Введение в технологию нетканых материалов

Технология нетканых материалов может быть использована для производства широкого спектра продукции, отвечающей растущему числу конечных применений.
Существуют свидетельства того, что самым ранним методом превращения волокон в ткань было валяние, при котором чешуйчатая структура шерсти прочно связывала волокна. Некоторые технологии производства, используемые сегодня в индустрии нетканых материалов, основаны на этом древнем методе формирования тканей, в то время как другие методы являются результатом современных технологий, разработанных для работы с искусственными материалами. Истоки современной индустрии нетканых материалов неясны, но, по данным Института нетканых материалов в Роли, штат Северная Каролина, термин «нетканые материалы» впервые был использован в 1942 году, когда полотна волокон были скреплены между собой с помощью клея для изготовления тканей.
За десятилетия, прошедшие с момента появления этого термина, инновации превратились в головокружительный спектр технологий, используемых для создания таких продуктов, как фильтрация, автомобилестроение, медицина, гигиена, геотекстиль, сельскохозяйственный текстиль, напольные покрытия и даже одежда, и это лишь некоторые из них. Textile World представляет информацию о некоторых новейших технологиях, доступных производителям нетканых материалов и товаров.
Немецкий производитель нетканых систем DiloGroup предлагает уникальный процесс аддитивного производства под названием 3D-Lofter, который первоначально был представлен в качестве прототипа на выставке ITMA 2019. По сути, в этом процессе используется отдельный механизм подачи ленты, работающий аналогично цифровому принтеру. Лента подается в аэродинамическое устройство формирования полотна, которое позволяет размещать дополнительные волокна в трехмерном пространстве в определенных местах на плоском иглопробивном войлоке. Добавленные волокна можно размещать для предотвращения образования тонких участков и создания точек напряжения, изменения текстуры, создания гор или заполнения углублений на основном полотне, а также для создания цветных или узорчатых рисунков на готовом полотне. Dilo сообщает, что эта технология позволяет сэкономить до 30% от общего веса волокна, поскольку после изготовления однородного плоского иглопробивного войлока используются только необходимые волокна. Полученное полотно можно уплотнить и скрепить с помощью иглопробивания и/или термосклеивания. Область применения включает в себя формованные иглопробивные детали для автомобильных салонов, обивки и матрасов, одежды и обуви, а также напольных покрытий с красочными узорами.
Компания DiloGroup также предлагает технологию подачи отдельных кард IsoFeed – аэродинамическую систему с несколькими независимыми узлами формирования полотна шириной 33 мм, расположенными по всей рабочей ширине кард. Эти устройства позволяют дозировать полотно или волокнистую ленту в направлении движения, что необходимо для компенсации изменений качества полотна. По данным Dilo, IsoFeed позволяет производить сетчатые маты на кардочесальных машинах, увеличивая значение CV примерно на 40%. Среди других преимуществ IsoFeed – экономия волокна по сравнению с традиционными системами подачи и IsoFeed при одинаковой минимальной массе; бумажное полотно визуально улучшается и становится более однородным. Маты, изготовленные с использованием технологии IsoFeed, подходят для подачи в кардочесальные машины, в аэродинамические узлы формирования полотна, а также могут использоваться непосредственно в процессах иглопробивания или термоскрепления.
Немецкая компания Oerlikon Noncloths предлагает комплексные технологии для производства нетканых материалов методами экструзии расплава, спанбонда и айрлайда. Для изделий, изготовленных методом экструзии расплава, Oerlikon предлагает отдельное одно- и двухкомпонентное оборудование, а также варианты «подключи и работай» между системами формования (например, спанбонд) для производства изделий с барьерными или жидкими слоями. Компания Oerlikon Noncloths заявляет, что её технология айрлайда хорошо подходит для производства нетканых материалов из целлюлозы или целлюлозных волокон. Этот процесс также обеспечивает однородное смешивание различных видов сырья и представляет интерес для экологически безопасной переработки.
Новейший продукт компании Oerlikon Nonwovens — запатентованная компанией Procter & Gamble (P&G) технология PHANTOM. Teknoweb Materials, партнёр Oerlikon по производству гигиенических салфеток и салфеток, имеет эксклюзивную лицензию от P&G на распространение этой технологии по всему миру. Технология Phantom, разработанная P&G для гибридных нетканых материалов, сочетает в себе технологии эйрлайда и центрифугирования для производства влажных и сухих салфеток. По данным Oerlikon Non Wovens, эти два процесса объединены в один этап, который сочетает целлюлозные волокна, длинные волокна, включая хлопок, и, возможно, порошки из искусственных волокон. Гидроткань означает, что нетканый материал не нужно сушить, что приводит к экономии средств. Процесс можно настраивать для оптимизации желаемых свойств продукта, включая мягкость, прочность, впитывание грязи и жидкости. Технология Phantom идеально подходит для производства влажных салфеток, а также может использоваться в изделиях с впитывающим слоем, таких как подгузники.
Базирующаяся в Австрии компания ANDRITZ Nonwovens утверждает, что ее основные возможности заключаются в производстве нетканых материалов сухой и влажной выкладки, спанбонда, спанлейса, иглопробивных нетканых материалов, включая конвертирование и каландрирование.
Компания ANDRITZ предлагает технологии для производства биоразлагаемых и экологически чистых нетканых материалов, включая линии спанлейса Wetlace™ и Wetlace CP. Эта производственная линия способна перерабатывать древесную массу, рубленое целлюлозное волокно, вискозу, хлопок, пеньку, бамбук и лен без использования химических добавок. Компания проводит специализированные испытания в своем Центре передового опыта в Монбонно (Франция), где недавно была обновлена ​​инновационная система нанесения целлюлозы для производства кардных целлюлозных салфеток.
Новейшая технология ANDRITZ в области биоразлагаемых нетканых материалов для протирочных материалов — neXline Wetlace CP. Эта инновация сочетает в себе две технологии формования (в сухом и мокром режиме) с гидросвязыванием. По данным компании, натуральные волокна, такие как вискоза или целлюлоза, можно легко перерабатывать для производства полностью биоразлагаемых кардных целлюлозных салфеток, отличающихся высокой эффективностью и экономичностью.
Недавнее приобретение французской компании Laroche Sas добавляет в портфель продуктов ANDRITZ новые технологии сухой переработки волокна, включая разрыхление, смешивание, дозирование, воздушную укладку, переработку текстильных отходов и окорку пеньки. Это приобретение повышает ценность отрасли переработки отходов, предоставляя комплексные линии переработки бытовых и промышленных отходов, которые могут быть переработаны в волокна для вторичного прядения и производства нетканых материалов. В рамках Группы ANDRITZ компания теперь называется ANDRITZ Laroche Sas.
В США компанию Andritz Laroche представляет компания Allertex of America Ltd., Корнелиус, Северная Каролина. Джейсон Джонсон, директор по техническим продажам и развитию бизнеса Allertex, отметил, что технология LaRoche идеально подходит для бурно развивающегося рынка конопляного волокна в США. «В настоящее время мы наблюдаем огромный интерес к окорке, переработке хлопка и переработке конопляного волокна в нетканые материалы для строительных материалов, тканей, автомобилестроения, мебели и композитов», — сказал Джонсон. «В сочетании с открытиями Laroche, гибридными и аэродинамическими технологиями, а также технологиями Schott». А технология Thermofix от Meissner: нет предела совершенству!»
Двухленточный плосколаминирующий пресс Thermofix-TFE производства компании Schott & Meissner Maschinen- & Anlagenbau GmbH (Германия) использует комбинацию контактного нагрева и давления. Обработанный материал проходит через машину между двумя конвейерными лентами с тефлоновым покрытием. После нагрева материал проходит через один или несколько калиброванных прижимных роликов в зоне охлаждения для термического затвердевания. Thermofix-TFE подходит для таких тканей, как верхняя одежда, светоотражающие полосы, искусственная кожа, мебель, стекломаты, фильтры и мембраны. Thermofix доступен в двух моделях и трёх размерах для различной производительности.
Компания Allertex специализируется на технологиях обработки и нетканых материалов, включая разрыхление и смешивание, формирование полотна, склеивание, отделку, переработку конопляного волокна и ламинирование от различных компаний.
В связи с продолжающимся ростом спроса на высококачественные одноразовые чистящие салфетки немецкая компания Truetzschler Noncloths выпустила решение на основе кардной целлюлозы (CP), использующее технологию спанлейса AquaJet для производства экологически чистых салфеток по более доступной цене. В 2013–2014 годах компания Trützschler и ее партнер Voith GmbH & Co. KG из Германии вывели на рынок экологичный метод мокрой формовки WLS. В линии WLS используется целлюлозная смесь из целлюлозы из плантационной древесины и коротких волокон лиоцелла или вискозы, которая диспергируется в воде, а затем подвергается мокрой укладке и гидроспутыванию.
Новейшие разработки Truetzschler Noncloths в области технологии непрерывного плетения (CP) выводят концепцию WLS на новый уровень, сочетая целлюлозные ткани, полученные методом влажной выкладки, с кардными тканями из более длинных волокон вискозы или лиоцелла. Проклейка влажным способом придает нетканому материалу необходимую впитывающую способность и дополнительный объем, а во влажном состоянии материал становится более мягким и прочным. Струи воды под высоким давлением AquaJet склеивают два слоя, создавая функциональный нетканый материал.
Линия CP оснащена высокоскоростной кардочесальной машиной NCT, расположенной между формовочной машиной Voith HydroFormer для мокрого формования полотна и AquaJet. Такая конфигурация очень гибкая: можно отказаться от кардочесальной машины и использовать только HydroFormer и AquaJet для производства нетканых материалов WLS; можно исключить процесс мокрого формования для производства классических кардных спанлейс-нетканых материалов; или использовать HydroFormer, NCT Card и AquaJet для производства двухслойных нетканых материалов CP.
По данным компании Truetzschler Noncloths, ее польский клиент Ecowipes отметил высокий спрос на нетканые материалы, произведенные на линии CP, установленной осенью 2020 года.
Немецкая компания Reifenhäuser Reicofil GmbH & Co. KG специализируется на производстве линий спанбонд, мелтблаун и ламинирования и является подразделением Reifenhäuser GmbH & Co. KG, предлагая экологически безопасные решения для производства нетканых материалов. По данным компании, её линия Reicofil способна перерабатывать до 90% полиэтилентерефталата (ПЭТ) из бытовых отходов для промышленного применения. Компания также предлагает технологии для производства средств гигиены из экологически чистых материалов, таких как подгузники на биооснове.
Кроме того, компания Reifenhäuser Reicofil предлагает решения для медицинских средств защиты, таких как маски. Компания понимает, что для этих целей требуются абсолютно надёжные ткани, и предлагает высоконадёжное оборудование для производства нетканых материалов с эффективностью фильтрации до 99%, соответствующее стандартам N99/FFP3. Компания Shawmut Corp., расположенная в Уэст-Бриджуотере, штат Массачусетс, недавно приобрела у Reifenhauser Reicofil около 60 тонн специализированного прецизионного оборудования для выдува расплавленных материалов для своего нового подразделения по охране труда и технике безопасности (см. статью «Shawmut: Инвестиции в будущее передовых материалов», TW, это вопрос).
«Мы регулярно устанавливаем стандарты производительности и качества конечной продукции для применения в гигиенической, медицинской и промышленной сферах», — говорит Маркус Мюллер, директор по продажам компании Reifenhäuser Reicofil. «Кроме того, мы предлагаем нашим клиентам возможность производить экологически чистые нетканые материалы из биосырья или переработанных материалов. Мы помогаем нашим клиентам воспользоваться возможностями, предоставляемыми глобальным переходом к устойчивому развитию, другими словами, создавать нетканые материалы нового поколения».
Немецкая компания Reifenhäuser Enka Tecnica специализируется на специально разработанных сменных интеллектуальных прядильных оправках, прядильных боксах и фильерах, совместимых с любыми существующими линиями по производству спанбонда или мелтблауна. Функциональность этих оправок позволяет производителям модернизировать существующие производственные линии и выходить на новые рынки, включая гигиеническую, медицинскую и фильтрующую продукцию. Enka Tecnica сообщает, что высококачественные сопловые наконечники и капиллярные трубки обеспечивают стабильное качество и точность продукции. Её оправка для мелтблауна также отличается оптимизированной концепцией устойчивого энергосбережения, которая сокращает время разогрева и увеличивает теплоотдачу. «Наша главная цель — удовлетворение и успех наших клиентов», — говорит Вильфрид Шиффер, управляющий директор Reifenhäuser Enka Tecnica. «Именно поэтому личные отношения с нашими клиентами так же важны для нас, как и своевременная поставка высококачественной продукции. Долгосрочное сотрудничество, основанное на доверии, для нас важнее быстрой прибыли».
Компании Reifenhäuser Reicofil и Reifenhäuser Enka Tecnica представлены в США компанией Fi-Tech Inc., Мидлотиан, Вирджиния.
Швейцарская компания Graf + Cie., входящая в группу компаний Rieter Components, производит покрытия для плоских и роликовых карт. Для производства нетканых материалов Graf предлагает металлизированные картонные изделия Hipro. По словам Graf, инновационная геометрия, использованная в конструкции, позволяет повысить производительность производства нетканых материалов до 10% по сравнению с традиционными изделиями. По словам Graf, передняя часть зубцов Hipro имеет специально разработанный выступ, который улучшает удержание волокон. Оптимизированная транспортировка полотна от цилиндра к докеру повышает производительность до 10%, а благодаря точной транспортировке волокон в цилиндр и из него снижается количество дефектов полотна.
Эти кардочесальные покрытия Hipro, подходящие как для высокопроизводительных, так и для обычных кардочесальных машин, доступны в широком ассортименте стальных сплавов и с различными видами отделки поверхности, что позволяет адаптировать их к конкретной области применения и типу обрабатываемого волокна. Кардочесальные покрытия Hipro разработаны для всех типов искусственных волокон, используемых в производстве нетканых материалов, и совместимы с различными валами, включая рабочие, приёмные и кластерные. Компания Graf сообщает, что Hipro отлично подходит для применения в гигиенической, медицинской, автомобильной промышленности, а также в сфере фильтрации и напольных покрытий.
За последние несколько лет немецкая компания BRÜCKNER Trockentechnik GmbH & Co. KG значительно расширила свой ассортимент продукции для нетканых материалов. Компания предлагает сушильные шкафы и установки для обработки нетканых материалов, в том числе:
Кроме того, портфель продукции Brückner для нетканых материалов включает в себя пропиточные установки, установки для нанесения покрытий, складирующие машины, каландры, ламинирующие каландры, машины для резки и намотки. В штаб-квартире Brückner в Леонберге (Германия) имеется технический центр, где заказчики могут проводить испытания. В США Brückner представлена ​​компанией Fi-Tech.
Качество воды, используемой в процессе производства спанлейса, имеет огромное значение. Итальянская компания Idrosistem Srl специализируется на системах фильтрации воды для линий производства спанлейса, которые удаляют волокна из воды, предотвращая проблемы со шприцем и повышая качество готовой продукции. Новейший продукт компании предназначен для контроля бактерий в водном цикле производства салфеток. Эта технология использует систему стерилизации воды диоксидом хлора для предотвращения попадания токсичных веществ, в частности хлоридов и броматов, в сточную воду. Idrosistem сообщает, что эффективность системы стерилизации не зависит от pH воды и обеспечивает минимально необходимый контроль бактерий в колониеобразующих единицах на миллиметр (КОЕ/мл). По данным компании, система также обладает мощным альгицидным, бактерицидным, вируцидным и спорицидным действием. В США Idrosistem представлена ​​компанией Fi-Tech.
Немецкая компания Saueressig Surfaces, принадлежащая Matthews International Corp., является известным разработчиком и производителем тиснильных гильз и валов для декоративных спанбондов и термоскрепленных нетканых материалов. Компания использует новейшие методы лазерной гравировки, а также передовую технологию муара. Закаленные валики, микропористые корпуса, основание и структурные перегородки расширяют возможности персонализации. Среди последних разработок – новые возможности 3D-тиснения и перфорации в автономном режиме с использованием высокоточных нагреваемых валов со сложными и точными узорами гравировки, а также использование никелевых гильз в процессе спанлейса. Эти разработки позволяют создавать структуры с трехмерными эффектами, повышенной прочностью на разрыв и эластичностью, а также высокой воздухо- и влагопроницаемостью. Saueressig также может изготавливать 3D-образцы (включая подложку, узор гравировки, плотность и цвет), чтобы заказчики могли разработать оптимальное решение для своего конечного продукта.
Нетканые материалы – нетрадиционные материалы, и традиционные методы кройки и шитья могут быть не самыми эффективными для производства конечного продукта с их использованием. Вспышка пандемии и, в частности, спрос на средства индивидуальной защиты (СИЗ) привели к повышенному интересу к ультразвуковой технологии, которая использует высокочастотные звуковые волны для нагрева и пластификации нетканых материалов из искусственных волокон.
Компания Sonobond Ultrasonics, расположенная в Уэст-Честере, штат Пенсильвания, утверждает, что технология ультразвуковой сварки позволяет быстро создавать прочные сварные кромки и обеспечивать барьерные соединения, соответствующие нормативным требованиям. Высококачественное склеивание в этих точках давления позволяет получить готовое изделие без отверстий, клеевых швов, потертостей и расслоений. Продевание нити не требуется, производство, как правило, ускоряется, а производительность повышается.
Sonobond предлагает оборудование для склеивания, сшивания, продольной резки, резки и обрезки, которое часто может выполнять несколько функций на одном оборудовании за один проход. Ультразвуковая швейная машина SeamMaster® от Sonobond — самая популярная технология компании. SeamMaster обеспечивает непрерывный, запатентованный вращательный процесс, который обеспечивает прочные, герметичные, гладкие и гибкие швы. По данным компании, машина может использоваться для различных сборочных операций, поскольку она может выполнять несколько функций одновременно. Например, при использовании правильных инструментов SeamMaster может быстро выполнять операции склеивания, соединения и обрезки. Sonobond заявляет, что это в четыре раза быстрее, чем использование традиционной швейной машины, и в десять раз быстрее, чем использование машины для склеивания. Машина также сконфигурирована как традиционная швейная машина, поэтому для работы с SeamMaster требуется минимальное обучение оператора.
Применение технологии Sonobond на рынке медицинских нетканых материалов включает в себя производство масок для лица, хирургических халатов, одноразовых бахил, наволочек и чехлов для матрасов, а также безворсовых повязок. Фильтрующие изделия, производимые с использованием ультразвуковой технологии Sonobond, включают гофрированные фильтры HVAC и HEPA; воздушные, жидкостные и газовые фильтры; прочные фильтровальные мешки; а также тряпки и стержни для сбора пролитых жидкостей.
Чтобы помочь клиентам выбрать наиболее подходящую для их задач технологию, Sonobond предлагает бесплатное ультразвуковое испытание нетканых материалов. После этого клиент может ознакомиться с результатами и оценить возможности предлагаемых продуктов.
Компания Emerson из Сент-Луиса предлагает Брэнсону ультразвуковое оборудование для резки, склеивания, герметизации и простегивания нетканых материалов из искусственных волокон для медицинского и немедицинского применения. Одним из важных достижений, о которых сообщает компания, является возможность ультразвуковых сварочных аппаратов контролировать и регистрировать данные сварки в режиме реального времени. Это расширяет возможности контроля качества для клиентов и обеспечивает постоянное совершенствование, даже на автоматизированных производственных линиях.
Ещё одной недавней разработкой стало добавление возможностей промышленной сети (Fieldbus) к системе ультразвуковой сварки Branson DCX F, что позволяет нескольким сварочным системам взаимодействовать друг с другом и напрямую подключаться к программируемым логическим контроллерам. Fieldbus позволяет пользователям контролировать параметры сварки одного аппарата ультразвуковой сварки и состояние многомашинной производственной системы с помощью электронной панели управления. Таким образом, пользователи могут оптимизировать производственный процесс и решать возникающие проблемы.
Компания Herrmann Ultrasonics Inc. из Бартлетта, штат Иллинойс, предлагает новую ультразвуковую технологию для фиксации эластичных шнуров в подгузниках. Инновационный процесс компании создает туннель между двумя слоями нетканого материала и направляет через него натянутую резинку. Затем ткань сваривается в определенных местах соединения, разрезается и ослабляется. Новый процесс консолидации может осуществляться непрерывно или периодически. По данным компании, этот метод упрощает обработку эластичных изделий, снижает риск разрыва, расширяет интервал обработки и снижает производственные затраты. Компания Herrmann заявляет, что успешно протестировала ряд комбинаций материалов, различные размеры и растяжимость эластичных нитей, а также различные скорости.
«Наш новый процесс, который мы называем «связыванием», окажет лучшую поддержку нашим клиентам в Северной Америке, поскольку они работают над созданием более мягких и экологически чистых продуктов», — сказал Уве Переги, президент Herrmann Ultrasonics Inc.
Компания Herrmann также обновила свои ультразвуковые генераторы ULTRABOND, установив новые элементы управления, которые вместо генерации непрерывного сигнала быстро активируют ультразвуковые колебания в нужном месте. Благодаря этому обновлению больше не требуются инструменты, специфичные для формата, такие как барабан с наковальней. Компания Herrmann отметила повышение общей эффективности оборудования за счет снижения затрат на инструмент и сокращения времени, необходимого для смены формата. Сочетание сигнала генератора Ultrabond с технологией MICROGAP, которая контролирует зазор в зоне склеивания, обеспечивает многомерный мониторинг процесса, обеспечивая стабильное качество склеивания и прямую обратную связь с системой.
Все новейшие разработки в области нетканых материалов обязательно будут представлены на предстоящей выставке INDEX™20 в октябре 2021 года. Для посетителей, которые не смогут присутствовать лично, выставка также будет доступна в виртуальном формате. Подробнее об INDEX можно узнать в этом выпуске журнала «Global Triennial Nonwovens Exhibition» от Moving Forward, TW.