Выбор нетканого материала – ПП, ПЭТ и основные характеристики

Что такое нетканый материал и как он производится

Нетканое полотно представляет собой плоский листовой материал, получаемый путем склеивания или перепутывания волокон напрямую, без прядения их в пряжу или переплетения на ткацком станке. Определение, принятое в ISO 9092, описывает это как изготовленный лист, полотно или полотно из направленно или хаотично ориентированных волокон, соединенных трением, когезией или адгезией. . Поскольку этап изготовления пряжи исключен, производственные линии могут работать со скоростью 300–600 метров в минуту по сравнению с примерно 10 метрами в минуту для обычного ткачества — преимущество в скорости, которое делает нетканые материалы одной из самых быстрорастущих категорий материалов в мировом производстве.

Три доминирующих метода производства: спанбонд, выдувание из расплава и иглопробивное производство. При производстве спанбонда, на долю которого приходится большая часть мирового объема нетканых материалов, полимерные гранулы плавятся, экструдируются через фильеры в непрерывные нити, укладываются на движущуюся конвейерную ленту и термически связываются под нагретыми каландровыми валками. В результате получается однородная, легкая ткань с предсказуемыми характеристиками растяжения и постоянным плотностью в г/м² (граммах на квадратный метр) по всей ширине рулона. Мельтблаун позволяет получить более тонковолокнистое полотно с превосходными фильтрующими характеристиками, но меньшей прочностью на разрыв; эти два материала часто ламинируются как SMS (спанбонд-мелтблаун-спанбонд) для медицинских и гигиенических применений.

Нетканое полотно из полипропилена и нетканое полотно из полиэстера

Полипропилен (ПП) и полиэстер (ПЭТ) — это два полимера, на долю которых приходится подавляющее большинство производства нетканых материалов во всем мире. Выбор между ними – это, по сути, решение о рабочая температура, химическая среда и требования к концу срока службы — не просто стоимость.

Сравнение ПП-спанбонда и полиэфирного нетканого материала по ключевым эксплуатационным параметрам.

Нетканый материал из полиэстера (ПЭТ) предпочтительнее ПП в трех повторяющихся сценариях: где рабочая температура превышает 80°C (компоненты автомобильного моторного отсека, упаковочные вкладыши горячего розлива), где критическая стабильность размеров при механической нагрузке (геотекстиль, ковровая подложка, сепараторы аккумуляторов) и где собственная стойкость к ультрафиолетовому излучению снижает сложность аддитивных работ. Для подавляющего большинства применений — гигиена, сельское хозяйство, сумки для покупок, подложка мебели — Спанбонд ПП – экономичный и технически адекватный выбор. , а его более низкая плотность означает, что рулон эквивалентного веса в г/м² покрывает большую площадь на килограмм сырья.

Ключевые характеристики, определяющие качество нетканых материалов

Оценка нетканого материала для закупок требует не только показателей GSM. Несколько взаимосвязанных параметров определяют, будет ли ткань работать по назначению.

• Базовый вес (г/м²) — масса квадратного метра является основной характеристикой, но не является надежным показателем качества. Ткань плотностью 40 г/м2, изготовленная из тонких нитей при высоком давлении склеивания, превосходит ткань плотностью 40 г/м2, изготовленную из более грубых волокон при более низком каландровом давлении, как по прочности на разрыв, так и по однородности.
• Предел прочности (MD и CD) — измеряется в Н/5 см как в машинном направлении (MD, вдоль валка), так и в поперечном направлении (CD, по ширине). Прочность CD в тканях спанбонд постоянно ниже, чем MD из-за смещения ориентации нити; соотношение CD/MD выше 0,5 указывает на хорошо сбалансированное соединение. Коэффициенты ниже 0,3 указывают на то, что ткань легко рвется по ширине рулона.
• Удлинение при разрыве - актуально для применений, связанных с растяжением или деформацией. Сельскохозяйственные покровные ткани и геотекстиль требуют более высокого удлинения; Ткани для упаковки и изготовления этикеток требуют небольшого удлинения для обеспечения стабильности размеров во время печати и переработки.
• Индекс однородности (CV%) — коэффициент изменения базовой массы по ширине рулона. Ткани премиум-класса сохраняют CV ниже 3–4%; товарные ткани могут стоить 8–12%. Высокий CV приводит к появлению видимых светлых/темных полос в проходящем свете и нестабильной адгезии отпечатка.
• Гидрофильная и гидрофобная обработка — немодифицированный ПП по своей природе гидрофобен. Гидрофильная отделка наносится путем центрифугирования нити или путем местной обработки готового рулона, что позволяет ткани впитывать и пропускать жидкости, что необходимо для покрытия подгузников и подложек для протираний. Гидрофобная обработка (фторуглеродное или силиконовое покрытие) увеличивает водоотталкивающие свойства для медицинских барьерных применений.
• Мягкость — оценивается субъективно по ручке и количественно с помощью системы оценки Kawabata (KES) для гигиенических тканей премиум-класса. Более тонкий диаметр нити (измеряется в денье или дтекс) обеспечивает более мягкое ощущение на руке: полипропиленовая нить плотностью 1,5 денье ощущается заметно мягче, чем нить плотностью 3,0 денье при том же г/м².

Основные области применения и что они требуют

Нетканые материалы – это не отдельный продукт, а платформенная технология. Один и тот же процесс спанбонда дает радикально разные конечные продукты за счет регулирования марки полимера, плотности нити, рисунка скрепления и обработки поверхности.

Сельское хозяйство и защита растений

Ткани спанбонд ПП плотностью 17–30 г/м2 используются в качестве плавающих покрытий рядов, которые пропускают 85–92% падающего света, одновременно повышая температуру микроклимата на 2–4°C. В стандартную комплектацию входят марки, стабилизированные УФ-излучением, с устойчивостью к УФ-излучению не менее 1500 часов; нестабилизированная ткань портится за один сезон. Клетчатый и тисненый рисунок поверхности улучшает аэродинамические характеристики за счет снижения подъемной силы ветра в установках с большими пролетами.

Упаковка и многоразовые сумки

На рынке многоразовых сумок для покупок используется ПП-спанбонд плотностью 60–100 г/м². Пригодность к печати является ключевой характеристикой: ткань должна воспринимать чернила на водной основе без растекания, а уровень обработки коронным разрядом выше 38 дин/см является базовым уровнем для стабильной адгезии. Ламинированные конструкции (ПП-спанбонд-БОПП-пленка) обеспечивают гидроизоляцию при упаковке продуктов и сумок-холодильников.

Геотекстиль и гражданское строительство

Иглопробивные полиэфирные нетканые материалы плотностью 150–500 г/м2 являются доминирующим геотекстильным материалом для разделения дорожного основания, укрепления насыпей и дренажной фильтрации. ПЭТ превосходит ПП в этом применении, поскольку сопротивление ползучести при постоянной нагрузке на грунт имеет решающее значение — более низкая температура плавления ПП и более высокая скорость ползучести под напряжением делают его непригодным для долговременных несущих геотехнических работ в теплом климате.

Автомобильные внутренние накладки

Нетканые материалы служат в качестве обивки багажника, подложки дверных панелей, усиления обивки потолка и акустической изоляции в автомобилях. Иглопробивной материал из полиэстера является доминирующим выбором. поскольку он соответствует стандартам выбросов ЛОС, требуемым европейскими и китайскими автопроизводителями (GB/T 27630-2011 в Китае; VDA 278 в Германии), выдерживает температуру 80–90°C, типичную для салона припаркованного автомобиля, и может подвергаться термоформованию в сложные трехмерные формы.

Устойчивое развитие, переработанный контент и тенденции регулирования

Нетканые материалы подвергаются все большему вниманию, поскольку регулирование использования одноразового пластика расширяется во всем мире. Директива ЕС об одноразовых пластиках (2019/904) напрямую ограничивает некоторые виды применения нетканых материалов в секторах гигиены и общественного питания, стимулируя спрос на альтернативы на биологической основе и переработанные альтернативы. Реакция отрасли приняла два основных направления.

Нетканые материалы из переработанного ПЭТ (rPET) производятся из хлопьев использованных ПЭТ-бутылок или отходов промышленного ПЭТ, переработанных в штапельное волокно или непрерывную нить. Нетканые материалы из rPET могут содержать 30–100% переработанного материала и все чаще используются в автомобильной, геотекстильной и промышленной протирочной промышленности, где эстетические и эксплуатационные свойства эквивалентны первичному ПЭТ. Данные оценки жизненного цикла неизменно показывают сокращение выбросов углекислого газа на 30–50% по сравнению с неткаными материалами из первичного ПЭТ, когда содержание переработанного материала превышает 50%.

Нетканые материалы на основе полимолочной кислоты (PLA) биологического происхождения. производятся из полимера молочной кислоты, полученного из кукурузы или сахарного тростника, и подлежат компостированию в промышленных условиях (EN 13432). Нетканые материалы PLA коммерчески жизнеспособны в производстве ткани для чайных пакетиков, подложек для горшков для рассады и медицинских покрывал, где короткий срок службы и контролируемые условия утилизации совпадают с окном компостируемости PLA. Они не подходят в качестве универсальной замены спанбонду из ПП — температура тепловой деформации PLA, составляющая около 55°C, ограничивает его использование в теплых условиях, а более высокая стоимость сырья (обычно 2–3 ПП на кг) ограничивает объемное применение.

Для групп закупок, покупающих нетканые материалы на международном уровне, наиболее подходящей сертификацией является запрос: ОЭКО-ТЕКС Стандарт 100 , который проверяет отсутствие вредных химических веществ в четырех классах продуктов на основе близости конечного использования к коже. Класс I (товары для младенцев) имеет самые строгие ограничения; Класс IV (промышленное применение) самый спокойный. Сертификация Global Recycled Standard (GRS) обеспечивает стороннюю проверку заявлений о переработанном содержимом для покупателей, которым требуется документация цепочки поставок.