Поиск


ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №37

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №36

                    ( читать ... )

Ссылки партнеров

Нетканых, искусственных и композицион. материалов


Технологии/Нетканых, искусственных и композицион. материалов/Способы придания полипропиленовым нетканым материалам гидрофильных свойств

Способы придания полипропиленовым нетканым материалам гидрофильных свойств

28 июля 2009
Технический текстиль №19, 2009

Мальнев Сергей Алексеевич


Нетканые материалы (НМ) из синтетических и натуральных волокон нашли широкое  применение в  различных сферах производства. По данным   Европейской ассоциации производителей  нетканых материалов  (EDANA) одними из главных потребителей НМ  в Европе стали производители средств личной гигиены и санитарии, на их долю приходится до 33% всех производимых в Европе нетканых материалов 1.

Наибольшее распространение в производстве средств гигиены получили следующие виды волокон:

  • полипропиленовые волокна
  • полиэфирные волокна
  • вискоза
  • целлюлоза
  • хлопок.

Как видно из таблицы, полипропилен обладает наибольшими преимуществами по сравнению с остальными типами волокон. Кроме вышеупомянутых свойств полипропилен прост в переработке, что в совокупности с широким использованием  фильерной и фильерно-раздувной технологий  при производстве НМ, стало играть большую роль при выборе полимеров для изготовления нетканых полотен по данным технологиям. Благодаря  этому  полипропиленовые нетканые материалы стали активно применяться для покровных слоев в производстве средств личной гигиены.

По прогнозам  экспертов   Ассоциации производителей нетканых материалов  (INDA) общее производство НМ из  полипропилена должно достигнуть в 2009 году свыше 3 млн. т/год. В долевом отношении полипропиленовые нетканые материалы займут 51% от общего производства НМ в мире (диаграмма).

Несмотря на все преимущества полипропиленовых НМ они имеют один существенный недостаток - гидрофобность.  Это связано с низкой  поверхностной энергией полипропилена  (30 cN/m), что не позволяет необработанным нетканым материалам из полипропилена впитывать воду и водные растворы.  Для производства гигиенических изделий требуются материалы с определенными гидрофильными характеристиками:  проникновением воды через материал, поглощением, распределением и абсорбцией воды и водных растворов. В связи с этим, полипропиленовые нетканые материалы обрабатываются различным образом для придания им гидрофильности.

Для придания гидрофильных свойств полипропиленовым нетканым материалам существует несколько технологий:

  • плазмохимическая обработка холста
  • добавка специальных химических веществ в расплав на стадии производства волокон, как штапельных, так и бесконечных
  • обработка волокон специальными пропитками. 

Плазмохимическая обработка - это новейший способ модификации НМ. Суть его заключается в том, что холст обрабатывается высокочастотным электрическим разрядом, что придает поверхности волокон холста новые свойства. Как правило, благодаря подобной обработке повышается поверхностная энергия материала,  и  волокна приобретают гидрофильные свойства.  Одним из преимуществ данного вида модификации материала, является его экологичность, так как в процессе обработки не используется вода и водные растворы химикатов. Данная технология только начинает осваиваться при производстве нетканых материалов.

Например, промышленная  установка, разработанная  и  изготовленная  с применением плазмохимической технологии обработки холста фирмой  H.T.P.Unitex  S.p.A.  работает на производстве компании   Baiksan Company Limited.  Установка  предназначена  для  гидрофилизации  и  улучшения  адгезионных  характеристик  нетканых  материалов  на  основе  полиэфирных  волокон.  Аналогичная  установка,  изготовленная  совместно  с  этой  же  фирмой,  работает  в  Китае. Несмотря на то, что эта технология делает только первые шаги, в будущем она станет одной из основных технологий для модификации нетканых материалов.

При  добавке в расплав  специальных химикатов (мастербатчей) заданные свойства волокнам придаются еще на стадии экструзии полимера. Мастербатчи - это смесь из суперконцентрата и базового полимера; они вводятся в расплав через стандартную дозирующую систему линии по производству НМ или волокон, так же как красители и УФ-стабилизаторы. Основное преимущество данного способа -  снижение капитальных затрат на приобретение дополнительного оборудования.  Вместе с тем,  ввиду того, что добавки распределяются непосредственно в теле волокон, а не только по поверхности,  расход добавок при использовании этой технологии увеличивается, что сказывается на цене конечного материала.

К примеру, для придания волокну гидрофильных свойств, требуется не менее 2% местербатча от общего веса волокон, в то время, как для модификации волокон с помощью финишных пропиток, требуется  0,4...1% раствора.

Обработка волокон специальными пропитками - самый распространенный способ придания гидрофильных свойств волокнам и НМ. Суть его в том, что на поверхность волокна наносится специальный раствор, как правило,  водный, содержащий вещества, имеющие гидрофильные свойства. В зависимости от исходного сырья, существует два способа введения пропиток в волокно:

  1. введение гидрофилизаторов не стадии изготовления штапельного волокна, в данном случае они вводятся таким же образом, как и антистатические замасливатели, непосредственно на нить, до нарезки
  2. пропитка с помощью валика, погруженного в пропиточный состав;  за рубежом подобный способ пропитки получил название kiss roll technology (часто применяется для придания гидрофильных свойств спанбонд-материалам).

Суть второго способа заключается в том, что пропитывающий состав переносится из пропиточной ванны на материал через полупогруженный в ванну ролик. Таким образом гидрофильную пропитку можно вводить на больших скоростях, присущих современному оборудованию по производству спанбонд-материалов. После пропитки гидрофилизатором, полотно поступает в камеру сушки, обычно для данных целей используют барабанные сушки, так как именно они могут обеспечить большую скорость высыхания материала.

В обоих случаях применяются химические вещества, обладающие собственной гидрофильностью и обволакивающие волокно со всех сторон. В зависимости от типа химического вещества, оно либо сшивается при прохождении через термическую сушку с поверхностью полипропиленового волокна благодаря  высокой температуре, либо просто высыхает на волокне, без проникновения в него. Благодаря этому достигается значительная экономия, так как для придания гидрофильных свойств требуется не более 1% от массы холста действующего вещества.

В зависимости от требований рынка, производители предлагают гидрофильные пропитки временного и постоянного действия. Пропитки временного действия разработаны с таким расчетом, что они легко смываются с поверхности волокна, вследствие чего полипропиленовые полотна теряют свои гидрофильные свойства при первом же прохождении через них жидкости. В случае многократного смачивания нетканого материала применяются пропитки, которые не смываются с поверхности волокон. Данный вид гидрофильности называется постоянным. Стоит уточнить, что под постоянной гидрофильностью понимается сохранение  гидрофильных свойств материала при прохождении через него жидкости  не менее 5 раз.

Лидирующие первосортные гидрофилизаторы постоянного действия изготовляются  на основе модифицированного силикона (см. рисунок)

Подобная структура молекулы 2  способствует сильной абсорбции на поверхности полипропилена благодаря гидрофобным взаимодействиям и ориентации гидрофильных групп, и приводит к формированию молекулярного слоя, который объединяет противоположные характеристики полиолефинов и воды 3. Исключительно высокие технические характеристики и универсальность применения пропиток на основе силикона делает приемлемой высокую цену данного вида химикатов по сравнению с органическими видами пропиток.

С момента выхода на американский и европейский  рынки  гигиенических изделий и до момента его насыщения ситуация с ценой на материалы для производства гигиенических изделий радикально изменилась. Сегодня снижение цены на сырье для производства становиться принципиальным для достижения успеха на выскоконкурентном рынке гигиенических изделий. Под ценовым давлением многие поставщики нетканых материалов начали предпринимать шаги, направленные на  снижение себестоимости производства. Несмотря на то, что, замасливатели занимают небольшую долю в конечной себестоимости НМ, большинство производителей пропиток, вывели на рынок более дешевые товары, основанные на органических химических веществах, как правило, это продукты конденсации жирных кислот   и оксиэтилена.

На российском рынке  замасливатели на основе силиконов предлагает фирма   Momentive Perfomanse Materials. Это замасливатели временного (NuWet 100) и постоянного (NuWet 500, 550, 625, 473) действия, как для конечной отделки  нетканых полотен с помощью валика (kiss-roll), так и для нанесения на штапельные волокна при их изготовлении.

Наиболее известным поставщиком органических  замасливателей для гидрофильной отделки является компания   Schill & Seilacher Struktol AG: замасливатели  Silastol PST, GF 16 и P 18 для временной гидрофильности нетканых материалов и Silastol PHP 32 и  PHP 26 для гидрофильности постоянного действия. Эти продукты могут использоваться, при изготовлении как нетканых спанлейд-материалов, так и  штапельных волокон.

Замасливатели также предлагают компании  DyStar Textilfarben GmbH (ТМ Synthesin) и  Cognis   GmbH  (замасливатели Stantex  S 6051-1 для временной  и  Stantex  S 6327, 6087-4  для постоянной гидрофильности).

ПРИМЕЧАНИЯ

1  EDANA Annual Report - 2006 - P.7.

2  Dr Horst Ring, Liquid management - Schill + Seilacher Aktiengesellschaft Managing Director R+D

3  Dzen, Wild - Patent specification:  DE 19645380, EP 0839947, US 6008145

СПРАВКА

Первая публикация - в спецвыпуске журнала "Сырье и упаковка" (Нетканые материалы), 2009 год

КОМПАНИИ И ТОРГОВЫЕ МАРКИ, УПОМЯНУТЫЕ В СТАТЬЕ

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ