Нетканое полотно: особенности и сфера использования. Материал нетканый: плотность, производство и применение Какие бывают 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.

Неткаными материалами называют изделия малой толщины, сравнительно большой ширины и неопределен­но большой длины, изготовленные из одного или несколь­ких слоев текстильных материалов (волокнистой ватки, нитей, ватки и ткани малой плотности и др.) и скреплен­ных различными способами. Так, если из тонкой ватки, по­лученной на чесальных машинах или аппаратах, сформиро­вать холст из двух или более слоев и скрепить волокна меж­ду собой (например, склеить), получится нетканый материал.

Нетканые материалы состоят из двух элементов, один из которых выполняет роль базового, а второй - связующего. Базовый элемент, несущий основную нагрузку при эксплуатации, является основой нетканого материала. В качестве базовою материала используют волокнистый холст, систему нитей, полимерную пленку, имеющую во­локнистую структуру, ткани или сочетания этих материа­лов. Связующий элемент служит для связывания (скреп­ления) базового элемента для придания последнему опре­деленных свойств. В качестве связующих могут быть использованы нити, волокна из базового волокнистого хол­ста, полимерные вещества (полиэтилен, каучуки), хими­ческие волокна с низкой температурой плавления.

В производстве нетканых материалов используются ме­ханическая, химическая технологии и их сочетания. Эти виды технологий соответствуют различным способам скреп­ления слоев текстильных материалов. Для получения не­тканых материалов создано различное технологическое обо­рудование.

Технология производства нетканых материалов вклю­чает следующие операции: подготовка волокон, холстообразование, скрепление волокон путем создания связей меж­ду элементами материала и отделка материала для прида­ния определенных свойств (цвета, пушистости и т. д.).

Получение нетканых материалов

Волокнистая основа нетканых материалов изготавли­вается из волокон различных видов - натуральных и хи­мических. Особенностью производства нетканых материа­лов является использование сырья низкого качества, обратов производства, восстановленной и заводской шерсти, коротких волокон (до 3 мм) из отходов производства.

Сырье при производстве нетканых материалов перера­батывается в готовый материал при небольшом числе пе­реходов, поэтому сырье должно подготавливаться очень тщательно.

Задача подготовки волокнистого сырья - получение од­нородной смеси волокон, предназначенной для формиро­вания нетканого материала. В ходе подготовки "волокна разрыхляют и очищают от растительных и минеральных примесей, подбирают компоненты и образуют из них однородную смесь необходимого качества, подготавливают во­локнистое сырье к холстообразованию и дальнейшей пере­работке. Методы подготовки сырья для нетканых материа­лов не отличаются от тех, которые используют в обычном текстильном производстве.

Для получения нетканых материалов необходимо под­готовить волокнистые холсты, в которых волокна удержи­ваются силами сцепления. Существует четыре способа фор­мирования холстов: механический, аэродинамический, электростатический и гидравлический.

Сущность механического способа холстообразования состоит в формировании холста из нескольких слоев ватки с чесальных машин и аппаратов. В зависимости от требуе­мых свойств нетканого материала слои ватки можно распо­ложить по-разному: с одинаковой во всех слоях ориента­цией волокон, с перекрещивающимся их расположением, комбинацией слоев с ориентированным и перекрещиваю­щимся расположением волокон.

Для получения холстов используют шляпочные, налич­ные чесальные машины или двухпрочесные чесальные ап­параты. Ватка с этих машин укладывается в холст с помо­щью специальных транспортеров - механических преоб­разователей прочеса. В большинстве случаев они состоят из систем решеток, совершающих качательное движение поперек транспортера или возвратно-поступательное дви­жение. Свойства нетканого материала зависят от толщи­ны и веса холста, а последние - от толщины и числа сло­жений слоев ватки.

При аэродинамическом способе применяются пневма­тические установки. Сырье, сначала разрыхляется с помо­щью расчесывающих устройств, а затем из волокон, дви­жущихся в воздушном потоке, формируется холст. Аэро­динамическое образование холста можно осуществить на обычных чесальных машинах, оборудованных дополни­тельными устройствами (приставками) для аэродинамичес­кого формирования холста.

Волокна с чесальной машины, увлекаемые воздушны­ми потоками, направляются на поверхность сетчатого ба­рабана приставки, который медленно вращается. На поверхности сетчатого барабана образуется слой волокон, так как внутри барабана воздух отсасывается специаль­ными вентиляторами- Образованный на поверхности ба­рабана холст передается на последующий технологичес­кий переход.

Электростатическое холстообразование основано на свойстве волокон приобретать заряды статического элект­ричества. Это позволяет управлять расположением волокон на специальном транспортере. В результате получаются ма­териалы с хорошими диэлектрическими свойствами.

Устройство для электростатического образования хол­ста работает следующим образом. Короткие волокна из пи­тателя поступают на транспортер, с которого сбрасывают­ся на поверхность вращающегося барабана. По выходе с транспортера они проходят около проводника, находяще­гося под током напряжением 15000 В, что обеспечивает снятие с волокон зарядов любой величины. Далее волокна подают на участок, в котором расположен электрод, свя­занный с источником высокого напряжения. На этом участке они приобретают отрицательный заряд.

Попадая на вращающийся заземленный барабан, волок­на прилипают к его поверхности. Затем волокна перено­сятся по направлению к транспорту, под которым враща­ется барабан с шаблоном, заряженным положительно, и результате чего волокна прилипают к транспортеру и об­разуют холст. Те волокна, которые не переходят на транс­портер, снимаются с барабана роликом, имеющим положительный заряд, и направляются на дополнительный транспортер, который возвращает их для повторной пере­работки с вновь поступающими волокнами.

При гидравлическом способе холст формируют из сус­пензии, содержащей волокна в количестве 2-8%. Суспен­зия направляется на сетку-транспортер машины, при этом влага частично свободно стекает, а частично удаляется спе­циальными устройствами. Холст затем подвергают термооб­работке, в процессе которой связующее склеивает волокна.

Из многих способов получения нетканых материалов чаще всего практикуют вязально-прошивной, игольнонабивной, клеевой.

При вязально-прошивном способе холст 5 подается в вязально-прошивную машину, с помощью транспортера 6 (систему игл 3) где прошивается (или провязывается) пря­жей или комплексными нитями 2 (рис. 41). Число про­шивных нитей в бобинах или навоях 1 равно числу рядов прошивки холста по ширине полотна 4.

Если нетканые материалы изготавливаются с исполь­зованием сетки из продольно и пи перечне уложенных ни­тей, скрепление последних друг с другом производится пу­тем провязывания нитями третьей системы (с навоев).

Нетканые материалы, полученные этим способом, близ­ки по внешнему виду и свойствам к тканям. Они идут для изготовления костюмов, платьев, одеял, полотенечно-салфеточных и других изделий.

При игольно набивном способе (рис. 42) волокнистый холст 2, подаваемый транспортером I, либо накладывает­ся на ткань 3 малой плотности (каркас) и набивается в нее иглами 4, которые закреплены на игольнице 5, совершающей возвратно-поступательные движения вверх и вниз, либо пробивается иглами без применения подкладочной ткани. Благодаря существующим на иглах 4 выступам-за­усеницам волокна потно внедряются в ткань, поддержи­ваемую проволочной или деревянной решеткой или в холст, а. полученный нетканый материал наматывается на валик 6.

Нетканые материалы, изготовленные игольно-набивным способом мягки на ощупь и хорошо драпируются» Масса 1 м 2 колеблется от 50 до 70 г. Свойства этих поло­тен колеблются в значительных пределах, что позволяет получить широкий ассортимент изделий. На свойства ока­зывают влияние вид применяемого волокна, число проко­лов на единицу площади полотна, расположение, волокон в холсте и свойства каркаса (если он имеется).

При клеевом получении нетканых материалов возмож­ны два варианта - склеивание сухим и мокрым способа­ми. При склеивании сухим способом используют сухие свя­зующие: термопластичные штапельные волокна и нити (аце­татные, поливинилхлоридные, полиамидные), порошки, пленки (полихлорвиниловые) и т. д. Они имеют более низ­кую температуру плавления, чем волокна базового элемента.

При мокром способе склеивания холстов применяют жидкие связующие в виде дисперсий полимеров. В качест­ве жидких связующих широко распространены водные змульсии (поливинилового спирта, ксантогената целлюло­зы и др.), реже - эмульсии на органических растворите­лях (поливинилхлорида в метиле и хлориде, бутадиенакри-лонитрильного латекса и др.). Скрепление волокон холста жидкими связующими может происходить при сплошном пропитывании или нанесением связующего на отдельные участки холста (например, разбрызгиванием с последую­щей сушкой). Как при сухом, так и при мокром способе холст пропускают через нагретые валы или прогревают ин­фракрасными лучами. В результате затвердения связую­щие вещества между волокнами образуются связи.

На рис. 43 приведена схема машины для получения клееного нетканого материала путем запрессования в холст 1 двух систем нитей 2, пропитываемых в корытах 3 жидким связующим. Затем холст проходит между цилинд­рами 4 через направляющие валики 5 к рулонному вали­ку 6. Если полученный материал разрезать поперек, вид­но, что холст как бы укреплен с двух сторон нитями. Клеевые нетканые материалы широко применяются в качестве бортовки, обивочных, декоративных, фильтровальных, изоляционных и подкладочных материалов.

Полученные нетканые материалы в зависимости от на­значения выпускают в суровом виде или подвергают соот­ветствующей отделке: валке, крашению, сушке, ворсовке, стрижке и др.

Автоматизированные технологии

В настоящее время под роботом понимают автоматический манипулятор с программным управлением.

К биотехническим роботам относятся дистанционно управляемые копирующие роботы; экзоскелетоны; роботы, управляемые человеком с пульта управления; полуавтоматические роботы.

Дистанционно управляемые копирующие роботы снабжены задающим органом(например, манипулятором, полностью идентичным исполнительному), средствами передачи сигналов прямой и обратной связи и средствами отображения информации для человека-оператора о среде, в которой функционирует робот

Роботы, управляемые человеком с пульта управления, снабжаются системой рукояток, клавиш или кнопок, связанных с исполнительными механизмами каналов управления по различным обобщенным координатам. На пульте управления устанавливают средства отображения информации о среде функционирования робота, поступающей к человеку по радиоканалу связи.

Полуавтоматический робот характерен сочетанием ручного и автомати- ческого управления. Он снабжен супервизорным управлением для вмешательства человека в процесс автономного функционирования робота путем сообщения ему дополнительной информации с помощью указания цели, последовательности действий и т. п.

Роботы с автономным или автоматическим управлением обычно подразделяют на производственные и научно-исследовательские роботы, которые после создания и наладки в принципе могут функционировать без участия человека.

Роботы первого поколения (программные роботы) имеют жесткую программу действий и характеризуются наличием элементарной обратной связи с окружающей средой, что вызывает определенные ограничения в их применении.

Роботы второго поколения (очувствленные роботы) обладают коор-динацией движений с восприятием. Они пригодны для малоквалифици-рованного труда при изготовлении изделий. Программа движений робота требует для своей реализации управляющей ЭВМ.

Неотъемлемая часть роботов второго поколения - алгоритмическое и программное обеспечение, предназначенное для обработки сенсорной информации и выработки управляющих воздействий.

Роботы третьего поколения относятся к роботам с искусственным интеллектом. Они создают условия для полной замены человека в области квалифицированного труда, обладают способностью к обучению и адаптации в процессе решения производственных задач. Эти роботы способны понимать язык и вести диалог с человеком, формировать в себе модель внешней среды с той или иной степенью детализации, распознавать и анализировать сложные ситуации, формировать понятия, планировать поведение, строить програм-мные движения исполнительной системы и осуществлять их надежную отработку.

Лазерные технологии

Важнейшим достижением явл-ся создание лазерных технологий. Лазер – источник мощного светового монохроматического излучения, которое хар-ся высокой направленностью и большой плотностью энергии, согласованностью колебаний электромагнитных волн. Это излучение формируется в оптич. квантовых генераторах.

Главный элемент лазера, в котором форм-ся излучение, - активная среда. Для ее образования используют: 1) воздействие света нелазерных источников; 2) электрич. разряд в газах; 3) химические реакции.

Активной средой м. б.: 1)твердый материал (стекло, пластмассы и др.) – твердотельные лазеры; 2) газ (неон-гелий) – газовые лазеры; 3) жидкость (с редкоземельными активаторами иои органич. красителями) – жидкостные лазеры; полупроводники (цинк. Сера и др.) – полупроводниковые лазеры.

Лазеры прим-ся в научных исследованиях (физика, химия), в технике (связб, локация, измерительная техника), в практич. медицине (хирургия и офтальмологии), термоядерном синтезе при исследовании внутренней структуры вещ-ва, термообработке, сварке и др.

В настоящее время разработаны технолог. процессы с использованием лазеров:

Лазерная поверхностная термообработка исп-ся для обработки инструментов, повышения эксплуатационных характеристик поверхностей. Она включает: а) лазерную закалку – высокотемпературный нагрев поверхности изделия и быстрое охлаждение; б) лазерный отжиг – исп-ся для получения более равновесной структуры, обладающей большей пластичностью и меньшей твердостью; в) лазерное легирование – создание на поверхности обрабатываемого материала покрытий с высокими эксплуатационными свойствами; остекловывание – создание на поверхности материалов, деталей аморфных слоев, обладающих высокой твердостью, коррозийной стойкостью.

Лазерная сварка – позволяет сварить толстые слои материала с высокой скоростью. При этом материал, прилегающий к зоне расплава, не подвергается действию высоких температур. Высокая произв-ть малая деформация, возможность подачи энергии в труднодоступные места.

Лазерная размерная обработка включает процессы собственно лазерной резки, лазерное сверление, лазерное фрезерование и т.д. она исп-ся для резания сталей, керамики, стекла, пластмасс и др. материалов. Процесс резания идет без образования стружки, а испаряющийся за счет высоких температур металл уносится сжатым воздухом. Сверление исп-ся для обработки крупногабаритных деталей сложной формы, для сверления отверстий в часовых механизмах, алмазных фильерах.

Измерительная лазерная технология испол-ся при проведении различных измерений и контроля размеров, контроля качества материалов, изделий. Эти технологии отличаются высокой скоростью, позволяют проводить измерения бесконтактно. Лазерные измерители позволяют обнаружить поверхностные дефекты размером до 1мкм, находить и количественно определять деформации различных деталей.

Ультразвуковые технологии

Ультразвуковая технология- сов-ть процессов обработки материалов ультразвуком.

Ультразвук- не слышимые человеческим ухом упругие волны, частоты которых превышают 20кГц.

Ультразвуковые технологии - это технологии, основанные на использовании упругих механических колебаний ультразвуковой частоты. Диапазон ультразвуковых частот простирается от 16 кГц и выше.

Физическая сущность всех процессов основана на явлениях и эффектах, возникающих при возбуждении и распространении в среде ультразвуковых механических колебаний.

При воздействии ультразвуковых колебаний на среду в ней возникают и распространяются переменные смещения - периодически чередующиеся сжатие и разрежение частиц этой среды.

В одних технологических процессах эти явления и эффекты имеют определяющий характер, в других - сопутствующий, повышающий эффективность других протекающих процессов.

Применение ультразвука часто позволяет решать задачи, которые другими методами не решаются, например, удаление сильных загрязнений (очистка) изделий сложной конфигурации с глухими отверстиями или микрокапиллярных структур, сварка разнородных и разнотолщинных металлов, пайка и лужение материалов с окисными плёнками и керамики, диспергирование и эмульгирование трудно смешиваемых составов, интенсификация процессов приготовления компаундов, красителей и многие другие.

Ассистент кафедры ИСиВМ КобцеваГ.П.

Представляет собой материал, производимый из нитей, волокон, пленок, при его изготовлении не применяются такие традиционные методы, как ткачество или прядение. Технология производства таких полотен отличается простотой, меньшими финансовыми затратами, ассортимент материала более разнообразен и имеет невысокую себестоимость. Нетканый материал обладает превосходными эксплуатационными качествами. Именно поэтому полотно нетканое на сегодняшний день является основным видом текстильной продукции.

Нетканый материал разделяют на следующие типы:

• Ткань
• холстопрошивная
• нитепрошивная
• тканепрошивная
• иглопробивная
• клееная
• комбинированная
• Ватин
• холстопрошивной
• иглопробивной
• клееный
• Материал бытового назначения
• Материал технического назначения

Производство нетканого полотна

Свойства нетканого материала напрямую зависят от сырья, структуры, методов производства. Производят нетканое полотно из следующих химических волокон:

• вискозные
• полиэфирные
• полиамидные
• полиакрилонитрильные
• полипропиленовые

Также, возможно производство из вторсырья – отходов коротких, некондиционных волокон.

Технологический процесс изготовления нетканого полотна

Подготовка сырья

Начальный этап производства, при котором рыхлят, очищают сырье от примесей, волокна смешивают, перематывают нити или подготавливают связующие материалы, химические растворы, отвердители.

Формирование волокнистой основы

Холст из волокна производят механическим способом, при этом, на специальном чесальном аппарате формируется прочес из волокон (45-150 мм). Полученные таким способом волокна в готовом нетканом материале расположены в продольном направлении или продольно-поперечном.

При формировании основы аэродинамическим способом, волокна, предварительно расчесанные, воздушным потоком переносятся по диффузору на транспортер, там укладываются, образуя нетканый материал (волокна расположены не ориентированно).
Также для формирования используются гидравлический или мокрый способ, электростатический, волокнообразующий.

Получение нетканого полотна (скрепление волокон)

Волокнистая основа скрепляется несколькими способами – физико-химический, термоскрепление, физико-механический, комбинированный. Первый способ применяется, чтобы получить клееные нетканые материалы. К физико-механическому способу относят: провязывание, иглопробивание.

Для того чтобы получить нетканое полотно высокого качества, повышенной прочности и лучшие деформационные свойства применяют комбинированный способ.

Отделка нетканого полотна

Нетканое полотно, в зависимости от дальнейшего применения, производят неотбеленным, отбеленным, окрашенным.

Производство нетканого материала из химических волокон имеет много общего с производством геотекстиля. При добавлении в нетканку определенных химических добавок получается продукт по своим свойствам и функциям, а также по сфере применения, схожий с геотекстильным полотном.

Спанбонд

Спанбонд – одна из разновидностей нетканого полотна, производимая методом термоскрепления. Является нетканым полимерным материалом, изготавливается из полипропилена. По технологии, из расплавленного полимера получают тонкие нити, которые затем вытягивают в воздушном потоке. Скрепляются нити между собой при помощи химической пропитки, термоскрепления или иглопробивным способом.

Спандбонд имеет великолепные характеристики, которые определяют область его применения. Ткань производится в ширину до четырех метров, она легко поддается раскрою. Широкий диапазон плотности (10 – 600 гр/кв.м.) и толщины, от которой зависит и гибкость, прочностные характеристики, воздухопроницаемость определяют достоинства нетканого полотна из химических волокон.

Достоинства материала

• • Широкая область применения, благодаря простоте в обращении и хранении
  • Долгий срок службы, высокая прочность, устойчивость к деформации, истиранию, сминанию.
  • Невысокая электропроводность, устойчивость к температурным колебаниям, теплостойкость.
  • Устойчивость к различным агрессивным средам.
  • Возможность придать материалу любой цвет на стадии полимерной плавки.
    Области применения нетканого полотна.

Превосходные свойства и достоинства материала дают возможность использовать его в различных областях промышленности. Сферы применения зависят от плотности, размеров полотна и даже цвета.

Сельское хозяйство

Термоскрепленное полотно белого или черного цвета, плотностью до 50 гр/кв.м., применяют как укрывной и мульчирующий материал. Для лучшей защиты от ультрафиолетовых лучей, при производстве, в сырье вводят специальный стабилизатор. Выдерживает низкие температуры, водо- и воздухопроницаем.

Гигиена и медицина

Используется материал, имеющий плотность до 25 гр./кв.м. для производства подгузников, пеленок. Плотностью до 60 гр./кв.м. для изготовления медицинских комплектов, в том числе и операционных, бинтов и масок. В сырье вводятся антибактериальные, гидрофильные и гидрофобные добавки.

Легкая промышленность

Производится одноразовая одежда, полотенца, скатерти и салфетки, постельное белье, одеяла, широко применяется в качестве подкладочного и утеплительного материала при пошиве верхней одежды, обуви, различных изделий кожгалантереи, возможно использование и в изготовлении мебели. Для легкой промышленности подходит нетканое полотно различной расцветки и плотности.

Нетканое полотно из химических волокон широко используется в строительстве дорог, в устройстве дренажных систем, как фильтрующий и изоляционный материал, для утепления помещений, кровли, пола.

Из нетканого материала производят строительные мембраны, которые благодаря уникальным свойствам позволяют продлить эксплуатационный срок сооружений, различных строительных конструкций, а также сократить время строительства.

Как и любой другой товар, нетканое полотно из химических волокон необходимо приобретать только у проверенных производителей и поставщиков.

Нетканые материалы - Это текстильные изделия из волокон или нитей, соединённых между собой без применения методов ткачества. Крупное промышленное производство нетканых материалов появилось в 40-е гг. 20 в. Современные нетканые материалы - один из основных видов текстильной продукции во многих странах. Материалы, получаемые физико-химическими способами. Большинство нетканых материалов, так называемые клееные нетканые материалы, производят способами, при которых соединение волокон осуществляется с помощью связующих веществ (клеев). Наиболее распространены клеёные нетканые материалы, основой которых является так называемый волокнистый холст (слой текстильных волокон, масса 1 м2 которого составляет от 10 до 1000 г и более).
Кратко по определению БСЭ, "Нетканые материалы - текстильные изделия из волокон или нитей, соединённых между собой без применения методов ткачества".
Чаще всего холст формируют механическим способом из нескольких слоев прочёса, поступающего со съёмного барабана чесальной машины. Холст получают аэродинамическим методом, при котором волокна снимаются с барабана чесальной машины потоком воздуха и для формирования холста переносятся на сетчатый барабан (конденсор) или на горизонтальную сетку с максимальной скоростью до 100 м/мин и более. Холст можно получать также из водной дисперсии волокон на сетке бумагоделательной машины. В зависимости от особенностей склеивания волокон различают несколько способов получения клеёных нетканых материалов. Самый распространённый способ основан на пропитке холста жидким связующим - синтетическим латексом. Холст погружают в ванну со связующим или распыляют связующее над поверхностью холста.
Иногда применяют пропитку, сходную с нанесением рисунка на поверхность ткани методом печати. Пропитанный материал высушивают и подвергают обработке в термокамерах, нагреваемых горячим воздухом или инфракрасными излучателями. Холст обычно формируют из хлопка, смеси вискозных и полиамидных волокон или из отходов текстильного производства, в том числе непрядомых. Получаемые этим способом нетканые материалы (скорость 50 м/мин и более) используют в качестве бортовочных и прокладочных материалов, для фильтров, как тепло- и звукоизоляционные материалы в автомобильной промышленности и др. При способе горячего прессования склеивание волокон осуществляется термопластами (полиамиды, полиэтилен, поливинилхлорид и др.) под давлением до 2 Мн/м2 (20 кгс/см2) при повышенных температурах, обычно на специальных каландрах.
Склеиванию предшествует термообработка слоя волокон, содержащего связующее, которое вводят в холст на стадии его формирования (в виде легкоплавких волокон, сетки, нитей и др.) или в уже сформированный холст (в виде порошка). При получении нетканых материалов с использованием бумагоделательных машин (скорость 100 м/мин и более) связующее (латексы, легкоплавкие волокна и др.) вводят в массу, поступающую на машину, или в уже отлитое полотно. Такие нетканые материалы дёшевы, широко используются в производстве изделий однократного применения (постельного белья для гостиниц, полотенец, скатертей, перевязочных материалов).
При фильерном способе синтетические волокна, образующиеся на выходе из фильер прядильной машины, проходят через каналы, в которых вытягиваются в воздушном потоке, а затем при укладке на движущемся транспортёре образуют полотно. Сформированный материал чаще всего закрепляют связующим; в некоторых случаях используют липкость самих волокон. При структурообразующем способе получение нетканых материалов возможно без использования волокон: полотно формируют в результате образования из растворов или аэрозолей полимеров конденсационных структур (в виде пористого, иногда волокнистого осадка, который может содержать наполнители, затем вымываемые) или отверждением пены и др. Такие нетканые материалы «дышат» подобно ткани. Их можно использовать вместо ткани или бумаги в технике (для фильтров и др.) и для бытовых целей. Материалы, получаемые механическими способами. При изготовлении холстопрошивных нетканых материалов (технология «маливатт» - ГДР, «арахне» - Чехословакия и др.) в движущемся через вязально-прошивную машину холсте волокна закрепляются в результате прошивания их нитями, которые укладываются и соединяются так же, как при основовязании на трикотажной машине.
Такие нетканые материалы используются в качестве теплоизоляционных (взамен тканого ватина и др.) или упаковочных материалов, как основа в производстве кожи искусственной и др. Производительность одного агрегата 3-8 м/мин и более. Нитепрошивные нетканые материалы (материалы «малимо» - ГДР) получают прошиванием одной или нескольких систем нитей. Эти нетканые материалы используют для декоративных целей, для пляжной и верхней одежды, полотенец и др. Особый интерес представляют нитепрошивные нетканые материалы с ворсовыми провисающими петлями (полупетлями), которые успешно конкурируют с ткаными махровыми материалами (типа «фротте»). Полотнопрошивные нетканые материалы изготавливают прошиванием текстильного полотна ворсовой пряжей (материал «малиполь» - ГДР), применение которой способствует улучшению структуры и свойств полотна. Для этой цели используют ткань, материал «малимо» и др. Нетканые материалы для пальто и юбок прошивают шерстяной пряжей, основу для тафтинг-ковров (шириной 550 см) - ковровой пряжей с помощью игл, протаскивающих её через ткань. При обратном движении иглы пряжа захватывается держателем, в результате чего образуются петли.

Для закрепления петель на изнанку ковра наносят связующее. Производительность машины 5 м2/мин и более. С помощью вязально-прошивных машин изготавливают нетканые материалы без применения нитей (материалы «вольтекс» - ГДР, «арабева» - Чехословакия и др.). Такие нетканые материалы могут состоять, например, из ткани и холста, полученного из длинных волокон. После протаскивания волокон из холста сквозь тканый каркас на изнаночной стороне нетканых материалов образуются прочные петли, а на лицевой стороне - пушистый и высокий ворс. Такие нетканые материалы применяют в качестве утепляющей прокладки в спортивной одежде и демисезонных пальто, для изготовления головных уборов, тёплой обуви и др. Наиболее перспективны иглопробивные нетканые материалы, изготавливаемые путём перепутывания волокон в холсте и прошивании его иглами с зазубринами. Прокалывание материала происходит при движении доски с иглами вниз (до упора). При её движении вверх материал продвигается вперёд (производительность машин 5 м/мин).

Такие нетканые материалы используют в качестве ковров, которые успешно конкурируют не только с ткаными, но и с тафтинг-коврами, т. к. для изготовления не требуют пряжи. Иглопробивные нетканые материалы применяют также в качестве одеял, сукон для бумагоделательных машин, фильтров и др. К числу нетканых материалов относят и валяльно-войлочные текстильные материалы (см. Валяние), при изготовлении которых используется способность волокон шерсти к свойлачиванию (при механической или тепловлажностной обработке). В состав таких нетканых материалов иногда вводят каркас из ткани. Технология их получения имеет многовековую историю (таким образом получают, например, валенки).
Лит.: Технология производства нетканых материалов. М., 1967; Тихомиров В.Б. Химическая технология производства нетканых материалов. М., 1971; Перепелкина М.Д., Щербакова М.Н., Золотницкая К.Н. Механическая технология производства нетканых материалов. М., 1973.

Процесс развития отрасли нетканых материалов в России можно разбить на четыре этапа:
Первый этап - становление отрасли (60–70-е гг.).
Второй этап - ее расцвет - (80-е гг.).
Третий этап - резкий спад производства (90-е гг.).
Четвертый этап - подъем производства и перспективы развития нетканых материалов в настоящее время.