Нетканые материалы

Неткаными материалами называются гибкие, относительно прочные текстильные полотна или изделия, образованные из одного или нескольких слоев текстильных материалов (волокон, нитей, изделий), скрепленных различными способами с использованием физико-химического явления адгезии или физико-механического явления трения.

Обычно в нетканых полотнах имеются две связанные между собой составляющие: волокнистый наполнитель и связующая система. Волокнистый наполнитель образуют различные исходные материалы (волокна, нити, разрезные полоски), расположенные рядом друг с другом. Вторая составляющая — связующая система, в качестве которой могут быть различные волокна, нити (пряжа, комплексные нити), скрепляющие элементы волокнистого холста за счет трения, или разнообразные клеевые материалы (адгезивы), склеивающие холст. Этот компонент иногда создается в результате аутогезии (самослипания), т. е. способности поверхностей одного и того же вещества под давлением и при нагреве или путем точечной сварки при нагреве токами высокой частоты давать прочную адгезионную связь.

Для производства нетканых материалов применяют натуральные либо химические волокна и элементарные нити, текстильные нити разного волокнистого состава и структуры, а также текстильные полотна (ткани и трикотаж) с небольшим поверхностным и объемным заполнением.

Состав структурных элементов нетканых материалов бывает различным и зависит от назначения нетканых материалов и эксплуатационных свойств изделия.

Исходя из возможных сочетаний структурных элементов нетканые материалы подразделяют на однослойные, состоящие из одного материала (волокнистый холст, система нитей), и многослойные, состоящие из нескольких видов материалов (волокнистый холст плюс ткань, волокнистый холст плюс система нитей, система нитей плюс ткань и т. д.).

Производство нетканых текстильных материалов состоит из трех этапов: получения волокнистой основы (наполнителя), скрепления структурных элементов наполнителя в полотно, отделки и сортировки готовых нетканых полотен.

При производстве волокнистых однослойных нетканых материалов на первом этапе осуществляют разрыхление волокон; их очистку от механических примесей; смешивание волокон и их равномерное распределение относительно друг друга; формирование волокнистого холста.

Формирование волокнистого холста производится механическим, аэродинамическим, фильерным и гидравлическим способами. Основным требованием к этому процессу является равномерность распределения волокон по площади холста и между собой.

Гидравлический способ холстоформирования в настоящее время практически не применяется.

При механическом способе формирования волокнистого наполнителя используют текстильные кардочесальные машины, получая элементарный прочес. Затем прочес преобразуют в волокнистый холст заданной поверхностной плотности и ширины за счет сложения или сгущения прочеса механическим воздействием.

Данная технология позволяет получить волокнистый холст с заданной ориентацией волокон требуемой длины и ширины, что позволяет регулировать свойства нетканого полотна и является несомненным преимуществом этого способа.

При аэродинамическом способе специальными устройствами создается воздушно-волокнистый поток, который, проходя через сетчатую приемную поверхность, формирует волокнистый холст заданной поверхностной плотности и ширины.

Филъерный способ формирования волокнистого холста заключается в получении из расплава или раствора полимера элементарных нитей, которые, выйдя из фильеры и пройдя через обдувочную шахту, поступают в сборник-дозатор. Он раскладывает их на конвейере, формируя волокнистый холст требуемой ширины и поверхностной плотности.

Аэродинамический и фильерный способы формирования волокнистого холста существенно повышают производительность технологического оборудования по сравнению с его производительностью при использовании механического способа.

Основным этапом производства нетканых материалов является скрепление (соединение) структурных элементов друг с другом. Для этого применяют физико-механические, физикохимические и комбинированные способы.

Применение физико-механических способов скрепления основано на использовании физического явления трения и особенностей строения и свойств структурных элементов нетканых материалов. В эту группу входят следующие способы: вязально-прошивной, иглопробивной, валяльно-войлочный и гидроструйный.

Волокнистый холст после его формирования представляет собой рыхлый материал с высокой пористостью и низкой прочностью при растяжении. Это связано с тем, что расстояние между волокнами велико, а число механических связей (контактов) мало. Поэтому основная цель любого физико-механического способа соединения состоит в том, чтобы увеличить число связей между волокнами. Сближение волокон увеличивает число и площадь контактов, а также число механических связей между ними. Вследствие этого возрастает прочность волокнистого нетканого материала при его растяжении и сжатии. В результате уплотнения волокнистого холста уменьшаются толщина и пористость, что позволяет увеличить трение и сцепление между волокнами.

При изготовлении однослойных волокнистых нетканых материалов физико-механическими способами соединение волокон осуществляют провязыванием, а также уплотнением волокнистого наполнителя перепутыванием волокон при помощи игло- прокалывания, струями жидкости, воздуха или ударным воздействием (свойлачиванием).

Иглопробивной способ состоит в том, что сформированный волокнистый холст прокалывают специальными иглами с зазубринами, которые при введении в волокнистый холст захватывают волокна, перемещая их внутрь холста, тем самым уплотняя его. В результате волокна сближаются друг с другом и частично перепутываются.

Модификацией иглопрокалывания являются газо- и гидроструйный способы, особенностью которых является то, что уплотнение и перепутывание волокон происходят в результате действия на холст, расположенный на сетке конвейера, тонких воздушных или водяных струй диаметром 0,25 мм. Сопла, через которые подается воздух или вода, расположены по ширине холста на расстоянии 3~4 мм друг от друга. Давление газа или жидкости в струе составляет 2-50 МПа.

В результате применения этого способа получается экологически чистый материал, не наблюдается миграция волокон из холста.

Валяльно-войлочный способ используется для получения войлока и фетра. Он основан на присущих строению шерсти особенностях — чешуйчатой поверхности и извитости волокон, которые обеспечивают способность к свойлачиванию, т. е. уплотнению холста и перепутыванию волокон. Волокно шерсти, имея чешуйчатую поверхность, может перемещаться в волокнистой массе только в одном направлении. Учитывая это, сформированный волокнистый холст с двух сторон обкладывают мокрой тканью и помещают между металлическими плитами, в которых имеются отверстия для подачи пара. Верхняя плита совершает возвратнопоступательные движения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что приводит в движение волокна шерсти в холсте, а действие пара облегчает их перемещение и прессование холста.

При производстве фетра применяют тонкие пуховые и переходные шерстяные волокна, а при производстве войлока — грубые шерстяные волокна.

Вязально-прошивной способ получения нетканых материалов основан на скреплении волокнистого холста с помощью системы прошивных нитей, в результате чего получаются однослойные волокнистые нетканые материалы. Скрепление волокон в холсте происходит благодаря силам натяжения в прошивных нитях при образовании стежка или петли. Чем выше сила натяжения, тем больше сила давления между волокнами.

Физико-химические способы скрепления элементов волокнистого наполнителя основаны на использовании физикохимического явления адгезии (прилипания) и аутогезии (само- слипания).

При адгезионном (клеевом) скреплении волокон используется химическое взаимодействие клеящего вещества — адгезива с активными группами полимерного вещества волокна — субстрата.

Наибольшее распространение при получении нетканых материалов с помощью связующих веществ нашел способ пропитки жидкими связующими и его модификации (пропитка пеной, разбрызгиванием связующего и другие). Волокнистый холст пропитывают водным раствором связующего вещества, который проникает в межволокнистое пространство и взаимодействует с активными группами полимерного вещества волокон. Излишки жидкости отжимаются валками, после чего в термокамере происходит полимеризация связующего вещества.

Выбор связующего вещества для пропитки и его концентрация определяются волокнистым составом холста и его назначением.

Материалы, полученные этим способом, обладают достаточной прочностью, небольшой средней плотностью. К недостатку данного способа следует отнести неравномерность распределения связующего между волокнами.

Аутогезионный способ соединения основан на том, что скрепление волокон в холсте производится самими волокнами при их переводе из высокоэластического в вязкотекучее состояние, при котором волокна плавятся. При этом в местах контакта между однородными волокнами образуется аутогезионная связь, а между разнородными волокнами — адгезионная связь.

Скрепление волокон или систем нитей в холсте может быть осуществлено путем их нагрева при прохождении через каландр, в термокамерах или при воздействии электрического тока высокой частоты (ТВЧ). При использовании метода ТВЧ в состав волокнистого холста должны входить термопластичные волокна или волокна из полярных термопластичных полимеров.

Свойства нетканых полотен, полученных аутогезионным способом, зависят от вида термоплавких волокон, их доли в общем числе волокон и степени равномерности распределения в холсте или нити.

Комбинированные способы скрепления структурных элементов при изготовлении нетканых материалов представляют собой сочетание физико-механических и физико-химических способов: иглопробивного с клеевым, иглопробивного с вязальнопрошивным, иглопробивного с аутогезионным и т. д.

К многослойным нетканым текстильным материалам относятся тканепрошивные и нетканые материалы, состоящие из волокнистых холстов, соединенных с нитями, тканями или трикотажем.

Нетканые материалы нашли широкое применение в изготовлении одежды, прежде всего в качестве подкладочных и прокладочных материалов, обеспечивающих деталям изделия сохранение исходной формы при эксплуатации.

Для производства изделий одноразового или краткосрочного применения используются однослойные волокнистые материалы, полученные по гидроструйной технологии или способом, совмещающим иглопрокалывание с аутогезией.

Из нетканых материалов изготавливают полотенечные изделия (гладкие и махровые), одеяла и пледы, покрывала, шторы и другие.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >