Нетканные материалы

Нетканые материалы (НМ) представляют новую категорию текстильных  материалов с новыми возможностями  их использования и потенциалом  на рынке. В настоящее время на НМ различных видов приходится 25–30% общего мирового выпуска текстильных  изделий. Мировой рост выпуска нетканых полотен ежегодно составляет 15–20%, в европейских странах ежегодный  прирост составляет 20%, в США – 28%. Американские исследователи считают, что к 2018 г. 50% тканей будет заменено на НМ.

Сегодня нетканые материалы  являются одним из важнейших и  наиболее перспективных видов текстильной  продукции. Объемы их производства во всем мире растут более быстрыми темпами, чем объемы производства в традиционных областях текстильной индустрии  и при этом сохраняют устойчивую тенденцию к дальнейшему росту. Так, за последние 10 лет, выпуск нетканых материалов в мире вырос более чем в 2 раза. Это обусловлено тем, что цикл производства нетканых материалов от получения волокнистого сырья до выпуска готовых изделий в несколько раз короче технологии выработки классических видов текстиля и не требует масштабных денежных средств, а широчайшая гамма подчас уникальных свойств позволяет применять их в самых разных сферах человеческой деятельности.

Немаловажным фактором, определяющим более низкую себестоимость нетканых полотен по сравнению с тканью и трикотажем, является возможность  использования для их получения  коротких (2–10 мм), непригодных для прядения волокон, а также отходов прядильного производства. Создание высокопроизводительных технологий получения нетканых материалов с одновременным приданием специальных свойств и постоянная востребованность их в самых разных сферах экономики также способствует быстрому развитию отрасли.

 

1.2 Производство  нетканых материалов.

Неткаными материалами называют текстильные полотна, изготовленные непосредственно из текстильных волокон, систем нитей или каркасных материалов (тканей, трикотажа, пленок), скрепленных механическим, физико-химическим, комбинированным и другими способами.

Основным сырьем для производства нетканых полотен служат текстильные волокна, различающиеся по степени обработки, виду, качеству, т.е. могут быть использованы все виды текстильных волокон, в том числе и низкосортные и непрядомые (длиной менее 20 мм), как в чистом виде, так и в смеси. По сырьевому составу полотна выпускаются однородными – из одного вида натурального и химического волокна и смешанными – из смеси разных волокон.

Нетканые полотна – суровые, отбеленные, гладкокрашеные, набивные, пестровязаные – подвергаются различных видам отделок (ворсование, валка, стойкое тиснение и др.).

Подготовка волокнистого холста заключается в подборе  компонентов, очистке волокон, разрыхлении  до образования однородной волокнистой  массы.

Процесс холстообразования состоит из двух операций: расчесывания волокнистого сырья и формирования из прочесанных волокон волокнистого холста. Для чесания волокон применяют обычные чесальные машины, но без лентоукладчика, поэтому прочесанные волокна имеют вид элементарной ваты.

Формирование холста может  осуществляться четырьмя способами: механическим, аэродинамическими, электростатическим и гидравлическим. При механическом способе – волокнистый холст образуется из прочеса с чесальных машин, уложенного слоями с помощью специального преобразователя прочеса. При аэродинамическом – волокнистое сырье сначала разрыхляют, а затем потокам воздуха переносится на сетчатый барабан или горизонтальную сетку, где укладывается в волокнистый холст определенного развеса (толщины). При электростатическом – волокнам сообщается электростатический заряд определенного знака, затем они направляются на транспортер, несущий электростатический заряд противоположенного знака, в результате притяжения волокон к транспортеру образуется волокнистый холст. При гидравлическом – холсты образуются из водной суспензии сравнительно коротких волокон. Суспензию наносят на сетку, а затем обезвоживают. Для гидравлического холстообразования применяют технологию и оборудование бумагоделательного производства.

Волокна в холсте скрепляют физико-химическим (клеевым), механическим и комбинированным способами.

Клеевой способ производства нетканых материалов осуществляется путем склеивания волокон в волокнистых холстах высокомолекулярными веществами.  Способы склеивания различают мокрые и сухие.

При мокром способе склеивания в качестве склеивающих веществ применяют эмульсии, дисперсии и латексы. Пропитывание волокнистого холста растворами или дисперсиями осуществляется либо в проходных ваннах, в которых находятся транспортеры, перемещающие волокнистые холсты, либо методом разбрызгивания раствора высокомолекулярного вещества из распылителя на волокнистую массу, либо пропусканием волокнистой массы через систему пар валков, в которые подается раствор высокомолекулярного вещества. В растворы или дисперсии могут быть введены добавки, осаждающие склеивающее вещество на волокна для обеспечения более равномерного склеивания волокон по толщине. После проклеивания волокнистые холсты сушат в сушилках проходного типа, к которым относятся барабанные сушилки, обогреваемые паром, или сушильные установки, в которых холсты сушат горячим воздухом. Перемещение нетканых материалов в сушилках производится конвейерными сетками из нержавеющей стали со скоростью до 13 м/мин. К водным растворам высокомолекулярных веществ, применяемых для склеивания, относится поливиниловый спирт, ксантогенат целлюлозы, альгинат натрия, крахмал и др. Из водных дисперсий в качестве связующего применяют латексы: бутадиенстирольные, бутадиенакрилонитрильные, бутадиенхлорвинилиденовые, натуральные и др. Выбор дисперсии определяется требованиями, предъявляемыми к нетканому материалу. Наносить склеивающие вещества можно и только на отдельные участки. В этом случае состав наносится с помощью печатных валов или тиснильных каландров.

При сухом способе получения клееных нетканых материалов для склеивания волокнистых слоев вводятся нетермопластичные и термопластичные волокна или два вида нетермопластичных волокон, но с разной температурой плавления. Волокнистую массу прогревают, при этом термопластичные волокна склеивают другие волокна. В качестве термопластичных применяют волокна перхлорвинила, полиэтилена, специальные виды полиэфирных волокон и др. Кроме того, склеивание волокнистых холстов производится порошкообразными смолами. В этом случае смолу измельчают в высокодисперсный порошок и специальными приспособлениями вводят в волокнистый слой или в процессе его формирования, или после. Затем волокнистый холст подвергают термообработке и прессованию валиками каландра. В качестве склеивающего вещества используются в виде порошка смолы метилметакрилата, поливинилхлорида, фенолформальдегида и др.

Недостатком склеивания с  помощью порошков является невозможность  добиться равномерного распределения  порошка в волокнистой массе.

Применение пленок и сеток  из синтетических материалов позволяет  устранить трудность распределения  связующего в структуре волокнистого холста.

Механический способ скрепления волокон подразделяют на вязально-прошивной, иглопробивной и валяльно-войлочный.

При вязально-прошивном – волокнистый настил прошивают нитями либо скрепляют трикотажными переплетениями.

При иглопробивном – волокнистый слой прокалывают иглами с зазубринами, с помощью которых протаскивают волокна через настил, тем самым скрепляя его.

При валяльно-войлочном – волокнистый настил подвергают свойлачиванию, а затем валке на специальных машинах.

К комбинированным нетканым материалам относят холстопрошивные клеевые, иглопробивные клеевые и другие, получаемые проклеиванием нетканого полотна, изготовленного механическим способом.

В процессе красильно-отделочных операций формируется внешний вид  нетканых материалов.

 

1.3 Современные  технологии производства нетканых  материалов.

Мебель, одежда и салфетки – всё это теперь производится с наименьшими затратами благодаря  нетрадиционному методу обработки  волокон, нетканые материалы переживали разные времена: сейчас расцвет их необходимости  и потребления. Для получения подобных тканей используются технологии «спанлэйс», «спанбонд» и «спанджет».

Технология  спанлейс появилась в 60-х годах прошлого века, но впервые была официально представлена фирмой DuPont в 1973 году (материал Сонтара®) и была результатом напряженной работы, проделанной фирмами DuPont и Chicopee. В 90-х годах прошлого века струйная технология значительно шагнула вперед и стала более производительной и доступной для многих производителей нетканых материалов.

Технология гидросплетения основана на переплетении волокон материала высокоскоростными струями воды под высоким давлением. Обычно полотно скрепляется на перфорированном барабане с помощью струй воды, бьющих под высоким давлением из форсуночных балок. За счет этих струй волокна холста связываются между собой.

Лидером и новатором в  области технологии спанлейс является фирма «Rieter»

Материалы, изготовленные  по технологии спанлейс, используются для: хозяйственных нужд; для гигиенического применения – протирочные салфетки; для медицинских нужд, в частности хирургических, – одноразовая медицинская одежда, а также для технического применения в соответствии со строгими требованиями клиента.

Нетканые материалы, получаемые по технологии спанлэйс:

– сонтара (ДюПонт, США), состав: целлюлоза 50%, полиэфир 50%,

– спанлейс, Новитекс (Новита, Польша), состав: вискоза 70%, полиэфир 30%

– фибрелла (Суоминен, Финляндия), состав: вискоза 80%, полиэфир 20%.

При спанбонд технологии холст формируется из непрерывных нитей (филаментов), полученных из расплава полимера. Нити формуются из полимера посредством фильерно-раздувного способа и практически одновременно укладываются в холст.

Впоследствии уложенный  холст проходит процедуру скрепления механическим способом путем пробивки полотна иглами с двух сторон, целью которой является уплотнение уложенных филаментов и спутывание их между собой. На данном этапе технологического процесса полотно приобретает свои прочностные свойства, которые могут варьироваться в зависимости от характера, количества и рисунка набивки игл в иглопробивных досках. При необходимости пробитый холст проходит процедуру термоскрепления при помощи каландра.

Данная технология становится очень популярной, поскольку полученный по такому способу производства продукт  имеет уникальные свойства, низкую себестоимостью и практичность.

Материалы, изготовленные  по технологии спанбонд, используются в автодорожном и железнодорожном строительстве в качастве распределяющего нагрузку основания, при строительстве шламоотвалов – в качестве дренирующего слоя, в промышленном и гражданском строительстве – в качестве тепло- и пароизоляции.

Нетканые материалы, получаемые по технологии спанбонд:

– канвалан (СИБУР, Ортон, Россия, Кемерово), состав: полипропилен 100%,

– геотекстиль (СИБУР, Сибур-Геотекстиль, Россия, Сургут), состав: полипропилен 100%.

При спанджет технологи окончательная фиксация происходит с помощью водных струй под высоким давлением. Прочность готового материала несравнимо выше, чем у нетканого полотна, скрепленного любыми иными способами.

Благодаря всем трём способам производства, нетканые материалы стали  дешёвыми, прочными и долговечными материалами.

 

1.4 Классификация  и общая характеристика ассортимента  нетканых материалов.

Нетканые материалы классифицируют по следующим признакам:

по  назначению: бытовые, обтирочные, тарные, паковочные, обувные, основа для искусственных кож и под клеенку, прокладочные, фильтровальные, медицинские, мебельные и ватины;

по  сырьевому составу: хлопчатобумажные, полушерстяные, шелковые и льняные;

по  способу производства: холстопрошивные, нитепрошивные, тканепрошивные, иглопробивные, клеевые, комбинированные.

В соответствие с торговой классификацией каждому нетканому  материал присваивается артикул  по прейскуранту 031, состоящий из шести  цифр.

Первая цифра артикула обозначает нетканые текстильные материалы (полотна) – для всех материалов это цифра 9.

Все нетканые материалы делятся  сначала по волокнистому составу, обозначенному  в артикуле второй цифрой: 1 – хлопчатобумажные (включают и смешанные с вискозным волокном), 2 – полушерстяные, 3 – шелковые, 4 – льняные. Ведущее место по объему производства в настоящее время занимают хлопчатобумажные полотна. К шелковым относятся материалы из вискозного и синтетических волокон (их смесей).

Далее материалы делятся  на полотна типа тканей и ватина, а также по способу производства, что обозначается третьей цифрой в артикуле: полотна типа тканей: 1 – холстолрошивные, 2 – нитепрошивные, 3 – тканепрошивные, 4 – иглопробивные, 5 – клееные, 6 – комбинированные. К комбинированным относятся холстопрошивные с каркасной тканью, каркасные клееные и иглопробивные и др.; полотна типа ватина: 7 – холстопрошивные, 8 – иглопробивные.

Последующее деление производится по назначению и обозначается четвертой цифрой в артикуле: 1 – бытовые; 2 – обтирочные, тарные и паковочные; 3 – обувные; 4 – основа для ИК (искусственной кожи); 5 – прокладочные, фильтровальные, мебельные; 6 – ватин.

Пятая и шестая цифры в артикуле показывают порядковый номер полотна и характеризуют другие его особенности.

Ассортимент нетканых материалов достаточно широк и разнообразен.

Все нетканые полотна бытового назначения можно подразделить на материалы  для одежды, для обуви, для домашнего  обихода.

Материалы для одежды – полотна для верха одежды, прокладочные, утепляющие.

Полотна для верха одежды изготовляют различными методами, по составу они могут быть хлопчатобумажные, полушерстяные, шелковые; по назначению: пальтовые, костюмные и платьевые, для домашней и пляжной одежды. Указанные полотна различаются массой 1 мг, внешним оформлением и другими свойствам.