Introduksjon til nonwoven-teknologi

Nonwoven-teknologi kan brukes til å produsere et bredt spekter av produkter for å dekke et økende antall sluttapplikasjoner.
Det finnes bevis for at den tidligste metoden for å gjøre fibre om til stoff var toving, som brukte flakstrukturen til ull for å binde fibrene godt sammen. Noen produksjonsteknologier som brukes i dagens nonwoven-industri er basert på denne eldgamle metoden for å forme stoffer, mens andre metoder er et produkt av moderne teknikker utviklet for å arbeide med menneskeskapte materialer. Opprinnelsen til den moderne nonwoven-industrien er uklar, men ifølge Nonwovens Institute i Raleigh, Nord-Carolina, ble begrepet «nonwovens» først brukt i 1942, da fibernett ble bundet sammen ved hjelp av lim for å lage stoffer.
I tiårene siden begrepet ble laget, har innovasjon utviklet seg til et svimlende utvalg av teknologier som brukes til å lage produkter som filtrering, bilindustrien, medisin, hygiene, geotekstiler, landbrukstekstiler, gulvbelegg og til og med klær, for å nevne noen. Her gir Textile World informasjon om noen av de nyeste teknologiene som er tilgjengelige for nonwovens og produktprodusenter.
Den tyske produsenten av konstruerte nonwoven-systemer, DiloGroup, tilbyr en unik additiv produksjonsprosess kalt 3D-Lofter, som opprinnelig ble presentert som en prototype på ITMA 2019. Prosessen bruker i hovedsak en separat båndmatingsmekanisme som fungerer på samme måte som en digital skriver. Båndet mates inn i en aerodynamisk baneformingsenhet, som gjør det mulig å plassere ekstra fibre på en tredimensjonal måte på bestemte steder på den flate nålefilten. Tilsatte fibre kan plasseres for å unngå tynne områder og skape stresspunkter, endre tekstur, bygge fjell eller fylle daler i basisbanen, og til og med muliggjøre opprettelse av fargede eller mønstrede design i den resulterende banen. Dilo rapporterer at denne teknologien kan spare opptil 30 % av den totale fibervekten fordi bare de nødvendige fibrene brukes etter å ha laget en jevn flat nålefilt. Den resulterende banen kan fortettes og konsolideres ved hjelp av nålestansing og/eller termisk fusjon. Bruksområder inkluderer støpte nålefiltdeler for bilinteriør, møbeltrekk og madrasser, klær og fottøy, og fargerikt mønstrede gulv.
DiloGroup tilbyr også IsoFeed-teknologi for enkeltkortmating – et aerodynamisk system med flere uavhengige 33 mm brede baneformingsenheter plassert over hele kortenes arbeidsbredde. Disse enhetene gjør det mulig å dosere banen eller fiberstripen i bevegelsesretningen, noe som er nødvendig for å motvirke endringer i banekvaliteten. Ifølge Dilo kan IsoFeed produsere nettingmatter ved hjelp av kardemaskiner, noe som øker CV-verdien med omtrent 40 %. Andre fordeler med IsoFeed inkluderer besparelser i fiberinntak når man sammenligner konvensjonell mating og IsoFeed-mating med samme minimumsvekt; papirbanen forbedres visuelt og blir mer ensartet. Matter laget med IsoFeed-teknologi er egnet for mating i kardemaskiner, i vingeformingsenheter eller kan brukes direkte i nåle- eller termiske bindingsprosesser.
Det tyske selskapet Oerlikon Noncloths tilbyr omfattende teknologier for produksjon av nonwovens produsert ved smelteekstrudering, spunbond og airlaid. For smelteekstruderingsprodukter tilbyr Oerlikon separat en- og tokomponentsutstyr eller plug-and-play-alternativer mellom oppstrøms og nedstrøms støpesystemer (som spunbond-systemer) for produksjon av produkter med barrierelag eller væskelag. Oerlikon Noncloths sier at deres airlaid-teknologi er godt egnet for produksjon av nonwovens laget av cellulose eller cellulosefibre. Denne prosessen muliggjør også homogen blanding av forskjellige råvarer og er av interesse for miljøvennlig prosessering.
Oerlikon Nonwovens' nyeste produkt er Procter & Gambles (P&G) patenterte PHANTOM-teknologi. Teknoweb Materials, Oerlikons partner innen hygiene og våtservietter, har en eksklusiv lisens fra P&G til å distribuere teknologien over hele verden. Phantom, utviklet av P&G for hybride nonwovens, kombinerer airlaid- og spin-coating-teknologier for å produsere våte og tørre våtservietter. Ifølge Oerlikon Non Wovens kombineres de to prosessene i ett trinn som kombinerer cellulosefibre, lange fibre, inkludert bomull, og muligens kunstfiberpulver. Hydroweaving betyr at det ikke er behov for å tørke det nonwoven-materialet, noe som resulterer i kostnadsbesparelser. Prosessen kan tilpasses for å optimalisere ønskede produktegenskaper, inkludert mykhet, styrke, smussabsorpsjon og væskeabsorpsjon. Phantom-teknologien er ideell for produksjon av våtservietter og kan også brukes i produkter med en absorberende kjerne, for eksempel bleier.
Det østerrikske selskapet ANDRITZ Nonwovens sier at kjernevirksomheten deres ligger i produksjon av tørrlagte og våtlagte nonwovens, spunbond, spunlace og nålestansede nonwovens, inkludert konvertering og kalandrering.
ANDRITZ tilbyr teknologier for produksjon av biologisk nedbrytbare miljøvennlige nonwovens, inkludert Wetlace™ og Wetlace CP spunlace-linjene. Produksjonslinjen kan behandle tremasse, hakket cellulosefiber, rayon, bomull, hamp, bambus og lin uten bruk av kjemiske tilsetningsstoffer. Selskapet tilbyr dedikert testing ved sitt kompetansesenter i Montbonneau, Frankrike, som nylig oppdaterte sitt innovative cellulosepåføringssystem for produksjon av kardede celluloseservietter.
ANDRITZ’ nyeste teknologi innen biologisk nedbrytbare våtservietter er neXline Wetlace CP-teknologi. Denne innovasjonen kombinerer to støpeteknologier (online tørrlegging og våtlegging) med hydrobinding. Ifølge selskapet kan naturlige fibre som viskose eller cellulose sømløst resirkuleres for å produsere fullstendig biologisk nedbrytbare, kardede celluloseservietter som er høytytende og kostnadseffektive.
Det nylige oppkjøpet av franske Laroche Sas tilfører ANDRITZ’ produktportefølje ytterligere teknologier for tørrfiberbehandling, inkludert åpning, blanding, dosering, luftlegging, tekstilavfallsbehandling og avbarking av hamp. Oppkjøpet tilfører verdi til avfallsgjenvinningsindustrien ved å tilby komplette resirkuleringslinjer for kommunalt og industrielt avfall som kan bearbeides til fibre for respinning og sluttbruk av ikke-vevd materiale. Innen ANDRITZ-gruppen heter selskapet nå ANDRITZ Laroche Sas.
I USA er Andritz Laroche representert av Allertex of America Ltd., Cornelius, Nord-Carolina. Jason Johnson, direktør for teknisk salg og forretningsutvikling hos Allertex, sa at LaRoches teknologi er ideell for det blomstrende markedet for hampfibre i USA. «Vi ser for tiden enorm interesse for avbarking, bomullsforedling og foredling av hampfibre til non-wovens for byggematerialer, vev, bilindustrien, møbler og kompositter», sa Johnson. «Kombinert med oppdagelsen av Laroche, hybrid- og air-laid-teknologier, samt Schott-teknologier.» Og Thermofix-teknologi fra Meissner: fantasien setter grenser!»
Thermofix-TFE dobbeltbånds flatlamineringspresse fra Schott & Meissner Maschinen- & Anlagenbau GmbH i Tyskland bruker en kombinasjon av kontaktvarme og trykk. Det bearbeidede produktet passerer gjennom maskinen mellom to teflonbelagte transportbånd. Etter oppvarming passerer materialet gjennom en eller flere kalibrerte trykkvalser inn i en kjølesone for å termisk herde materialet. Thermofix-TFE er egnet for tekstiler som yttertøy, refleksstriper, kunstskinn, møbler, glassmatter, filtre og membraner. Thermofix er tilgjengelig i to modeller og tre forskjellige størrelser for forskjellige kapasiteter.
Allertex spesialiserer seg på prosessering og nonwoven-teknologier, inkludert åpning og blanding, webforming, liming, etterbehandling, hampfiberbehandling og laminering fra ulike selskaper.
Etter hvert som etterspørselen etter engangsrengjøringsservietter av høy kvalitet fortsetter å øke, har det tyske selskapet Truetzschler Noncloths lansert en løsning for kardet masse (CP) som bruker AquaJet spunlace-teknologi for å produsere miljøvennlige servietter til en mer økonomisk pris. I 2013–2014 introduserte Trützschler og partneren Voith GmbH & Co. KG fra Tyskland den miljøvennlige våt-/støpte installasjonsprosessen WLS på markedet. WLS-linjen bruker en celluloseblanding av plantasjetremasse og korte lyocell- eller rayonfibre som dispergeres i vann og deretter våtlegges og hydroentangles.
Den nyeste CP-utviklingen fra Truetzschler Noncloths tar WLS-konseptet et skritt videre ved å kombinere våtlagte cellulosebaserte stoffer med kardede stoffer laget av lengre viskose- eller lyocellfibre. Våtlagt liming gir det ikke-vevde materialet den nødvendige absorberingsevnen og ekstra fylde, og stoffet øker mykheten og styrken når det er vått. AquaJets høytrykksvannstråler binder de to lagene til et funksjonelt ikke-vevd stoff.
CP-linjen er utstyrt med en høyhastighets NCT-kortmaskin mellom en Voith HydroFormer våtbaneformingsmaskin og en AquaJet. Denne konfigurasjonen er svært fleksibel: du kan droppe kort og bare bruke HydroFormer og AquaJet til å produsere WLS-non-wovens; Våtoppleggsprosessen kan utelates for å produsere klassiske kardede spunlace-non-wovens; eller du kan bruke HydroFormer, NCT-kort og AquaJet som brukes til å produsere dobbeltlags CP-non-wovens.
Ifølge Truetzschler Noncloths har den polske kunden Ecowipes opplevd høy etterspørsel etter nonwovens produsert på CP-linjen som ble installert høsten 2020.
Det tyske selskapet Reifenhäuser Reicofil GmbH & Co. KG spesialiserer seg på spunbond-, smelteblåst- og lamineringslinjer og er en forretningsenhet i Reifenhäuser GmbH & Co. KG, som tilbyr miljøvennlige alternativer for produksjon av non-wovens. Ifølge selskapet kan Reicofil-linjen resirkulere opptil 90 % av polyetylentereftalat (PET) fra husholdningsavfall til industrielle applikasjoner. Selskapet tilbyr også teknologi for å produsere hygieneprodukter ved hjelp av miljøvennlige materialer, som biobaserte bleier.
I tillegg tilbyr Reifenhäuser Reicofil også løsninger for medisinsk verneutstyr som masker. Selskapet erkjenner at disse bruksområdene krever 100 % pålitelige stoffer og tilbyr svært pålitelig utstyr for å produsere nonwovens med filtreringseffektivitet på opptil 99 %, som oppfyller N99/FFP3-standardene. Shawmut Corp., med base i West Bridgewater, Massachusetts, kjøpte nylig omtrent 60 tonn spesialisert presisjonssmelteblåseutstyr fra Reifenhauser Reicofil til sin nye helse- og sikkerhetsavdeling (se «Shawmut: Investering i fremtiden for avanserte materialer», TW, det er et spørsmål).
«For bruksområder innen hygiene, medisin og industri setter vi jevnlig standarder for ytelse og kvalitet på sluttproduktene», sier Markus Müller, salgsdirektør hos Reifenhäuser Reicofil. «I tillegg tilbyr vi kundene våre muligheten til å produsere miljøvennlige non-wovens fra biobaserte råvarer eller resirkulerte materialer. Vi hjelper kundene våre med å dra nytte av mulighetene som den globale overgangen til bærekraftig utvikling gir, med andre ord: neste generasjon non-wovens.»
Det tyske selskapet Reifenhäuser Enka Tecnica spesialiserer seg på spesialdesignede utskiftbare intelligente spinndorner, spinnbokser og dyser som er kompatible med alle eksisterende spunbond- eller smelteblåste produksjonslinjer. Funksjonaliteten lar produsenter oppgradere eksisterende produksjonslinjer og gå inn i nye markeder, inkludert hygiene, medisin eller filtrering. Enka Tecnica rapporterer at dysespisser og kapillarrør av høy kvalitet sikrer jevn produktkvalitet og presisjon. Den smelteblåste spinndornen har også et optimalisert bærekraftig energikonsept for å redusere oppvarmingstider og øke varmeeffekten. «Vårt hovedmål er kundenes tilfredshet og suksess», sier Wilfried Schiffer, administrerende direktør i Reifenhäuser Enka Tecnica. «Derfor er personlige forhold til kundene våre like viktige for oss som rettidig levering av produkter av høy kvalitet. Langsiktig samarbeid basert på tillit er viktigere for oss enn rask fortjeneste.»
Reifenhäuser Reicofil og Reifenhäuser Enka Tecnica er representert i USA av Fi-Tech Inc., Midlothian, Virginia.
Det sveitsiske selskapet Graf + Cie., en del av forretningsgruppen Rieter Components, er en produsent av kortbelegg for flate kort og rullekort. For produksjon av non-wovens tilbyr Graf Hipro metalliserte pappplagg. Graf sier at den innovative geometrien som brukes i designet kan øke produktiviteten i non-wovens-produksjon med opptil 10 % sammenlignet med tradisjonelle plagg. Ifølge Graf har forsiden av Hipro-tennene en spesialdesignet fremspring som øker fiberretensjonen. Optimalisert banetransport fra sylinderen til dockeren øker produktiviteten med opptil 10 %, og færre defekter oppstår i banen på grunn av presis fibertransport inn og ut av sylinderen.
Disse kardebeleggene er egnet for både høypresterende og konvensjonelle kort, og er tilgjengelige i et bredt spekter av stållegeringer og overflatebehandlinger, slik at de kan skreddersys til den spesifikke applikasjonen og fiberen som behandles. Hipro-kardede plagg er designet for alle typer kunstfibre som behandles i nonwoven-industrien og er kompatible med en rekke ruller, inkludert arbeids-, avtaks- og klyngeruller. Graf rapporterer at Hipro er godt egnet for applikasjoner innen hygiene-, medisin-, bil-, filtrerings- og gulvmarkedene.
I løpet av de siste årene har det tyske selskapet BRÜCKNER Trockentechnik GmbH & Co. KG utvidet sin produktportefølje av nonwovens betydelig. Selskapet tilbyr ovner og tørkere for nonwovens, inkludert:
I tillegg inkluderer Brückners portefølje av nonwovens impregneringsenheter, belegningsenheter, lagermaskiner, kalandre, lamineringskalendere, skjære- og viklingsmaskiner. Brückner har et teknisk senter ved hovedkvarteret i Leonberg, Tyskland, hvor testing kan utføres av kunder. Brückner er representert i USA av Fi-Tech.
Vannkvaliteten som brukes i spunlace-produksjonsprosessen er svært viktig. Det italienske selskapet Idrosistem Srl spesialiserer seg på vannfiltreringssystemer for spunlace-produksjonslinjer som fjerner fibre fra vannet for å unngå problemer med sprøyten og kvaliteten på det ferdige produktet. Selskapets nyeste produkt er utviklet for å kontrollere bakterier i vannsyklusen i våtservietterproduksjon. Denne teknologien bruker et klordioksid-vannsteriliseringssystem for å forhindre at giftige stoffer, spesielt klorid- og bromatprodukter, kommer inn i produsertvannet. Idrosistem rapporterer at effektiviteten til steriliseringssystemet er uavhengig av vannets pH og oppnår minimumskravet til bakteriekontroll i kolonidannende enheter per millimeter (CFU/ml). Ifølge selskapet er systemet også et potent algedrepende, bakteriedrepende, virucidalt og sporedrepende middel. Idrosistem er representert i USA av Fi-Tech.
Det tyske selskapet Saueressig Surfaces, eid av Matthews International Corp., er en anerkjent designer og produsent av pregehylser og -ruller for dekorative spunbond-materialer og termisk bundne non-woven-materialer. Selskapet bruker de nyeste lasergraveringsmetodene, samt avansert moiré-teknologi. Herdede valser, mikroporøse hus, base- og strukturelle baffler forbedrer tilpasningsmulighetene. Nyere utviklinger inkluderer nye 3D-prege- og offline-perforeringsmuligheter ved bruk av høypresisjonsoppvarmede valser med komplekse og presise graveringsmønstre, eller in-line bruk av nikkelhylser i spunlace-prosessen. Disse utviklingene muliggjør opprettelse av strukturer med tredimensjonale effekter, høyere strekkfasthet og elastisitet, og høy luft-/væskepermeabilitet. Saueressig kan også produsere 3D-prøver (inkludert substrat, graveringsmønster, tetthet og farge) slik at kundene kan utvikle den beste løsningen for sitt endelige produkt.
Non-wovens er ikke-tradisjonelle materialer, og tradisjonelle klippe- og symetoder er kanskje ikke den mest effektive måten å produsere et sluttprodukt ved hjelp av non-wovens. Pandemiutbruddet og spesielt etterspørselen etter personlig verneutstyr (PPE) har ført til økt interesse for ultralydteknologi, som bruker høyfrekvente lydbølger til å varme opp og mykgjøre non-woven materialer laget av kunstfibre.
Sonobond Ultrasonics, med base i West Chester, Pennsylvania, sier at ultralydsveiseteknologi raskt kan lage sterke tetningskanter og gi barriereforbindelser som oppfyller myndighetskrav. Høykvalitets liming på disse trykkpunktene lar deg få et ferdig produkt uten hull, limsømmer, slitasje og delamineringer. Ingen gjenging er nødvendig, produksjonen er vanligvis raskere og produktiviteten er høyere.
Sonobond tilbyr utstyr for liming, søm, snitting, skjæring og trimming, og kan ofte utføre flere funksjoner på samme utstyr i ett trinn. Sonobonds SeamMaster® ultralydsymaskin er selskapets mest populære teknologi. SeamMaster tilbyr en kontinuerlig, patentert rotasjonsoperasjon som produserer sterke, forseglede, glatte og fleksible sømmer. Ifølge selskapet kan maskinen brukes i ulike monteringsoperasjoner, ettersom den kan utføre flere funksjoner samtidig. For eksempel, med riktig verktøy, kan SeamMaster raskt fullføre liming, sammenføyning og trimming. Sonobond sier at det er fire ganger raskere enn å bruke en tradisjonell symaskin og ti ganger raskere enn å bruke en bindingsmaskin. Maskinen er også konfigurert som en tradisjonell symaskin, så det kreves minimal operatøropplæring for å bruke SeamMaster.
Sonobond-teknologi brukes blant annet i markedet for medisinske nonwoven-materialer, ansiktsmasker, operasjonsfrakker, engangsskotrekk, putevar og madrasstrekk, samt lofrie sårbandasjer. Filtreringsprodukter som kan produseres med Sonobonds ultralydteknologi inkluderer plisserte HVAC- og HEPA-filtre, luft-, væske- og gassfiltre, slitesterke filterposer og filler og stenger for å fange opp søl.
For å hjelpe kundene med å bestemme hvilken teknologi som passer best for deres bruksområde, tilbyr Sonobond gratis ultralydtesting av bindingsevne på kundenes non-wovens. Kunden kan deretter gjennomgå resultatene og forstå egenskapene til de tilgjengelige produktene.
Emerson, med base i St. Louis, tilbyr ultralydutstyr fra Branson som kutter, limer, forsegler eller quilterer ikke-vevde kunstfibre for medisinske og ikke-medisinske applikasjoner. En av de viktigste fremskrittene selskapet rapporterer om er ultralydsveisernes mulighet til å overvåke og registrere sveisedata i sanntid. Dette forbedrer kundenes kvalitetskontrollmuligheter og muliggjør kontinuerlig forbedring, selv på automatiserte produksjonslinjer.
En annen nylig utvikling er tillegget av feltbussfunksjoner til Branson DCX F ultralydsveisesystem, slik at flere sveisesystemer kan samhandle med hverandre og samhandle direkte med programmerbare logiske kontrollere. Feltbuss lar brukere overvåke sveiseparametrene til en enkelt ultralydsveiser og overvåke statusen til et produksjonssystem med flere maskiner via et elektronisk dashbord. På denne måten kan brukere optimalisere produksjonsprosessen og løse problemer som oppstår.
Herrmann Ultrasonics Inc. i Bartlett, Illinois, tilbyr ny ultralydteknologi for å feste elastiske snorer i bleier. Selskapets innovative prosess lager en tunnel mellom to lag med ikke-vevd materiale og fører den stramme elastikken gjennom tunnelen. Stoffet sveises deretter i spesifikke skjøter, kuttes og avspennes. Den nye konsolideringsprosessen kan utføres kontinuerlig eller periodisk. Ifølge selskapet forenkler metoden behandlingen av elastiske produkter, reduserer risikoen for brudd, øker behandlingsvinduet og reduserer produksjonskostnadene. Herrmann sier at de har testet en rekke materialkombinasjoner, forskjellige elastikkstørrelser og forlengelser, og forskjellige hastigheter.
«Den nye prosessen vår, som vi kaller «binding», vil bedre støtte kundene våre i Nord-Amerika i arbeidet med å lage mykere og mer miljøvennlige produkter», sa Uwe Peregi, president i Herrmann Ultrasonics Inc.
Herrmann har også oppdatert sine ULTRABOND ultralydgeneratorer med nye kontroller som raskt utløser ultralydvibrasjoner på ønsket sted i stedet for å generere et kontinuerlig signal. Med denne oppdateringen er det ikke lenger behov for formatspesifikke verktøy som formatambolttrommelen. Herrmann bemerket at den generelle utstyrseffektiviteten har blitt forbedret fordi verktøykostnadene har blitt redusert og tiden som kreves for formatendringer har blitt redusert. Kombinasjonen av Ultrabond-generatorsignalet med MICROGAP-teknologi, som overvåker gapet i bindingsområdet, gir flerdimensjonal prosessovervåking for å sikre jevn bindingskvalitet og direkte tilbakemelding til systemet.
Alle de nyeste innovasjonene innen nonwovens vil definitivt bli vist frem på den kommende nonwovens-utstillingen INDEX™20 i oktober 2021. Messen vil også være tilgjengelig i et parallelt virtuelt format for deltakere som ikke kan delta personlig. For mer informasjon om INDEX, se denne utgaven av Global Triennial Nonwovens Exhibition, Moving Forward, TW.