Нетканые материалы, полотна и изделия, изготовляемые из волокон, нитей или (и) др. видов материалов (текстильных и сочетаний их с нетекстильными, например пленками) без применения прядения и ткачества. По сравнению с традиционными способами производства в текстильной промышленности - ткачеством и прядением-производство нетканых материалов отличается простотой технологии (в том числе сокращением числа технологических стадий), повышением производительности оборудования и, следовательно, меньшими капитальными и трудовыми затратами, разнообразием ассортимента полотен, возможностями рационального использования различного сырья, более низкой себестоимостью продукции, возможностью макс. автоматизации производства, т.е. создания поточных линий и фабрик-автоматов, а сами нетканые материалы имеют хорошие эксплуатационные свойства. Поэтому нетканые материалы стали одним из основных видов современной текстильной продукции, хотя крупное промышленное производство их появилось лишь в 40-х гг. 20 в. Мировое производство нетканые материалы ок. 16 млрд. м2 (1985), причем на долю США приходится 59% всех производимых в капиталистич. странах нетканые материалы, на долю стран Зап. Европы-32%, Японии-9%.
Различают нетканые материалы типа тканей (холстопрошивные, нитепрошивные, тканепрошивные, иглопробивные, клееные, комбинированные) и ватины (холстопрошивные, иглопробивные, клееные), а также бытового и технического назначения.
Свойства нетканые материалы зависят от их структуры и способа производства, природы сырья. нетканые материалы вырабатывают из натур. (хлопковых, льняных, шерстяных) и хим. (напр., вискозных, полиэфирных, полиамидных, полиакрилонитрильных, полипропиленовых) волокон, а также вторичного волокнистого сырья (волокна, регенерированные из лоскута и тряпья) и коротко-волокнистых отходов хим. и др. отраслей промышленности.
Основные технологические операции получения нетканые материалы: 1) подготовка сырья (рыхление, очистка от примесей и смешивание волокон, перемотка пряжи и нитей, приготовление связующих, растворов химикатов, например отвердителей. агентов набухания волокон, ПАВ, и т. д.); 2) формирование волокнистой основы (напр., холста, системы нитей); 3) скрепление волокнистой основы в единую систему (получение нетканые материалы); 4) отделка нетканые материалы
Получение волокнистой основы. Волокнистый холст - слой текстильных волокон (поверхностная плотн. 10-1000 г/м2 и более) - чаще всего получают мех. способом: на чесальной машине из волокон длиной 45-150 мм формируют прочес, или ватку (непрерывный тонкий слой волокон с поверхностной плотность около 20 г/м2), который с помощью спец. приспособления укладывается "друг на друга" под разными углами, в результате чего в холсте получают продольную или продольно-поперечную ориентацию волокон.
При аэродинамическом способе расчесанные волокна увлекаются потоком воздуха и переносятся по каналу (диффузору) на сетчатый барабан или транспортер, где укладываются с образованием холста бeсслойной структуры (неориентированное расположение волокон). Гидравлич. (мокрым) способом холст формируют из водной суспензии коротких непрядомых волокон на сетке бумагоделательной машины. Электростатическим способом холст получают, укладывая заряженные волокна равномерным слоем на транспортере, имеющем заряд противоположного знака. Волокнообразующим способом холст получают укладкой на сетчатой поверхности транспортера непрерывных волокон (нитей) непосредственно после их формования из расплава или раствора полимера.
Волокнистую основу из нитей (система нитей) формируют укладкой нескольких слоев пряжи или готовых хим. нитей упорядочение, например в виде сетки, или хаотически.
Получение и применение нетканые материалы Волокнистую основу скрепляют физ.-мех., физ.-хим. или комбинированными способами.
Физ.-хим. способы скрепления волокнистой основы в производстве нетканые материалы самые распространенные; их применяют для получения клееных нетканые материалы Волокна (нити) в холсте скрепляются в единую систему связующим вследствие адгезионного (аутогезионного) взаимодействия на границе контакта связующее -волокно (нить). В качестве связующих используют эластомеры. термопластичные и термореактивные полимеры в виде дисперсий, растворов, аэрозолей. порошков. легкоплавких и бикомпонентных волокон. Иногда связующее не используют; в этом случае основу нетканые материалы подвергают спец. обработке (тепловой, хим. реагентами, газами), приводящей к снижению температуры текучести полимера. из которого изготовлены волокна (нити) волокнистой основы, или к появлению "липкости" на их поверхности в результате набухания, пластификации и др., способствующей скреплению волокон в местах их контакта.
Различают несколько основных способов получения клееных нетканые материалы Широко распространен метод пропитки холста жидкими связующими (дисперсиями и растворами бутадиен-акрилонитрильного каучука, полистирола. поливинилацетата. поливинилового спирта. акриловых сополимеров или др.). Методы пропитки разнообразны: холст погружают в ванну со связующим; пена связующего подается в зазор двух валов, через который непрерывно проходит холст; связующее распыляется на поверхность холста спец. устройствами; наносится печатанием с помощью гравированных валов, шаблонов (аналогично нанесению рисунка на ткань). После пропитки полотно подвергают сушке и термообработке горячим воздухом или ИК излучением в спец. камерах или на каландрах.
Бумагоделательным способом нетканые материалы получают из коротких текстильных волокон (2-12 мм), к которым иногда добавляют древесную целлюлозу. на обычном бумагоделательном оборудовании (см. Бумага)и из волокон повышенной длины (40 мм и более) на бумагоделательных машинах с наклонной сеткой. Связующие –синтетические латексы, легкоплавкие волокна (обычно поливинилхлоридные), фибриллы (см. Бумага синтетическая)и бикомпонентные волокна-вводят в полотно до или после его отливки на бумагоделательной машине. Затем полотно сушат и подвергают термообработке, как в предыдущем способе пропитки. Получаемые нетканые материалы бумагоподобны; применение более длинных волокон улучшает их текстильные свойства. Этим способом получают (при высокой производительности-до 300 м/мин) нетканые материалы одноразового пользования, например скатерти, пеленки, постельное белье, салфетки.
Более прогрессивным, чем пропитка, является способ термоскрепления, т.к. исключается применение жидких связующих, не требуется очистка сточных вод и т.д. При этом можно получить нетканые материалы различных структур и свойств. Холст формируют из так называемых базовых волокон - полиамидных, вискозных, полиэфирных или их смесей с легкоплавкими (полипропиленовыми, поливинилхлоридными) и бикомпонентными волокнами. На холст или отдельные слои прочеса наносят спец. устройствами порошки смол (феноло- или меламино-формальдегидных) и (или) пластификаторы либо только растворитель для набухания поверхностного слоя волокон. После этого холст поступает в термокамеру, а затем на каландр, на котором в результате прессования происходит склеивание.
Разновидность способа-локальный нагрев холста иглами или ребрами вала, когда образуются зоны сплавления (сварки), скрепляющие холст (порошкообразное связующее не используется). Сварку можно осуществлять также токами высокой частоты, ультразвуком, лучом лазера. Этим способом получают более объемные материалы, чем рассмотренным выше.
Фильерный способ производства нетканые материалы из растворов и расплавов полимеров развивается ускоренными темпами (на его долю приходится уже 30% производства нетканые материалы от их общего объема). Этот способ совмещает производство хим. волокон и нетканые материалы Волокна (нити) в холсте, сформированном на сетке приемного, движущегося транспортера (после выхода волокон из фильер), склеиваются друг с другом в местах пересечения аутогезионно, если они не потеряли своей "липкости", в противном случае их скрепляют провязыванием, иглопрокалыванием или любым физ.-хим. способом. Фильерным способом можно формировать холст из волокон любой длины, даже практически бесконечной. Увеличение длины волокон резко повышает коэффициент использования их прочности в нетканые материалы, что позволяет снизить требования к свойствам связующего или уменьшить его содержание в материале, в результате чего увеличивается пористость материала. Фильерные установки можно использовать для формирования с большой скоростью не только полотен, но и изделий сложной конфигурации.
Наиб. перспективны клееные нетканые материалы, вырабатываемые по новой технологии из пленок (полиэтиленовой, полипропиленовой, полиамидной), исключающей получение волокон. Сущность способа заключается в том, что полимерную пленку расщепляют на фибриллы (на иглопробивной машине или спец. фибрилляторами) и затем скрепляют.
Клееные нетканые материалы используют как тепло- и звукоизоляционные, фильтровальные, тарные и обтирочные полотна, как основу под полимерные покрытия (искусств. кожа, линолеум, клеенка) и абразивные материалы, как прокладочные материалы для одежды, полотна для полиграфии, материалы для армирования пластмасс.
Вязально-прошивные нетканые полотна изготовляют на спец. машинах путем провязывания нитями или пучками волокон волокнистых холстов (холстопрошивные нетканые материалы), системы нитей (нитепрошивные нетканые материалы), а также их комбинацией с др. материалами (каркаснопрошивные нетканые материалы), например с тканями (тканепрошивные), пленками (пленкопрошивные). На всех машинах для выработки вязально-прошивных нетканые материалы осуществляется процесс петлеобразования, как при производстве трикотажа за исключением того, что на каждую иглу прокладывается отдельная нить. Все иглы машины перемещаются одновременно, прокалывают волокнистую основу и возвращаются в исходное положение, протаскивая через нее провязывающую нить. Для провязывания используют пряжу из хлопка, капроновые, лавсановые, хлориновые и др. комплексные нити.
Наиболее экономичен холстопрошивной способ, причем нитепрошивные нетканые материалы близки по свойствам тканям и трикотажу. Ассортимент полотен, изготовляемых по этой технологии, необычайно широк: заменители тканей для одежды, махровые полотенца, искусственный мех, декоративные полотна и т.п.; в технике - теплозвукоизоляционные материалы, прокладки, основа для синтетич. покрытий и др.
Иглопробивные нетканые материалы изготовляют на иглопробивных машинах. Скрепление волокон в холсте осуществляется в результате их мех. пeрeпутывания при многократном прокалывании холста иглами с зазубринами. Особенности иглопробивных машин, конструкция игл, глубина и плотность иглопрокалывания оказывают решающее влияние на структуру нетканые материалы и, следовательно, на их характеристики. Для улучшения свойств иглопрoбивныe нетканые материалы подвергают спец. обработке (пропитке латексами, термообработке полотен, содержащих высокоусадочные или легкоплавкие волокна) или перед иглопрокалыванием холст дублируют с армирующим материалом (напр., с тканью, пленкой).
Модификация способа - перепутывание волокон холста тонкими струями воды или газа, выбрасываемых под большим давлением из сопел.
Этим способом вырабатывают, например, фильтровальные полотна для различных сред, теплозвукоизоляционные и технические сукна, одеяла, напольные покрытия, геотекстильные материалы, обладающие высокими проницаемостью (как песок) и прочностью (используют их как дренажно-фильтрующий материал при строительстве дорог, дамб, мостов, зданий и др.).
Валяльно-войлочным способом получают нетканые материалы из чистошерстяных волокон или смеси их с химическими (до 40%) путем мех. воздействий на волокнистый слой во влажной среде при повышенной температуре. Шерстяные волокна в этих условиях свойлачиваются (перемещаются, переплетаются, уплотняются), образуя войлок. Полученный полуфабрикат подвергают валке на различных машинах для дальнейшего уплотнения, усадки и придания ему заданной формы и размеров. Затем валяное полотно или изделие направляют на мокрую отделку, сушку и сухую отделку. Этим способом получают войлоки, валяные и фетровые изделия (обувь, головные уборы).
Комбинир. способы получения нетканые материалы, включающие нескольких методов скрепления волокнистой основы, применяют для получения нетканые материалы повышенного качества (напр., большей формоустойчивости, повышенной прочности, с лучшими деформационными свойствами). Так, электрофлокированные нетканые материалы изготовляют ориентированным нанесением в электрическое поле высокого напряжения относительно коротких волокон (длина 0,3-10 мм) на основу (напр., на текстильную ткань или пленку), предварительно покрытую клеем. Окончательное закрепление волокон в клеевом слое проводят в сушильной камере. Этим способом изготовляют нетканые материалы, имитирующие натуральную замшу, мех, упаковочные материалы и др.
В зависимости от назначения нетканые материалы выпускают в неотбеленном (суровом) виде или подвергают отделке (напр., отбеливание, крашение, стрижка ворса).
Лит.: Бершев Е.Н., Курицина В. В., Куриленко А. И., Смирнов Г. П., Технология производства нетканых материалов, М., 1982; Озеров Б. В., Гусев В. Е., Проектирование производства нетканых материалов, М., 1984.
