Вступ до технології нетканих матеріалів

Технологія нетканих матеріалів може бути використана для виробництва широкого асортименту продукції для задоволення зростаючої кількості кінцевих потреб.
Існують докази того, що найдавнішим методом перетворення волокон на тканину було валяння, яке використовувало лускату структуру вовни для міцного зв'язування волокон разом. Деякі виробничі технології, що використовуються в сучасній промисловості нетканих матеріалів, базуються на цьому давньому методі формування тканин, тоді як інші методи є продуктом сучасних методів, розроблених для роботи зі штучними матеріалами. Походження сучасної промисловості нетканих матеріалів неясне, але, за даними Інституту нетканих матеріалів у місті Ролі, штат Північна Кароліна, термін «неткані матеріали» вперше був використаний у 1942 році, коли полотна волокон були скріплені разом за допомогою клеїв для виготовлення тканин.
За десятиліття, що минули з моменту появи цього терміну, інновації перетворилися на запаморочливий масив технологій, що використовуються для створення таких продуктів, як фільтрація, автомобільна, медична, гігієнічна продукція, геотекстиль, сільськогосподарський текстиль, підлогові покриття та навіть одяг, і це лише деякі з них. Тут «Світ текстилю» надає інформацію про деякі з найновіших технологій, доступних виробникам нетканих матеріалів та продукції.
Німецький виробник інженерних нетканих систем DiloGroup пропонує унікальний процес адитивного виробництва під назвою 3D-Lofter, який вперше був представлений як прототип на ITMA 2019. По суті, процес використовує окремий механізм подачі стрічки, який працює подібно до цифрового принтера. Стрічка подається в аеродинамічний пристрій для формування полотна, який дозволяє розміщувати додаткові волокна тривимірно в певних місцях на плоскому голкоподібному фетрі. Додані волокна можна розміщувати, щоб уникнути тонких ділянок і створити точки напруги, змінити текстуру, створити гори або заповнити западини в основному полотні, і навіть дозволити створювати кольорові або візерунчасті малюнки в отриманому полотні. Dilo повідомляє, що ця технологія може заощадити до 30% загальної ваги волокна, оскільки після виготовлення однорідного плоского голкоподібного фетру використовуються лише необхідні волокна. Отримане полотно можна ущільнити та консолідувати за допомогою голкопробивання та/або термічного сплавлення. Застосування включає деталі, литі з голкоподібного фетру, для автомобільних інтер'єрів, оббивки та матраців, одягу та взуття, а також підлогові покриття з різнокольоровим візерунком.
DiloGroup також пропонує технологію подачі одного кард-картону IsoFeed – аеродинамічну систему з кількома незалежними блоками формування полотна шириною 33 мм, розташованими по всій робочій ширині кард-картонок. Ці пристрої дозволяють дозувати полотно або волокнисту стрічку у напрямку руху, що необхідно для протидії змінам якості полотна. За даними Dilo, IsoFeed може виготовляти сітчасті мати за допомогою кард-машин, збільшуючи значення коефіцієнта опалення приблизно на 40%. Інші переваги IsoFeed включають економію споживання волокна порівняно зі звичайною подачею та подачею IsoFeed при тій самій мінімальній вазі; паперове полотно візуально покращується та стає більш однорідним. Мати, виготовлені за технологією IsoFeed, підходять для подачі в кард-машини, в блоки формування аеродинамічного профілю або можуть бути використані безпосередньо в процесах голкопрошивання або термічного з'єднання.
Німецька компанія Oerlikon Noncloths пропонує комплексні технології для виробництва нетканих матеріалів, отриманих методами екструзії розплаву, спанбонд та аеролайд. Для продуктів, отриманих методом екструзії розплаву, Oerlikon пропонує окреме одно- та двокомпонентне обладнання або варіанти plug-and-play між системами формування вище та нижче за течією (наприклад, системи спанбонд) для виробництва продуктів з бар'єрними шарами або рідкими шарами. Oerlikon Noncloths стверджує, що її технологія аеролайд добре підходить для виробництва нетканих матеріалів з целюлози або целюлозних волокон. Цей процес також дозволяє однорідно змішувати різні сировинні матеріали та представляє інтерес для екологічно чистої переробки.
Найновішим продуктом Oerlikon Nonwovens є запатентована компанією Procter & Gamble (P&G) технологія PHANTOM. Teknoweb Materials, партнер Oerlikon з виробництва гігієнічних матеріалів та серветок, має ексклюзивну ліцензію від P&G на розповсюдження цієї технології по всьому світу. Розроблена P&G для гібридних нетканих матеріалів, технологія Phantom поєднує технології повітряного укладання та центрифугування для виробництва вологих та сухих серветок. За даними Oerlikon Non Wovens, ці два процеси об'єднані в один етап, який поєднує целюлозні волокна, довгі волокна, включаючи бавовну, та, можливо, порошки штучних волокон. Гідроткацтво означає, що немає потреби сушити нетканий матеріал, що призводить до економії коштів. Процес можна налаштувати для оптимізації бажаних властивостей продукту, включаючи м'якість, міцність, поглинання бруду та рідини. Технологія Phantom ідеально підходить для виробництва вологих серветок, а також може використовуватися у виробах з абсорбуючим шаром, таких як підгузки.
Австрійська компанія ANDRITZ Nonwovens заявляє, що її основні можливості полягають у виробництві нетканих матеріалів сухого та мокрого укладання, спанбонд, спанлейс, голкопробивних нетканих матеріалів, включаючи конвертування та каландрування.
ANDRITZ пропонує технології для виробництва біорозкладних екологічно чистих нетканих матеріалів, включаючи лінії спанлейсу Wetlace™ та Wetlace CP. Виробнича лінія здатна переробляти деревну масу, подрібнене целюлозне волокно, віскозу, бавовну, коноплі, бамбук та льон без використання будь-яких хімічних добавок. Компанія пропонує спеціальні випробування у своєму Центрі передового досвіду в Монбонно, Франція, який нещодавно оновив свою інноваційну систему нанесення целюлози для виробництва кардованих целюлозних серветок.
Найновішою технологією ANDRITZ у сфері біорозкладних нетканих матеріалів для серветок є технологія neXline Wetlace CP. Ця інновація поєднує дві технології формування (сухе та вологе укладання онлайн) з гідробондингом. За даними компанії, натуральні волокна, такі як віскоза або целюлоза, можна безперешкодно переробляти для виробництва повністю біорозкладних кардованих целюлозних серветок, які є високопродуктивними та економічно ефективними.
Нещодавнє придбання французької компанії Laroche Sas додає додаткові технології сухої обробки волокна до портфоліо продуктів ANDRITZ, включаючи розпушування, змішування, дозування, укладання повітрям, переробку текстильних відходів та корування конопель. Це придбання додає цінності галузі переробки відходів, надаючи комплексні лінії переробки побутових та промислових відходів, які можна переробляти на волокна для повторного прядіння та неткані матеріали кінцевого використання. У складі групи ANDRITZ компанія тепер називається ANDRITZ Laroche Sas.
У Сполучених Штатах Andritz Laroche представлений компанією Allertex of America Ltd., Корнеліус, Північна Кароліна. Джейсон Джонсон, директор з технічних продажів та розвитку бізнесу Allertex, сказав, що технологія LaRoche ідеально підходить для стрімко зростаючого ринку конопляного волокна у Сполучених Штатах. «Наразі ми спостерігаємо величезний інтерес до обробки бавовни, переробки бавовни та переробки конопляного волокна на неткані матеріали для будівельних матеріалів, тканин, автомобільної промисловості, меблів та композитів», – сказав Джонсон. «У поєднанні з відкриттям Laroche, гібридними та повітряно-укладальними технологіями, а також технологіями Schott». А технологія Thermofix від Meissner: можливостей немає меж!»
Двострічковий прес для плоского ламінування Thermofix-TFE від Schott & Meissner Maschinen- & Anlagenbau GmbH у Німеччині використовує комбінацію контактного тепла та тиску. Оброблений продукт проходить через машину між двома конвеєрними стрічками з тефлоновим покриттям. Після нагрівання матеріал проходить через один або кілька каліброваних притискних роликів у зону охолодження для термічного загартування матеріалу. Thermofix-TFE підходить для таких тканин, як верхній одяг, світловідбиваючі смуги, штучна шкіра, меблі, скляні килимки, фільтри та мембрани. Thermofix доступний у двох моделях та трьох різних розмірах для різної продуктивності.
Компанія Allertex спеціалізується на технологіях обробки та нетканих матеріалів, включаючи розпушування та змішування, формування полотна, склеювання, оздоблення, обробку конопляного волокна та ламінування від різних компаній.
Оскільки попит на високоякісні одноразові серветки для чищення продовжує зростати, німецька компанія Truetzschler Noncloths запустила рішення з кардної целюлози (CP), яке використовує технологію спанлейсу AquaJet для виробництва екологічно чистих серветок за більш економічною ціною. У 2013–2014 роках Trützschler та її партнер Voith GmbH & Co. KG з Німеччини вивели на ринок екологічно чистий процес мокрого/формованого встановлення WLS. Лінія WLS використовує целюлозну суміш деревної целюлози з плантацій та коротких ліоцелових або віскозних волокон, яка диспергується у воді, а потім укладається мокрим способом та гідросплутується.
Найновіші розробки CP від ​​Truetzschler Noncloths виводять концепцію WLS на новий рівень, поєднуючи тканини на основі целюлози мокрого укладання з кардними тканинами, виготовленими з довших волокон віскози або ліоцеллу. Замаскування мокрим укладанням надає нетканому матеріалу необхідної поглинальної здатності та додаткової об'ємності, а тканина збільшує м'якість і міцність у мокрому стані. Водяні струмені високого тиску AquaJet з'єднують два шари у функціональний нетканий матеріал.
Лінія CP оснащена високошвидкісною кардопровідною машиною NCT, розташованою між машиною для мокрого формування полотна Voith HydroFormer та AquaJet. Така конфігурація дуже гнучка: ви можете обійтися без кардопровідної машини та використовувати лише HydroFormer та AquaJet для виробництва нетканих матеріалів WLS; процес мокрого укладання можна пропустити для виробництва класичних кардопровідних нетканих матеріалів спанлейс; або ви можете використовувати HydroFormer, NCT Card та AquaJet, що використовуються для виробництва двошарових нетканих матеріалів CP.
За даними Truetzschler Noncloths, її польський клієнт Ecowipes спостерігає високий попит на неткані матеріали, вироблені на лінії CP, встановленій восени 2020 року.
Німецька компанія Reifenhäuser Reicofil GmbH & Co. KG спеціалізується на лініях спанбонд, мелтблаун та ламінування і є бізнес-підрозділом Reifenhäuser GmbH & Co. KG, пропонуючи екологічно чисті варіанти виробництва нетканих матеріалів. За даними компанії, її лінія Reicofil може переробляти до 90% поліетилентерефталату (ПЕТ) з побутових відходів для промислового застосування. Компанія також надає технології для виробництва гігієнічних засобів з використанням екологічно чистих матеріалів, таких як підгузки на біооснові.
Крім того, Reifenhäuser Reicofil також пропонує рішення для медичного захисного спорядження, такого як маски. Компанія усвідомлює, що ці застосування вимагають 100% надійних тканин, і надає високонадійне обладнання для виробництва нетканих матеріалів з ефективністю фільтрації до 99%, що відповідає стандартам N99/FFP3. Shawmut Corp., що базується у Вест-Бріджуотере, штат Массачусетс, нещодавно придбала у Reifenhauser Reicofil приблизно 60 тонн спеціалізованого прецизійного обладнання для видування розплаву для свого нового підрозділу охорони здоров'я та безпеки (див. «Shawmut: Інвестиції в майбутнє передових матеріалів», TW, ось це питання).
«Для застосувань у гігієнічному, медичному та промисловому секторах ми регулярно встановлюємо стандарти продуктивності та якості кінцевої продукції», — каже Маркус Мюллер, директор з продажу Reifenhäuser Reicofil. «Крім того, ми пропонуємо нашим клієнтам можливість виробляти екологічно чисті неткані матеріали з біосировини або перероблених матеріалів. Ми допомагаємо нашим клієнтам скористатися можливостями, що надаються глобальним переходом до сталого розвитку, іншими словами: нетканими матеріалами наступного покоління».
Німецька компанія Reifenhäuser Enka Tecnica спеціалізується на спеціально розроблених змінних інтелектуальних оправках для прядіння, оправках для прядіння та матрицях, сумісних з будь-якою існуючою виробничою лінією спанбонд або мелтблаун. Їхня функціональність дозволяє виробникам модернізувати існуючі виробничі лінії та виходити на нові ринки, включаючи гігієнічний, медичний або фільтраційний. Enka Tecnica повідомляє, що високоякісні наконечники сопел та капілярні трубки забезпечують стабільну якість та точність продукції. Її оправка для прядіння мелтблаун також має оптимізовану концепцію сталого енергоспоживання для скорочення часу прогріву та збільшення теплової потужності. «Наша головна мета — задоволення та успіх наших клієнтів», — каже Вільфрід Шиффер, керуючий директор Reifenhäuser Enka Tecnica. «Ось чому особисті стосунки з нашими клієнтами так само важливі для нас, як і своєчасне постачання високоякісної продукції. Довгострокова співпраця, заснована на довірі, для нас важливіша за швидкий прибуток».
Компанії Reifenhäuser Reicofil та Reifenhäuser Enka Tecnica представлені в Сполучених Штатах компанією Fi-Tech Inc. з міста Мідлотіан, штат Вірджинія.
Швейцарська компанія Graf + Cie., що входить до бізнес-групи Rieter Components, є виробником картонних покриттів для плоских та роликових карток. Для виробництва нетканих матеріалів Graf пропонує металізований картонний одяг Hipro. Graf стверджує, що інноваційна геометрія, що використовується в конструкції, може підвищити продуктивність у виробництві нетканих матеріалів до 10% порівняно з традиційним одягом. За словами Graf, передня частина зубців Hipro має спеціально розроблений виступ, який збільшує утримання волокна. Оптимізоване транспортування полотна від циліндра до докера підвищує продуктивність до 10%, а завдяки точному транспортуванню волокна в циліндр і з нього в полотні виникає менше дефектів.
Ці покриття для кардування, що підходять як для високопродуктивних, так і для звичайних кардних машин, доступні в широкому асортименті сталевих сплавів та оздоблень поверхні, тому їх можна адаптувати до конкретного застосування та волокна, що обробляється. Кардокардовані вироби Hipro розроблені для всіх типів штучних волокон, що обробляються в нетканій промисловості, і сумісні з різноманітними валками, включаючи робочі, відвідні та кластерні валки. Graf повідомляє, що Hipro добре підходить для застосування в гігієні, медицині, автомобільній промисловості, фільтрації та покриттів для підлогових покриттів.
Протягом останніх кількох років німецька компанія BRÜCKNER Trockentechnik GmbH & Co. KG значно розширила свій портфель нетканих матеріалів. Компанія пропонує печі та сушарки для нетканих матеріалів, зокрема:
Крім того, портфоліо нетканих матеріалів Brückner включає установки просочення, установки покриття, накопичувачі, каландри, ламінуючі календарі, різальні та намотувальні машини. Brückner має технічний центр у своїй штаб-квартирі в Леонберзі, Німеччина, де клієнти можуть проводити випробування. Brückner представлений у Сполучених Штатах компанією Fi-Tech.
Якість води, що використовується у процесі виробництва спанлейсу, є дуже важливою. Італійська компанія Idrosistem Srl спеціалізується на системах фільтрації води для виробничих ліній спанлейсу, які видаляють волокна з води, щоб уникнути проблем зі шприцом та якістю готового продукту. Найновіший продукт компанії призначений для контролю бактерій у водному циклі виробництва серветок. Ця технологія використовує систему стерилізації води діоксидом хлору, щоб запобігти потраплянню токсичних речовин, зокрема хлоридних та броматних продуктів, у вироблену воду. Idrosistem повідомляє, що ефективність системи стерилізації не залежить від pH води та досягає мінімально необхідного контролю бактерій у колонієутворюючих одиницях на міліметр (КУО/мл). За даними компанії, система також є потужним альгіцидним, бактерицидним, віруліцидним та спороцидним засобом. Idrosistem представлена ​​в США компанією Fi-Tech.
Німецька компанія Saueressig Surfaces, що належить Matthews International Corp., є відомим розробником і виробником тиснячих гільз і рулонів для декоративного спанбонду та термічно скріплених нетканих матеріалів. Компанія використовує найновіші методи лазерного гравірування, а також передову технологію муару. Загартовані ролики, мікропористі корпуси, основа та структурні перегородки розширюють можливості налаштування. Останні розробки включають нові можливості 3D-тиснення та офлайн-перфорації з використанням високоточних нагрітих роликів зі складними та точними візерунками гравіювання або використання нікелевих гільз на лінії в процесі спанлейсу. Ці розробки дозволяють створювати структури з тривимірними ефектами, вищою міцністю на розрив та еластичністю, а також високою проникністю для повітря/рідини. Saueressig також може виготовляти 3D-зразки (включаючи підкладку, візерунок гравіювання, щільність та колір), щоб клієнти могли розробити найкраще рішення для свого кінцевого продукту.
Неткані матеріали – це нетрадиційні матеріали, і традиційні методи розкрою та шиття можуть бути не найефективнішим способом виробництва кінцевого продукту з використанням нетканих матеріалів. Спалах пандемії та попит на засоби індивідуального захисту (ЗІЗ), зокрема, призвели до підвищеного інтересу до ультразвукової технології, яка використовує високочастотні звукові хвилі для нагрівання та пластифікації нетканих матеріалів, виготовлених зі штучних волокон.
Компанія Sonobond Ultrasonics, що базується у Вест-Честері, штат Пенсільванія, стверджує, що технологія ультразвукового зварювання може швидко створювати міцні герметичні краї та забезпечувати бар'єрні з'єднання, що відповідають нормативним вимогам. Високоякісне склеювання в цих точках тиску дозволяє отримати готовий виріб без отворів, клейових швів, потертостей та розшарувань. Не потрібне нарізання різьби, виробництво зазвичай відбувається швидше, а продуктивність вища.
Компанія Sonobond пропонує обладнання для склеювання, зшивання, розрізання, різання та обрізки, яке часто може виконувати кілька функцій на одному обладнанні за один крок. Ультразвукова швейна машина SeamMaster® від Sonobond є найпопулярнішою технологією компанії. SeamMaster забезпечує безперервну запатентовану операцію обертання, яка створює міцні, герметичні, гладкі та гнучкі шви. За словами компанії, машина може використовуватися в різних складальних операціях, оскільки вона може виконувати кілька функцій одночасно. Наприклад, за допомогою правильних інструментів SeamMaster може швидко виконувати операції склеювання, з'єднання та обрізки. Sonobond стверджує, що це в чотири рази швидше, ніж використання традиційної швейної машини, і в десять разів швидше, ніж використання машини для склеювання. Машина також налаштована як традиційна швейна машина, тому для роботи SeamMaster потрібне мінімальне навчання оператора.
Технологія Sonobond застосовується на ринку медичних нетканих матеріалів для виготовлення масок для обличчя, хірургічних халатів, одноразових чохлів для взуття, наволочек та наматрацників, а також безворсових пов'язок для ран. Фільтруючі продукти, які можна виготовляти за допомогою ультразвукової технології Sonobond, включають складчасті фільтри HVAC та HEPA; повітряні, рідинні та газові фільтри; міцні фільтрувальні мішки; а також ганчірки та стрижні для збору розливів.
Щоб допомогти клієнтам визначити, яка технологія найкраще підходить для їхнього застосування, Sonobond пропонує безкоштовне ультразвукове тестування на склеювання нетканих матеріалів замовника. Після цього клієнт може переглянути результати та зрозуміти можливості доступних продуктів.
Компанія Emerson із Сент-Луїса пропонує Бренсону ультразвукове обладнання, яке ріже, склеює, герметизує або простьобує неткані матеріали зі штучних волокон для медичного та немедичного застосування. Одним із важливих досягнень, про які повідомляє компанія, є здатність ультразвукових зварювальних апаратів контролювати та записувати дані зварювання в режимі реального часу. Це розширює можливості клієнтів щодо контролю якості та забезпечує постійне вдосконалення, навіть на автоматизованих виробничих лініях.
Ще однією нещодавньою розробкою є додавання можливостей польової шини до ультразвукової зварювальної системи Branson DCX F, що дозволяє кільком зварювальним системам взаємодіяти одна з одною та безпосередньо з програмованими логічними контролерами. Польова шина дозволяє користувачам контролювати параметри зварювання одного ультразвукового зварювального апарату та контролювати стан багатомашинної виробничої системи за допомогою електронної панелі приладів. Таким чином, користувачі можуть оптимізувати виробничий процес та вирішувати проблеми, що виникають.
Компанія Herrmann Ultrasonics Inc. з Бартлетта, штат Іллінойс, пропонує нову ультразвукову технологію для закріплення еластичних шнурів у підгузках. Інноваційний процес компанії створює тунель між двома шарами нетканого матеріалу та направляє натягнуту еластичну стрічку через тунель. Потім тканина зварюється в певних місцях з'єднання, після чого розрізається та розслабляється. Новий процес консолідації може виконуватися безперервно або періодично. За даними компанії, цей метод спрощує обробку еластичних виробів, зменшує ризик поломки, збільшує вікно обробки та знижує виробничі витрати. Herrmann стверджує, що успішно протестувала низку комбінацій матеріалів, різні розміри та подовження еластичних стрічк, а також різні швидкості.
«Наш новий процес, який ми називаємо «зв’язуванням», краще підтримуватиме наших клієнтів у Північній Америці, оскільки вони працюють над створенням м’якших та екологічніших продуктів», – сказав Уве Перегі, президент Herrmann Ultrasonics Inc.
Компанія Herrmann також оновила свої ультразвукові генератори ULTRABOND новими елементами керування, які швидко запускають ультразвукові коливання в потрібному місці, а не генерують безперервний сигнал. Завдяки цьому оновленню більше не потрібні специфічні для формату інструменти, такі як барабан з ковадлом формату. Herrmann зазначив, що загальна ефективність обладнання покращилася, оскільки витрати на інструменти зменшилися, а час, необхідний для зміни формату, скоротився. Поєднання сигналу генератора Ultrabond з технологією MICROGAP, яка контролює зазор у зоні склеювання, забезпечує багатовимірний моніторинг процесу для забезпечення стабільної якості склеювання та прямого зворотного зв'язку з системою.
Усі найновіші інновації в галузі нетканих матеріалів обов’язково будуть представлені на майбутній виставці нетканих матеріалів INDEX™20 у жовтні 2021 року. Виставка також буде доступна у паралельному віртуальному форматі для учасників, які не можуть бути присутніми особисто. Для отримання додаткової інформації про INDEX дивіться цей випуск Глобальної триєнальної виставки нетканих матеріалів, Moving Forward, TW.