Introduktion till nonwoven-teknik

Nonwoven-teknik kan användas för att producera ett brett utbud av produkter för att möta ett växande antal slutanvändningar.
Det finns bevis för att den tidigaste metoden att omvandla fibrer till tyg var tovning, där man använde ullens flingstruktur för att binda samman fibrerna ordentligt. Vissa produktionstekniker som används i dagens nonwoven-industri är baserade på denna uråldriga metod för att forma tyger, medan andra metoder är resultatet av moderna tekniker som utvecklats för att arbeta med konstgjorda material. Ursprunget till den moderna nonwoven-industrin är oklart, men enligt Nonwovens Institute i Raleigh, North Carolina, användes termen "nonwovens" först 1942, då fiberbanor bondades samman med hjälp av lim för att tillverka tyger.
Under decennierna sedan termen myntades har innovation utvecklats till en svindlande mängd tekniker som används för att skapa produkter inom filtrering, fordonsindustrin, medicin, hygien, geotextilier, jordbrukstextilier, golv och till och med kläder, för att nämna några. Här ger Textile World information om några av de senaste teknikerna som finns tillgängliga för nonwovens och produkttillverkare.
Den tyska tillverkaren av nonwoven-system, DiloGroup, erbjuder en unik additiv tillverkningsprocess som kallas 3D-Lofter, vilken ursprungligen presenterades som en prototyp på ITMA 2019. I huvudsak använder processen en separat bandmatningsmekanism som fungerar på liknande sätt som en digital skrivare. Tejpen matas in i en aerodynamisk banformningsenhet, vilket gör att ytterligare fibrer kan placeras tredimensionellt på specifika platser på den platta nålfilten. Tillagda fibrer kan placeras för att undvika tunna områden och skapa stresspunkter, ändra textur, bygga berg eller fylla dalar i basfilten, och till och med möjliggöra skapandet av färgade eller mönstrade mönster i den resulterande filten. Dilo rapporterar att denna teknik kan spara upp till 30 % av den totala fibervikten eftersom endast de nödvändiga fibrerna används efter att en enhetlig platt nålfilt har tillverkats. Den resulterande filten kan förtätas och konsolideras med hjälp av nålstansning och/eller termisk fusion. Användningsområden inkluderar nålfiltsgjutna delar för bilinredning, klädsel och madrasser, kläder och skor samt färgglatt mönstrade golv.
DiloGroup erbjuder även IsoFeed-tekniken för enkelkortsmatning – ett aerodynamiskt system med flera oberoende 33 mm breda banformningsenheter placerade över kortens hela arbetsbredd. Dessa enheter gör det möjligt att dosera banan eller fiberremsan i färdriktningen, vilket är nödvändigt för att motverka förändringar i bankvaliteten. Enligt Dilo kan IsoFeed producera nätmattor med hjälp av kardningsmaskiner, vilket ökar CV-värdet med cirka 40 %. Andra fördelar med IsoFeed inkluderar besparingar i fiberintag vid jämförelse av konventionell matning och IsoFeed-matning vid samma minimivikt; pappersbanan förbättras visuellt och blir mer enhetlig. Mattor tillverkade med IsoFeed-teknik är lämpliga för matning i kardningsmaskiner, i vingprofilformningsenheter eller kan användas direkt i nålnings- eller termiska bindningsprocesser.
Det tyska företaget Oerlikon Noncloths erbjuder heltäckande teknologier för produktion av nonwovens tillverkade genom smältextrudering, spunbond och airlaid. För smältextruderingsprodukter erbjuder Oerlikon separat en- och tvåkomponentsutrustning eller plug-and-play-alternativ mellan uppströms- och nedströms gjutsystem (såsom spunbond-system) för produktion av produkter med barriärskikt eller vätskeskikt. Oerlikon Noncloths säger att deras airlaid-teknik är väl lämpad för produktion av nonwovens tillverkade av cellulosa eller cellulosafibrer. Denna process möjliggör också homogen blandning av olika råmaterial och är av intresse för miljövänlig bearbetning.
Oerlikon Nonwovens senaste produkt är Procter & Gambles (P&G) patenterade PHANTOM-teknik. Teknoweb Materials, Oerlikons partner inom hygien och våtservetter, har en exklusiv licens från P&G för att distribuera tekniken över hela världen. Phantom, som utvecklats av P&G för hybridnonwovens, kombinerar airlaid- och spin-coating-teknik för att producera våta och torra våtservetter. Enligt Oerlikon Non Wovens kombineras de två processerna i ett steg som kombinerar cellulosafibrer, långa fibrer inklusive bomull och eventuellt konstfiberpulver. Hydroweaving innebär att det inte finns något behov av att torka nonwoven-materialet, vilket resulterar i kostnadsbesparingar. Processen kan anpassas för att optimera önskade produktegenskaper, inklusive mjukhet, styrka, smutsabsorption och vätskeabsorption. Phantom-tekniken är idealisk för produktion av våtservetter och kan även användas i produkter med en absorberande kärna, såsom blöjor.
Det Österrike-baserade företaget ANDRITZ Nonwovens säger att deras kärnverksamhet ligger inom produktion av torrlagda och våtlagda nonwovens, spunbond, spunlace och nålstansade nonwovens, inklusive konvertering och kalandrering.
ANDRITZ tillhandahåller teknik för produktion av biologiskt nedbrytbara miljövänliga nonwoven-material, inklusive Wetlace™ och Wetlace CP spunlace-linjerna. Produktionslinjen kan bearbeta trämassa, hackad cellulosafiber, rayon, bomull, hampa, bambu och lin utan användning av kemiska tillsatser. Företaget erbjuder dedikerad testning vid sitt Center of Excellence i Montbonneau, Frankrike, som nyligen uppdaterade sitt innovativa cellulosaapplikationssystem för produktion av kardade cellulosaservetter.
ANDRITZ senaste teknik inom biologiskt nedbrytbara nonwoven-dukar för torkdukar är neXline Wetlace CP-tekniken. Denna innovation kombinerar två gjutningstekniker (online torr- och våtformning) med hydrobindning. Enligt företaget kan naturfibrer som viskos eller cellulosa sömlöst återvinnas för att producera helt biologiskt nedbrytbara kardade cellulosadukar som är högpresterande och kostnadseffektiva.
Det nyligen genomförda förvärvet av franska Laroche Sas tillför ytterligare tekniker för torrfiberbearbetning till ANDRITZ produktportfölj, inklusive öppning, blandning, dosering, luftläggning, bearbetning av textilavfall och barkning av hampa. Förvärvet tillför värde till avfallsåtervinningsindustrin genom att tillhandahålla kompletta återvinningslinjer för kommunalt och industriellt avfall som kan bearbetas till fibrer för återspinning och slutanvändning av nonwoven-material. Inom ANDRITZ-gruppen heter företaget nu ANDRITZ Laroche Sas.
I USA representeras Andritz Laroche av Allertex of America Ltd., Cornelius, North Carolina. Jason Johnson, chef för teknisk försäljning och affärsutveckling på Allertex, sa att LaRoches teknik är idealisk för den blomstrande hampafibermarknaden i USA. ”Vi ser för närvarande ett enormt intresse för avbarkning, bomullsbearbetning och bearbetning av hampafibrer till non-woven-material för byggmaterial, vävnader, fordonsindustrin, möbler och kompositer”, sa Johnson. ”I kombination med upptäckten av Laroche, hybrid- och air-laid-teknik, samt Schott-teknik.” Och Thermofix-teknik från Meissner: fantasin sätter gränser!”
Dubbelbandslamineringspressen Thermofix-TFE från Schott & Meissner Maschinen- & Anlagenbau GmbH i Tyskland använder en kombination av kontaktvärme och tryck. Den bearbetade produkten passerar genom maskinen mellan två teflonbelagda transportband. Efter uppvärmning passerar materialet genom en eller flera kalibrerade tryckvalsar in i en kylzon för att termiskt härda materialet. Thermofix-TFE är lämplig för tyger som ytterkläder, reflexer, konstläder, möbler, glasmattor, filter och membran. Thermofix finns i två modeller och tre olika storlekar för olika kapaciteter.
Allertex specialiserar sig på bearbetnings- och nonwoven-tekniker, inklusive öppning och blandning, webbformning, limning, efterbehandling, bearbetning av hampafibrer och laminering från olika företag.
I takt med att efterfrågan på högkvalitativa engångsservetter fortsätter att öka har det tyska företaget Truetzschler Noncloths lanserat en kardad massa (CP)-lösning som använder AquaJet spunlace-teknik för att producera miljövänliga servetter till ett mer ekonomiskt pris. Under 2013–2014 lanserade Trützschler och dess partner Voith GmbH & Co. KG från Tyskland den miljövänliga våt-/gjutinstallationsprocessen WLS. WLS-linjen använder en cellulosablandning av plantagemassa och korta lyocell- eller rayonfibrer som dispergeras i vatten och sedan våtläggs och hydroentanglas.
De senaste CP-utvecklingarna från Truetzschler Noncloths tar WLS-konceptet ett steg längre genom att kombinera våtlagda cellulosabaserade tyger med kardade tyger tillverkade av längre viskos- eller lyocellfibrer. Våtlagd limning ger nonwoven-materialet den nödvändiga absorptionsförmågan och extra fyllighet, och tyget ökar mjukheten och styrkan när det är vått. AquaJets högtrycksvattenstrålar binder samman de två lagren till en funktionell nonwoven-väv.
CP-linjen är utrustad med en höghastighets-NCT-kartmaskin mellan en Voith HydroFormer våtformningsmaskin och en AquaJet. Denna konfiguration är mycket flexibel: du kan avstå från en kartong och endast använda HydroFormer och AquaJet för att producera WLS-nonwovens; Våtuppläggningsprocessen kan utelämnas för att producera klassiska kardade spunlace-nonwovens; eller så kan du använda HydroFormer, NCT-kartong och AquaJet som används för att producera dubbelskiktade CP-nonwovens.
Enligt Truetzschler Noncloths har deras polska kund Ecowipes sett en hög efterfrågan på nonwovens som produceras på CP-linjen som installerades hösten 2020.
Det tyska företaget Reifenhäuser Reicofil GmbH & Co. KG specialiserar sig på spunbond-, smältblåst- och lamineringslinjer och är en affärsenhet inom Reifenhäuser GmbH & Co. KG, som erbjuder miljövänliga alternativ för produktion av nonwoven-material. Enligt företaget kan deras Reicofil-linje återvinna upp till 90 % av polyetylentereftalat (PET) från hushållsavfall för industriella tillämpningar. Företaget tillhandahåller även teknik för att producera hygienprodukter med miljövänliga material, såsom biobaserade blöjor.
Dessutom erbjuder Reifenhäuser Reicofil även lösningar för medicinsk skyddsutrustning som masker. Företaget inser att dessa tillämpningar kräver 100 % tillförlitliga tyger och tillhandahåller mycket tillförlitlig utrustning för att producera nonwoven-material med filtreringseffektivitet upp till 99 %, vilket uppfyller N99/FFP3-standarderna. Shawmut Corp., baserat i West Bridgewater, Massachusetts, köpte nyligen cirka 60 ton specialiserad precisionssmältblåsningsutrustning från Reifenhauser Reicofil för sin nya hälso- och säkerhetsavdelning (se ”Shawmut: Investing in the Future of Advanced Materials”, TW, det är en fråga).
”För tillämpningar inom hygien-, medicin- och industrisektorn sätter vi regelbundet standarder för prestanda och kvalitet hos slutprodukterna”, säger Markus Müller, försäljningschef på Reifenhäuser Reicofil. ”Dessutom erbjuder vi våra kunder möjligheten att producera miljövänliga nonwovens från biobaserade råvaror eller återvunna material. Vi hjälper våra kunder att dra nytta av de möjligheter som den globala övergången till hållbar utveckling ger, med andra ord: nästa generations nonwovens.”
Det tyska företaget Reifenhäuser Enka Tecnica specialiserar sig på specialdesignade utbytbara intelligenta spinndorn, spinnboxar och formar som är kompatibla med alla befintliga spunbond- eller smältblåsta produktionslinjer. Dess funktionalitet gör det möjligt för tillverkare att uppgradera befintliga produktionslinjer och komma in på nya marknader, inklusive hygien, medicin eller filtrering. Enka Tecnica rapporterar att högkvalitativa munstycksspetsar och kapillärrör säkerställer jämn produktkvalitet och precision. Deras smältblåsta spinndorn har också ett optimerat koncept för hållbar energi för att minska uppvärmningstider och öka värmeeffekten. ”Vårt huvudmål är våra kunders tillfredsställelse och framgång”, säger Wilfried Schiffer, VD för Reifenhäuser Enka Tecnica. ”Därför är personliga relationer med våra kunder lika viktiga för oss som snabb leverans av högkvalitativa produkter. Långsiktigt samarbete baserat på förtroende är viktigare för oss än snabba vinster.”
Reifenhäuser Reicofil och Reifenhäuser Enka Tecnica representeras i USA av Fi-Tech Inc., Midlothian, Virginia.
Det schweiziska företaget Graf + Cie., en del av affärsgruppen Rieter Components, är en tillverkare av kartongöverdrag för platta kort och rullkort. För produktion av nonwovens erbjuder Graf Hipro metalliserade kartongplagg. Graf säger att den innovativa geometrin som används i designen kan öka produktiviteten vid produktion av nonwovens med upp till 10 % jämfört med traditionella plagg. Enligt Graf har framsidan av Hipro-tänderna en specialdesignad utskjutande del som ökar fiberretentionen. Optimerad bantransport från cylindern till dockaren ökar produktiviteten med upp till 10 %, och färre defekter uppstår i banan tack vare exakt fibertransport in och ut ur cylindern.
Dessa kardningsbeläggningar är lämpliga för både högpresterande och konventionella kardor och finns i en mängd olika stållegeringar och ytbehandlingar så att de kan skräddarsys till den specifika tillämpningen och fibern som bearbetas. Hipros kardade plagg är utformade för alla typer av konstfibrer som bearbetas inom non-woven-industrin och är kompatibla med en mängd olika rullar, inklusive arbets-, avtagnings- och klusterrullar. Graf rapporterar att Hipro är väl lämpat för tillämpningar inom hygien-, medicin-, fordons-, filtrerings- och golvmarknaderna.
Under de senaste åren har det tyska företaget BRÜCKNER Trockentechnik GmbH & Co. KG avsevärt utökat sin produktportfölj för nonwovens. Företaget erbjuder ugnar och torkar för nonwovens, inklusive:
Dessutom omfattar Brückners portfölj av nonwovens impregneringsenheter, bestrykningsenheter, lagerhållare, kalandrar, lamineringskalendrar, skär- och lindningsmaskiner. Brückner har ett tekniskt center vid sitt huvudkontor i Leonberg, Tyskland, där tester kan utföras av kunder. Brückner representeras i USA av Fi-Tech.
Kvaliteten på vattnet som används i spunlace-tillverkningsprocessen är mycket viktig. Det italienska företaget Idrosistem Srl specialiserar sig på vattenfiltreringssystem för spunlace-produktionslinjer som tar bort fibrer från vattnet för att undvika problem med sprutan och kvaliteten på den färdiga produkten. Företagets senaste produkt är utformad för att kontrollera bakterier i vattencykeln vid tillverkning av våtservetter. Denna teknik använder ett klordioxidvattensteriliseringssystem för att förhindra att giftiga ämnen, särskilt klorid- och bromatprodukter, kommer in i det producerade vattnet. Idrosistem rapporterar att steriliseringssystemets effektivitet är oberoende av vattnets pH-värde och uppnår den lägsta erforderliga bakteriekontrollen i kolonibildande enheter per millimeter (CFU/ml). Enligt företaget är systemet också ett potent algicidt, bakteriedödande, virucidalt och sporicidt medel. Idrosistem representeras i USA av Fi-Tech.
Det tyska företaget Saueressig Surfaces, som ägs av Matthews International Corp., är en välkänd designer och tillverkare av präglingshylsor och rullar för dekorativa spunbond- och termiskt bundna nonwoven-material. Företaget använder de senaste lasergraveringsmetoderna samt avancerad moiréteknik. Härdade rullar, mikroporösa höljen, bas- och strukturbafflar förbättrar anpassningsmöjligheterna. Nya utvecklingar inkluderar nya 3D-präglings- och offline-perforeringsmöjligheter med hjälp av högprecisionsuppvärmda rullar med komplexa och exakta gravyrmönster, eller in-line-användning av nickelhylsor i spunlace-processen. Dessa utvecklingar möjliggör skapandet av strukturer med tredimensionella effekter, högre draghållfasthet och elasticitet samt hög luft-/vätskepermeabilitet. Saueressig kan också producera 3D-prover (inklusive substrat, gravyrmönster, densitet och färg) så att kunderna kan utveckla den bästa lösningen för sin slutprodukt.
Nonwovens är icke-traditionella material, och traditionella skär- och sömnadsmetoder är kanske inte det mest effektiva sättet att producera en slutprodukt med nonwovens. Pandemiutbrottet och efterfrågan på personlig skyddsutrustning (PPE) i synnerhet har lett till ett ökat intresse för ultraljudsteknik, som använder högfrekventa ljudvågor för att värma och mjukgöra nonwoven-material tillverkade av konstfibrer.
Sonobond Ultrasonics, baserat i West Chester, Pennsylvania, säger att ultraljudssvetsteknik snabbt kan skapa starka tätningskanter och ge barriäranslutningar som uppfyller myndighetskrav. Högkvalitativ limning vid dessa tryckpunkter gör att du kan få en färdig produkt utan hål, limfogar, nötningar och delamineringar. Ingen gängning krävs, produktionen är vanligtvis snabbare och produktiviteten är högre.
Sonobond erbjuder utrustning för limning, sömnad, skärning, skärning och trimning och kan ofta utföra flera funktioner på samma utrustning i ett enda steg. Sonobonds ultraljudssymaskin SeamMaster® är företagets mest populära teknik. SeamMaster tillhandahåller en kontinuerlig, patenterad rotationsoperation som producerar starka, förseglade, släta och flexibla sömmar. Enligt företaget kan maskinen användas i olika monteringsoperationer eftersom den kan utföra flera funktioner samtidigt. Med rätt verktyg kan SeamMaster till exempel snabbt slutföra limning, sammanfogning och trimning. Sonobond säger att det är fyra gånger snabbare än att använda en traditionell symaskin och tio gånger snabbare än att använda en bondingmaskin. Maskinen är också konfigurerad som en traditionell symaskin, så minimal operatörsutbildning krävs för att använda SeamMaster.
Tillämpningar av Sonobonds teknik på marknaden för medicinska nonwoven-material inkluderar ansiktsmasker, operationsrockar, engångsskoöverdrag, örngott och madrassöverdrag samt luddfria sårförband. Filtreringsprodukter som kan tillverkas med Sonobonds ultraljudsteknik inkluderar veckade HVAC- och HEPA-filter; luft-, vätske- och gasfilter; slitstarka filterpåsar; samt trasor och stavar för att fånga upp spill.
För att hjälpa kunder att avgöra vilken teknik som passar bäst för deras tillämpning erbjuder Sonobond kostnadsfria ultraljudsbindningstest på kundens nonwoven-material. Kunden kan sedan granska resultaten och förstå de tillgängliga produkternas möjligheter.
Emerson, baserat i St. Louis, erbjuder ultraljudsutrustning från Branson som skär, limmar, förseglar eller quiltar konstfiberduk för medicinska och icke-medicinska tillämpningar. En av de viktiga framstegen som företaget rapporterar är ultraljudssvetsarnas förmåga att övervaka och registrera svetsdata i realtid. Detta förbättrar kundernas kvalitetskontrollmöjligheter och möjliggör kontinuerlig förbättring, även på automatiserade produktionslinjer.
En annan ny utveckling är tillägget av fältbussfunktioner till Branson DCX F ultraljudssvetssystem, vilket gör att flera svetssystem kan samverka med varandra och direkt samverka med programmerbara logiska styrenheter. Fältbussen gör det möjligt för användare att övervaka svetsparametrarna för en enda ultraljudssvets och övervaka statusen för ett produktionssystem med flera maskiner via en elektronisk instrumentpanel. På så sätt kan användare optimera produktionsprocessen och lösa problem som uppstår.
Herrmann Ultrasonics Inc. i Bartlett, Illinois, erbjuder ny ultraljudsteknik för att fästa elastiska snören i blöjor. Företagets innovativa process skapar en tunnel mellan två lager av non-woven-material och styr det spända elastiska materialet genom tunneln. Tyget svetsas sedan vid specifika fogar, skärs sedan till och avslappnas. Den nya konsolideringsprocessen kan utföras kontinuerligt eller periodiskt. Enligt företaget förenklar metoden bearbetningen av elastiska produkter, minskar risken för brott, ökar bearbetningsfönstret och minskar produktionskostnaderna. Herrmann säger att de framgångsrikt har testat ett antal materialkombinationer, olika elastiska storlekar och förlängningar samt olika hastigheter.
”Vår nya process, som vi kallar 'bindning', kommer att ge våra kunder i Nordamerika bättre stöd i deras arbete med att skapa mjukare och mer miljövänliga produkter”, säger Uwe Peregi, vd för Herrmann Ultrasonics Inc.
Herrmann har också uppdaterat sina ULTRABOND ultraljudsgeneratorer med nya kontroller som snabbt utlöser ultraljudsvibrationer på önskad plats istället för att generera en kontinuerlig signal. Med denna uppdatering behövs inte längre formatspecifika verktyg som formatstädtrumman. Herrmann noterade att den totala utrustningseffektiviteten har förbättrats eftersom verktygskostnaderna har minskats och den tid som krävs för formatändringar har minskats. Kombinationen av Ultrabond-generatorsignalen med MICROGAP-teknik, som övervakar mellanrummet i bindningsområdet, ger flerdimensionell processövervakning för att säkerställa konsekvent bindningskvalitet och direkt feedback till systemet.
Alla de senaste innovationerna inom nonwovens kommer definitivt att visas upp på den kommande nonwovens-mässan INDEX™20 i oktober 2021. Mässan kommer också att finnas tillgänglig i ett parallellt virtuellt format för deltagare som inte kan närvara personligen. För mer information om INDEX, se detta nummer av Global Triennial Nonwovens Exhibition, Moving Forward, TW.