Introduzione alla tecnologia dei tessuti non tessuti

La tecnologia dei tessuti non tessuti può essere utilizzata per produrre un'ampia gamma di prodotti, in grado di soddisfare un numero crescente di applicazioni finali.
Esistono prove che il primo metodo per trasformare le fibre in tessuto fosse l'infeltrimento, che sfruttava la struttura a fiocchi della lana per legare saldamente le fibre tra loro. Alcune tecnologie di produzione utilizzate nell'industria dei non tessuti odierna si basano su questo antico metodo di formazione dei tessuti, mentre altri metodi sono il prodotto di tecniche moderne sviluppate per lavorare con materiali sintetici. Le origini dell'industria moderna dei non tessuti non sono chiare, ma secondo il Nonwovens Institute di Raleigh, nella Carolina del Nord, il termine "non tessuti" fu utilizzato per la prima volta nel 1942, quando reti di fibre venivano incollate insieme utilizzando adesivi per realizzare tessuti.
Nei decenni trascorsi dalla coniazione del termine, l'innovazione si è evoluta in una vertiginosa gamma di tecnologie utilizzate per creare prodotti come la filtrazione, l'automotive, la medicina, l'igiene, i geotessili, i tessuti agricoli, i pavimenti e persino l'abbigliamento, solo per citarne alcuni. Qui, Textile World fornisce informazioni su alcune delle più recenti tecnologie disponibili per i produttori di tessuti non tessuti e altri prodotti.
Il produttore tedesco di sistemi non tessuti ingegnerizzati DiloGroup offre un esclusivo processo di produzione additiva chiamato 3D-Lofter, inizialmente presentato come prototipo a ITMA 2019. In sostanza, il processo utilizza un meccanismo di alimentazione del nastro separato che funziona in modo simile a una stampante digitale. Il nastro viene inserito in un dispositivo aerodinamico di formazione del velo, che consente di posizionare fibre aggiuntive in modo tridimensionale in punti specifici del feltro agugliato piatto. Le fibre aggiunte possono essere posizionate per evitare aree sottili e creare punti di stress, modificare la consistenza, creare montagne o riempire valli nel velo di base e persino consentire la creazione di disegni colorati o a motivi nel velo risultante. Dilo segnala che questa tecnologia può far risparmiare fino al 30% del peso totale delle fibre poiché vengono utilizzate solo le fibre necessarie dopo aver prodotto un feltro agugliato piatto uniforme. Il velo risultante può essere densificato e consolidato mediante agugliatura e/o fusione termica. Le applicazioni includono parti stampate in feltro agugliato per interni di automobili, rivestimenti e materassi, abbigliamento e calzature e pavimenti con motivi colorati.
DiloGroup offre anche la tecnologia di alimentazione carda singola IsoFeed, un sistema aerodinamico con diverse unità di formazione del velo indipendenti da 33 mm di larghezza, distribuite lungo l'intera larghezza di lavoro delle carde. Questi dispositivi consentono di dosare il velo o la striscia di fibre nella direzione di avanzamento, necessaria per contrastare le variazioni di qualità del velo. Secondo Dilo, IsoFeed può produrre materassini a rete utilizzando cardatrici, aumentando il valore CV di circa il 40%. Altri vantaggi di IsoFeed includono un risparmio nell'assunzione di fibre rispetto all'alimentazione convenzionale e all'alimentazione IsoFeed a parità di peso minimo; il velo di carta migliora esteticamente e diventa più uniforme. I materassini realizzati con la tecnologia IsoFeed sono adatti per l'alimentazione in cardatrici, in unità di formazione di profili alari o possono essere utilizzati direttamente nei processi di agugliatura o termosaldatura.
L'azienda tedesca Oerlikon Noncloths offre tecnologie complete per la produzione di tessuti non tessuti mediante estrusione a fusione, spunbond e airlaid. Per i prodotti ottenuti tramite estrusione a fusione, Oerlikon offre apparecchiature separate mono e bicomponenti o soluzioni plug-and-play tra sistemi di stampaggio a monte e a valle (come i sistemi spunbond) per la produzione di prodotti con strati barriera o liquidi. Oerlikon Noncloths afferma che la sua tecnologia airlaid è adatta alla produzione di tessuti non tessuti a base di fibre cellulosiche o cellulosiche. Questo processo consente inoltre una miscelazione omogenea di diverse materie prime ed è interessante per una lavorazione ecocompatibile.
L'ultimo prodotto di Oerlikon Nonwovens è la tecnologia brevettata PHANTOM di Procter & Gamble (P&G). Teknoweb Materials, partner di Oerlikon per l'igiene e le salviette, ha una licenza esclusiva da P&G per la distribuzione della tecnologia in tutto il mondo. Sviluppata da P&G per i tessuti non tessuti ibridi, Phantom combina le tecnologie airlaid e spin-coating per produrre salviette umidificate e asciutte. Secondo Oerlikon Non Wovens, i due processi vengono combinati in un'unica fase che combina fibre cellulosiche, fibre lunghe, tra cui il cotone, ed eventualmente polveri di fibre sintetiche. L'idrotessitura elimina la necessità di asciugare il materiale non tessuto, con conseguente risparmio sui costi. Il processo può essere personalizzato per ottimizzare le proprietà desiderate del prodotto, tra cui morbidezza, resistenza, assorbimento dello sporco e assorbimento dei liquidi. La tecnologia Phantom è ideale per la produzione di salviette umidificate e può essere utilizzata anche in prodotti con un nucleo assorbente, come i pannolini.
ANDRITZ Nonwovens, con sede in Austria, afferma che le sue principali competenze sono nella produzione di tessuti non tessuti dry-laid e wet-laid, spunbond, spunlace e agugliati, comprese la conversione e la calandratura.
ANDRITZ fornisce tecnologie per la produzione di tessuti non tessuti biodegradabili ed ecocompatibili, tra cui le linee spunlace Wetlace™ e Wetlace CP. La linea di produzione è in grado di lavorare pasta di legno, fibre di cellulosa tritate, rayon, cotone, canapa, bambù e lino senza l'utilizzo di additivi chimici. L'azienda offre test dedicati presso il suo Centro di Eccellenza di Montbonneau, in Francia, che ha recentemente aggiornato il suo innovativo sistema di applicazione della cellulosa per la produzione di salviette in cellulosa cardata.
L'ultima tecnologia di ANDRITZ nel campo dei tessuti non tessuti biodegradabili per salviette è la tecnologia neXline Wetlace CP. Questa innovazione combina due tecnologie di stampaggio (on-line dry e wet lay) con l'idrolegatura. Secondo l'azienda, fibre naturali come la viscosa o la cellulosa possono essere riciclate senza soluzione di continuità per produrre salviette in cellulosa cardata completamente biodegradabili, ad alte prestazioni e convenienti.
La recente acquisizione della francese Laroche Sas aggiunge ulteriori tecnologie di lavorazione delle fibre secche al portafoglio prodotti di ANDRITZ, tra cui apertura, miscelazione, dosaggio, air laying, trattamento dei rifiuti tessili e scortecciatura della canapa. L'acquisizione aggiunge valore al settore del riciclaggio dei rifiuti fornendo linee complete per il riciclaggio di rifiuti urbani e industriali, che possono essere trasformate in fibre per la filatura e per tessuti non tessuti destinati all'uso finale. All'interno del Gruppo ANDRITZ, l'azienda è ora ANDRITZ Laroche Sas.
Negli Stati Uniti, Andritz Laroche è rappresentata da Allertex of America Ltd., Cornelius, Carolina del Nord. Jason Johnson, direttore vendite tecniche e sviluppo commerciale di Allertex, ha affermato che la tecnologia di LaRoche è ideale per il fiorente mercato della fibra di canapa negli Stati Uniti. "Stiamo attualmente riscontrando un enorme interesse per la scortecciatura, la lavorazione del cotone e la trasformazione delle fibre di canapa in tessuti non tessuti per materiali da costruzione, tessuti, automotive, arredamento e compositi", ha affermato Johnson. "Insieme alla scoperta di Laroche, alle tecnologie ibride e air-laid, nonché alle tecnologie Schott." E alla tecnologia Thermofix di Meissner: non ci sono limiti!"
La pressa per laminazione piana a doppio nastro Thermofix-TFE di Schott & Meissner Maschinen- & Anlagenbau GmbH in Germania utilizza una combinazione di calore e pressione per contatto. Il prodotto lavorato passa attraverso la macchina tra due nastri trasportatori rivestiti in teflon. Dopo il riscaldamento, il materiale passa attraverso uno o più rulli di pressione calibrati in una zona di raffreddamento per l'indurimento termico. Thermofix-TFE è adatto per tessuti come abbigliamento esterno, strisce riflettenti, pelle sintetica, arredamento, stuoie di vetro, filtri e membrane. Thermofix è disponibile in due modelli e tre diverse dimensioni per diverse capacità.
Allertex è specializzata in tecnologie di lavorazione e di tessuti non tessuti, tra cui apertura e miscelazione, formatura di veli, incollaggio, finitura, lavorazione di fibre di canapa e laminazione di varie aziende.
Con la continua crescita della domanda di salviette detergenti monouso di alta qualità, l'azienda tedesca Truetzschler Noncloths ha lanciato una soluzione in cellulosa cardata (CP) che utilizza la tecnologia AquaJet spunlace per produrre salviette ecologiche a un prezzo più conveniente. Nel 2013-2014, Trützschler e il suo partner tedesco Voith GmbH & Co. KG hanno lanciato sul mercato il processo di installazione a umido/stampato WLS, ecocompatibile. La linea WLS utilizza una miscela cellulosica di polpa di legno di piantagione e fibre corte di lyocell o rayon, dispersa in acqua e poi stesa a umido e idrointrecciata.
Gli ultimi sviluppi CP di Truetzschler Noncloths portano il concetto WLS a un livello superiore, combinando tessuti a base di cellulosa wet-laid con tessuti cardati realizzati con fibre più lunghe di viscosa o lyocell. L'appretto wet-laid conferisce al materiale non tessuto la necessaria assorbenza e un volume aggiuntivo, mentre il tessuto aumenta la morbidezza e la resistenza quando è bagnato. I getti d'acqua ad alta pressione di AquaJet uniscono i due strati in un tessuto non tessuto funzionale.
La linea CP è dotata di una cardatrice NCT ad alta velocità, posizionata tra una macchina formatrice a umido Voith HydroFormer e un'AquaJet. Questa configurazione è molto flessibile: è possibile rinunciare alla cardatura e utilizzare solo HydroFormer e AquaJet per produrre non tessuti WLS; il processo di laminazione a umido può essere omesso per produrre i classici non tessuti spunlace cardati; oppure è possibile utilizzare HydroFormer, NCT Card e AquaJet per produrre non tessuti CP a doppio strato.
Secondo Truetzschler Noncloths, il suo cliente polacco Ecowipes ha riscontrato un'elevata domanda di tessuti non tessuti prodotti sulla linea CP installata nell'autunno del 2020.
L'azienda tedesca Reifenhäuser Reicofil GmbH & Co. KG è specializzata in linee spunbond, meltblown e laminazione ed è una business unit di Reifenhäuser GmbH & Co. KG, che offre soluzioni ecosostenibili per la produzione di tessuti non tessuti. Secondo l'azienda, la sua linea Reicofil può riciclare fino al 90% del polietilene tereftalato (PET) dai rifiuti domestici per applicazioni industriali. L'azienda fornisce anche tecnologie per la produzione di prodotti per l'igiene personale utilizzando materiali ecocompatibili, come i pannolini biodegradabili.
Reifenhäuser Reicofil offre inoltre soluzioni per dispositivi di protezione medica, come le mascherine. L'azienda riconosce che queste applicazioni richiedono tessuti affidabili al 100% e fornisce attrezzature altamente affidabili per la produzione di tessuti non tessuti con efficienza di filtrazione fino al 99%, conformi agli standard N99/FFP3. Shawmut Corp., con sede a West Bridgewater, Massachusetts, ha recentemente acquistato circa 60 tonnellate di attrezzature specializzate per il melt blowing di precisione da Reifenhäuser Reicofil per la sua nuova divisione salute e sicurezza (vedi "Shawmut: Investing in the Future of Advanced Materials", TW, questa è una domanda).
"Per le applicazioni nei settori igienico-sanitario, medicale e industriale, stabiliamo costantemente nuovi standard in termini di prestazioni e qualità dei prodotti finali", afferma Markus Müller, Direttore Vendite di Reifenhäuser Reicofil. "Inoltre, offriamo ai nostri clienti la possibilità di produrre tessuti non tessuti ecocompatibili a partire da materie prime di origine biologica o da materiali riciclati. Aiutiamo i nostri clienti a sfruttare le opportunità offerte dalla transizione globale verso uno sviluppo sostenibile, in altre parole: la prossima generazione di tessuti non tessuti".
L'azienda tedesca Reifenhäuser Enka Tecnica è specializzata in mandrini di filatura intelligenti, scatole di filatura e filiere intercambiabili appositamente progettati, compatibili con qualsiasi linea di produzione spunbond o meltblown esistente. La sua funzionalità consente ai produttori di aggiornare le linee di produzione esistenti ed entrare in nuovi mercati, tra cui quello igienico, medicale o della filtrazione. Enka Tecnica afferma che punte per ugelli e tubi capillari di alta qualità garantiscono una qualità e una precisione del prodotto costanti. Il suo mandrino di filatura meltblown presenta inoltre un concetto di energia sostenibile ottimizzato per ridurre i tempi di riscaldamento e aumentare la potenza termica. "Il nostro obiettivo principale è la soddisfazione e il successo dei nostri clienti", afferma Wilfried Schiffer, Amministratore Delegato di Reifenhäuser Enka Tecnica. "Ecco perché i rapporti personali con i nostri clienti sono per noi importanti tanto quanto la consegna puntuale di prodotti di alta qualità. Una collaborazione a lungo termine basata sulla fiducia è per noi più importante dei profitti rapidi".
Reifenhäuser Reicofil e Reifenhäuser Enka Tecnica sono rappresentate negli Stati Uniti da Fi-Tech Inc., Midlothian, Virginia.
L'azienda svizzera Graf + Cie., parte del gruppo Rieter Components, è produttrice di rivestimenti per carde piatte e a rullo. Per la produzione di tessuti non tessuti, Graf offre i rivestimenti in cartone metallizzato Hipro. Graf afferma che l'innovativa geometria utilizzata nel design può aumentare la produttività nella produzione di tessuti non tessuti fino al 10% rispetto ai tessuti tradizionali. Secondo Graf, la parte anteriore dei denti Hipro presenta una sporgenza appositamente progettata che aumenta la ritenzione delle fibre. Il trasporto ottimizzato del nastro dal cilindro al docker aumenta la produttività fino al 10% e si verificano meno difetti nel nastro grazie al trasporto preciso delle fibre dentro e fuori dal cilindro.
Adatti sia per cardature ad alte prestazioni che convenzionali, questi rivestimenti per cardatura sono disponibili in un'ampia gamma di leghe di acciaio e finiture superficiali, in modo da poter essere personalizzati in base all'applicazione specifica e alla fibra da lavorare. I tessuti cardati Hipro sono progettati per tutti i tipi di fibre sintetiche lavorate nell'industria dei non tessuti e sono compatibili con una varietà di rulli, tra cui rulli di lavoro, di avvolgimento e a grappolo. Graf segnala che Hipro è particolarmente adatto per applicazioni nei settori dell'igiene, della medicina, dell'automotive, della filtrazione e della pavimentazione.
Negli ultimi anni, l'azienda tedesca BRÜCKNER Trockentechnik GmbH & Co. KG ha ampliato significativamente il suo portafoglio di prodotti per tessuti non tessuti. L'azienda offre forni ed essiccatori per tessuti non tessuti, tra cui:
Inoltre, il portfolio di tessuti non tessuti di Brückner comprende unità di impregnazione, unità di spalmatura, stoccatrici, calandre, calandratrici, macchine da taglio e bobinatrici. Brückner dispone di un centro tecnico presso la sede centrale di Leonberg, in Germania, dove i clienti possono effettuare test. Brückner è rappresentata negli Stati Uniti da Fi-Tech.
La qualità dell'acqua utilizzata nel processo di produzione dello spunlace è molto importante. L'azienda italiana Idrosistem Srl è specializzata in sistemi di filtrazione dell'acqua per linee di produzione spunlace che rimuovono le fibre dall'acqua per evitare problemi con la siringa e compromettere la qualità del prodotto finito. L'ultimo prodotto dell'azienda è progettato per controllare i batteri nel ciclo dell'acqua per la produzione di salviette. Questa tecnologia utilizza un sistema di sterilizzazione dell'acqua con biossido di cloro per impedire che sostanze tossiche, in particolare cloruri e bromati, penetrino nell'acqua prodotta. Idrosistem segnala che l'efficacia del sistema di sterilizzazione è indipendente dal pH dell'acqua e raggiunge il controllo batterico minimo richiesto in unità formanti colonie per millimetro (UFC/ml). Secondo l'azienda, il sistema è anche un potente agente alghicida, battericida, virucida e sporicida. Idrosistem è rappresentata negli Stati Uniti da Fi-Tech.
L'azienda tedesca Saueressig Surfaces, di proprietà di Matthews International Corp., è un rinomato progettista e produttore di maniche e rulli per goffratura per spunbond decorativi e tessuti non tessuti termosaldati. L'azienda utilizza i più recenti metodi di incisione laser, nonché la tecnologia moiré avanzata. Rulli temprati, alloggiamenti microporosi, deflettori di base e strutturali migliorano le possibilità di personalizzazione. Tra i recenti sviluppi figurano nuove funzionalità di goffratura 3D e perforazione offline utilizzando rulli riscaldati ad alta precisione con motivi di incisione complessi e precisi, o l'utilizzo in linea di maniche in nichel nel processo spunlace. Questi sviluppi consentono la creazione di strutture con effetti tridimensionali, maggiore resistenza alla trazione ed elasticità e un'elevata permeabilità all'aria/liquido. Saueressig può anche produrre campioni 3D (inclusi substrato, motivo di incisione, densità e colore) in modo che i clienti possano sviluppare la soluzione migliore per il loro prodotto finale.
I non tessuti sono materiali non tradizionali e i metodi tradizionali di taglio e cucitura potrebbero non essere il modo più efficiente per realizzare un prodotto finale utilizzando i non tessuti. L'epidemia pandemica e la domanda di dispositivi di protezione individuale (DPI), in particolare, hanno portato a un crescente interesse per la tecnologia a ultrasuoni, che utilizza onde sonore ad alta frequenza per riscaldare e plastificare i materiali non tessuti realizzati con fibre sintetiche.
Sonobond Ultrasonics, con sede a West Chester, Pennsylvania, afferma che la tecnologia di saldatura a ultrasuoni può creare rapidamente bordi di tenuta resistenti e fornire connessioni barriera conformi ai requisiti normativi. L'incollaggio di alta qualità in questi punti di pressione consente di ottenere un prodotto finito senza fori, giunzioni di colla, abrasioni e delaminazioni. Non è richiesta alcuna filettatura, la produzione è in genere più rapida e la produttività è maggiore.
Sonobond offre attrezzature per incollare, cucire, tagliare, rifilare e spesso può eseguire più funzioni sulla stessa macchina in un'unica fase. La macchina da cucire a ultrasuoni SeamMaster® di Sonobond è la tecnologia più popolare dell'azienda. SeamMaster offre un funzionamento a rotazione continua brevettato che produce cuciture resistenti, sigillate, lisce e flessibili. Secondo l'azienda, la macchina può essere utilizzata in diverse operazioni di assemblaggio in quanto può eseguire più funzioni contemporaneamente. Ad esempio, con gli strumenti giusti, SeamMaster può completare rapidamente le operazioni di incollaggio, giunzione e rifilatura. Sonobond afferma che è quattro volte più veloce rispetto a una macchina da cucire tradizionale e dieci volte più veloce rispetto a una macchina per incollaggio. La macchina è inoltre configurata come una macchina da cucire tradizionale, quindi è richiesta una formazione minima per l'operatore per utilizzare SeamMaster.
Le applicazioni della tecnologia Sonobond nel mercato dei tessuti non tessuti medicali includono mascherine, camici chirurgici, copriscarpe monouso, federe e coprimaterassi, e medicazioni per ferite senza pelucchi. I prodotti di filtrazione che possono essere realizzati utilizzando la tecnologia a ultrasuoni di Sonobond includono filtri HEPA e HVAC plissettati; filtri per aria, liquidi e gas; sacchetti filtranti resistenti; e stracci e bacchette per raccogliere le fuoriuscite.
Per aiutare i clienti a decidere quale tecnologia sia più adatta alla loro applicazione, Sonobond offre test di incollaggio a ultrasuoni gratuiti sui propri tessuti non tessuti. Il cliente può quindi esaminare i risultati e comprendere le capacità dei prodotti disponibili.
Emerson, con sede a St. Louis, offre apparecchiature a ultrasuoni Branson che tagliano, incollano, sigillano o trapuntano tessuti non tessuti in fibre sintetiche per applicazioni medicali e non medicali. Uno dei progressi più importanti che l'azienda sta segnalando è la capacità delle saldatrici a ultrasuoni di monitorare e registrare i dati di saldatura in tempo reale. Ciò migliora le capacità di controllo qualità dei clienti e consente un miglioramento continuo, anche su linee di produzione automatizzate.
Un altro sviluppo recente è l'aggiunta di funzionalità fieldbus al sistema di saldatura a ultrasuoni Branson DCX F, che consente a più sistemi di saldatura di interfacciarsi tra loro e direttamente con controllori logici programmabili. Fieldbus consente agli utenti di monitorare i parametri di saldatura di una singola saldatrice a ultrasuoni e di monitorare lo stato di un sistema di produzione multi-macchina tramite un pannello di controllo elettronico. In questo modo, gli utenti possono ottimizzare il processo di produzione e risolvere eventuali problemi.
Herrmann Ultrasonics Inc. di Bartlett, Illinois, offre una nuova tecnologia a ultrasuoni per il fissaggio dei cordoncini elastici nei pannolini. L'innovativo processo dell'azienda crea un tunnel tra due strati di tessuto non tessuto e guida l'elastico in tensione attraverso il tunnel. Il tessuto viene quindi saldato in corrispondenza di giunti specifici, quindi tagliato e rilassato. Il nuovo processo di consolidamento può essere eseguito in modo continuo o periodico. Secondo l'azienda, il metodo semplifica la lavorazione dei prodotti elastici, riduce il rischio di rottura, aumenta la finestra di lavorazione e riduce i costi di produzione. Herrmann afferma di aver testato con successo diverse combinazioni di materiali, diverse dimensioni ed estensioni degli elastici e diverse velocità.
"Il nostro nuovo processo, che chiamiamo 'legatura', supporterà meglio i nostri clienti in Nord America nel loro impegno per creare prodotti più morbidi e più rispettosi dell'ambiente", ha affermato Uwe Peregi, presidente di Herrmann Ultrasonics Inc.
Herrmann ha inoltre aggiornato i suoi generatori a ultrasuoni ULTRABOND con nuovi controlli che attivano rapidamente le vibrazioni ultrasoniche nel punto desiderato, anziché generare un segnale continuo. Grazie a questo aggiornamento, non sono più necessari utensili specifici per ogni formato, come il tamburo di incudine. Herrmann ha osservato che l'efficienza complessiva delle apparecchiature è migliorata grazie alla riduzione dei costi di attrezzaggio e dei tempi necessari per i cambi di formato. La combinazione del segnale del generatore Ultrabond con la tecnologia MICROGAP, che monitora il gap nell'area di incollaggio, fornisce un monitoraggio multidimensionale del processo per garantire una qualità di incollaggio costante e un feedback diretto al sistema.
Tutte le ultime innovazioni nel campo dei non tessuti saranno sicuramente presentate alla prossima fiera INDEX™20, che si terrà a ottobre 2021. La fiera sarà disponibile anche in formato virtuale per i partecipanti che non potranno partecipare di persona. Per maggiori informazioni su INDEX, consultare questo numero della Global Triennial Nonwovens Exhibition, Moving Forward, TW.