Поиск


ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №37

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №36

                    ( читать ... )

Ссылки партнеров

Нетканых, искусственных и композицион. материалов


Технологии/Нетканых, искусственных и композицион. материалов/Нетканые объемные утеплители и наполнители. Часть 2

Нетканые объемные утеплители и наполнители. Часть 2

30 июня 2014
Рынок легкой промышленности №110, 2014

Мухамеджанов Габит Кульжабаевич

Сырье для производства нетканых утеплителей

Для производства нетканых утеплителей  (НУ) и нетканых наполнителей (НН) используется разнообразное сырье в зависимости от способов формирования волокнистого холста и скрепления.

В частности, при изготовлении  холстопрошивных ватинов (при вязально-прошивном способе скрепления) используются натуральные волокна, отходы производств и регенерированные волокна, тогда как  при других способах скрепления, в том числе термическом, используют синтетические, в основном полиэфирные волокна. Поэтому материалы второго типа называют синтетическими утеплителями.

Для производства НУ используется следующее сырье: натуральные волокна (хлопок, шерсть, лен, отходы их производств, а также волокна, регенерированные из тряпья) • искусственные волокна (вискозные, измельченная целлюлоза) • синтетические (химические) – полиэфирные, полиакрилонитрильные (ПАН), полиамидные, полипропиленовые, бикомпонентные.

Отметим, что  хлопковые волокна, а также полиэфирные волокна (ПЭ), как основное сырье для производства синтетических утеплителей, - преимущественно экспортируются. В частности, ПЭ волокна завозятся из Республики Беларусь, Южной Кореи, Китая и других стран.

Одним из крупнейших поставщиков является ОАО Могилевхимволокно. Основные показатели ПЭ волокон его производства, используемых для выработки НУ и НН, сведены в таблицу.

Волокно полиэфирное бикомпонентное типа «ядро-оболочка» предназначено для производства термоскрепленных полотен. Температура размягчения полиэтилентерафталата (ПЭТФ) «оболочки» волокна составляет 110…130оС, а температура плавления ПЭТФ «ядра» волокна - 258…2610оС.

Специалисты ОАО  Могилевхимволокно также освоили в производстве полое ПЭ волокно  для производства объемных термоскрепленных утеплителей; его номинальная линейная плотность -  0,44…1,7 текс, а  усадка в кипящей воде - 2,0…3,0 %.

Из других стран через ООО Объединенные нетканые материалы поступают ПЭ волокна: силиконизированное извитое   0,13; 0,78 текс, длиной резки 64 мм •  полое извитое  0,17; 0,78 текс, длиной резки 64 мм • микроволокно (лебяжий пух) – 0,07 текс, длиной резки 64 мм •  антибактериальное ПЭ волокно 0,07 текс, длиной резки 60 мм.

В последнее время на российском рынке появилось кукурузное волокно 0,33 текс, 60 мм, получаемое из зерен кукурузы и обладающее хорошей гигроскопичностью и теплоизоляцией. Использование кукурузного волокна в НУ обусловлено хорошими показателями объемности этого волокна и способностью абсорбировать влагу.

ЗАО Востокхимволокно и ООО Роснафта также предлагают широкий ассортимент импортных волокон  для НУ и НН, в том числе: волокно ПЭ полое извитое силиконизированное 0,15; 0,3; 0,7 текс, 64 мм • волокно ПЭ бикомпонентное 0,4 текс, 51 мм •  волокно ПЭ вторичное (регенерированное ) 0,6; 0,84 текс, 64 мм • волокно вискозное «бамбук» 0,3 текс, 64 мм.

Как видим,  для производства НУ и НН в основном используется ПЭ волокно, поставки которого ведутся через посредников. Это негативно сказывается на цене и качестве товара. Между тем, при проектировании и изготовлении синтетических утеплителей именно показатель «цена/качество» служит критерием выбора  сырья.

В частности, широкое использование ПЭ-волокон в производстве НУ продиктовано как качественными показателями этих волокон (высокими показателями упругости, объемности, прочности, теплозащитных свойств и быстрой восстанавливаемости при многократных сжатиях), так и сравнительно доступной ценой (из-за  высоких темпов роста производства этого крупнотоннажного волокна во всем мире).

Бикомпонентные волокна (БКВ) на основе ПЭТФ используются для термического скрепления НУ (до 20…30%) при температуре плавления оболочки 110…130оС и сохранении свойств «ядра»  ПЭТФ при температуре 250…261оС. 

Такие высокие потребительские характеристики натуральных и искусственных волокон  (хлопка, шерсти, льна и вискозы), как гигроскопичность, капиллярность и абсорбционная способность,  определяют их широкое использование при изготовлении ватинов для рабочей, спецодежды и телогреек. В России с нашими суровыми климатическими условиями нельзя сбрасывать со счетов хлопчатобумажные и шерстяные ватины в качестве однослойных и многослойных прокладок для швейных изделий.

ПАН-волокна  придают утеплителю теплоизоляцию,  однако их упругость и устойчивость к многократному сжатию уступают полиэфирному. Поэтому они самостоятельно в утеплителях практически не проименяются, а используются в основном в составе смесок с другими волокнами, в частности с ПЭ, для повышения теплозащитных свойств.

Полипропиленовые волокна обладают низко температурой  плавления 120…130оС и поэтому используются в качестве твердых связующих для скрепления волокнистой массы при получении термоскрепленного полотна. Кроме того, эти волокна имеют низкую удельную массу и гидрофобны, не впитывают влагу.

Вискозные волокна, которые обладают высокой гигроскопичностью и способностью легко впитывать влагу, могут найти применение при создании утеплителей для детской одежды и/  или в качестве наполнителей для одеял и перопуховых изделий.

Таким образом, выбор сырья для изготовления НУ и НН определяется, как его ценой, так и эксплуатационными свойствами: ПЭ - упругостью, объемностью, прочностью, быстрой восстанавливаемостью после сжатия • ПАН – теплоизоляционными и теплозащитными показателями • силиконизированные – объемностью, мягкостью, полой структурой, обеспечивающей хорошую теплоизоляцию • натуральные (в отдельности или в смеске с химическими) – высокими гигиеническими характеристиками (гигроскопичностью, капиллярностью и сорбционной емкостью).

При этом критериями выбора являются: экологичность ­• теплозащитные характеристики  • упругость и объемность • гигиеничность  • соотношением «цена/качество».

Разумеется, все натуральные волокна, выигрывая по части гигиенических  характеристик, экологической безопасности и безвредности для здоровья человека и окружающей среды, явно проигрывают в части упругих и деформационных свойства, а также в объемности, пористости и устойчивости к многократному сжатию. Поэтому  в современной модной одежде, пуховиках используют обычно высокообъемные синтетические утеплители.

Способы придания утеплителям дополнительных свойств

В настоящее время, как известно, освоены  разнообразные способы придания текстильным материалам дополнительных свойств и улучшения необходимых физико-механических характеристик.

Применительно к НУ речь идет, в частности: об использовании в составе смески огнестойких, биостойких и антистатических волокон и пропиток, а также наночастиц, которые придают НУ дополнительные свойства, необходимые при эксплуатации и носке изделий • о введении в структуру электропроводящих волокон (например, медных) для уменьшения и снятия заряда статического электричества • о применении различных отделок и пропиток в процессе производства НУ для придания им огнезащитных , биостойких и антистатических свойств, гигроскопичности или гидрофильности • об использовании различных отделок и пропиток в процессе производства НУ для придания им огнезащитных, биостойких и антистатических свойств, гигроскопичности или гидрофильности.

В зависимости от требований потребителей при проектировании и изготовлении НУ можно добиться желаемого эффекта и дополнительных свойств, зная характеристики  и свойства используемых волокон и обработок.  Известно, что полиэфирные волокна обладают хорошей устойчивостью к воздействию щелочей и низким водопоглощением, тогда как ПАН волокна – высокой устойчивостью к воздействию щелочей по сравнению с ПЭ волокнами, и воздействию УФ-излучения (отсутствием эффекта пожелтения). Полипропиленовые волокна устойчивы к воздействию кислот, щелочей  и органических растворителей, гидрофобны, но  не устойчивы к воздействию УФ-излучения (солнечного света).

В настоящее время производится целый ассортимент специальных волокон (огнестойких, биостойких, антистатических и др.), использованием которых в смесках можно добиться необходимых показателей физико-механических свойств НУ, определяемых конкретной областью их применения.

Так, в спецодежде для металлургов и пожарников необходимо использовать НУ из огнестойких волокон или огнестойкую пропитку - синтетические волокна при соприкосновении с открытым огнем расплавляются, не поддерживая горения и распространения огня в отличие от натуральных волокон.

Все чаще  в коммерческих изданиях ряда предприятия сообщается об использовании наночастиц и нановолокон в производстве утеплителей с целью придания биостойких и других свойств. Однако, на наш взгляд, эта информация носит преимущественно рекламный характер. Пока что нет экспериментальных данных,  подтверждающих получение желаемого эффекта от наночастиц и позитивное влияние наночастиц на здоровье человека  при носке одежды с утеплителями. Известно лишь, что наночастицы серебра улучшают биостойкость материалов.

Использование различных пропиток и отделок применительно к утеплителям главным образом относится к клеевым , основанный на скреплении волокнистого холста жидкими в основном акриловыми связующими. Жидкие связующие, различные по своей химической структуре, подбираются в соответствии с требованиями к НУ. Наряду с основным полимером связующее содержит ряд добавок, в том числе антипирены.

Регулируя состав композиции, можно в широких пределах изменить следующие свойства вырабатываемых НУ:  гидрофильность • способность восстанавливать свои размеры после сжатия • стойкость к химическим чисткам • огнестойкость • теплозащитные свойства.

Из отечественных производителей текстильно-вспомогательных веществ следует отметить ООО НПФ Траверс, которое производит целый ассортимент замасливателей , антипиренов, и других препаратов, придающих НУ огнестойкие, биостойкие и антистатические свойства. Фирма поставляет свою продукцию ряду российских производителей нетканых материалов.

 Ассортимент утеплителей и наполнителей

Разнообразие типов и структур утеплителей и наполнителей позволяет использовать их, в частности, в производстве следующих изделий: верхней утепленной бытовой одежды (пальто, куртки, пуховики и др.) • верхней утепленной одежды для работы в условиях низких температур (до -60оС) •  утепленной рабочей и профессиональной одежды (массовых профессий в добывающих отраслях и строительстве)  • форменной утепленной одежды силовых структур • головных уборов • постельных принадлежностей и перопуховых изделий • спецодежды в сочетании с мембранной  полиэтиленовой пленкой и алюминиевой фольгой • строительных (тепло-, звукоизоляционных и др. материалов на волокнистой основе) в сочетании с другими текстильными и нетекстильными материалами.

Ассортимент НУ разнообразен по типам , маркам , структурам и свойствам.

В данной работе в основном уделено внимание  синтетическим утеплителям. По структуре и толщине их можно подразделить на плоские • объемные • высокообъемные. По количеству слоев: однослойные • многослойные • дублированные и армированные  полимерной и мембранной пленкой, фольгой, марлей и термоскрепленным спанбондом.

Ассортимент одежных НУ включает объемную вату, ватины, полотна иглопробивные теплоизоляционные, клееные объемные теплоизоляционные и синтетические объемные термоскрепленные утеплители.

Ватины хлопчатобумажные, полушерстяные и шерстяные (до 95% шерстяного волокна и отходы шерстяного производства), изготовленные из волокнистого холста с последующим скреплением вязально-прошивным способом, из-за дефицита натурального сырья и прошивной пряжи стали вырабатываться из регенерированных волокон.

Поверхностная плотность хлопчатобумажных ватинов - 200…500 г/м2, шерстяных – 200 г/м2, ширина – 150 см. Ватины используются при пошиве рабочей одежды, телогреек и ватников в качестве утепляющих прокладок. Обладая теплозащитными и гигиеническими характеристиками (паро-, воздухопроницаемостью, гигроскопичностью и меньшим значением электрического заряда), ватины продолжают оставаться  хорошими теплозащитными и теплоизоляционными материалами в условиях России. Однако дефициты натурального сырья и снятия с производства вязально-прошивного оборудования для изготовления ватинов стали сдерживающим фактором в расширении областей их применения.

Синтетические утеплители (в основном на основе ПЭ волокон) широко используют при изготовлении стеганых курток, спортивной одежды, пальто, халатов, покрывал, одеял, дублированных материалов. Ассортимент этих материалов широк и разнообразен, с каждым годом расширяются области их применения. Одновременно с этим растут объемы их производства, появляются новые предприятия – производители и соответственно новые игроки на российском рынке, а значит активнее действует конкуренция. В этих условиях выигрывает на рынке тот, кто проводит разумную ценовую политику, сохраняя при этом хорошее качество.

Синтепон  - условное торговое наименование наиболее распространенных видов НУ - представляет собой волокнистый холст из синтетических волокон, скрепленный термическим или клеевым способами. Изначально полотно  изготовлялось на многих предприятиях из полиэфирных волокон путем пропитки или разбрызгивания жидкими, преимущественно акриловыми связующими.   В результате получали так называемый клееный синтепон, материал обладавший в свое время  необходимыми для «спортивной» одежды массового производства показателями объемности, упругости, отсутствием миграции волокон и прочностью закрепления структуры.

Затем с появлением термоскрепленного способа скрепления на основе БКВ или легкоплавких волокон клееный синтепон в силу  высоких экологических рисков уступил ему место. К настоящему времени все «клеевые» линии сняты с производства, за исключением одной, которая действует на производстве ОАО Комитекс.

Термоскрепленный синтепон, основанный на скреплении волокнистого холста из синтетических волокон термическим способом с использованием БКВ или легкоплавких волокон, наряду с бесспорными преимуществами, имеет недостатки: значительную неравномерность, наличие утолщенных или утоненных мест, меньшую упругость и восстанавливаемость, в особенности при использовании в составе смески регенерированных волокон из бутылочных флексов. Поэтому в последние годы у потребителей наименование «синтепон» приобрело негативный характер. Хотя, если он изготовлен из полноценного сырья, то может вполне соответствовать требованиям потребителей по многим показателям и характеристикам.

К семейству термоскрепленных синтепонов, вырабатываемых на целом ряде российских предприятий, отнесем:  синтепон термофиксированный   (поверхностной плотностью 60, 80, 90, 100, 120, 150, 200 и 300 г/м2; БКВ или легкоплавких волокон в смеске до 20%) • синтепон силиконизированный 30%-ный (в смеске до 30% силиконизированного ПЭ-волокна) • синтепон силиконизированный 50%-ный (в смеске до 50% силиконизированного ПЭ-волокна; поверхностной плотностью 150, 200 и 300 г/м2) •  синтепон термоскрепленный (поверхностной плотностью 100, 150, 200, 300, 400 и 500 г/м2, шириной 150…220 см, дублированный со спанбондом, повышенной жесткости и с добавлением в смеске 30…50% силиконизированного волокна; производитель –  ООО Котовский завод нетканых материалов).

Цена синтепона колеблется от 8,10 до 16,50 руб. в зависимости от ширины и поверхностной плотности и имеет тенденцию к росту из-за удорожания химических волокон.

Утеплители Shelter (ООО ФНМ Весь мир) производятся термоскрепленным способом,  механическим холстоформированием. В зависимости от физико-механических свойств и применения к их семейству относятся: Shelter Standard (придает изделиям упругость и устойчивость при эксплуатации) • Shelter Soft (комфортность и наполняемость) • Shelter Light (отсутствие миграции волокон, достаточно высокое тепловое сопротивление) • Shelter AC (антистатическая обработка уменьшает электрический заряд) • Shelter AB (антибактериальная устойчивость).

Фабрика Весь мир постоянно расширяет ассортимент и улучшает качество утеплителей в соответствии с требованиями потребителей, используя при этом разнообразные виды волокон, в том числе по линейной плотности. При механическом холстоформировании получают утеплитель с продольно-поперечной ориентацией волокон, что сужает область применения и получения материалов изотропной структуры.

Утеплитель холлофайбер производства ООО Термопол-Москва – один из лучших продуктов такого рода на российском рынке. Полотно изготовляется из 100%-ного пустотелого  высокоизвитого полиэфирного силиконизированного микроволокна, имеющего вид спиральной пружины. Переплетаясь между собой, также волокна образуют пружинистую структуру, что позволяет им, в отличие от других материалов быстро восстанавливать форму после сжатия и поддерживать высокую устойчивость к сохранению формы и упругости в течение длительного времени эксплуатации изделия. Горизонтальное и вертикальное расположение волокон обеспечивает равномерную изотропную и пружинистую структуру.

Существенное отличие полотна холлофайбер от других типов утеплителей также заключается в том, что оно изготовляется аэродинамическим холстоформированием, при котором часть волокон в структуре расположена в вертикальном направлении.

Завод ведет активную рекламную компанию и, по утверждению специалистов, выпускает мебели и т.д. Завод получил международный сертификат ЭкоТексСтандарт 100, что подтверждает безопасность и отсутствие вредных выделений при эксплуатации изделия. Утеплитель обладает объемностью, упругостью и высокими теплозащитными свойствами.

В отличие от аналогов холлофайбер придает одежде формоустойчивость (вертикальная ориентация волокна, пружинистая структура полых ПЭ-волокон), высокую теплозащиту, надежное термоскрепление волокон (3 газовых печи, автоматическое поддерживание заданной температуры),   сниженную миграцию волокон (дополнительная термообработка полотна при температуре около 200оС).

Отличные технико-эксплуатационные  показатели холлофайбера, а также позитивный имидж марки обеспечивают конкурентное преимущество на российском рынке, а также преимущества при закупках одежды для силовых структур РФ.

Утеплитель термофинн (ООО Термореал) производится по финской технологии из ПЭ волокон (поверхностная плотность – 100…320 г/м2, ширина – 150…300 см) и рекомендуется для верхней модельной, детской, спортивной, форменной и профессиональной рабочей одежды.

Нетканый термоскрепленный  утеплитель Tinsulate (производство 3M Company), широко известный на российском рынке, создан на основе микроволокон и обладает способностью эффективно сохранять излучаемое тепло при наименьшем объеме. Он не впитывает влагу и поэтому сохраняет тепло. Применения  его разнообразны: от верхней одежды до перопуховых изделий и наполнителей.  Теплая верхняя одежда, защищая от морозов до – 60оС, остается легкой  объемной и удобной для активной деятельности.

Утеплитель Valtherm (Valtherm Research & Development Center, Италия) - высокотехнологичный материал  с сотовой структурой. Он создает воздушную прослойку для сохранения оптимальной температуры тела, позволяя лишней влаге и поту испаряться, является в то же время барьером для холода. Одежда с этим утеплителем  не деформируется и не требует усилий по уходу за ней. Поставщики этого материала в России – ООО Норд Винд и ООО Форте-Примо.

Утеплитель thermolite micro (DuPont) – структурно состоит из трех видов волокон: микротонкие волокна thermolite (диметром меньше 15 мкм) - основа материала , предназначенная для эффективного поддержания температуры • термически наслоенные волокна большего диаметра для создания плотности и дополнительной изоляции • спиральные волокна с пустотами, которые обеспечивают устойчивость после многократных сжатий.

Благодаря этому thermolite micro сохраняет тепло, не впитывает влагу и обладает высокими потребительскими свойствами, утеплитель thermolite plus состоит из смеси полых и полнотелых ПЭ волокон с продольными отверстиями.

Утеплитель  Fibertex  представляет собой объемный слой из композиции пустотелых ПЭ волокон, специально обработанных силиконом,  и дополнительно скрепленный с двух сторон спанбондом. Поверхностная плотность - 120…400 г/м2. Рекомендуется для форменной спецодежды, хорошо сохраняет тепло и поэтому может быть использован в условиях особого климатического пояса. Эффективность теплозащитных свойств этого утеплителя определяется тем, что он состоит из различных волокон, способных удерживать воздух – лучший теплоизолятор. Чем больше волокон содержится в единице объема, тем больше суммарная площадь их поверхности, что влияет на теплоизолирующую способность Fiberteх.

Несмотря на большое количество синтетических утеплителей отличными качествами обладает натуральный пух, у него малая масса, высокие теплоизоляционные характеристики, малый транспортный объем, долгий срок службы. При этом у него существенные недостатки:  активно впитывает влагу из воздуха и из-за этого теряет свои теплозащитные свойства при длительном пребывании в холодное время года при влажности воздуха выше 65%, сложность ухода за одеждой, а также аллергеннность.

В соответствии с техническим регламентом Таможенного союза ТР ТС 017/2011 «О безопасности продукции легкой промышленности», материалы для одежды третьего слоя должны соответствовать следующим требованиям биологической и химической безопасности: уровень напряженности электрического поля на поверхности изделия не должны превышать 15 кВ/м, а содержание свободного формальдегида – не выше 300 мкг/ г. Эти требования следует учитывать при создании новых видов и сертификации НУ  и готовых изделий.

Наполнители. Кроме синтетических утеплителей в этой группе рассматриваются так называемые наполнители, представляющие собой те же синтепоны и другие типы  синтетических утеплителей, которые отличаются лишь областью применения. Обычно наполнителями называют материалы, используемые в подушках, покрывалах. одеялах, халатах для придания им формоустойчивости, объемности и устойчивости к многократному сжатию, а также быстрой восстанавливаемости после сжатия.

В настоящее время готовые изделия - одеяла, подушки, матрацы - с использованием объемных термоскрепленных наполнителей из полых ПЭ высокоизвитых волокон с антистатическими свойствами выпускают, в частности, ООО Мягкий дом (Люберцы МО), исправительная колония № 6 (Курганская обл.).

Журнальный вариант доклада, зачитанного на конференции «Текстиль-2014: новые технологии и продукты на российском рынке» (Москва, 19 февраля 2014 года, в рамках деловой программы Федеральной ярмарки «Текстильлегпром»).

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ