Нетканое полотно ПП: виды, свойства и руководство по применению

Что такое ПП нетканый материал ?

Нетканое полотно из полипропилена — нетканое полотно из полипропилена — представляет собой листовой материал, производимый путем склеивания или переплетения полипропиленовых волокон механическими, термическими или химическими средствами, а не плетением или вязанием. В результате получается текстильный материал с непрерывной структурой волокон, без переплетения нитей и свойствами, которые можно точно подобрать, регулируя сорт полимера, диаметр волокна, метод скрепления и базовую массу. Мировое производство полипропиленовых нетканых материалов превышает 20 миллионов метрических тонн в год. , что делает его одним из самых объемных технических тканей в мире.

Полипропилен является доминирующим полимером для нетканых материалов по трем причинам: его плотность 0,91 г/см³ является самой низкой из всех товарных термопластов (что означает большую площадь покрытия на килограмм), его температура плавления примерно 160–165°C обеспечивает надежное термическое соединение без разрушения, а его химическая стойкость к кислотам, щелочам и большинству растворителей делает его подходящим для требовательных применений, в которых натуральные волокна могут выйти из строя.

Производственные процессы и их структурные различия

Метод производства определяет диаметр волокна, прочность соединения, текстуру поверхности и механические свойства. Четыре основных процесса, используемых для изготовления нетканого материала из полипропилена:

• Спанбонд (СС или СМС): Расплавленный полипропилен экструдируется через фильеры, вытягивается в непрерывные нити диаметром 10–35 мкм и укладывается на движущуюся ленту, образуя полотно. Полотно термически каландрируется между нагретыми валками для соединения точек пересечения нитей. Спанбонд ПП — наиболее широко производимый нетканый материал в мире, обладающий высокой прочностью на разрыв, стабильностью размеров и постоянной плотностью от 10 до 200 г/м². SMS (спанбонд-мелтблаун-спанбонд) сочетает в себе тонковолокнистую сердцевину из расплава, выдутую из расплава, между двумя слоями спанбонда для повышения эффективности фильтрации.
• Мельтблаун: Высокоскоростной горячий воздух превращает экструдированный полипропилен в ультратонкие волокна, обычно диаметром 0,5–5 мкм, что намного тоньше, чем нити спанбонд. Полотно из микроволокна имеет большую площадь поверхности и извилистый путь потока, что придает полипропилену, выдутому из расплава, его характерные фильтрационные и барьерные свойства. Используется в качестве фильтрующего слоя в респираторах N95, хирургических масках и предварительных фильтрах HEPA.
• Игла-пробойник: Штапельные ПП-волокна прочесываются в войлок и механически переплетаются тысячами игл с зазубринами, прокалывающими полотно в минуту. Полученная ткань получается толстая, плотная и очень прочная. Иглопробивные нетканые материалы из полипропилена используются в геотекстиле, обивке багажника автомобилей и в качестве замены промышленного войлока, где толщина и стойкость к истиранию имеют большее значение, чем тонкая фильтрация.
• Термическое соединение (проходное и каландрированное): Двухкомпонентные штапельные волокна ПП/ПЭ или ПП/ПП соединяются при нагревании либо путем пропускания горячего воздуха через полотно, либо путем пропускания полотна между нагретыми каландровыми валками. Ткани, скрепленные термоскреплением, имеют мягкую, гладкую поверхность, хорошо впитывают влагу и являются основным субстратом для верхних слоев детских подгузников, изделий для взрослых, используемых при недержании, и гигиенических салфеток.

Ключевые свойства нетканого материала ПП

Основные сегменты приложений

Сочетание ПП нетканого материала с низкой стоимостью, технологичностью и настраиваемыми характеристиками сделало его предпочтительным материалом в шести основных сегментах конечного использования:

• Гигиенические и медицинские: На верхние листы подгузников, хирургические простыни, халаты, маски для лица и стерилизационную пленку приходится самый большой объем потребления ПП нетканых материалов. Спанбонд медицинского назначения и ткани SMS должны соответствовать стандартам ISO 13485 и EN 13795 по барьерным характеристикам и чистоте частиц.
• Геотекстиль: Иглопробивные и тяжелые полипропиленовые ткани спанбонд (100–300 г/м²) используются для разделения основания дорог, борьбы с эрозией, фильтрации дренажа и защиты покрытия свалок. Геотекстиль ПП устойчив к почвенным кислотам и биологическому разложению и имеет срок службы, превышающий 50 лет, при использовании под землей при использовании соответствующих стабилизаторов.
• Сельское хозяйство: Легкий полипропилен-спанбонд (17–30 г/м²) используется в качестве укрывной ткани для защиты растений от мороза, вредителей и града, пропуская при этом 70–85% падающего света. В отличие от полиэтиленовой пленки, ПП нетканый материал пропускает воздух, устраняя образование конденсата и снижая воздействие грибковых заболеваний.
• Фильтрация: Ламинаты из мелтблауна PP и SMS служат фильтрующими материалами в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (MERV 8–16), картриджах для фильтрации жидкостей, автомобильных салонных воздушных фильтрах и системах сбора промышленной пыли. Электростатический заряд, сохраняемый естественным путем или намеренно нанесенный на полипропилен, полученный методом экструзии из расплава, значительно повышает эффективность улавливания частиц без увеличения сопротивления воздушному потоку.
• Упаковка: Пакеты для покупок из нетканого полипропилена (80–120 г/м²) стали доминирующим материалом для многоразовых сумок на рынках, где запрещены одноразовые пластиковые пакеты. Нетканый материал из полипропилена также используется в производстве сумок для одежды, защитных чехлов для мебели и промышленной упаковочной пленки.
• Автомобильная промышленность: Иглопробивные нетканые материалы ПП используются для изготовления обшивки багажника, утеплителя капота, подложки дверных полотен, подкладки ковров. Их легкий вес, пластичность и способность поглощать или гасить звук делают их экономически эффективной заменой более тяжелых тканых или пенопластовых компонентов.

Обработка поверхности и функциональная отделка

Нетканый материал из необработанного ПП гидрофобен. Обработка поверхности, применяемая во время или после производства, значительно расширяет функциональный диапазон материала:

• Гидрофильная отделка: Обработка поверхностно-активными веществами или плазменная активация делает ткань смачиваемой для гигиенических применений, где требуется быстрое прохождение жидкости. Прочное гидрофильное покрытие сохраняет смачиваемость при многократной стирке.
• Гидрофобная/отталкивающая отделка: Фторуглеродные или силиконовые покрытия улучшают барьерные характеристики для хирургических халатов, защитных комбинезонов и чехлов для уличной мебели.
• Антистатическая обработка: Интеграция углеродного волокна или проводящее покрытие предотвращает накопление статического заряда в упаковке электроники и в чистых помещениях.
• Антимикробная отделка: Ионы серебра, оксид цинка или соединения четвертичного аммония наносятся на медицинские и гигиенические нетканые материалы из ПП для подавления роста бактерий и грибков на поверхности ткани.
• Огнезащитная обработка: Безгалогеновые вспучивающиеся добавки или добавки на основе фосфора, включенные в полипропиленовую смолу или наносимые в качестве верхнего покрытия, приводят ткани в соответствие с авиационными стандартами EN 13501, NFPA 701 и FAR 25.853.
• УФ-стабилизация: Соединения маточной смеси HALS (светостабилизатор на основе затрудненных аминов), включенные в концентрации 0,3–1,5%, продлевают срок службы на открытом воздухе с недель до нескольких лет, что имеет решающее значение для сельскохозяйственных покрытий и геотекстиля.

Соображения устойчивого развития

Нетканый материал из полипропилена вызывает постоянные споры об экологичности. С точки зрения экологического кредита, полипропилен требует значительно меньше энергии для производства, чем из полиэстера или нейлона Его низкая плотность означает меньшее количество полимера на единицу площади, чем у конкурирующих материалов, и теоретически он пригоден для вторичной переработки под кодом смолы №5. Согласно оценкам жизненного цикла, опубликованным Европейским агентством по окружающей среде, многоразовые мешки из нетканого полипропиленового материала обеспечивают чистую экологическую выгоду по сравнению с одноразовыми полиэтиленовыми мешками примерно после 11 использований.

Что касается ответственности, ПП представляет собой полимер, полученный из ископаемого топлива, который не разлагается в почве или морской среде в течение любого практически осуществимого периода времени. Загрязненные или композитные нетканые материалы из полипропилена (например, ламинированные или склеенные материалы) на практике трудно переработать даже там, где существует инфраструктура сбора. Отрасль реагирует несколькими подходами:

• Биологический ПП, производимый из пропилена, полученного из сахарного тростника (в настоящее время коммерческие объемы ограничены)
• Нетканые полипропиленовые нетканые материалы, изготовленные из вторичного сырья и изготовленные из бывшей в употреблении или промышленной полипропиленовой смолы.
• Рекомендации по проектированию с учетом возможности вторичной переработки, исключающие использование несовместимых ламинатов и добавок
• Химическая переработка (пиролиз) смешанных потоков отходов ПП, где механическая переработка нецелесообразна.

Часто задаваемые вопросы

• Безопасно ли нетканое полотно из ПП для контакта с пищевыми продуктами и для медицинского использования?

  Первичный полипропилен по своей природе нетоксичен и одобрен FDA (21 CFR 177.1520) и Регламентом ЕС 10/2011 для контакта с пищевыми продуктами. Нетканые материалы из полипропилена медицинского назначения дополнительно должны соответствовать стандарту ISO 10993 по биосовместимости и производиться в контролируемых условиях для удовлетворения требований к чистоте в отношении твердых частиц и микробов. Наличие технологических добавок, красителей или средств обработки поверхности может повлиять на нормативный статус и должно быть проверено у поставщика для конкретных применений.

• Чем нетканое полотно из полипропилена отличается от нетканого материала из полиэстера?

  Нетканый материал из ПП легче (плотность 0,91 г/см³ по сравнению с 1,38 г/см³ для ПЭТ) и дешевле, что делает его более экономичным для применения на площадях. Полиэфирный нетканый материал обладает более высокой термостойкостью (рабочая температура до 150–200°C по сравнению с 100°C для ПП), лучшей стабильностью размеров при повышенных температурах и превосходной устойчивостью к ультрафиолетовому излучению без стабилизирующих добавок. Для требовательных применений, требующих термического воздействия или воздействия на открытом воздухе, часто предпочитают ПЭТ, несмотря на его более высокую стоимость за килограмм.

• Какую плотность нетканого полипропиленового полотна следует указывать для многоразовых сумок для покупок?

  Стандартный диапазон многоразовых сумок для покупок из нетканого полипропиленового материала составляет 80–120 г/м². Ткань плотностью 80 г/м² легкая и экономичная, но имеет ограниченную долговечность при тяжелых нагрузках. Плотность 100 г/м² является наиболее распространенной коммерческой спецификацией, обеспечивающей хороший баланс прочности, пригодности для печати и стоимости. Плотность 120 г/м² и выше обеспечивает заметно улучшенную несущую способность и прочность шва для пакетов премиум-класса. Все, что ниже 60 г/м², обычно слишком тонкое для надежного многократного использования.

• Можно ли печатать на полипропиленовом нетканом материале?

  Да. На нетканом полипропиленовом материале широко печатают флексографскую печать красками на водной основе или УФ-отверждаемыми красками, трафаретную печать и цифровую струйную печать. Поскольку ПП имеет низкую поверхностную энергию, перед печатью обычно применяется обработка коронным разрядом, чтобы улучшить адгезию чернил и предотвратить размазывание. Флексографская печать на нетканом ПП-спанбонде позволяет достигать ширины печати до 3,2 м при коммерческой скорости, что делает ее экономически эффективной для больших тиражей фирменных пакетов, сельскохозяйственных чехлов и медицинской упаковки.

• Чем отличается флизелин СМС от СММС?

  SMS (спанбонд-мелтблаун-спанбонд) представляет собой трехслойный ламинат: два внешних слоя спанбонд обеспечивают механическую прочность и стойкость к истиранию, а центральный слой мелтблаун обеспечивает фильтрацию и барьерные свойства для жидкости. SMMS добавляет второй слой мелтблаун (спанбонд-мелтблаун-мелтблаун-спанбонд) для улучшения барьерных характеристик при той же или меньшей общей плотности. SMMS — это стандартная конструкция для хирургических халатов и простыней с более высокими техническими характеристиками, где устойчивость к проникновению жидкости должна соответствовать требованиям EN 13795 уровня 2 или уровня 3.