Типы нетканых материалов. Новые виды нетканых материалов

Неткаными называют текстильные полотна, изготовленные из одного или нескольких слоев текстильных материалов (иногда в сочетании их с нетекстильными материалами), элементы структу­Ры которых скреплены различными способами.

Основой нетканых полотен могут служить волокнистый холст, система нитей, ткань или трикотажное полотно и разнообразные Их комбинации. В качестве элементов структуры могут быть исполь­зованы и нетекстильные материалы, в частности полимерные плен­ки или сетки. Скрепление структурных элементов нетканых поло­тен осуществляют различными способами: провязыванием нитя­ми и волокнами, иглопробиванием, склеиванием, сваркой, свой - лачиванием и др.

Разнообразие способов производства нетканых полотен поло­жено в основу их классификации (схема 1.5). По способам скреп­ления различают нетканые полотна трех классов: скрепленные Механическим, физико-химическим и комбинированным спосо­бами. Классы полотен, в свою очередь, подразделяются на под­классы. Далее деление полотен ведется на группы в зависимости от »8ида основы материала: холст, система нитей, каркас и их различ­ие сочетания.

T Строение нетканых полотен. Структура нетканых полотен в зна­чительной степени определяется способом производства. Техноло­гический процесс изготовления нетканых полотен складывается

Двух этапов: подготовки основы (холста, системы нитей, ткани № т. п.) и ее скрепления.

Lj Подготовка волокнистого холста заключается в подборе смеси ролокон и нитей, разрыхлении, смешивании, очистке и прочесы­вании волокнистой массы и формировании холста. Для производ-

Ства нетканых полотен широко используются волокна и нити на­туральные (хлопковые, шерстяные, льняные) и химические (вис­козные, капроновые, лавсановые, нитроновые и др.) в различных сочетаниях, что позволяет получать материалы с разнообразными свойствами. В производстве нетканых полотен некоторых видов применяют волокна как стандартной длины, так и короткие (не менее 3 мм), отходы прядильного производства, утильные волок­на, что дает возможность с большим экономическим эффектом использовать волокнистое сырье. Для образования волокнистой массы в зависимости от вида перерабатываемого сырья использу­ют машины разрыхлительного, трепального и чесального отделе­ний прядильного производства.

Формирование холста может быть осуществлено несколькими способами: механическим, аэродинамическим, гидродинамичес­ким и электростатическим. При механическом способе прочесы с чесальных машин укладываются друг на друга с помощью транс­портирующих лент.

В зависимости от направления укладывания прочесов различа­ют холсты с разной ориентацией в них волокон: продольной, про- дольно-поперечной, диагональной. Все холсты с ориентирован­ным расположением волокон имеют слоистую структуру.

При аэродинамическом способе волокнистый холст формиру­ется воздушным потоком из отдельных волокон на поверхности сетчатого барабана (конденсера) или транспортирующей ленты. Гидродинамический способ формирования основан на дисперги­ровании волокон в жидкости и последующем осаждении и укла­дывании их на сетчатых транспортирующих лентах. При электро­статическом способе формирование волокнистого холста проис­ходит путем перемещения и осаждения электростатически заря­женных волокон в электрическом поле. При аэродинамическом, гидродинамическом и электростатическом способах формирова­ния получают бесслойные холсты с неориентированным, хаоти­ческим расположением волокон.

Характер расположения волокон в холсте в значительной сте­пени определяет многие физико-механические свойства нетканых полотен, в частности их прочность в продольном и поперечном Направлениях. Часто для повышения прочности волокнистого хол­ста на его поверхности или между слоями располагают каркас в Виде поперечной системы нитей, сетки из нитей основы и утка, Уложенных друг на друга, редкой ткани или трикотажа. При подго­товке систем нитей, ткани, трикотажа используют различные виды Пряжи и комплексных нитей. Эти виды основы нетканых полотен Изготавливают соответственно на прядильных, ткацких и трико­тажных предприятиях. Структурные элементы основы нетканых Полотен скрепляют по механической, физико-химической или Комбинированной технологии.

Механическая технология скрепления основана на воздействии рабочих органов оборудования на обрабатываемый волокнистый материал. При этом используются вязально-прошивной, игло­пробивной, струйный и валяльный способы соединения, из ко­торых наибольшее распространение имеет вязально-прошивной способ.

Вязально-прошивной способ заключается в провязывании ос­новы в виде холста, системы нитей, ткани и т. п. нитями. Основа провязывается нитями на вязально-прошивной машине, которая является разновидностью трикотажной основовязальной машины, с помощью пазовых игл. Крючки игл для облегчения прокалыва­ния заострены. Для провязывания основы нетканых полотен при­меняются переплетения цепочка, трико, сукно, шарме, филейные, плюшевые, комбинированные и др. В зависимости от вида провя­зываемой основы различают холстопрошивные, нитепрошивные и каркасопрошивные полотна. Холстопрошивные нетканые полот­на получают на вязально-прошивных машинах. Волокнистый холст (рис. 1.46) с помощью транспортирующей ленты подается в зону вязания. Пазовые иглы прокалывают снизу вверх волокнистый холст и захватывают провязывающие нити, которые подают ушковины. Нити сматываются с навоя. При обратном ходе пазовые иглы про­тягивают нити через холст, образуя основовязаное переплетение. Готовое полотно наматывается на товарный валик. Холстопрошив - ное полотно представляет собой холст, заключенный внутри ред­кого трикотажного переплетения, на лицевой стороне которого располагаются петельные столбики, а на изнаночной - зигзагооб­разные протяжки (рис. 1.47). Его разновидность - полотно, пред­ставляющее собой волокнистый холст, провязанный волокнами этого же холста. Для получения такого полотна достаточной прочности необходимо, чтобы длина волокон в холсте была 60-120 мм, а ориентация волокон - преимущественно поперечная.

Рис. 1.46. Схема получения нетка­ного полотна вязально-прошпв-

Ным способом:

1 - транспортирующая лента, 2 - Холст; 3 - павой; 4 - провязываю­щая нить; 5- ушковпна; б - пазо­вая игла; 7- холстопрошивное гю-

Лотно; 8 - товарный калик

■ <А .|1 t«.I. H. .V.-I. I I I Г *

Рис. 1.48. Нитепрошивное нетканое полотно

Ются одна (уток) или две (уток и основа) системы нитей, кото­рые провязываются третьей системой (рис. 1.48).

Нетканые нитепрошивные полотна можно вырабатывать плю­шевым переплетением, что позволяет получать махровые и ворсо­вые полотна.

Каркасопрошивные нетканые полотна получают аналогичным образом, провязывая на каркасной основе петли с удлиненными протяжками. В этом случае при использовании нитей различных видов можно изготовлять материалы типа махровых, плюшевых, искусственный мех и т. п. В качестве каркасной основы используют ткань (тканепрошивные полотна), трикотаж, нетканый материал. Разновидностью каркасопрошивных полотен являются полотна, в которых каркасный материал провязывается волокнами холста, ук­ладываемого на каркас. В результате на изнаночной стороне полот­на располагаются волокнистые петли, а на лицевой стороне обра­зуется сплошной волокнистый застил. Таким способом можно по­лучать прокладочные материалы для одежды и искусственный мех.

Иглопробивной способ получения нетканых полотен состоит в Том, что волокнистый холст прокалывается (пробивается) специ­альными иглами, имеющими трехгранную, квадратную или ром­бовидную форму лезвия, на ребрах которого расположены зазуб­рины (рис. 1.49). Волокнистый холст (рис. 1.50) подается с помо­щью транспортирующей ленты в зону иглопрокалывания между Прокладочным и очистительным столами. Столы имеют отверстия Для прохождения игл и фиксирования положения холста при про­калывании. Иглы закреплены на игольной доске, совершающей Движение вверх и вниз по вертикали.

Проходя через холст, иглы захватывают зазубринами пучки во­локон и протаскивают их через толщину холста. В результате в струк­Туре холста (рис. 1.51) изменяются расположение волокон, их ори­ентация. В местах проколов образуются пучки волокон, располо­женные перпендикулярно плоскости холста; с помощью этих пуч-

Рис. 1.49. Игла, применяемая для получения нетканых полотен иглопробивным способом

Ков происходит связывание структурных элементов полотна. Волокна располагают­ся в пучке в виде воронки, расширяю­щейся в месте входа иглы в холст. Проч­ность связывания холста зависит от его толщины и частоты проколов: чем боль­ше толщина полотна и частота проколои (а следовательно, частота расположения пучков волокон), тем выше прочность связывания.

Струйный способ скрепления волок­нистого холста основан на воздействии на него тонкими струями жидкости или газа, которые выбрасываются из сопел под давлением 1,4 - 32,4 МПа со скоростью 15 - 30 м/с. Наиболее распространено применение струй воды. Холст располагается на сетчатом транспортере и подвергается одностороннему или двух­стороннему воздействию струг! воды, в результате чего происхо­дит перепутывание волокон в холсте с образованием достаточно прочного материала. Подача струй воды может быть непрерывной и пульсирующей. Прочность скрепления холстов зависит от давле­ния, числа сопел на единице площади холста, скорости его пода­чи к струйному устройству. Большое влияние на структуру и внеш­ний вид нетканого материала оказывает структура подложки - сетки, на которой помещается холст. Если подложка имеет рельеф­ную структуру, то струи воды, ударяясь о рельефы, отклоняются и вторично воздействуют на холст. В результате связующие уплотнен­ные пучки волокон располагаются не только вертикально к поверх­ности холста, но и горизонтально или наклонно. При этом волок­на, попавшие в углубление подложки, перепутываются интенсив­нее и образуют на поверхности полотна рисунчатые эффекты.

Иглопробивной и струйный способы можно рассматривать как способы предварительного скрепления холстов, так как получае­мые полотна обладают значительным удлинением и большой до­лей необратимой деформации.

Рис. 1.50, Схема получения нетканою полотна иглопробивным способом-

1 - холст: 2 - транспортирующая леШ-i. 3 ~ прокладочный стол; 4 - очистит-" ный стол; 5 - иглы; 6 - игольная доск-1

Рис. 1.51. Ориентация волокон в иглопробивном нетканом полотне

Валяльный способ производства нетканых полотен - один из древнейших способов получения текстильных материалов. Он за­ключается в уплотнении волокнистой массы при совместном дей­ствии влаги, тепла и механической нагрузки. Наиболее прочные и плотные полотна получают из шерстяных волокон - единствен­ного вида волокон, обладающего необходимыми для этого спосо­ба свойствами; эластичностью, извитостью и разницей в танген­циальном сопротивлении вдоль и против чешуек поверхности во­локна. Применение других видов волокон неэффективно: получае­мые полотна легко расслаиваются. В производстве нетканых поло­тен валяльным способом обычно обрабатывают холст с проложен­ным внутри каркасом из системы нитей.

Физико-химическая технология получения нетканых полотен ос­нована на адгезионном или аутогезионном скреплении волокон холста, системы нитей и текстильных материалов. Адгезионное соединение (склеивание) волокон и нитей обеспечивается поли­мерными связующими веществами (клеями). Аутогезионное соеди­нение волокон и нитей в местах контактов происходит в условиях, обеспечивающих размягчение поверхностного слоя волокон и их слипание (сварку).

Для производства нетканых полотен используют полимерные связуюшие, доля которых в полотне составляет около 0,3, Они яв­ляются такой же важной составной частью нетканого полотна, как волокна и нити, и обеспечивают прочное соединение структурных элементов. В качестве связующих веществ используют полимеры Лрех типов: термопластичные, термореактивные и на основе кау - 1"Чуков (резины).

Термопластичные связующие представляют собой полимеры, ^способные при нагревании или растворении размягчаться и скле - щвать структурные элементы основы. К ним относятся полиэти - |Лен, поливинилацетат, поливиниловый спирт, полипропилен, ролиуретаны, производные целлюлозы и др. Термопластичные свя - рующие применяют в различных видах: растворы полимеров, вод­ные дисперсии, порошки, фибриды, волокна, пленки, сетки. Их Заносят предварительно на волокна из расплава или растворов ^Комбинированные волокна) или вводят в состав волокон при их [формовании (бикомпонентные волокна).

К, Термореактивные связующие затвердевают в результате хими­ческих реакций с образованием необратимой трехмерной структу - ■рьт. Основой для них служат фенолформальдегидные, эпоксидные, полиэфирные и другие синтетические и природные смолы. В про­изводстве бытовых нетканых полотен термореактивные связующие используются редко, так как придают полотнам повышенную жест­кость.

Связующие на основе каучуков затвердевают в результате вул­канизации. Они широко применяются в виде водных дисперсий синтетических каучуков (латексы) с добавлением термореактин - ных связующих.

Склеивание жидкими связующими - один из самых распро­страненных способов получения клееных нетканых полотен. Он со­стоит из операций пропитывания основы (холста, системы нитей и т. п.), сушки и термообработки. Введение связующего в основу нетканого полотна может осуществляться различными способа­ми. При полном погружении холста в раствор с последующим от­жимом связующее равномерно распределяется по всей основе с образованием максимального количества склеек между волокна­ми, что придает материалам повышенную жесткость. При плю­совании холст пропускается между двумя валами машины, куда подается жидкое связующее. При этом способе часто используют вспененное связующее, что придает готовому полотну повышен­ную упругость, пористость, воздухопроницаемость и уменьшает его поверхностную плотность. Пропитывание связующим, рас­пыленным над движущимся холстом, с использованием вакуум­ного отсоса для более глубокого проникания его в структуру обус­ловливает уменьшение количества склеек и получение более мяг­кого полотна.

Подобного эффекта можно достичь путем пропитывания хол­ста методом печати - локального нанесения загущенного связую­щего на холст по определенному рисунку в виде точек, колец, петель, ромбов и т. п. Последующая термообработка способствуй прочному склеиванию структурных элементов нетканого полотна в результате вулканизации каучука или размягчения термоплас­тичного связующего. Однако при сушке и термообработке возмож­на миграция частиц связующего к поверхностным слоям, что мо­жет вызвать расслаивание волокнистого холста.

Склеивание твердыми связующими основано на скрепленпп волокон и нитей основы нетканого полотна термопластичными связующими при нагревании, которые вводятся в структуру осно­вы на этапе подготовки волокнистой массы в виде порошка, лег­коплавких волокон, фибридов, комбинированных и бикомпонент - ных волокон; при формовании холста - в виде каркасных элемен­тов: пленок, сеток, систем легкоплавких нитей; в готовый холст - в виде порошка. Нагревание осуществляется путем термопрессова­ния или термоконтактной сварки по всей площади; если же в от­дельных местах, то используют гравированные валы или электро­ды различной формы. При нагревании частицы порошка, легко­
плавкие волокна и нити, фибриды, пленки расплавляются и об­разуют склейки между волокнами и нитями, причем часть связую­щего остается вне склеек. В отличие от них комбинированные и бикомпонентные волокна при нагревании не теряют форму, а только оплавляются по поверхности и образуют склейки только в местах контактов волокон, создавая идеальную точечную структу­ру склеенного холста. Изменяя толщину легкоплавкой оболочки комбинированных волокон, их соотношение с обычными волок­нами в холсте и режимм прессования, можно получать материалы различной структуры: от объемных пористых до материалов, со­стоящих из сплошной пленки связующего, армированного во­локнами.

Бумагоделательный способ получения нетканых полотен осно­ван на формовании волокнистого холста гидродинамическим спо­собом из суспензии волокон, содержащей связующее. Технологи­ческий процесс состоит из операций подготовки суспензии воло­кон, отливки полотна на бумагоделательной машине, обезвожи­вания, сушки и термообработки. Этот способ весьма перспектив­ный, так как позволяет использовать любое сырье, короткие во­локна (2 - 6 мм) и высокопроизводительное оборудование. В на­стоящее время таким способом получают полотна медицинского назначения (для белья, халатов, салфеток и т. п.).

Фильерный способ производства нетканых полотен заключает­ся в аэродинамическом формовании волокнистого холста непо­средственно из расплава или раствора полимера (рис. 1.52). Тонкие струйки полимера поступают из отверстий фильеры в обдувочную шахту, где при воздействии потока воздуха происходят вытяги­вание и затвердевание нитей. Из шахты нити подаются на транс­портирующую ленту, где формуется волокнистый холст. Возмож­ны два варианта формования холста: горячий и холодный. При горячем режиме нити в момент укладывания размягчены настоль­ко, что в местах контактов возможно образование склеек вслед­ствие аутогезии без введения связующего. Однако в этом случае механические свойства нитей весьма низ­кие, так как из-за слабой вытяжки и происходящей релаксации при укла­дывании структура волокон слабо ори­ентирована. Подобным способом полу­чают клеевую паутинку для склеивания Деталей одежды. При холодном формова-

Рис. 1 .52. Схема получения нетканого полот­на фильерным способом:

1 - транспортирующая лепта; 2 - обдувочная шахта; 3- струйки полимера; 4- фильера
нии холста нити к моменту укладывания полностью затвердевают, поэтому для их скрепления вводят связующее, а затем проводят термофиксацию.

Фильерный способ получения нетканых клееных полотен отно­сится к наиболее перспективным. По прогнозам специалистов в ближайшие годы объем производства нетканых полотен фильер­ным способом достигнет 30 % общего объема и в дальнейшем бу­дет увеличиваться. Это связано с высокой производительностью установок, упрощением процесса формования холста, примене­нием химических нитей и возможностью выработки широкого ас­сортимента полотен.

Комбинированная технология получения нетканых полотен ос­нована на сочетании механических и физико-химических спосо­бов скрепления. Варианты сочетаний способов могут быть различ­ными: например, предварительное иглопробивное или струйное скрепление холста и последующее соединение его связующим; прошивание каркаса ворсовыми нитями и закрепление их с помо­щью связующих реагентов и т. п. К комбинированному способу можно отнести струйную обработку холста, содержащего легко­плавкие волокна, фибриды или бикомпонентные волокна, горя­чим воздухом или водой. При этом происходит не только перепу - тывание волокон холста, но и их термоскрепление.

Основные характеристики структуры. До сих пор нет устоявшей­ся классификации характеристик структуры нетканых полотен, что связано с постоянным совершенствованием технологии их изго­товления и появлением все новых разновидностей структур. По­этому в настоящее время структура нетканых полотен характери­зуется параметрами строения их основы (волокнистого холста, систем нитей, ткани, трикотажа и т. д.) и параметрами элементов скрепления (прошивок, склеек).

Структура волокнистого холста определяется линейной плот­ностью волокон и нитей, степенью их распрямленности и ори­ентации в холсте, числом слоев прочесов. Степень распрямлен­ности волокон характеризуется коэффициентом изогнутости С, Который представляет собой отношение истинной длины L„ во­локна к расстоянию а между точками скрепления волокна или его концами:

Ориентация волокон в холсте оценивается углом наклона р во­локна к продольному направлению холста. Так как расположение волокон в холсте неодинаковое, то принято определять показате­ли указанных характеристик у большого числа волокон и строить кривые их распределения, по которому можно установить пре­имущественное значение коэффициента изогнутости и угла ори­ентации.

Если в качестве основы нетканого полотна служат системы па­раллельных нитей, ткань или трикотаж, то характеристиками струк­туры этого полотна являются число нитей по длине и ширине, а также общепринятые характеристики структуры ткани и трико­тажа.

Существенное влияние на характер структуры нетканого по­лотна оказывает способ скрепления элементов его основы. При вязально-прошивном способе скрепления характеристики струк­туры прошивки аналогичны характеристикам структуры трикота­жа. Это число петель по длине Пх и ширине Пт полотна на услов­ной длине 50 мм, длина нити в петле /п. Кроме них определяют длину прошивной нити L, мм, на 1 м2 полотна:

L = 0,4 ЯДЛШ/П

И уработку У, %, нити:

У= 100(1,- L 2 )/L ,

Где Lx - длина нити, мм; Ь7 - длина участка полотна, из которо­го вынута нить, мм.

Структура иглопробивного полотна характеризуется частотой проколов, приходящихся на 1 см2.

Отличительная особенность клееных нетканых полотен, полу­ченных по физико-химической технологии, состоит в наличии зон скрепления (склеек) волокон или нитей связующими веществами. Структура склеек характеризуется конструкцией, внешним видом, размерами, распределением и числом волокон в склейке. Различа­ют несколько типов склеек, встречающихся в структуре нетканых полотен.

Контактные склейки (рис. 1.53, а) образуются прослойкой свя­зующего между волокнами в местах их контакта. Они характеризу­ются минимальными размерами и небольшой прочностью; возни­кают преимущественно при использовании в качестве связующего комбинированных и бикомпонентных волокон, фибридов и при горячем формовании фильерного холста.

Склейки-муфты (рис. 1.53, б) образуют более прочное соеди­нение, но менее подвижное, чем контактные, так как пленка свя-

Зуюшего обволакивает волокна в местах пересечения. Эти склейки возникают при скреплении холстов жидкими и твердыми связую­щими.

Ламельные склейки в виде пластин (рис. 1.53, в) являются как бы увеличенными по длине волокон муфтами, они резко ограни­чивают подвижность волокон в соединении. Ламельные склейки возникают преимущественно при использовании в качестве связу­ющего латексов.

Агрегатные склейки скрепляют более двух волокон, располо­женных параллельно (рис. 1.53, г) или хаотически (рис. 1.53, д). При параллельном расположении волокон конструкция склейки сочетает в себе контактную склепку и муфту, такая склейка обла­дает максимальной прочностью и минимальной подвижностью. При хаотическом расположении волокон прочность склейки немного ниже.

В нетканых полотнах могут встречаться одновременно склейки различных типов, долевое соотношение которых зависит от вида волокон, структуры холста, вида связующего и условий изготов­ления полотна. Различают три основных типа структуры нетканых клееных материалов: сегментную, агломератную и точечную.

В сегментной структуре (рис. 1.54, а) основную долю составля­ют агрегатные и ламельные склейки, которые имеют тенденцию к образованию непрерывной трехмерной сетчатой структуры внутри материала. В материалах сегментной структуры свойства определя­ются в большей степени свойствами связующего, чем свойствами волокон, подвижность которых крайне мала. Материалы отлича­ются жесткостью и малой проницаемостью.

Агломератная структура (рис. 1.54, б) характеризуется нали­чием преимущественно склеек-муфт, а также случайными скоп­лениями связующего различной формы. По сравнению с сегмент­ной структурой она более подвижная и менее жесткая.

В точечной структуре (рис. 1.54, в) присутствуют контактные склейки и склейки-муфты. В ней наиболее рационально распреде­ляется связующее. Свойства нетканого полотна точечной структу­ры определяются свойствами составляющих волокон, характером цх расположения и прочностью склеек. Такие полотна отличаются мягкостью, подвижностью, хорошей проницаемостью.

Структура клееных нетканых полотен характеризуется долей связующего в общей массе полотна и коэффициентом использо­вания связующего Ксл, который определяется как отношение мас­сы Мскл или объема УСкЯ связующего в склейках к общей массе Мсв Или объему VCtt связующего в полотне;

К = Л/ /М = V /V

НЕТКАНЫЕ МАТЕРИАЛЫ , полотна и изделия, изготовляемые из волокон, нитей или (и) др. видов материалов (текстильных и сочетаний их с нетекстильными, напр. пленками) без применения прядения и ткачества. По сравнению с традиц. способами произ-ва в текстильной пром-сти - ткачеством и прядением-произ-во нетканых материалов отличается простотой технологии (в т.ч. сокращением числа технол. стадий), повышением производительности оборудования и, следовательно, меньшими капитальными и трудовыми затратами, разнообразием ассортимента полотен, возможностями рацион. использования разл. сырья, более низкой себестоимостью продукции, возможностью макс. автоматизации произ-ва, т.е. создания поточных линий и фабрик-автоматов, а сами нетканые материалы имеют хорошие эксплуатац. св-ва. Поэтому нетканые материалы стали одним из осн. видов совр. текстильной продукции, хотя крупное пром. произ-во их появилось лишь в 40-х гг. 20 в. Мировое произ-во нетканых материалов ок. 16 млрд. м 2 (1985), причем на долю США приходится 59% всех производимых в капиталистич. странах нетканых материалов, на долю стран Зап. Европы-32%, Японии-9%.

Различают нетканые материалы типа тканей (холстопрошивные, ните-прошивные, тканепрошивные, иглопробивные, клееные, комбинированные) и ватины (холстопрошивные, иглопробивные, клееные), а также бытового и техн. назначения.

Св-ва нетканых материалов зависят от их структуры и способа произ-ва, природы сырья. Нетканые материалы вырабатывают из натур. (хлопковых, льняных, шерстяных) и хим. (напр., вискозных, полиэфирных, полиамидных, полиакрилонитрильных, полипропиленовых) волокон, а также вторичного волокнистого сырья (волокна, регенерированные из лоскута и тряпья) и коротко-волокнистых отходов хим. и др. отраслей пром-сти.

Осн. технол. операции получения нетканых материалов: 1) подготовка сырья (рыхление, очистка от примесей и смешивание волокон, перемотка пряжи и нитей, приготовление связующих , р-ров химикатов, напр. отвердителей , агентов набухания волокон, ПАВ, и т. д.); 2) формирование волокнистой основы (напр., холста, системы нитей); 3) скрепление волокнистой основы в единую систему (получение нетканого материала); 4) отделка нетканого материала.

Получение волокнистой основы. Волокнистый холст-слой текстильных волокон (поверхностная плотн. 10-1000 г/м 2 и бол ее)-чаще всего получают мех. способом: на чесалъ-кой машине из волокон длиной 45-150 мм формируют прочес, или ватку (непрерывный тонкий слой волокон с поверхностной плотн. ок. 20 г/м 2), к-рый с помощью спец. приспособления укладывается "друг на друга" под разными углами, в результате чего в холсте получают продольную или продольно-поперечную ориентацию волокон.

При аэродинамич. способе расчесанные волокна увлекаются потоком воздуха и переносятся по каналу (диффузору) на сетчатый барабан или транспортер, где укладываются с образованием холста бeсслойной структуры (неориентированное расположение волокон). Гидравлич. (мокрым) способом холст формируют из водной суспензии коротких не прядомых волокон на сетке бумагоделательной машины. Электростатич. способом холст получают, укладывая заряженные волокна равномерным слоем на транспортере, имеющем заряд противоположного знака. Волокнообра-зующим способом холст получают укладкой на сетчатой пов-сти транспортера непрерывных волокон (нитей) непосредственно после их формования из расплава или р-ра полимера .

Волокнистую основу из нитей (система нитей) формируют укладкой неск. слоев пряжи или готовых хим. нитей упорядочение, напр. в виде сетки, или хаотически.

Получение и применение нетканые материалов. Волокнистую основу скрепляют физ.-мех., физ.-хим. или комбинированными способами.

Ф и з.-х и м. с п о с о б ы скрепления волокнистой основы в произ-ве нетканых материалов самые распространенные; их применяют для получения клееных нетканых материалов. Волокна (нити) в холсте скрепляются в единую систему связующим вследствие адгезионного (аутогезионного) взаимод. на границе контакта связующее -волокно (нить). В качестве связующих используют эластомеры , термопластичные и термореактивные полимеры в виде дисперсий, р-ров, аэрозолей , порошков , легкоплавких и бикомпонентных волокон. Иногда связующее не используют; в этом случае основу нетканых материалов подвергают спец. обработке (тепловой, хим. реагентами , газами), приводящей к снижению т-ры текучести полимера , из к-рого изготовлены волокна (нити) волокнистой основы, или к появлению "липкости" на их пов-сти в результате набухания , пластификации и др., способствующей скреплению волокон в местах их контакта.

Различают неск. осн. способов получения клееных нетканых материалов. Широко распространен метод пропитки холста жидкими связующими (дисперсиями и р-рами бутадиен-акрилони-трильного каучука , полистирола , поливинилацетата , поливинилового спирта , акриловых сополимеров или др.). Методы пропитки разнообразны: холст погружают в ванну со связующим ; пена связующего подается в зазор двух валов, через к-рый непрерывно проходит холст; связующее распыляется на пов-сть холста спец. устройствами; наносится печатанием с помощью гравированных валов, шаблонов (аналогично нанесению рисунка на ткань). После пропитки полотно подвергают сушке и термообработке горячим воздухом или ИК излучением в спец. камерах или на каландрах .

Бумагоделательным способом нетканые материалы получают из коротких текстильных волокон (2-12 мм), к к-рым иногда добавляют древесную целлюлозу , на обычном бумагоделательном оборудовании (см. Бумага)и из волокон повышенной длины (40 мм и более) на бумагоделательных машинах с наклонной сеткой. Связующие -синтетич. латексы , легкоплавкие волокна (обычно поливинилхлоридные), фибриды (см. Бумага синтетическая)и бикомпонентные волокна-вводят в полотно до или после его отливки на бумагоделательной машине. Затем полотно сушат и подвергают термообработке, как в предыдущем способе пропитки. Получаемые нетканые материалы бумагоподобны; применение более длинных волокон улучшает их текстильные св-ва. Этим способом получают (при высокой производительности-до 300 м/мин) нетканые материалы одноразового пользования, напр. скатерти, пеленки , постельное белье, салфетки .

Более прогрессивным, чем пропитка, является способ термоскрепления, т.к. исключается применение жидких связующих , не требуется очистка сточных вод и т.д. При этом можно получить нетканые материалы разл. структур и св-в. Холст формируют из т.наз. базовых волокон - полиамидных, вискозных, полиэфирных или их смесей с легкоплавкими (полипропиленовыми, поливинилхлоридными) и бикомпонентными волокнами. На холст или отдельные слои прочеса наносят спец. устройствами порошки смол (феноло- или меламино-форм-альдегидных) и (или) пластификаторы либо только р-ри-тель для набухания поверхностного слоя волокон. После этого холст поступает в термокамеру, а затем на каландр , на к-ром в результате прессования происходит склеивание .

Разновидность способа-локальный нагрев холста иглами или ребрами вала, когда образуются зоны сплавления (сварки), скрепляющие холст (порошкообразное связующее не используется). Сварку можно осуществлять также токами высокой частоты, ультразвуком , лучом лазера . Этим способом получают более объемные материалы, чем рассмотренным выше.

Фильерный способ произ-ва нетканых материалов из р-ров и расплавов полимеров развивается ускоренными темпами (на его долю приходится уже 30% произ-ва нетканых материалов от их общего объема). Этот способ совмещает произ-во хим. волокон и нетканых материалов. Волокна (нити) в холсте, сформированном на сетке приемного, движущегося транспортера (после выхода волокон из фильер), склеиваются друг с другом в местах пересечения аутогезионно, если они не потеряли своей "липкости", в противном случае их скрепляют провязыванием, иглопрока-лыванием или любым физ.-хим. способом. Фильерным способом можно формировать холст из волокон любой длины, даже практически бесконечной. Увеличение длины волокон резко повышает коэф. использования их прочности в нетканых материалах, что позволяет снизить требования к св-вам связующего или уменьшить его содержание в материале, в результате чего увеличивается пористость материала. Фильерные установки можно использовать для формирования с большой скоростью не только полотен, но и изделий сложной конфигурации.

Наиб. перспективны клееные нетканые материалы, вырабатываемые по новой технологии из пленок (полиэтиленовой, полипропиленовой, полиамидной), исключающей получение волокон. Сущность способа заключается в том, что полимерную пленку расщепляют на фибриллы (на иглопробивной машине или спец. фибрилляторами) и затем скрепляют .

Клееные нетканые материалы используют как тепло- и звукоизоляционные, фильтровальные, тарные и обтирочные полотна, как основу под полимерные покрытия (искусств. кожа , линолеум, клеенка) и абразивные материалы, как прокладочные материалы для одежды, полотна для полиграфии, материалы для армирования пластмасс .

Ф и з.-м е х. с п о с о б ы-провязывание, иглопрокалывание, свойлачивание.

Вязально-прошивные нетканые полотна изготовляют на спец. машинах путем провязывания нитями или пучками волокон волокнистых холстов (холстопрошивные нетканые материалы), системы нитей (нитепрошивные нетканые материалы), а также их комбинацией с др. материалами (каркаснопрошивные нетканые материалы), напр. с тканями (тканепрошивные), пленками (пленкопрошивные). На всех машинах для выработки вязально-прошивных нетканых материалов осуществляется процесс петлеобразования, как при произ-ве трикотажа за исключением того, что на каждую иглу прокладывается отдельная нить. Все иглы машины перемещаются одновременно, прокалывают волокнистую основу и возвращаются в исходное положение, протаскивая через нее провязывающую нить. Для провязывания используют пряжу из хлопка, капроновые, лавсановые, хлориновые и др. комплексные нити.

Наиб. экономичен холстопрошивной способ, причем нитепрошивные нетканые материалы близки по св-вам тканям и трикотажу. Ассортимент полотен, изготовляемых по этой технологии, необычайно широк: заменители тканей для одежды, махровые полотенца, искусств. мех, декоративные полотна и т.п.; в технике-теплозвукоизоляц. материалы, прокладки , основа для синтетич. покрытий и др.

Иглопробивные нетканые материалы изготовляют на иглопробивных машинах. Скрепление волокон в холсте осуществляется в результате их мех. пeрeпутывания при многократном прокалывании холста иглами с зазубринами. Особенности иглопробивных машин, конструкция игл , глубина и плотность иглопрокалывания оказывают решающее влияние на структуру нетканых материалов и, следовательно, на их характеристики. Для улучшения св-в иглопрoбивныe нетканые материалы подвергают спец. обработке (пропитке латексами , термообработке полотен, содержащих высокоусадочные или легкоплавкие волокна) или перед иглопрокалыванием холст дублируют с армирующим материалом (напр., с тканью , пленкой).

Модификация способа-перепутывание волокон холста тонкими струями воды или газа , выбрасываемых под большим давлением из сопел.

Этим способом вырабатывают, напр., фильтровальные полотна для разл. сред, теплозвукоизоляц. и техн. сукна, одеяла , напольные покрытия, геотекстильные материалы, обладающие высокими проницаемостью (как песок) и прочностью (используют их как дренажно-фильтрующий материал при стр-ве дорог, дамб, мостов, зданий и др.).

Валяльно-войлочным способом получают нетканые материалы из чистошерстяных волокон или смеси их с химическими (до 40%) путем мех. воздействий на волокнистый слой во влажной среде при повышенной т-ре. Шерстяные волокна в этих условиях свойлачиваются (перемещаются, переплетаются, уплотняются), образуя войлок. Полученный полуфабрикат подвергают валке на разл. машинах для дальнейшего уплотнения, усадки и придания ему заданной формы и размеров. Затем валяное полотно или изделие направляют на мокрую отделку, сушку и сухую отделку. Этим способом получают войлоки, валяные и фетровые изделия (обувь, головные уборы).

К о м б и н и р. с п о с о б ы получения нетканых материалов, включающие неск. методов скрепления волокнистой основы, применяют для получения нетканых материалов повышенного качества (напр., большей формоустойчивости, повышенной прочности , с лучшими деформационными св-вами). Так, элсктрофлокированные нетканые материалы изготовляют ориентированным нанесением в электрич. поле высокого напряжения относительно коротких волокон (длина 0,3-10 мм) на основу (напр., на текстильную ткань или пленку), предварительно покрытую клеем . Окончательное закрепление волокон в клеевом слое проводят в сушильной камере. Этим способом изготовляют нетканые материалы, имитирующие натуральную замшу, мех, упаковочные материалы и др.

В зависимости от назначения нетканые материалы выпускают в неотбеленном (суровом) виде или подвергают отделке (напр., отбеливание, крашение , стрижка ворса).

Лит.: Бершев Е.Н., Курицина В. В., Куриленко А. И., Смирнов Г. П., Технология производства нетканых материалов, М., 1982; Озеров Б. В., Гусев В. Е., Проектирование производства нетканых материалов, М., 1984.

В.М.Горчакова.

История развития отрасли нетканых материалов

Началом эпохи нетканых материалов считаются 1930-е годы . Первые образы были созданы в Европе. Это были полотна из вискозных волокон , скрепленных между собой химическими связующими. Несколько позже были освоены и другие способы их получения, различающиеся как по виду сырья, так и по способу скрепления.

Процесс развития отрасли нетканых материалов в России можно разбить на четыре этапа :

• Первый этап - становление отрасли (60-70-е годы).
• Второй этап - ее расцвет - (80-е годы).
• Третий этап - резкий спад производства (90-е годы).
• Четвертый этап - подъем производства и перспективы развития нетканых материалов в настоящее время.

На первом этапе были разработаны нетканые материалы валяльно-войлочным, вязально-прошивным и клеевым способами производства.

Второй этап развития отрасли характеризуется высокими темпами роста производства нетканых материалов не только бытового, но и технического назначения. Начиная с 1975 года , в связи с дефицитом хлопчатобумажных тканей для нужд населения, перед наукой была поставлена задача заменить технические ткани на нетканые материалы.

Третий этап развития нетканых материалов характерен резким спадом производства, который длился с 1992 года по 1998 год . Объем выпуска нетканых полотен за данный период сократился почти в 15 раз.

Четвертый этап характеризуется резким увеличением производства. После обвала российского рубля в 1998 году сильно подорожали нетканые материалы, ввозимые из Турции, Польши, Германии. Поэтому и возрос спрос на отечественную продукцию, в результате чего объем выпуска увеличился почти в 4 раза. За последнее десятилетие развития индустрии нетканых материалов в РФ самым популярным стали нетканые материалы «Холлофайбер». В 2010 году Роспатент признал данное определение Общеизвестным товарным знаком.

Классификация

Нетканые материалы в зависимости от методов скрепления подразделяются на четыре класса :

• скрепленные механическим способом;
• скрепленные физико-химическим способом;
• скрепленные комбинированным способом
• скрепленные термическим способом (термоскрепление).

Исходное сырье

Нетканые материалы вырабатываются как из натуральных (хлопковых, льняных, шерстяных), так и из химических волокон (например, вискозных, полиэфирных, полиамидных, полиакрилонитрильных, полипропиленовых), а также вторичного волокнистого сырья (волокна, регенерированные из лоскута и тряпья) и коротко-волокнистых отходов химической и других отраслей промышленности.

Технологии получения

Основные технологические операции получения нетканых материалов :

• Подготовка сырья (рыхление, очистка от примесей и смешивание волокон, перемотка пряжи и нитей, приготовление связующих, растворов химикатов и т. д.).
• Формирование волокнистой основы.
• Скрепление волокнистой основы (непосредственно получение нетканого материала).
• Отделка нетканого материала.

Способы получения нетканого материала

Основной стадией получения нетканых материалов является стадия скрепления волокнистой основы, получаемой одним из способов: механическим, аэродинамическим, гидравлическим, электростатическим или волокнообразующим.

Способы скрепления нетканых материалов:

• Химическое или адгезионное скрепление (клеевой способ).

Сформованное полотно пропитывается, покрывается или орошается связующим компонентом, нанесение которого может быть сплошным или фрагментированным. Связующий компонент, как правило, применяются в виде водных растворов, в некоторых случаях используют органические растворители.

• Термическое скрепление.

В этом способе используются термопластичные свойства некоторых синтетических волокон. Иногда используются волокна, из которых состоит нетканый материал, но в большинстве случаев в нетканый материал еще на стадии формования специально добавляют небольшое количество волокон с низкой температурой плавления («бикомпонет»).

• Механическое (фрикционное) скрепление:

Иглопробивной способ;

Вязально-прошивной способ;

Гидроструйный способ (технология Спанлейс).

Технология Спанлэйс

Технология Спанбонд

При данной 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, практичность и низкую себестоимость.

Технология Спанджет

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

Технология Струтто

Технология пришла в Россию из Италии. "Strutto" обозначает вертикальную укладку волокон при производстве нетканых материалов. Впервые технология была применена в России компанией "Фабрика Нетканых Материалов "Весь Мир" для производства нетканого наполнителя для мягкой мебели СтруттоФайбер® ("Нетканые независимые пружины").

Технология AirLay

Технология AirLay – это система образования волокон, готовых для иглопробивания и термофиксации. Данная технология предназначена как замена устаревшим кардочесальным машинам и холстоукладчикам. Производительность такой линии позволяет производить около 1500 кг готовой продукции в час. Грамматура производимого материала вирьируется от 150 г/м² до 3500 г/м². Использование технологии AirLay разнообразно. Например, автомобильная промышленность, сельское хозяйство, мягкая мебель (материал Би-Кокос), строительство, одежда и упаковка.

Применение

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

Торговые названия

• Спанлэйс :

Сонтара (ДюПонт, США, Могилевхимволокно), состав: целлюлоза 50 %, полиэфир 50 %,

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

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

• Нетканые материалы, получаемые по технологии Спанбонд :

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

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

• Нетканые материалы, получаемые по технологии "Струтто" :

Объемный нетканый материал «Спрут» (Украина).

СтруттоФайбер® (Московская область), состав: 100% полиэфир.

ХоллоТек® ("Весь Мир", Подольск), состав: 100% полиэфир.

• Нетканые материалы, получаемые по технологии термического скрепления :

Файбертекс (Торнет-ЛТВ, Россия, Дрезна), состав: полиэфир 100 %,

Шерстипон (Торнет-ЛТВ, Россия, Дрезна), состав: шерсть 70 %, полиэфир 30 %,

Холлофайбер (Термопол-Москва, Россия, Москва), состав: полиэфир 100 %,

Vlad-эк (Владполитекс, Россия, Судогда), состав: полиэфир 100 %

• Нетканые материалы, получаемые по технологии иглопробивного скрепления :

ECO-TOR (Торнет-ЛТВ, Россия, Дрезна), состав: полипропилен 100 %,

Литература

Примечания

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Неткаными материалами называются гибкие, относительно прочные текстильные полотна или изделия, образованные из одного или нескольких слоев текстильных материалов (волокон, нитей, изделий), скрепленных различными способами с использованием физико-химического явления адгезии или физико-механического явления трения.

Обычно в нетканых полотнах имеются две связанные между собой составляющие: волокнистый наполнитель и связующая система. Волокнистый наполнитель образуют различные исходные материалы (волокна, нити, разрезные полоски), расположенные рядом друг с другом. Вторая составляющая - связующая система, в качестве которой могут быть различные волокна, нити (пряжа, комплексные нити), скрепляющие элементы волокнистого холста за счет трения, или разнообразные клеевые материалы (адгезивы), склеивающие холст. Этот компонент иногда создается в результате аутогезии (самослипания), т. е. способности поверхностей одного и того же вещества под давлением и при нагреве или путем точечной сварки при нагреве токами высокой частоты давать прочную адгезионную связь.

Для производства нетканых материалов применяют натуральные либо химические волокна и элементарные нити, текстильные нити разного волокнистого состава и структуры, а также текстильные полотна (ткани и трикотаж) с небольшим поверхностным и объемным заполнением.

Состав структурных элементов нетканых материалов бывает различным и зависит от назначения нетканых материалов и эксплуатационных свойств изделия.

Исходя из возможных сочетаний структурных элементов нетканые материалы подразделяют на однослойные, состоящие из одного материала (волокнистый холст, система нитей), и многослойные, состоящие из нескольких видов материалов (волокнистый холст плюс ткань, волокнистый холст плюс система нитей, система нитей плюс ткань и т. д.).

Производство нетканых текстильных материалов состоит из трех этапов: получения волокнистой основы (наполнителя), скрепления структурных элементов наполнителя в полотно, отделки и сортировки готовых нетканых полотен.

При производстве волокнистых однослойных нетканых материалов на первом этапе осуществляют разрыхление волокон; их очистку от механических примесей; смешивание волокон и их равномерное распределение относительно друг друга; формирование волокнистого холста.

Формирование волокнистого холста производится механическим, аэродинамическим, фильерным и гидравлическим способами. Основным требованием к этому процессу является равномерность распределения волокон по площади холста и между собой.

Гидравлический способ холстоформирования в настоящее время практически не применяется.

При механическом способе формирования волокнистого наполнителя используют текстильные кардочесальные машины, получая элементарный прочес. Затем прочес преобразуют в волокнистый холст заданной поверхностной плотности и ширины за счет сложения или сгущения прочеса механическим воздействием.

Данная технология позволяет получить волокнистый холст с заданной ориентацией волокон требуемой длины и ширины, что позволяет регулировать свойства нетканого полотна и является несомненным преимуществом этого способа.

При аэродинамическом способе специальными устройствами создается воздушно-волокнистый поток, который, проходя через сетчатую приемную поверхность, формирует волокнистый холст заданной поверхностной плотности и ширины.

Филъерный способ формирования волокнистого холста заключается в получении из расплава или раствора полимера элементарных нитей, которые, выйдя из фильеры и пройдя через обдувочную шахту, поступают в сборник-дозатор. Он раскладывает их на конвейере, формируя волокнистый холст требуемой ширины и поверхностной плотности.

Аэродинамический и фильерный способы формирования волокнистого холста существенно повышают производительность технологического оборудования по сравнению с его производительностью при использовании механического способа.

Основным этапом производства нетканых материалов является скрепление (соединение) структурных элементов друг с другом. Для этого применяют физико-механические, физикохимические и комбинированные способы.

Применение физико-механических способов скрепления основано на использовании физического явления трения и особенностей строения и свойств структурных элементов нетканых материалов. В эту группу входят следующие способы: вязально-прошивной, иглопробивной, валяльно-войлочный и гидроструйный.

Волокнистый холст после его формирования представляет собой рыхлый материал с высокой пористостью и низкой прочностью при растяжении. Это связано с тем, что расстояние между волокнами велико, а число механических связей (контактов) мало. Поэтому основная цель любого физико-механического способа соединения состоит в том, чтобы увеличить число связей между волокнами. Сближение волокон увеличивает число и площадь контактов, а также число механических связей между ними. Вследствие этого возрастает прочность волокнистого нетканого материала при его растяжении и сжатии. В результате уплотнения волокнистого холста уменьшаются толщина и пористость, что позволяет увеличить трение и сцепление между волокнами.

При изготовлении однослойных волокнистых нетканых материалов физико-механическими способами соединение волокон осуществляют провязыванием, а также уплотнением волокнистого наполнителя перепутыванием волокон при помощи игло- прокалывания, струями жидкости, воздуха или ударным воздействием (свойлачиванием).

Иглопробивной способ состоит в том, что сформированный волокнистый холст прокалывают специальными иглами с зазубринами, которые при введении в волокнистый холст захватывают волокна, перемещая их внутрь холста, тем самым уплотняя его. В результате волокна сближаются друг с другом и частично перепутываются.

Модификацией иглопрокалывания являются газо- и гидроструйный способы , особенностью которых является то, что уплотнение и перепутывание волокон происходят в результате действия на холст, расположенный на сетке конвейера, тонких воздушных или водяных струй диаметром 0,25 мм. Сопла, через которые подается воздух или вода, расположены по ширине холста на расстоянии 3~4 мм друг от друга. Давление газа или жидкости в струе составляет 2-50 МПа.

В результате применения этого способа получается экологически чистый материал, не наблюдается миграция волокон из холста.

Валяльно-войлочный способ используется для получения войлока и фетра. Он основан на присущих строению шерсти особенностях - чешуйчатой поверхности и извитости волокон, которые обеспечивают способность к свойлачиванию, т. е. уплотнению холста и перепутыванию волокон. Волокно шерсти, имея чешуйчатую поверхность, может перемещаться в волокнистой массе только в одном направлении. Учитывая это, сформированный волокнистый холст с двух сторон обкладывают мокрой тканью и помещают между металлическими плитами, в которых имеются отверстия для подачи пара. Верхняя плита совершает возвратнопоступательные движения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что приводит в движение волокна шерсти в холсте, а действие пара облегчает их перемещение и прессование холста.

При производстве фетра применяют тонкие пуховые и переходные шерстяные волокна, а при производстве войлока - грубые шерстяные волокна.

Вязально-прошивной способ получения нетканых материалов основан на скреплении волокнистого холста с помощью системы прошивных нитей, в результате чего получаются однослойные волокнистые нетканые материалы. Скрепление волокон в холсте происходит благодаря силам натяжения в прошивных нитях при образовании стежка или петли. Чем выше сила натяжения, тем больше сила давления между волокнами.

Физико-химические способы скрепления элементов волокнистого наполнителя основаны на использовании физикохимического явления адгезии (прилипания) и аутогезии (само- слипания).

При адгезионном (клеевом) скреплении волокон используется химическое взаимодействие клеящего вещества - адгезива с активными группами полимерного вещества волокна - субстрата.

Наибольшее распространение при получении нетканых материалов с помощью связующих веществ нашел способ пропитки жидкими связующими и его модификации (пропитка пеной, разбрызгиванием связующего и другие). Волокнистый холст пропитывают водным раствором связующего вещества, который проникает в межволокнистое пространство и взаимодействует с активными группами полимерного вещества волокон. Излишки жидкости отжимаются валками, после чего в термокамере происходит полимеризация связующего вещества.

Выбор связующего вещества для пропитки и его концентрация определяются волокнистым составом холста и его назначением.

Материалы, полученные этим способом, обладают достаточной прочностью, небольшой средней плотностью. К недостатку данного способа следует отнести неравномерность распределения связующего между волокнами.

Аутогезионный способ соединения основан на том, что скрепление волокон в холсте производится самими волокнами при их переводе из высокоэластического в вязкотекучее состояние, при котором волокна плавятся. При этом в местах контакта между однородными волокнами образуется аутогезионная связь, а между разнородными волокнами - адгезионная связь.

Скрепление волокон или систем нитей в холсте может быть осуществлено путем их нагрева при прохождении через каландр, в термокамерах или при воздействии электрического тока высокой частоты (ТВЧ). При использовании метода ТВЧ в состав волокнистого холста должны входить термопластичные волокна или волокна из полярных термопластичных полимеров.

Свойства нетканых полотен, полученных аутогезионным способом, зависят от вида термоплавких волокон, их доли в общем числе волокон и степени равномерности распределения в холсте или нити.

Комбинированные способы скрепления структурных элементов при изготовлении нетканых материалов представляют собой сочетание физико-механических и физико-химических способов: иглопробивного с клеевым, иглопробивного с вязальнопрошивным, иглопробивного с аутогезионным и т. д.

К многослойным нетканым текстильным материалам относятся тканепрошивные и нетканые материалы, состоящие из волокнистых холстов, соединенных с нитями, тканями или трикотажем.

Нетканые материалы нашли широкое применение в изготовлении одежды, прежде всего в качестве подкладочных и прокладочных материалов, обеспечивающих деталям изделия сохранение исходной формы при эксплуатации.

Для производства изделий одноразового или краткосрочного применения используются однослойные волокнистые материалы, полученные по гидроструйной технологии или способом, совмещающим иглопрокалывание с аутогезией.

Из нетканых материалов изготавливают полотенечные изделия (гладкие и махровые), одеяла и пледы, покрывала, шторы и другие.

Неткаными материалами называют особый вид полотен, изготавливаемых без использования технологий плоского переплетения нитей. Типов такой продукции к настоящему времени существует множество, так же как и методик ее изготовления. Широка и сфера применения материала этой разновидности. Чаще всего нетканое полотно используется в строительстве и сельском хозяйстве, а также при пошиве одежды.

Немного истории

Впервые материал нетканый был изготовлен во второй половине 19-го века в США. Производились первые полотна этой разновидности из скрепленных между собой крахмалом. Особого распространения в 19 веке этот материал, названный пеллоном, не получил. Довольно-таки широко начал использоваться он только в годы ВОВ. Американцы применяли его для изготовления маскировочных изделий.

В 70-е годы прошлого века пеллон впервые использовали в сельском хозяйстве в качестве укрывного материала. На настоящий момент именно его применяют на 30% с/х площадей стран Евросоюза. В СССР такой материал изготавливался в очень небольших количествах и использовался в основном в Широкое распространение у нас в стране он получил только в 90-е годы. Сейчас его производят многие российские компании. К примеру, очень качественный продукт этого типа выпускает подольская фабрика нетканых материалов «Весь мир», основанная в 2000 году.

Плотность

Нетканый материал может изготавливаться разными способами, иметь неодинаковые толщину, внешний вид и назначение. Однако основной характеристикой таких полотен в большинстве случаев является прочность. Последняя, в свою очередь, зависит от поверхностной Этот параметр в разных по назначению группах может колебаться в пределах 10-600 г/м 2 . Так, к примеру:

Холстопрошивной материал нетканый обычно имеет плотность в 235-490 г/м 2 .

У иглопробивного полотна этот показатель составляет 210 г/м 2 .

Плотность тканепрошивных материалов — 216-545 г/м 2 .

Флизелин имеет поверхностную плотность — 90-110 г/м 2 .

У нитепрошивных полотен этот показатель составляет 63-310 г/м 2 .

Плотность нетканого материала клееного - 40-330 г/м 2 .

Производиться полотна этого типа могут механическим или клеевым способом. Основой любого такого материала является холст, изготовленный из натуральных и синтетических волокон, уложенных рядами. Для получения волокнистой структуры такое полотно прочесывают.

Механические способы производства

Скрепление основы нетканого материала по такой технологии производится с использованием дополнительных нитей. Механическим способом, к примеру, изготавливают холстопрошивные материалы. В данном случае волокна основы скрепляются между собой путем прошивания их нитями. При применении иглопробивной технологии образующие холст элементы предварительно перепутываются между собой. В результате получается довольно-таки плотное по структуре полотно. Для придания большей прочности его прошивают толстыми нитями. При этом пользуются специальными инструментами с зазубринами. Иглопробивной метод изготовления полотен является на данный момент самым популярным. Такую технологию использует каждый завод нетканых материалов.

Нитепрошивные материалы изготавливают путем прохождения основы одной или несколькими системами волокон. Такое полотно отличается от холстопрошивного прежде всего внешним видом. Материл этой группы похож на махровую ткань.

В продаже сегодня имеются также изготавливаемые механическим способом тканепрошивные полотна. Эта разновидность производится на очень легкой основе также путем прошивания ее системой ворсовых нитей. Такие полотна могут быть как гладкими, так и махровыми.

Производство нетканых материалов клеевым способом

Эта технология применяется при изготовлении большинства разновидностей нетканых материалов. Скрепление волокон в холсте в данном случае производится путем их пропитки разного рода клеевыми составами. Чаще всего для обработки при этом используется синтетический латекс. Еще одной распространенной технологией является горячее прессование. В данном случае волокна склеиваются термопластами при очень высокой температуре.

Иногда для производства нетканых клееных материалов применяется также самая старая технология — на бумагодельных машинах. Именно с использованием такого оборудования производился в Америке и пеллон. В этом случае связующее вещество может вводиться или непосредственно в поступающую на машину массу, или же уже в готовое полотно.

Использование холстопрошивных полотен

Такой материал нетканый отличается большой толщиной, массивностью и рыхлостью. Основным его преимуществом являются высокие теплозащитные свойства. Холстопрошивные полотна - это очень плотные и износостойкие материалы, способные давать значительную усадку. Используют их чаще всего в качестве подкладочных при производстве одежды. Также иногда они применяются как основа при изготовлении искусственной кожи.

Где применяют иглопробивной материал

Благодаря пористой структуре эта группа полотен также отличается неплохими теплозащитными свойствами. Помимо этого, к достоинствам такого материала относят устойчивость к стирке и химчистке. Используют иглопробивные полотна обычно при и напольных покрытий. Как и холстопрошивные, применяют их и для изготовления подкладок пальто, курток и шуб. Однако в последнем случае иглопробивной материал нетканый приходится обычно дополнительно пропитывать клеевыми составами. Дело в том, что волокна у него довольно-таки жесткие, а поэтому в свободном состоянии способны проникать через верхнюю и портить ее внешний вид.

Именно иглопробивным способом изготавливается также и самый распространенный нетканый материал - дорнит. Используется геотекстиль при разбивке газонов, возведении фундаментов и т. д. Также иглопробивной метод иногда применяется при производстве наиболее популярного вида и парников — спанбонда. Однако чаще такой вид полотна изготавливают все же клеевым способом (горячим прессованием).

Применение ните- и тканепрошивных полотен

Обе этих разновидности также довольно-таки востребованы в промышленности. Основным достоинством нитепрошивных полотен считается разнообразие по внешнему виду. Эти способом могут производиться как очень тонкие полупрозрачные материалы, так и массивные мебельные. Костюмы, вечерние платья, повседневная одежда, шарфики, салфетки из нетканого материала часто изготавливаются именно по этой технологии.

Плюсами тканепрошивных материалов является устойчивая структура и гигиеничность. По такому показателю, как износостойкость, они превосходят все остальные виды нетканых материалов. Используют такое полотно в основном для пошива халатов и пляжных костюмов.

Где применяются клеевые полотна

Чаще всего такой материал нетканый изготавливается из смеси хлопковых и капроновых волокон. Применяют его обычно при пошиве одежды. К примеру, его вставляют в воротнички, хлястики и шлицы для придания последним жесткости. Изготавливаемые на бумагодельных машинах материалы чаще всего используются для производства разного рода перевязочных медицинских материалов.

Как видите, область применения нетканых полотен в наше время действительно очень широка. Их отличные эксплуатационные характеристики делают их незаменимыми при пошиве многих видов одежды, выращивании растений, устройстве водоотводящих систем и т. д. Технологии производства таких материалов не отличаются особой сложностью, а поэтому и себестоимость их обычно невысока. В основном именно этим и объясняется необыкновенная популярность данной разновидности полотен.