Поиск


ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №37

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №36

                    ( читать ... )

Ссылки партнеров

Защитный текстиль


Нетканых, искусственных и композицион. материалов/Защитный текстиль/Исследование характеристик воздухопроницаемости, размера пор и пористости нетканого полотна airlaid

Исследование характеристик воздухопроницаемости, размера пор и пористости нетканого полотна airlaid

15 сентября 2004
Технический текстиль №10, 2004

Кузьмин Стефан Васильевич
Мухамеджанов Габит Кульжабаевич
Ростиславина Юлия Александрова

 Впервые в России компания «Си Айрлайд» освоила выпуск нового нетканого полотна airlaid.1 Новая технология производства нетканого полотна airlaid с использованием оборудования компании «Dan Web» позволяет выпускать продукцию с широким спектром применения: от предметов санитарии и гигиены, протирочных и фильтрующих материалов до медицинской одежды краткосрочного использования.

В отличие от известного мокрого бумагоделательного способа получения нетканых полотен, при производстве по технологии airlaid используются тончайшие полиэфирные волокна 1,7...2,2 дтекс, которые представляют собой соединение двух полимеров - обычно ПЭ/ПЭТ. По своей структуре это бикомпонентные волокна, имеющие легкоплавкую оболочку и тугоплавкий стержень. Оболочка играет роль связующего, которое при определенном температурном воздействии расплавляются, скрепляя волокна, т.е. путем термического скрепления.

В нетканом полотне airlaid используется три вида сырья: бикомпонентные волокна,  целлюлоза и суперабсорбент. Каждый из этих компонентов придает полотну специфические свойства и характеристики; сочетая их в определенном соотношении (бикомпонент + целлюлоза или бикомпонент + целлюлоза + суперабсорбент), можно получить нетканое полотно с поверхностной плотностью 10...400 г/м2 и толщиной  0,1...3,0 мм.

Новая линия компании «Си Айрлайд» оснащена как системой каландрирования, так и печной зоной с циркулирующим горячим воздухом, что также расширяет возможности получения нетканых полотен с различной структурой и областью  применения. А введение в процесс производства целлюлозы и суперабсорбента позволяет получить нетканые полотна с достаточно высокими фильтрующими, сорбирующими характеристиками и воздухопроницаемостью.

Для широкого распространения нового нетканого полотна airlaid на российском рынке в качестве предметов санитарии и гигиены, медицинской одежды и фильтрующего материала необходимо, на наш взгляд, подробнее изучить потребительские и эксплутационные свойства, что позволяет определить конкретную область возможного применения и назначения.

В связи с этим в данной статье приводятся результаты исследования воздухопроницаемости, размера пор и пористости четырех видов нетканого полотна airlaid, отличающихся друг от друга компонентом сырья, поверхностной плотностью и толщиной. Известно, что санитарно-гигиенические впитывающие прокладки, протирочные и фильтрующие материалы, а также медицинская одежда (одноразовые простыни, маски и др.) должны обладать достаточной воздухопроницаемостью, размером пор и пористостью. Следовательно, для указанных областей применения нетканого полотна важны как способность прохождения воздуха или других жидких текучих сред, так и размер пор, объем пустот в структуре материала.

Анализ данных исследуемых четырех видов нетканого полотна airlaid (табл. 1) показывает, что поверхностная плотность колеблется в пределах 200...300 г/м2; толщина - в диапазоне 0,9...2,0 мм; полотна изотропны по разрывной нагрузке и удлинению при разрыве в пределах в пределах 25...35 дан и  15...27%.

Воздухопроницаемость рассматривается как скорость движения воздушного потока сквозь структуру при разности давления между двумя поверхностями. Значения воздухопроницаемости нетканого полотна airlaid сведены в табл. 2. Как видим, воздухопроницаемость термоскрепленных нетканых полотен airlaid, полученных «воздушным» способом формирования волокнистого холста, растет нелинейно с увеличением перепада давления в диапазоне 49...490 Па. Наблюдается тенденция снижения воздухопроницаемости по мере увеличения поверхностной плотности и толщины.

Важным фактором, влияющим на воздухопроницаемость, являются также способы термообработки поверхности полотна. Все исследуемые виды нетканого полотна подвергнуты двухсторонней термообработке каландрированием, поэтому с одной стороны поверхность гладкая, с другой - ворсистая (шероховатая). Неровнота по воздухопроницаемости, характеризуемая коэффициентом вариации, колеблется в пределах 5,1...8,1%, что подтверждает предположение о более равномерной структуре,  чем у нетканых полотен, выработанных по другим способам.

Если судить по значениям воздухопроницаемости, то исследуемые виды airlaid более всего пригодны для  использования в воздушных фильтрах.

Изучение размера пор и пористости таких материалов как airlaid представляет практический интерес, поскольку между размерами пор, пористостью и воздухопроницаемостью, с одной стороны, и структурными характеристиками (толщиной, поверхностной плотностью, диаметром волокон) существует определенная зависимость. При этом важно знать максимальную длину, ширину, глубину каждой поры, характер их распределения, число пор на единицу площади и общую площадь (объем) пор в полотне.

Исследование размера пор airlaid-материала проводилось двумя методами: стандартным по ГОСТ 21956-82,2 и методом световой микроскопии. По стандартному методу определяли максимальный диаметр пор, однако в действительности поры в структуре нетканого полотна имеют разную форму и конфигурацию, зачастую геометрически неправильную. Следовательно, значение максимального диаметра (размера) пор по стандартному методу следует считать условным, но отражающим действительную картину. Поэтому мы измеряли размеры пор методом световой микроскопии при помощи оптического микроскопа с Web-камерой и компьютера. При этом поры измерялись по наибольшей протяженности (большой оси) и наименьшей протяженности (малой оси). Использовали поверхностные срезы по горизонтальной поверхности с лицевой (гладкой) и изнаночной (шероховатой) сторонам толщиной 0,06...0,08 мм и 0,10...0,11 мм. Определялись минимальные, максимальные и средние размеры пор с последующим вычислением статических характеристик.

Данные по характеру распределения пор и волокон в поперечном срезе по всей толщине полотна сведены в табл. 3. Как видим, размеры пор, определенные методами световой микроскопии и по пузырьку воздуха, отличаются друг от друга. Ни толщина, ни сложность конфигурации пор не влияют на определение размеров пор с использованием жидкости (в данном случае бензина). Очевидно, траектория потока жидкости является более сложным, что объясняется структурой и особенностями способа производства airlaid. Определяющим фактором при измерении размера пор по поперечному срезу являются количество сечений и толщина волокон в поперечном срезе.

Размеры пор,  определенные в поверхностных (по горизонтали) срезах с лицевой и изнаночной сторон, могут дать полезную информацию в виде минимальных (мин.), максимальных (макс.) и средних (сред.) значений, о чем свидетельствуют данные табл. 4. В структуре airlaid поры имеют различную форму и конфигурацию, поэтому определение их размеров проводилось по наибольшей и наименьшей протяженности, как расстояние между наиболее и наименее удаленными точками в мкм. Из данных табл. 4 следует, что размеры пор  на лицевой (гладкой) стороне поверхности полотна несколько меньше, что можно объяснить более плотным расположением элементов структуры и плотностью паковок волокон. Поверхностная пористость исследуемых видов airlaid, вычисленная по суммарной площади пор, составляет приблизительно 21,1...29,3%.

Полученные результаты исследования воздухопроницаемости и размеров пор четырех видов нетканого полотна airlaid можно использовать при определении областей их применения. Наиболее целесообразно использовать их в качестве воздушных фильтров. Соотношение между воздухопроницаемостью и размером пор носит сложный характер. Фактические значения размеров пор, определенные методами световой микроскопии и программными средствами, а также потоком жидкости до появления пузырьков воздуха, хотя и отличаются друг от друга, но, тем не менее, позволяют судить о пористости и структуре нетканого полотна. Чем плотнее структура полотна, тем меньше воздухопроницаемость, размеры пор и пористость. А поверхностная плотность и толщина нетканого полотна airlaid находятся в обратно пропорциональной зависимости с воздухопроницаемостью.

ПРИМЕЧАНИЯ

1 «Воздушный» материал // Технический текстиль, № 9, с. 16.

2 ГОСТ 21956-82 «Бумага и картон фильтровальные. Метод определения герметичности».

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ