Нетканые полотна

Неткаными называются материалы, выработанные по механической, физико-химической или комбинированной технологии непосредственно из волокнистых холстов, слоёв нитей, каркасных материалов (тканей, холсто - и нитепрошивных полотен, плёнок и др.) или их сочетаний в одном материале.

Классическая технология производства тканей и трикотажа в настоящее время уже не в состоянии полностью удовлетворить непрерывно растущие потребности в текстильных материалах, в связи с чем появляется необходимость в новых, более эффективных способах производства. В последние десятилетия технический прогресс в текстильной промышленности привёл к возникновению новой отрасли – производству нетканых текстильных материалов.

Преимущества производства нетканых материалов в сокращении количества переходов и значительном повышении производительности оборудования, в возможности использования коротких непрядомых волокон и отходов прядильного производства, в значительном снижении трудовых затрат и меньших капиталовложениях. Так производительность труда при вязально-прошивном способе увеличивается по сравнению с производительностью труда при ткацком способе в 13-15 раз, при клеевом – в 60-70 раз, трудовые затраты снижены в 5-7 раз. Поэтому себестоимость производства нетканых полотен значительно ниже, чем тканей, что очень важно. Специфические свойства нетканых материалов позволяют широко использовать их не только в качестве полноценных заменителей некоторых видов тканей, но и создавать материалы с новыми свойствами.

Нетканые материалы бытового назначения успешно заменяют многие виды тканей: прокладочные, одежные, полотенца, ткани для постельного белья и др.

Процесс производства нетканых текстильных полотен складывается из следующих основных этапов: выбор волокнистого сырья, его разрыхление, смешивание и очистка; формирование ватки – тонкого слоя холста из равномерно распределённых в нём волокон или образование сетки из продольно и поперечно уложенных нитей; скрепление элементов структуры волокнистого холста или сетки из нитей различными способами; отделка с целью придания нетканому полотну определённых свойств.

В основу классификации нетканых полотен положено разнообразие способов их производства. По способам производства различают нетканые полотна трёх классов: скреплённые механическим способом, физико-химическим способом и комбинированным. Классы подразделяются на подклассы, уточняющие способ получения полотна. Деление на группы ведётся в зависимости от вида основы материала: холст, система нитей, каркас и их различные сочетания. Группы в свою очередь делятся на виды, где указывается назначение полотен.

Подготовка волокнистого холста заключается в подборе смеси волокон и нитей. Для производства нетканых полотен, используемых для пошива швейных изделий применяют натуральные (хлопок, шерсть, короткое льняное) и химические (вискозное, капроновое, лавсановое, нитроновое и др.) волокна. При изготовлении нетканых полотен технического назначения, а также прокладочных и утепляющих материалов, применяют отходы текстильного производства. Можно использовать все виды волокон и нитей, но с экономической точки зрения применение некоторых текстильных волокон, например тонковолокнистого хлопка, шёлка, длинной шерсти, нецелесообразно. Для получения однородной смеси волокна очищают от сорных и посторонних примесей, разрыхляют и смешивают на оборудовании, применяемом и в прядильном производстве. В некоторых случаях производят специальную обработку (эмульсирование, пропитка химическими препаратами).

Основа для изготовления нетканых материалов может состоять из волокон, одной или двух систем нитей, каркасной ткани и других материалов. В большинстве случаев основу нетканого материала составляет волокнистый слой – холст. Формирование холста осуществляют механическим, аэродинамическим, электростатическим и гидравлическим способами.

Формирование холста механическим способом осуществляется на кардочесальных машинах, снабжённых специальным преобразователем прочёса, позволяющем укладывать на решётку несколько слоёв ватки. Полученные холсты имеют слоистую структуру и ориентированное расположение волокон: продольное, продольно-поперечное, диагональное.

При аэродинамическом способе разрыхлённая волокнистая масса мощной струёй воздуха подаётся на сетчатый барабан (полученный холст снимают с него и укладывают на решётки). При электростатическом способе холст формируется путём перемещения волокон в электрическом поле и притягивании их к металлической сетке, имеющей противоположный электрический заряд. Наиболее производителен гидравлический способ, при котором холст осаждают из водной суспензии волокон на сетку бумагоделательных машин. При аэродинамическом, электростатическом и гидравлическом способах формирования получают бесслойные холсты с неориентированным, хаотическим расположением волокон.

Механическая технология скрепления основана на воздействии рабочих органов специального оборудования на волокнистый материал. При этом используются вязально-прошивной, иглопробивной и валяльный способы соединения.

Вязально-прошивной – наиболее распространённый из них. В зависимости от вида используемой основы полученные этим способом материалы подразделяются на холсто-, ните- и тканепрошивные. Основа провязывается нитями на вязально-прошивной машине, которая является разновидностью трикотажной основовязальной машиной, с помощью пазовых игл; используются при этом различные переплетения: цепочка, трико, сукно, шарме, филейные, комбинированные и др.

Холстопрошивные нетканые полотна вырабатывают на вязально-прошивных агрегатах. В результате прошивки волокнистый холст оказывается внутри каркаса основовязанного переплетения, на лицевой стороне которого располагаются столбики, а на изнаночной - зигзагообразные протяжки.

Нетканые полотна, выработанные холстопрошивным способом и предназначенные для изготовления одежды, подвергают отделке примерно такой же, как аналогичные ткани, за исключение процессов опаливания, расшлихтовки, беления и некоторых других.

Хлопчатобумажные нетканые полотна типа фланели, байки подвергают ворсованию, крашению, печатанию, аппретированию, каландрированию, а иногда и тиснению.

Полушерстяные нетканые полотна типа сукна и драпов проходят валку, промывку, крашение, ворсование, стрижку, прессование, декатировку.

Ватины отделке практически не подвергаются.

Нитепрошивные материалы образуются путём провязывания нитей, уложенных в поперечном направлении (уток) или двух систем нитей (основа и уток), третьей (прошивной) системой.

Наличие трёх систем нитей позволяет получать полотна, прошитые различными переплетениями и с разнообразными цветными рисунками (полосы, клетки, меланж). Применяются нити разных структур, различной линейной плотности и различных расцветок (окрашенные, меланжевые, мулинированные). Полотна, полученные с машин «Малимо» напоминают основовязанный трикотаж и используются для широкого круга изделий: блузки, платья, костюмы, пальто, куртки и т.д.

На машине «Шуссполь» вырабатывают нитепрошивные полотна, используя плюшевые переплетения, что позволяет получать ворсовые материалы.

Отделку нитепрошивных полотен проводят по сокращённой технологии: беление, ворсование, печатание, аппретирование, ширение, каландрирование. В результате получается прочный нетканый материал, близкий по своим свойствам к тканям, но более объёмной структуры и с лучшими теплозащитными свойствами, чем ткани того же назначения.

Тканепрошивные (каркасопрошивные) материалы получают путём провязывания каркасной основы (ткани, нитепрошивные нетканые материалы, трикотаж) пряжей или химическими нитями. В процессе петлеобразования протяжки, образованные прошивной нитью, не затягиваются, а образуют петли, в результате чего лицевая сторона полотна имеет петельный ворс; этим способом получают прокладочные материалы для одежды и искусственный мех.

Иглопробивной способ основан на скреплении холста волокнами самого холста без применения прошивных нитей. Этого достигают при помощи специальных игл с зазубринами, закреплённых в доске, совершающей возвратно-поступательной движение по вертикали. При движении доски вниз иглы прокалывают холст, зазубринами протаскивают волокна через холст, уплотняя и упрочняя его. В результате изменяется расположение волокон, их ориентация; в местах проколов образуются пучки волокон, с помощью которых происходит связывание структурных элементов холста. Для увеличения прочности и уменьшения растяжимости нетканого материала иногда волокнистый слой дублируют с редкой тканью (с одной –или двух сторон) и связывают их иглопрокалыванием. Иглопробивные полотна используют в качестве прокладочных, тепло- и звукоизоляционных материалов, при изготовлении полотенец, одеял, пледов и т.д.

Валяльно-войлочный способ основан на способности шерстяного волокна свойлачиваться при совместном действии влаги, тепла и механической нагрузки; обычно используется холст с проложенным внутри каркасом из системы нитей. Волокнистый холст должен содержать не менее 30% шерсти. Материалы валяльного способа по внешнему виду напоминают сукно или драп, но более жёсткие. Способ не нашёл широкого применения, так как для изготовления материалов требуется дорогое сырьё – тонкие волокна шерсти, которые целесообразнее использовать для производства высококачественных тканей.

Физико-химическая технология получения нетканых материалов основана на скреплении волокон холста, системы нитей, комбинации холста с нитями, тканью и т.п. полимерными связующими, доля которых в полотне составляет 0,3%. В качестве связующих веществ используют эмульсии и латексы; растворимые связующие; термопластичные волокна, обладающие низкой температурой плавления; термопластичные и термореактивные смолы в порошках.

Наиболее распространены латексы и эмульсии, полученные на основе бутадиенстирола, бутадиенакриланитрила, поливинилхлорида и т.д.

В качестве растворимых связующих используются растворы крахмала, поливинилового спирта, ксантогената целлюлозы и т.д.

Самым распространённым способом получения клеевых нетканых полотен является склеивание жидкими связующими. Он заключается в пропитывании основы (холста, системы нитей и т.д.), сушке и термообработке. При этом введение связующего в основу нетканого полотна может осуществляться различными способами: полным погружением основы в ванну с раствором с последующим отжимом; нанесением связующего в виде эмульсии; плюсованием раклей или роликами, при этом часто используют вспененное связующее, что повышает упругость и пористость волокна; нанесением связующего вещества в виде узоров (колец, ромбов и др.) печатными валиками или на тиснильной машине; пропитывание распыленным связующим над движущимся холстом с использованием вакуумного отсоса для более глубокого проникания его в структуру, при этом уменьшается количество склеек и полотно получается более мягким.

При сухом способе склеивания в качестве связующих веществ используются термопластичны, т.е. легкоплавкие волокна, плёнки, сетки, нити, порошки. Связующее вещество может вноситься разными методами: в состав волокнистого холста добавляется определённый процент легкоплавких волокон (капрон, анид и др.); между слоями прочесанных волокон прокладываются клеевые нити, плёнки, сетки из термопластичных материалов; через толщину волокнистого холста прокладывается клеевой термопластичный порошок. При последующей термообработке термопластичные вещества расплавляются и скрепляют волокнистый холст.

При фильерном способе нетканый материал получают путём укладки определённым образом мононитей, формируемых из растворов или расплавов полимера. При застывании мононити соединяются, образуя нетканый материал. Фильерный способ считается наиболее прогрессивным, т.к. при высокой производительности установок возможна выработка широкого ассортимента полотен.

При бумагоделательном способе полотно формуется на сетке бумагоделательной машины из суспензии волокон, содержащей связующее, с последующими обезвоживанием, сушкой и прессованием. Этот метод также весьма перспективный, т.к. позволяет использовать любое сырьё, короткие волокна (2-6 мм) и высокопроизводительное оборудование. В настоящее время метод широко используется для выработки полотен медицинского назначения (для белья, халатов, салфеток и т.п.)

Комбинированная технология получения нетканых полотен основана на сочетании механических и физико-химических способов скрепления. При пропитке иглопробивных материалов связующим повышается их упругость и стойкость к расслаиванию. Проклеивание связующим с изнаночной стороны тканепрошивного полотна способствует закреплению ворса (тафтинговый метод). Электрофлокирование предусматривает нанесение в электростатическом поле волокон на основу, предварительно покрытую клеем.