纤维材料。但由于当时人们对纤维的基本结构知之甚少,这一想法直到200多年后的19世纪才得以实现。
1891年,人造丝(粘胶纤维)首次制造成功,标志着人类开始有能力制造化学纤维。1935年,聚酰胺纤维的发明,开创了合成纤维的历史。这种纤维材料还有一个人们熟悉的俗称:尼龙。尼龙的耐磨性是棉花的10倍,强度比棉花高1—2倍、比羊毛高4—5倍,能经受上万次弯折而不断裂,化学稳定性强,是衣物、绳索等的理想材料,在多个领域迅速取代天然纤维。紧随其后,由有机二元酸和二元醇通过化学缩聚得到的合成高分子制成的聚酯纤维(涤纶)、以石油精炼副产物丙烯为原料制成的聚丙烯纤维(丙纶)等合成纤维相继问世。
除了尼龙、涤纶、丙纶,常见的合成纤维还有腈纶、氯纶、维纶、氨纶和聚烯烃弹力丝,等等。这些纤维材料均由合成的高分子化合物制成,就像自然界中的新物种,以其独有的特性和优势,拓宽了纤维材料的应用范围,不仅在日常生活中扮演着重要角色,还在工业生产中展现出巨大的潜力。
20世纪下半叶,合成纤维材料迎来高速发展时期。随着人工合成高分子材料的大量涌现和现代高分子科学的进步,高性能纤维作为合成纤维家族的新成员逐渐崭露头角。科学家们巧妙利用分子设计、高分子合成与纤维加工技术,创造出一系列性能优异的先进纤维材料。
单就材料性能而言,合成纤维似乎已经到达极限,但科技发展永远需要想象力。在不少科幻电影里,人们身上的衣服不仅可以“七十二变”,还集成了各种电子产品,像一位智慧超群的得力助手。随着材料科学不断发展并与光学、电磁学、信息技术等其他学科交叉融合,智能纤维材料有望让科幻场景变成现实。
智能纤维材料集成传感器和各种功能材料,能够敏锐感知并响应外界环境的微妙变化。这样的特性源自其多尺度精细结构,独特的光、电、力、热、磁性能,以及柔性功能。由此,便携式电子产品、人机接口电极、能量存储和转换设备等都能够集成于纤维状智能材料,并被编织成可穿戴、可响应、可美化的柔性纺织品,在智慧监测、智慧医疗、智慧交通、智慧生活等领域发挥重要作用。
以一种新型“不插电”智能纤维为例,它基于与人体相匹配的能量交互机制,集无线能量采集、信息感知与传输等功能于一身。这种纤维编织成的智能纺织品,无需依赖传统的芯片和电池,便能实现发光显示、触控等人机交互功能,有效简化可穿戴设备和智能纺织品的硬件结构,有望解决目前可穿戴设备“不舒服”的难题。
在交叉融合以外,新型纤维材料也在最基础、最本质的材料来源上努力实现突破。科学家们将目光投向遥远的月球,创制一种神奇的纤维材料——月壤纤维。
月壤与地球的玄武岩矿石在成分和性质上有着惊人的相似之处。借鉴地球上玄武岩纤维的制备技术,利用月壤拉制的纤维有望成为月球基地建设材料,满足原位取材需求。有了“造房子”的材料,到地球外长期居住并进行能源开发也许会成为现实,进而打开人类通往宇宙深处的大门。
随着科技不断进步,新型纤维材料的研究应用正迈上新的台阶。直径更细、链取向更好、结构缺陷更少,以最小能量实现更复杂功能及更高性能,成为新型纤维材料的发展方向。除了性能上的飞跃,未来的纤维材料还将对自然更加友好。基于人类的可持续发展,生物基纤维和生物可降解纤维的创新开发,将为我们解决环境污染问题提供新的思路。
一根根纤维,见证了人类的发展,连接着未来生活。从天然纤维的质朴,到合成纤维的多样,再到智能纤维的奇妙,纤维材料每一次技术革新,都在为人类生活增添新的色彩,带来新的惊喜。如今,纤维材料科学已成为多学科交叉的研究前沿,纤维技术也成为现代工业发展的重要组成部分。我们期待,更多先进纤维材料为生产生活带来便利,为我国产业转型升级注入动力。