Поиск


ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №37

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №36

                    ( читать ... )

Ссылки партнеров

Нетканых, искусственных и композицион. материалов


Технологии/Нетканых, искусственных и композицион. материалов/Спанбонд: основы технологии производства

Спанбонд: основы технологии производства

30 апреля 2007
Технический текстиль №15, 2007

Мальнев Сергей Алексеевич


Производство нетканых материалов (НМ) в последнее время  становится самым перспективным направлением в текстильной  индустрии.  Объем их  производства и потребления   растет несоизмеримо быстрее, чем  тканей и трикотажа. Эта связано с тем, что выработка НМ является самым коротким и дешевым способом получения широкого ассортимента текстильных полотен от исходного сырья до готовой продукции.

Согласно прогнозу компании Borealis A.S., мировое производство нетканых материалов  достигнет в 2008 году 3,55 млн. т/год, увеличившись с 2003 года на 860 тыс. т, а их удельный вес в мировом объеме текстильной продукции возрастет за это пятилетие с 8 до 10%. При этом, по данным журнала Chemical Fiber International, темп годового прироста их производства составляет в среднем 6%.

Мощности по производству нетканых материалов традиционно сосредоточенные в Северной Америке и Западной Европе, в большой своей части экспортированы в страны Азии, где в последние годы оно развивается наиболее динамично и по прогнозам к тому же 2008 году достигнет 30% всего объема выпускаемой там текстильной продукции.

Быстрому развитию рынка нетканых материалов в мире способствовало создание высокопроизводительных способов их производства: из расплава полимера, из раздува полимера, термоскрепления, скрепления волокнистых холстов водными струями (гидроструйного скрепления) и др. (диаграмма).

Сырьем для  производства нетканых материалов, в основном, служат  химические волокна. Из всех видов  химических волокон доминирующее место занимают полипропиленовые (ПП) волокна, которые в последние годы активно вытесняют другие волокна. К их преимуществам относятся  устойчивость к действию кислот, щелочей, микроорганизмов и небольшой удельный вес.

ПП нетканые текстильные материалы, получаемые  фильерным способом, и упрочненные механическим, химическим и термическим методом широко используются во многих отраслях промышленности и народного хозяйства.

Одним из наиболее быстроразвивающихся продуктов среди нетканых материалов на мировых рынках является материал, полученный по технологии спанбонд.

НМ спанбонд в зависимости от плотности имеет самый широкий спектр потребления: от использования в производстве изделий медицинского и санитарно-гигиенического назначения до применения в качестве фильтровальных материалов.

Эксперты склоняются к мнению, что объемы потребления спанбонда в России в ближайшее время увеличатся в несколько раз. Это будет связано с переходом большинства отраслей на менее дорогой материал с характеристиками, во многом превышающими показатели продукции, используемой на сегодняшний день.

Используемый в статье термин «фильерный способ производства» (спанбонд-технология) относится к способу производства  волокон малого диаметра из утоньшенного расплавлением полимерного материала.

Волокна фильерного способа производства обычно формируют экструдированием расплавленного термопластичного материала в виде элементарных нитей из множества тонких капилляров фильеры с диаметром экструдируемых элементарных нитей, который затем быстро уменьшают.

Примеры волокон фильерного способа производства и способы их получения описаны в патентах США:

  • 4340563 Аппель (Appel); 
  • 3692618 Доршнер (Dorschner);
  • 3802817 Матсуки (Matsuki);
  • 3338992 и 3341394 Кинни (Kinney);
  • 3502763 Хартман (Hartman);
  • 3542615 Добо (Dobo);
  • 5382400 Пайк (Pike) и др.

Волокна фильерного способа производства обычно нелипкие, когда их осаждают на собирающую поверхность, и непрерывные по длине.

При укладке в холст нитей (волокон) в размягченном состоянии получают готовое нетканое полотно благодаря склеиванию нитей между собой. Такой процесс и является собственно фильерным способом, за рубежом подобный способ получения нетканого полотна назван spunmelt (спряденный из расплава).

При укладке охлажденных нитей (волокон) получают холст, который скрепляют обычными способами: термоскреплением на каландре, пропиткой связующими с последующей сушкой, иглопрокалываением и др., в связи с чем  этот процесс практически является способом формирования холста из нитей

В  СССР процесс производства материалов по методу спанбонд получил название холодного формования. Фильерный способ производства, в дальнейшем «спанбонд-процесс», объединяет в одну линию процесс получения волокон, холстообразование, а так же получение готового полотна, скреплением волокон (рис. 1).

Процесс волокнообразования при фильерном способе производства, аналогичен производству непрерывных волокон для изготовления штапельных волокон. Волокна формируются из расплава полимера, полимер поступает из экструдера, где происходит процесс плавления гранул, продавливается через специальные отверстия (фильеры) и подхватывается холодным воздухом. Расплав фильтруют в фильерном комплекте через несколько слоев кварцевого песка и металлические сетки.

Фильера представляет собой металлический тонкостенный колпачок (чашечку) или пластину с отверстиями. Фильеры для формования волокон из расплавов изготовляют из высоколегированных жаропрочных сталей.

Фильеры различаются числом отверстий, их диаметром и формой. Отверстия фильеры, через которые продавливается расплав, представляет собой короткие каппиляры диаметром 250...1200 мкм.  Как правило, фильеры располагаются на специальной фильерной балке, для формирования волокон из расплава во избежание слипания нитей применяют фильеры балки с числом отверстий от 8 до 4000. Для более плотного расположения волокон в холсте, чаще всего используют две или три фильерные балки.

Перед тем как волокна укладываются на транспортер, они проходят стадию вытяжки и охлаждения. При данном процессе волокна проходят полное отверждение в натянутом состоянии, в данном случае в них фиксируется достигнутая в процессе вытяжки молекулярная ориентация. Полученные волокна обладают высокой прочностью и низким разрывным удлинением. Вытяжка волокон происходит либо механическим, либо аэродинамическим способом.

В настоящее время наиболее широкое распространение подучил, аэродинамический способ вытяжки волокон, при котором используется сжатый воздух. Растяжение нитей происходит под действием скоростного потока воздуха, создаваемого эжектором. Отверждение волокон обычно полностью заканчивается до их поступления в эжектор. В этой схеме режим охлаждения поддается управлению с помощью шахты, в которой может быть создано температурное поле с регулируемым градиентом. Выходящее из эжектора отверженное волокно - нелипкое и  поэтому может  распределяться по приемной поверхности с помощью механических устройств, например  дефлекторов (отражателей)

При классической схеме получения текстильных штапельных волокон скорость вытяжки нитей составляет 3200 м/мин, в результате чего получаются частично ориентированные нити; в дальнейшем они могут подвергаться механической вытяжке для улучшения прочностных характеристик.

При изготовлении фильерных нетканых материалов используются сверхзвуковые эжекторы (рис. 2), что позволяет получать скорости воздушного потока с числом Маха до 3...5, что обеспечивает скорость движения нитей до 8000 м/мин и их высокую вытяжку. Такие высокие скорости приводят к частичной ориентации и высокой скорости формирования полотна, особенно для легких структур (17 г/м2). 

Для многих областей применения  частичная ориентация достаточно увеличивает прочность и уменьшает растяжимость, чтобы образовывать функциональный материал (например, материал для покрытия детских памперсов). 

Однако, некоторые области применения, такие как  ковровые основы, требуют, чтобы  нити обладали очень высоким пределом прочности на разрыв и низкой степенью растяжения. Для такого применения нити вытягиваются горячими валами с типовой степенью вытяжки 3,5:1. Затем нити пневматически или механически укладываются на перемещающийся конвейер. Этот процесс медленнее, но дает более прочные полотна.

В зависимости от дальнейшего применения нетканого материала используют различные виды скрепления волокон (рис. 3), наиболее распространенные из которых:

  • термоскрепление волокон гравированным каландром,
  • иглопробивной способ
  • комбинация иглопробивного способа и химического скрепления.

ПРИМЕЧАНИЯ

Литература

  1. Sanjiv R. Malkan and Larry C. Wadsworth: ‘A review on spunbond technology, Part I - INB, Nonwovens vol.3, 1992 , 4-14
  2. Sanjiv R. Malkan and Larry C. Wadsworth: ‘A review on spunbond technology, Part II» - INB, Nonwovens vol.4, 1992 , 24-33
  3. «Spunbonding»,  Textile Month, March 1999, 16
  4. «Synthetic Fibres» - реклама фирмы  Tecnon  OrbiChem (Англия).

 

КОМПАНИИ И ТОРГОВЫЕ МАРКИ, УПОМЯНУТЫЕ В СТАТЬЕ

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ