Что такое нетканое полотно: виды полипропилена, водостойкость и ПП-мешки

Что такое Нетканое полотно ?

Нетканый материал представляет собой лист или полотно волокон, соединенных вместе механическими, термическими или химическими средствами — без переплетения, вязания или какого-либо переплетения отдельных нитей. В определении INDA (Ассоциации производителей нетканых материалов) нетканые материалы описываются как комплексы инженерных волокон, которые не ткут и не трикотажные и которые не перерабатываются в пряжу в качестве промежуточного этапа. Волокна укладываются в паутину — хаотично, направленно или слоями — а затем объединяются в целостную листовую структуру.

Метод склеивания определяет свойства конечной структуры в такой же степени, как и тип волокна. Термически скрепленные нетканые материалы сплавляются под действием тепла — либо посредством каландрирования (горячие валки, которые плавят места пересечения волокон), либо скрепления с помощью воздуха (горячий воздух проходит через полотно). В химически связанных нетканых материалах используются связующие смолы, наносимые путем насыщения, распыления или печати. Механически скрепленные типы включают иглопробивные ткани (иглы с зазубринами физически спутывают волокна) и ткани с гидросплетением (спанлейс), где струи воды под высоким давлением скрепляют волокнистое полотно без какого-либо связующего вещества. Каждый метод позволяет получить ткань с различными характеристиками прочности, мягкости, проницаемости и стоимости, подходящую для различных конечных целей.

Нетканые материалы являются одним из наиболее быстрорастущих сегментов мировой текстильной промышленности, сфера применения которого охватывает одноразовые медицинские и гигиенические изделия, прочный геотекстиль и строительную фильтрацию, интерьер автомобилей, чехлы для сельскохозяйственных культур и многоразовые сумки для покупок. Мировой рынок нетканых материалов превысил 50 миллиардов долларов США в 2023 году и продолжает расти, что обусловлено спросом на гигиенические товары, инвестициями в инфраструктуру и переходом от одноразового пластика в упаковке.

Разница между тканым и нетканым материалом

Структурное различие между ткаными и неткаными материалами является фундаментальным и определяет почти все различия в их свойствах и применении.

A тканая ткань производится на ткацком станке путем переплетения двух перпендикулярных наборов нитей — основы (вдоль) и утка (поперек) — по определенному повторяющемуся рисунку. Извитость, создаваемая в месте перекрещивания нитей, придает тканым материалам характерную стабильность размеров, стабильную форму и анизотропную прочность (сильнее вдоль осей пряжи, слабее по диагонали). Тканые материалы требуют промежуточных этапов прядения волокон в пряжу, а затем переплетения пряжи на ткацком станке, что делает их более трудоемкими и, как правило, более дорогими на единицу площади, чем нетканые материалы.

A нетканый материал идет непосредственно от волокна или полимера к готовому листу, минуя прядение и плетение. Именно такое прямое преобразование является причиной того, что нетканые материалы экономически выгодны при очень низкой плотности основы: полипропиленовый спанбонд плотностью 10–20 г/м², используемый в медицинских простынях и покрывалах, не может быть экономично произведен в качестве тканого материала. Компромисс заключается в том, что большинство нетканых материалов имеют более низкую прочность на разрыв для своего веса, чем тканые материалы, ограниченное восстановление после растяжения и - во многих конструкциях - меньшую прочность поверхности при истирании.

Что такое полипропиленовый нетканый материал?

Нетканое полотно из полипропилена (ПП) является доминирующим материалом в мировом производстве нетканых материалов, на его долю приходится около 60% всего выпуска нетканых материалов по весу. Его производят в основном процесс спанбонд : гранулы полипропиленовой смолы плавятся в экструдере и пропускаются через тонкие фильеры с образованием непрерывных нитей, которые укладываются на движущуюся конвейерную ленту в произвольном порядке, а затем термически соединяются - обычно с помощью нагретого каландра, который точечно сваривает нити в точках их пересечения, не расплавляя все полотно. В результате получается связная ткань, производимая на единой интегрированной производственной линии от сырого полимера до готового рулона, без каких-либо промежуточных волокон или пряжи.

Свойства полипропиленового нетканого материала спанбонд хорошо подходят для широкого спектра применений: он легкий (типичная плотность составляет от 10 до 150 г/м²), химически инертный, устойчивый к большинству кислот, щелочей и растворителей, стабильный по размерам и может производиться шириной до 5 метров на коммерческих линиях. Его температура плавления около 160°C означает, что он выдерживает процессы стерилизации, но его нельзя гладить напрямую. Полипропилен имеет плотность 0,91 г/см³ — ниже, чем у воды, — что означает, что полипропиленовая ткань и изделия плавают и легко поддаются вторичной переработке при отделении от других материалов.

Нетканое полотно из полипропилена также производится методом выдувания из расплава, при котором расплавленный полипропилен прогоняется через гораздо более тонкие отверстия матрицы и вытягивает нити высокоскоростным горячим воздухом для получения чрезвычайно тонких микроволокон (диаметр 1–5 микрон по сравнению с 15–35 микронами для спанбонда). Мельтблаун-ПП имеет гораздо меньший размер пор и используется в качестве фильтрующего слоя в респираторах N95 и хирургических масках. Композиты SMS (спанбонд-мелтблаун-спанбонд) накладывают мягкий, прочный внешний слой из спанбонда с фильтрующим сердечником, полученным методом выдувания из расплава, чтобы сочетать структурную целостность с барьерными характеристиками — стандартная конструкция для одноразовых медицинских халатов, простыней и гигиенических чехлов.

Водостойкий ли полипропилен? Объяснение водонепроницаемого нетканого материала

Полипропилен по своей природе гидрофобен — его неполярная молекулярная структура не имеет сродства к воде, а вода не смачивает и не проникает в поверхность ПП-волокон при нормальных условиях. Эта внутренняя гидрофобность означает, что нетканый материал из полипропилена противостоит проникновению воды на уровне волокон. Однако то, является ли нетканый полипропиленовый материал эффективным водонепроницаемым при использовании, зависит от его конструкции, в частности, от размера пор между волокнами относительно давления воды на поверхность ткани.

Стандартный нетканый материал из полипропилена спанбонд (используется в сумках, гигиенических чехлах и сельскохозяйственных пленках) водостойкий, но не полностью водонепроницаемый под гидростатическим давлением. Он отталкивает легкие брызги и небольшой дождь, но позволяет воде проникать под постоянным давлением или при погружении, поскольку поры между волокнами, хотя и небольшие, но не герметичны. Сопротивление гидростатического напора типичного полипропилена спанбонд плотностью 40–80 г/м² составляет 50–200 мм по сравнению с 1000–10 000 мм для полностью водонепроницаемого тканого материала с ламинатом из полиуретановой мембраны.

действительно водостойкий нетканый материал достигается за счет дополнительной обработки: ламинирование полиэтиленовой (ПЭ) пленки на ПП-спанбонд-основу создает композит с нулевым проникновением жидкости в слой пленки, сохраняя при этом мягкую, тканеподобную поверхность лицевой стороны нетканого материала. Эта нетканая конструкция из ПП, ламинированная полиэтиленом, является стандартной для одноразовых покрытий для медицинских столов, водонепроницаемых чехлов для матрасов и пленок для сельскохозяйственной мульчи, где требуется непроницаемость для жидкостей, а также стоимость и преимущества в обращении с нетканой структурой. Альтернативно, полотно спанбонд может быть покрыто водоотталкивающим покрытием (на основе фторуглерода или силикона) для улучшения отталкивания поверхности без полной гидроизоляции — подходит для применений, где воздухопроницаемость должна поддерживаться наряду с водонепроницаемостью, например, защитные комбинезоны и укрытия для сельскохозяйственных культур.

ПП нетканые мешки: свойства и применение

Полипропиленовые нетканые пакеты — многоразовые пакеты с жесткими стенками, пригодные для яркой печати, широко используемые в качестве продуктовых сумок, рекламных пакетов и сумок для розничной торговли — изготавливаются из нетканого полипропиленового материала спанбонд, обычно плотностью 70–120 г/м², разрезаются и сшиваются или свариваются ультразвуком в форму мешка. Они стали известной альтернативой одноразовым пластиковым пакетам и получили широкое распространение в розничной торговле по всему миру в качестве фирменной многоразовой упаковки.

Практические свойства, которые делают полипропилен спанбонд хорошо подходящим для изготовления пакетов, включают его жесткость (термически скрепленная структура сохраняет форму без рамки), отличные возможности для печати (поверхность допускает использование сольвентных и водных чернил для высококачественной графики), малый вес и стоимость. Стандартная сумка для продуктов из нетканого полипропилена плотностью 80 г/м² весит примерно 50–70 граммов и может выдерживать нагрузку 5–10 кг, не рвясь, если швы правильно укреплены — грузоподъемность зависит в первую очередь от конструкции шва и способа крепления ручек, а не от прочности ткани на разрыв.

Мешки из нетканого полипропилена продаются как многоразовые и пригодные для вторичной переработки, но оба утверждения требуют уточнения. Возможность повторного использования является реальной: исследования показали, что ПП-мешки из нетканого материала имеют срок службы 50–100 использований в обычных условиях розничной торговли, прежде чем ручка или шов сломаются. Точка безубыточности для окружающей среды по сравнению с одноразовыми пластиковыми пакетами из ПЭНП (с точки зрения общего воздействия на жизненный цикл) обычно определяется как 8–12 использований, что означает, что пакеты, используемые последовательно в течение сезона или более, приносят чистую экологическую выгоду. Технически возможность вторичной переработки возможна — полипропилен является широко перерабатываемым полимером, — но на практике формат сумки, вес ткани и конструкция из смешанного материала (ткань плюс ручки плюс любой ламинат или усиление) затрудняют сортировку и обработку в стандартных потоках переработки. На некоторых рынках существуют специальные программы переработки полипропиленового текстиля, но они не являются общедоступными.

Помимо розничных сумок для покупок, ПП-мешки из нетканого материала используются для производства сельскохозяйственных семян и удобрений, промышленной упаковки для сыпучих материалов (в больших мешках / биг-бэгах используется тканый ПП, но меньшие нетканые мешки используются для пищевых продуктов и гигиенически чувствительного содержимого), мешки для медицинских отходов и рекламные сумки для мероприятий, выставок и брендового маркетинга.