Ассортимент и классификация нетканых текстильных материалов

В настоящее время ассортимент нетканых материалов чрезвычайно широк и разнообразен.

Для систематизации ассортимента используют различные классификационные признаки, по которым нетканые материалы объединяют в однородные группировки. Основными признаками являются:

- вид волокна, используемого в качестве сырья;

- технология и спо­соб производства;

- назначение.

По виду волокна нетканые материалы подраз­деляют на хлопчатобумажные, полушерстяные, шелковые, льняные, искусственные, синтетические и минеральные.

По технологии производства нетканые материалы делятся на материалы, полученные по механической, физико-хими­ческой и комбинирован-ной технологии.

По способу производства нетканые материалы типа тканей подразделяют на вязально-прошивные (холстопрошивные, нитепрошивные, тканепрошивные), иглопробивные, клеевые и комбинированные.

Вязально-прошивной способ заключается в провязывании во­локнистой массы холста связующей нитью (рис.2.2) на вязально-прошивной машине. Волокнистый холст с помощью транспорте­ра подается в зону вязания.

Пазовые иглы прокалывают волокни­стый холст снизу вверх и захватывают провязывающие нити, которые подают проушины. Нити сматываются с навоя. При обратном ходе пазовые иглы протягивают нити через холст, образуя основовязаное переплетение. Готовое полотно наматывается на торговый ва­лик.

 

а. б.

Рис. Технологическая схема получения нетканого полотна

вязально-прошивным способом:

а - технологическая схема;

б - схема закрепления волокна в холсте.

 

Холстопрошивное полотно представляет собой холст, заключен­ный внутри редкого трикотажного переплетения, на лицевой сторо­не которого располагаются петельные столбики, а на изнаночной - зигзагообразные протяжки (рис. 2.2.б).

 

Для соединения волокон в холсте предложен способ его прошив­ки без использования прошивных нитей. Разработанный способ ос­нован на том, что при получении холста волокна в холсте, как пра­вило, имеют горизонтальную ориентацию относительно его толщи­ны, но расположены под определённым углом относительно длины полотна. Применяемые специальные иглы (аналог игл для вязания трикотажа) прокалывают волокнистый холст, захватывают при об­ратном движении пучок волокон и вытягивают его на определенную величину. В этот момент волокнистый холст продвигается на неко­торую величину. Затем игла вновь прокалывает волокнистый холст и захватывает новый пучок волокон. При выходе из холста старая петля сбрасы­вается с иглы, а но­вая петля вытягива­ется, и так далее. Прошивка волокни­стого холста по дан­ному способу воз­можна только в том случае, если волок­нистый холст имеет небольшую плот­ность.

Нитепрошивной и тканепрошивной материалы (рис.2.3.) получают, используя вязально-прошивной способ. В этом случае в качестве основного структурного элемен­та применяется тек­стильная нить или редкая ткань. Соеди­нение структурных элементов нитей или нитей в ткани осуществля­ется путем их провязывания с использованием переплетения - три­ко, атлас и других.

 

Рис. Схема нитепрошивного нетканого материала:

1 - нити утка, 2 - нити основы, 3 - провязывающие нити.

Свойство тканепрошивных текстильных полотен определяется видом текстильных нитей по основе и утку, количеством нитей по основе и утку, а также видом переплетения, применяемого для со­единения нитей основы и утка,

Холстопрошивные материалы вырабатывают из низко­сортного хлопка, вискозного волокна, хлопковискоэными, полушерстяными и из синтетических волокон. В зависи­мости от назначения их прошивают хлопчатобумажной пряжей толщиной 25 или 18 текс, вискозной нитью 16,6 текс или капроновой 15,6 текс. Материалы вырабатывают разной толщины и поверхностной плотности (120-700 г/м²). Материалы одежного назначения чаще имеют поверхностную плотность 180-270 г/м² ; ширина поло­тен - 142-150 см.

Внешний вид и свойства материалов зависят от вида прошивной строчки, плотности прошива, толщины и вида прошивной нити, вида волокна в волокнистом холсте.

По показателям физико-механических свойств холстопрошивные материалы занимают промежуточное поло­жение между тканями и трикотажными полотнами. По показателям разрывной прочности холстопрошивные материалы не уступают тканям, аналогичным по сырью и поверхностной плотности, а иногда и превосходят их. Прочность к истиранию зависит от сырьевого состава и вида прошивной сетки. Полушерстяные материалы по устойчивости к истиранию в несколько раз превосходят ткани, а прочность к истиранию хлопчатобумажных ма­териалов ниже, чем тканей, но выше, чем трикотажного полотна. У холстопрошивных материалов структура более рыхлая по сравнению со структурой тканей. По удельной плотности они приближаются к трикотажным полотнам. Для холстопрошивных материалов характерна повышен­ная растяжимость, особенно в поперечном направлении (до 50 %), что считается их недостатком. Однако приме­нение для прошивки двухгребеночных переплетений (сукно-трико, сукно-цепочка) позволяет получать мало­растяжимые полотна (с условно-остаточной деформацией до 4,8%).

Холстопрошивные материалы по свойствам пригодны для пошива легкого платья (женского и детского), верхней и спортивной одежды, верха обуви, а также в качестве декоративных, мебельных и утепляющих материалов (ватин).

Ассортимент нитепрошивных материалов бытового наз­начения составляют платьевые, блузочные, костюмные, де­коративные, полотенечные. Для них используют все виды нитей из натуральных и химических волокон. Наиболее широко применяют вискозную пряжу, высокообъемную пряжу, текстурированные полиэфирные нити. Часто ис­пользуют синтетические нити в основе и хлопчатобумаж­ную или вискозную пряжу в утке. В качестве прошивной системы применяют капроновые нити (кроме полотенечных полотен). Материалы вырабатывают гладкокрашеными, с набивным рисунком. При применении цветной пряжи получают материалы с оригинальным многоцветным ри­сунком. Некоторые материалы типа бумазеи выпускают с односторонним начесом.

По внешнему виду и свойствам нитепрошивные мате­риалы приближаются к тканям, но характеризуются большей сыпучестью. Из-за особенностей строения ните­прошивные материалы могут иметь два показателя раз­рывной прочности: по разрыву основных нитей и по раз­рыву прошивных нитей. При разрыве прошивных нитей структура материала нарушается, поэтому показатель раз­рывной прочности определяют по разрыву прошивной нити.

Тканепрошивные материалы представляют собой полотна с односторонним петельным или разрезным вор­сом. В качестве каркаса применяют хлопчатобумажную или смешанную суровую ткань, нитепрошивные мате­риалы, трикотажное полотно. Для прошивной системы используют обычно хлопчатобумажную или вискозную пряжу 18,5 текс Х2 - 29,4 текс Х2. Материалы характери­зуются стабильностью размеров, высокой стойкостью к истиранию, невысокой растяжимостью (до 10%), Тканепрошивные материалы без разворсовки (с петельным ворсом) используют для махровых полотенец,, простыней, купальных халатов, пляжных костюмов, а с разворсовкой - для пошива верхней одежды. Выпускают материалы для платьев, сорочек, детских изделий, покрывал. Они могут быть пестроткаными, меланжевыми, набивными, с ворсом разной высоты и структуры.

Разновидностью тканепрошивных являются мате­риалы, вырабатываемые на тафтинговых машинах. Каркасная основа прошивается ворсовой нитью высокой линейной плотности, а стежки закрепляются на изнаночной стороне латексом. В качестве прошивных ворсовых нитей исполь­зуют полушерстяную аппаратную пряжу, пряжу из хими­ческих волокон, текстурированные нити. Такие материалы применяют для одеял, ковров, в качестве подкладочных и мебельных.

Иглопробивной способ получения нетканых полотен состоит в том, что сформированный волокнистый холст прокалывается специ­альными иглами (рис.2.4.), которые при прокалывании холста своими зазубринами захватывают и перепутывают волокна в холсте между собой, тем самым осуществляют их скрепление. Чем больше число проколов на единицу площади, тем выше степень сцепления волокон и тем плотнее получается полотно.

 

 

Рис Схема получения иглопробивного нетканого материала.

Валяльный способ при­меняется только для полу­чения нетканых полотен типа войлока и фетра, которые из­готавливают только из волокон шерсти.

Производство войлока и фетра основано на особен­ности строения шерсти - че­шуйчатое строение поверхности, высокая эластичность и степень извитости волокон. Волокно шерсти, имея чешуйчатое строение, может двигаться только в од­ном направлении. Учитывая это, волокнистый холст обрабатывается при одновременном действии пара и механической нагрузки. Верх­няя и нижняя плиты пресса совершают возвратно-поступательные движения в горизонталь-ной и вертикальной плоскостях, что приво­дит в движение волокна в холсте, а действие пара облегчает процесс прессования холста (рис.2.5). При производстве нетканых полотен валяльным способом обычно обрабатывают волокнистый холст с проложенным внутри каркасом из системы нитей.

 

 

Рис. Схема получения войлока.

При изготовлении войлоков и фетра в состав волокнистой мас­сы, кроме шерстяных волокон, могут входить иные волокна (капрон, лавсан}. Однако, как показали исследования, процентное содержание волокон другой природы в войлоке или фетре не должно превышать более 15%. Увеличение процентного содержания волокон иного происхождения приводит к миграции волокон из объёма вой­лока и фетра при эксплуатации.

Для иглопробивных материалов можно использовать различные виды волокон и их смеси. Иглопробивные материалы обладают большой пористостью и мягкостью. В зависимости от назначения материалы можно выра­батывать из волокон или укреплять тканым каркасом, который располагается между слоями волокон или с его наружной стороны. Физико-механические показатели материалов различны в зависимости от применяемого волокна, частоты проколов, наличия каркаса. Поверх­ностная плотность материалов от 50 до 700 г/м². Иглопробивные материалы широко применяют для произ­водства одеял, в качестве утепляющих (ватин) и декора­тивных. Применяя рисунчатое иглопрокалывание, можно получать полотна с рельефными или многоцветными узорами.

Клееные материалы, получаемые методом пропитки, формования и прессования, характеризуются высокой механической прочностью, упругостью, малой удельной плотностью, но имеют повышенную жесткость, что ограничивает их применение для бытовых целей. К материалам бытового назначения относятся прокладочные для одежды и обу­ви. Их получают в основном по физико-химической технологи,основанной на адгезионном или аутогезионном способах скрепления волокон в холсте.

Адгезионное скрепление волокон осуществляется клеящими веществами, которыми пропи­тывают волокнистую массу в специальных ваннах, с после­дующим удалением излишков клея и просушкой холста (рис. 2.6). Выбор клеящего вещест­ва для пропитки волокнистой массы определяется волокни­стым составом холста и его на­значением. Если требуется по­лучить нетканые полотна по­вышенной жесткости, то применяются клея на основе поливинилацетата, фенолформальдегидных смол и других полимеров. В том случае, если требуется получить нетканые полотна малой жесткости, тогда применяют клеевые пропитки на основе натуральных и синтетических латексов. Если распределение клея происходит неравномерно, а объёме холста, то наблюдается рыхлость холста или повышенная жесткость.

 

Рис. Адгезионный способ получения нетканого материала

 

Аутогезионное со­единение происходит за счет скрепления волокон холста друг с другом, за счет их перевода из высокоэластического в вязкотекучее состояние. Пере­вод полимерного вещества волокна в вязкотекучее со­стояние может быть осу­ществлено путем нагрева в термокамерах (рис.2.7) или методами ТВЧ (воздействие электриче­ского поля высокой частоты). Из сказанного следует, что в состав волокнистого холста обяза­тельно должны входить термопластичяые волокна.

 

Рис. Аутогезионный способ получения нетканого материала.

 

Следует иметь в виду, что при нагревании термопластичные во­локна дают существенную усадку (термоусадку) по длине. Наличие данного эффекта у термопластичных волокон приводит к тому, что нетканое полотно уплотняется, при этом сокращается ширина по­лотна и уменьшается его толщина. При переходе полимерного веще­ства волокна из высокоэластического состояния в вязкотекучее в местах контакта между однородными термопластичными во­локнами образуется адгезионная связь.

Наличие термоплавких волокон позволяет образовывать адгезионные связи с волокнами другой природы происхождения, находя­щимися в составе волокнистого холста.

Свойства нетканых полотен, полученных аутогезионным спосо­бом, зависит от вида термоплавких волокон и их концентрации в холсте и равномерности распределения.

Фильерный способ производства нетканых полотен относится к наиболее перспективным, так как позволяет получить нетканое по­лотно по непрерывной технологии (рис.2.9).

Элементарная нить, выйдя из фильеры (из расплава или раство­ра), пройдя обдувочную шахту поступает на транспортер, на кото­ром формируется волокнистый холст. После получения волокнисто­го холста, применяя ту или иную технологию (см. выше), в данном случае на рис.2.7. аутогезионную, проводят соединение волокон от­носительно друг друга.

Рис. Фильерный способ получения нетканого материала.

 

Клееные нетканые материалы получают из смеси хлопка с капроном, из полиакрилонитрильного волокна связующим на основе бутадиенакрил-нитрильного латекса вырабаты­вают прокладочные материалы для одежды (флезерин, прокламелин), обладающие хорошей прочностью, несмина-емостью, устойчивостью к химчистке и влажно-тепловым обработкам. Поверхностная плотность материалов 50-100 г/м². Облегченные прокладочные материалы (30-50 г/м²) для дублирования деталей швейных изделий имеют точечное полиамидное покрытие. Вложение в волок­нистый холст высокоусадочного волокна (до 25 %) при­дает материалу объемность; используют такой материал для бортовых прокладок и плечевых накладок.

Материалы, получаемые бумагоделательным способом, имеют бумаго-подобный вид, удовлетворительную механи­ческую прочность. Используются как упаковочные, для драпировок, изделий одноразового пользования (салфет­ки, полотенца, постельное белье и т.д.), а также для специальных целей (фильтры, изоляционные материалы для спецодежды и т.д.).

По назначению нетканые материалы делят на бытовые и технические. Классификация представлена на рисунке 2.9.

К полотнам бытового назначения относят утеплители для одежды, в т.ч с антипиреновыми и антибактерицидными пропитками; прокладочные материалы для швейной промышленности; материалы медицинского, санитарно-гигиенического и косметического назначения; респераторы; одежные (вязально-прошивные, махровые и ворсовые); полотенечные; одеяла; искусственный мех; мебельно-декоративные, отделочные и обивочные (для отделки интерьеров помещений, обивки мебели, салонов автомобилей и самолетов); ковры и напольные покрытия.

К полотнам технического назначения относят тарные и упаковочные; обтирочные, полировальные и шлифовальные; обувные; основы для искусственной кожи, линолеума и полимерных покрытий; основы для абразивных, металлических покрытий; основы для парфюмерных и косметических препаратов; полотна для автомобильной, полиграфической, электротехнической промышленности (изоленты для кабелей), для резино-технических изделий; утепляющие, звуко- и теплоизолирующие для строительной промышленности; фильтровальные материалы; геотекстильные полотна; агротекстильные полотна; полотна для очистки и сбора нефтепродуктов с поверхности воды; защитные экранирующие полотна при взрывных работах; экранирующие полотна от радиоактивного излучения.

Далее рассмотрено более подробно применение нетканых материалов в различных отраслях промышленности для технических целей.

1. Сельское хозяйство: покрытия для укрывания семян и взошедших посевов, ткани для борьбы с сорняками, для создания тени в парниках, мешки для корней, биологически разлагаемые горшки для растений, покрытия подпитывающих слоев, ткани для защиты и сбора, рыбалки и обвязывания.

2. Строительство: подложки кровельных покрытий, подкладочный толь, подложки для плитки, линолиума и ламината, тепловая и звуковая изоляция, ткани для обертывания зданий, покрытие для сухой штукатурки, материалы для оборачивания труб, прокладки для бетонных молдингов, фундаменты и стабилизация грунта, вертикальный водоотвод, защита и демонстрация, текстильное конструирование, строительные компоненты, арматура и высококачественные «обои».

3. Производство одежды и обуви: компоненты обуви, изолирующие, амортизирующие, утепляющие, прокладочные материалы.

4. Геотехнические работы: асфальтовое покрытие, стабилизация грунта, водоотвод, борьба с наносами и эрозией почвы, противофильтрационная облицовка водоёма, пропитывающая основа, облицовка каналов водоотвода, разделение, укрепление, фильтрование, расширение и освоение прибрежной полосы, придорожная автомобильная и железнодорожная зоны, укрепление берегов рек и каналов.

5. Технические материалы, используемые в быту: компоненты ковровых покрытий, компоненты мебели, потребительские салфетки для вытирания (детские, личные, и для домашнего хозяйства), промышленные салфетки для вытирания (общественное питание, промышленные общего назначения, промышленные специального назначения, медицинские), фильтрование воздуха и воды, внутренняя отделка, драпировки, покрытия, ткани для обивки и композиты.

6. Промышленность: электрические компоненты (изоляция кабелей, покрытие под гибкие диски, изоляционная лента и микрофильтры), фильтрование и разделение (воздуха, жидкости и газов), спутниковые тарелки, поверхностные покрытия одежды, покровы, конвейерные ленты, армированные пластмассы, полихлорвиниловые подложки, огнестойкие барьеры, поглотители шума, сепараторы батарей (щелочные, кислотные и топливные батареи), покрытия, препятствующие скольжению, подъемное и тяговое оборудование.

7. Медицина: ткани для покрытия поверхностей и одежда для медиков, стерильные перевязочные материалы, щетки для использования перед посещением операционной, повязки, средства очистки, бинты, защитная одежда, постельное белье, простыни, маски. Среди них почти две трети приходится на долю хирургической одежды. Хирургические простыни, изготовленные из нетканых материалов, составляют почти 95% всего рынка простыней медицинского применения. А на долю хирургической одежды приходится 90% рынка одежды для медицины.

8. Транспорт: покрытия багажников, багажные полки, тепловые щиты, арматура полок, формованные покрытия капота, покрытие пола багажника, топливные и масляные фильтры, подголовники, задние багажные полки, воздушные подушки безопасности, воздушные фильтры салона, воздушные фильтры забора и выхлопа двигателя, амортизаторы шума, изоляционные материалы, крышки автомобилей, обивка, автомобильные коврики, пленки, подложки для ворсистых ковров, чехлы сидений, оснастка и герметизация дверей, напольные покрытия, средства защиты и композиты.

9. Упаковка: материалы для насыпных продуктов с трехмерной структурой, спейсеры и средства связывания, абсорбирующие подложки для пищевых продуктов.

10. Спорт: компоненты для транспортировки багажа, спортивное оборудование, спортивная одежда, салфетки, чехлы, одноразовые расходные материалы и оборудование для обустройства лагеря.

12. Экология: материалы для очистки и фильтрования воздуха и сточных вод, сбор пыли, абсорбенты для протечек масла, средства удаления запаха, материалы для химической, биологической, пожирной и радиационной защиты, щиты и костюмы для чрезвычайных ситуаций.

В производстве изделий технического назначения нетканые технологии в некоторых случаях просто незаменимы, так как с их помощью можно придавать материалам такие свойства, как износостойкость, проницаемость для воздуха, водоотталкивание, огнестойкость, противомикробные свойства, влагопоглощение, барьерные свойства и т. д.

 

Характеристика потребительских свойств нетканых материалов

 

Свойство	Характеристика свойства
Сопротивление истиранию	Нетканые полотна могут давать в пять раз большую износостойкость, чем прочие традиционные ткани
Акустическая изоляция	Полиэфирные нетканые полотна достигли такой же (или более высокой) поглощающей способности, что и сопоставимые стандартные материалы. Некоторые виды нетканого полотна, используемые для акустической изоляции, также весят на 59% меньше, чем сопоставимые материалы, а также могут выдерживать температуры до 180 градусов С и более.
Барьерные свойства	Нетканое полотно способно отфильтровывать практически все частицы или аэрозоли или микроорганизмы, которые крупнее 2 микронов, их можно производить для отфильтровывания мелких частиц в воздухе или жидкости вплоть до наноразмерных частиц. Можно производить нетканое полотно с высокими концентрациями активированного угля для удаления углеводородного пара, газов и прочих недопустимых запахов из воздуха
Износостой-кость	Учетом своей массы тканые полотна могут проектироваться с большей прочностью, чем традиционные материалы. Они могут также быть наделены исключительными теплостойкостью и износостойкостью.
Огнестойкость	Специализированные нетканые материалы сопоставимы в этом плане с ткаными или вязаными материалами.
Прочность и масса	Можно проектировать нетканые полотна так, что они будут значительно прочнее, чем тканые или вязаные материалы с той же массой.
Формоустой-чивость	Материалы обеспечивают более однородное вытягивание по длине и ширине коврового покрытия по сравнению с ткаными материалами, а это позволяет сохранять более однородный внешний вид.
Тепловая защита	Механически связанные стекловолокна можно использовать при постоянных эксплуатационных температурах до 1000 градусов F, базальтовые маты можно использовать при постоянных эксплуатационных температурах до 1500 градусов F, кремниевые материалы можно использовать при температурах до 2000 градусов F.
Рентабельность	Качество и эластичность нетканого полотна делают этот материал рентабельнее сопоставимых материалов. Кроме того, такое полотно обычно легче, чем тканые материалы, а это помогает производителям повышать эффективность расхода топлива автомобилей для того, чтобы добиться соответствия требованиям правительства и потребностям клиентов.

 

По массе на долю технических текстильных материалов приходится примерно 40% общего объема продукта текстильной промышленности. В 2007 г. мировой рынок технических текстильных материалов оценивался примерно в 21 миллион тонн при стоимости в 115 миллиардов долларов. К 2012 г. планируется рост рынка до 24 миллионов тонн и 127 миллиардов долларов.

В весовом отношении на долю нетканых материалов приходится примерно 40% от мирового рынка технического текстиля. Стимулирование дальнейшего роста отрасли ожидается, преимущественно, со стороны развивающихся рынков, таких как рынки стран Азии (Китай и Индия), стран Восточной Европы и Южной Америки.