Что такое нетканые материалы? Объяснение определения, материалов и примеров

Определение Нетканая ткань : Что отличает его

Нетканый материал представляет собой лист или полотно волокон, соединенных вместе механическими, термическими или химическими средствами, без плетения, вязания или иного переплетения. Официальное определение отрасли, установленное INDA (Ассоциацией производителей нетканых материалов) и соответствующее стандарту ISO 9092, описывает нетканый материал как: изготовленный лист, полотно или полотно из направленно или хаотично ориентированных волокон, соединенных трением, когезией или адгезией, за исключением бумаги и изделий, изготовленных ткачеством, вязанием, тафтингом, скреплением стежков или мокрой укладкой с использованием текстильных волокон.

Критическое различие заключается в методе производства. В тканых и трикотажных изделиях отдельные нити механически переплетаются повторяющимся узором, создавая структуру ткани. В нетканом материале, волокнистое полотно само по себе является тканью — волокна укладываются в массу, а затем объединяются с помощью одного или нескольких процессов склеивания. Здесь нет этапа формирования пряжи, а часто вообще нет необходимости в прядении, поэтому нетканые материалы можно производить со значительно более высокими скоростями и с более низкой стоимостью квадратного метра, чем обычный текстиль.

Такой производственный подход придает нетканым материалам уникальный гибкий профиль характеристик: регулируя тип волокна, ориентацию волокон, базовую массу и метод скрепления, производители могут создавать ткани, которые будут жесткими или драпируемыми, впитывающими или отталкивающими, прочными или мягкими, биоразлагаемыми или очень долговечными - часто на одной производственной линии с небольшими корректировками процесса.

Из чего сделан нетканый материал?

Нетканые материалы могут быть произведены из исключительно широкого спектра волокон и полимеров. Выбор сырья напрямую определяет механическую прочность, химическую стойкость, термическое поведение, биоразлагаемость и стоимость конечного продукта. Основные категории:

Синтетические полимерные волокна

В большинстве объемов мирового производства нетканых материалов используются синтетические волокна, в первую очередь:

• Полипропилен (ПП) — наиболее широко используемое нетканое волокно в мире, ценимое за его низкую плотность, химическую стойкость, влагоотводящие свойства и простоту термического склеивания. Ткани ПП-спанбонд и мельтблаун составляют основу хирургических масок, подгузников и гигиенических изделий.
• Полиэстер (ПЭТ) — обеспечивает более высокую прочность на разрыв, лучшую термостойкость и превосходную стабильность размеров по сравнению с ПП. Широко используется в геотекстиле, фильтрующих материалах, автомобильных салонах и кровельных мембранах.
• Полиамид (Нейлон) — выбран для применений, требующих высокой стойкости к истиранию и химической стойкости, таких как фильтрационные рукава и технические промышленные ткани.
• Полиэтилен (ПЭ) — используется в более мягких пленкообразных нетканых ламинатах и в качестве связующего компонента в двухкомпонентных волокнистых структурах.

Натуральные и целлюлозные волокна

Нетканые материалы из натуральных волокон занимают меньшую, но растущую долю рынка, что обусловлено требованиями устойчивости и биоразлагаемости:

• Хлопок — используется в медицинской марле, подушечках для ухода за ранами, косметических салфетках и гигиенических продуктах, где мягкость контакта с кожей и впитывающая способность имеют решающее значение.
• Вискоза / Район — полусинтетическое целлюлозное волокно, полученное из древесной массы, широко используемое в салфетках и гигиенических нетканых материалах из-за его высокой впитывающей способности и мягкости на ощупь.
• Древесная масса (распушенная целлюлоза) — воздушная укладка в впитывающие сердцевины для подгузников, средств женской гигиены и прокладок при недержании.
• Джут, конопля и кенаф — более грубые натуральные волокна, используемые в сельскохозяйственных нетканых материалах, противоэрозионных матах и композитах из натуральных волокон для автомобильных панелей.

Специальные и двухкомпонентные волокна

Бикомпонентные (бико) волокна содержат два полимера в одной нити — обычно ядро с более высокой температурой плавления, окруженное оболочкой с более низкой температурой плавления. При термическом соединении оболочка плавится и сплавляет соседние волокна, в то время как сердцевина сохраняет свою структурную целостность. Это позволяет использовать высокоэластичные, эластичные нетканые материалы для фильтрации, изоляции и набивки без необходимости использования химических связующих. Специальные варианты включают стекловолокно для высокотемпературной фильтрации, углеродные волокна для композитных заготовок и биоразлагаемые волокна PLA (полимолочная кислота) для экологически чистой упаковки и сельскохозяйственного применения.

Как изготавливаются нетканые материалы: основные технологии производства

Метод склеивания и формирования полотна определяет физические характеристики готового нетканого материала в такой же степени, как и выбор волокна. Основными производственными процессами являются:

• Спанбонд — непрерывные нити экструдируются непосредственно из полимерной крошки, вытягиваются до тонкого диаметра и укладываются на движущуюся ленту, образуя полотно, которое затем термически или химически связывается. Производит прочные и легкие ткани на очень высоких скоростях линии. Основополагающая технология производства гигиенических и медицинских нетканых материалов.
• Мельтблаун — полимер экструдируется через фильеру и одновременно разжижается высокоскоростным горячим воздухом до очень тонких микроволокон (1–5 микрон), образующих самоклеющееся полотно с превосходной эффективностью фильтрации. Используется в качестве фильтрующего слоя в респираторах N95 и хирургических масках, часто в композитных конструкциях SMS (спанбонд-мелтблаун-спанбонд).
• Иглопробиватель — штапельные волокна прочесываются в паутину, а затем механически переплетаются тысячами зазубренных игл в секунду, скрепляя волокна вместе без использования клея или тепла. Производит плотные, прочные ткани, используемые в геотекстиле, основе для ковров, автомобильном войлоке и промышленной фильтрации.
• Гидроперепутывание (Спанлейс) — струи воды под высоким давлением переплетают волокна кардо- или мокрой укладки, образуя мягкую, драпируемую ткань, на ощупь напоминающую текстиль. Предпочтительная технология для салфеток премиум-класса, медицинских простыней и косметических подушечек.
• авиационная укладка — волокна диспергируются в воздушном потоке и осаждаются на формующую проволоку, затем соединяются термически или с помощью латексных связующих. Создает объемные структуры с высокой впитывающей способностью, используемые в сердцевинах подгузников и салфетках.
• Мокрая укладка — волокна суспендируются в воде и откладываются на формующее сито, аналогично производству бумаги. Используется для специальных нетканых материалов, таких как маты из стекловолокна, чайные пакетики и сепараторы аккумуляторов.

Примеры нетканых материалов в разных отраслях

Нетканые материалы являются одними из наиболее распространенных инженерных материалов в современном производстве. Их сфера применения варьируется от одноразовых одноразовых материалов до инфраструктурных материалов со сроком службы 50 лет. Следующие примеры иллюстрируют широту категории:

Нетканый материал и тканый материал: ключевые различия для покупателей и спецификаторов

Для менеджеров по закупкам и разработчиков продукции, оценивающих, подходит ли тканый или нетканый материал для данного применения, компромиссы в производительности хорошо известны:

• Стоимость и скорость изготовления — нетканые материалы производятся в рамках единого непрерывного процесса, часто при скорости линии, превышающей 600 метров в минуту для спанбонда. Тканые ткани требуют прядения, ткачества и отделки волокон на отдельных этапах. Для крупносерийного производства нетканые материалы имеют более низкую стоимость за квадратный метр.
• Анизотропия растяжения — тканые материалы имеют четко выраженную прочность в машинном направлении и в поперечном направлении, согласованную с ориентацией пряжи, что обеспечивает предсказуемую нагрузку в обоих направлениях. Нетканые материалы, особенно со случайно ориентированными волокнистыми полотнами, могут быть рассчитаны на квазиизотропную прочность, что выгодно в геотекстильных и фильтрационных приложениях, где направление напряжений непредсказуемо.
• Пористая структура и фильтрация — извилистая, случайная пористая структура нетканых материалов делает их эффективными фильтрующими материалами; тканые ткани имеют регулярные, предсказуемые отверстия, которые лучше подходят для разделения по размеру, чем для глубинной фильтрации.
• Драпировка и эстетика — тканые и трикотажные ткани сохраняют преимущества в одежде и домашнем текстиле, где имеют значение драпируемость, восстановление после растяжения и визуальная текстура. Нетканые материалы, используемые в этих приложениях, например, в качестве прокладок и плавких прокладок, выбираются для функциональных, а не эстетических целей.
• Долговечность и устойчивость к стирке — тканые материалы обычно превосходят одноразовые нетканые материалы при многократной стирке и износе, хотя прочные нетканые материалы (иглопробивной геотекстиль, термоскрепленные автомобильные ткани) рассчитаны на срок службы, измеряемый десятилетиями.

Принимая решение о выборе поставщиков, покупатели должны определить критические параметры производительности — базовую массу (г/м²), прочность на разрыв (MD и CD), удлинение при разрыве, поведение при обращении с жидкостями и любые нормативные сертификаты (OEKO-TEX, ISO 10993 для медицины, EN 14683 для лицевых масок) — прежде чем запрашивать образцы. Авторитетные поставщики нетканых материалов предоставят полные технические паспорта, а для медицинских применений или приложений, контактирующих с пищевыми продуктами, соответствующие протоколы испытаний сторонних производителей в качестве стандартной документации.