Учёные научно-исследовательского института нетканых материалов сформулировали требования к качеству сырья
Валерий Корягин, председатель совета директоров АО «Комитекс» Владимир Шавкин, канд. эк. наук, председатель учёного совета НИИ нетканых материалов Татьяна Чибисова, канд. хим. наук
Производство нетканых материалов (НМ) в последнее время демонстрирует высокую положительную динамику как инвестиций, так и физических объёмов производства. Этому способствуют устойчивый и расширяющийся спрос на нетканые материалы технического, медицинского и санитарно-гигиенического назначения, высокая инновационная привлекательность всех известных способов производства. В последние 10‑15 лет частная инициатива преобразила технический и технологический уровень подотрасли. Построено много новых предприятий, где установлено современное оборудование, позволяющее выпускать широкий ассортимент НМ. При этом существенная часть новых мощностей — это производство нетканых материалов фильерным способом (спанбонд) из расплава полимера, исходным сырьём для которых являются не волокна, а полимерные смолы — главным образом полипропилен и полиэтилентерефталат (полиэфир).
По экспертным оценкам, качество и свойства исходного сырья на 80‑85 % обеспечивают потребительские свойства конечного продукта. Поэтому новые инновационные нетканые материалы предъявляют повышенные требования к ресурсному обеспечению промышленности. В то же время приходится признать, что современный отечественный рынок сырья для текстильной промышленности не выдерживает никакой критики.
Недостаток сырья, нерегулярность его поставок и нерегулируемый рост цен создали уникальный прецедент в истории отечественной промышленности: предприятия ускоренно переходят на систему самообеспечения сырьём, приобретая промышленные установки по выпуску полипропиленового и полиэфирного волокна. Пионером стало АО «Комитекс», организовавшее производство полипропиленового и полиэфирного волокна на своих производственных площадях.
Какие волокна нужны?
Неудовлетворительное состояние рынка отечественного сырья, отсутствие специальных видов отечественных волокон и нитей оказывает негативное влияние на качество нетканых материалов и, следовательно, на технико-экономические показатели предприятий.
Производство нетканых полотен очень чувствительно к таким видам и качеству сырья, как: » полиэфирные волокна линейной плотностью от 0,17 до 2,2 текс; » полипропиленовые волокна линейной плотностью от 0,12 до 2,2 текс; » бикомпонетные полиэфирные волокна; » вискозные волокна; » полиамидная кручёная нить 15,6 и 29 текс; » полиэфирная нить 111 и 18,5 текс; » ПП и ПЭФ гранулята.
Полиэфирные волокна являются наиболее широко используемыми в российском производстве НМ. Они применяются для изготовления основ под полимерные покрытия, объёмных наполнителей для мебели и утеплителей для одежды, основ кровельных материалов, автомобильных, фильтровальных, обтирочных и др. Наряду со стандартными волокнами используются и специальные, например полые и силиконизированные, применяемые при изготовлении объёмных наполнителей.
Полипропиленовые волокна используются главным образом в производстве самых лёгких нетканых материалов, в том числе санитарно-гигиенического назначения; здесь в силу своей низкой плотности они дают лучшую застилистость.
Благодаря хорошей хемостойкости в грунтовой среде полипропиленовые волокна широко применяются для изготовления геотекстильных нетканых материалов, а лёгкость, хорошая формуемость и технологичность термоскрепления способствуют их использованию в нетканых материалах автомобильного назначения, сорбирующих материалах.
Вискозные волокна и сухая целлюлозная масса — перспективный вид сырья для российской промышленности. Вискозные волокна в силу своей природы являются идеальными для изготовления сухих и увлажнённых обтирочных материалов медицинского, гигиенического и другого потребительского назначения. Среди главных требований, предъявляемых к целлюлозе промышленностью нетканых материалов, — лёгкая разрыхляемость до единичных волоконец, высокие свойства впитывания влаги, химическая чистота.
Какие требования к сырью?
Особенности современных технологий производства нетканых материалов и повышенные требования к качеству новых видов нетканых полотен диктуют особые требования к сырьевым ресурсам подотрасли. По заданию Минпромторга РФ научно-исследовательский институт нетканых материалов (ООО «НИИНМ») совместно с предприятиями, входящими в Ассоциацию изготовителей нетканых материалов (АСИНЕМ), подготовило основные технические требования промышленности к качеству химического сырья.
Полипропиленовые волокна
Совершенствование данной группы волокон должно идти в направлениях придания волокнам регулируемой гидрофильности, большей термостабильности, способности к обработке гидроструйным способом.
В частности, для производства гидроструйных нетканых материалов обтирочного назначения необходимы полипропиленовые волокна, способные удерживать пропиточные жидкости и полностью отдавать их при выполнении обтирочных операций. Такие волокна открывают возможности экономии лекарств, пропиточных лосьонов, моющих средств, отбеливающих реагентов.
Актуальным для данной группы волокон, в случае использования их для производства изделий сангигиены, является их способность сдерживать развитие бактерий, грибков, плесени. Антимикробные свойства должны обеспечивать антимикробную защиту в течение всего срока службы изделия.
При производстве фильтровальных, автомобильных и обивочных материалов необходимы полипропиленовые волокна, способные длительно работать в газовых и жидких средах с температурой до 150‑180 °C, с повышенной стойкостью к окислению и пониженной горючестью.
Полиэфирные волокна
Разработка новых полиэфирных волокон в зависимости от областей применения нетканых материалов должна идти в направлении придания им антимикробных, гидрофильных и огнестойких свойств.
Для производства отдельных видов нетканых материалов требуются специальные полиэфирные волокна: » негорючие за счёт внедрения в полимерные цепочки волокна компонентов, снижающих горючесть; » антимикробные полые сильноизвитые волокна, в которых антимикробные агенты вводятся на стадии образования волокна; » токопроводящие волокна с линейным сопротивлением до 104 Ом / см, полученные путём внедрения сульфатов металлов в оболочку полиэфирного волокна; » полые силиконизированные сильноизвитые волокна (более 10 извитков на 1 см); » цветные волокна и волокна с содержанием регенерированного полимера (до 40‑50 %).
Бикомпонентные полиэфирные волокна («ядро-оболочка», «бок о бок»)
Наличие волокон с расположением «ядро-оболочка», «бок о бок» позволяет расширить ассортимент технических полотен. Концентричный вариант будет использоваться в производстве различных технических и обувных материалах, эксцентричный — предназначен для нетканых материалов, в которых необходим эффект «бугристости», появляющийся под воздействием тепла. Отечественной промышленности необходимы также бикомпонентные волокна, способные расщепляться на сегменты в процессе гидроструйной обработки, что позволит получать материалы с повышенной застилочностью и плотной структурой.
Вискозные волокна
Расширение производства нетканых полотен медицинского и санитарно-гигиенического назначения требует выпуска вискозных волокон, специально предназначенных для гидроструйных технологий. Такие волокна для гидроструйного скрепления должны отделываться непенящими авиважными препаратами (аппретами) для уменьшения образования пуха или отложений в системах водоснабжения.
В изделиях, где необходима высокая степень впитывания (операционных тампонах, перевязочных средств первой помощи, обтирочных изделиях и т. д.), свойства абсорбции вискозных волокон должны быть повышены, например, за счёт введения в прядильно-формовочный процесс полисахаридов, которые усиливают свойства набухания. Абсорбционные свойства также могут быть усилены за счёт физической формы волокна — сложных или звездообразных поперечных сечений, которые обеспечивают повышенную впитывающую способность изделий.
В секторе санитарно-гигиенических и медицинских изделий большим потенциалом обладают вискозные волокна с антимикробными свойствами, полученные различными способами, в том числе путём внесения в вискозную композицию ионообменных смол. При этом модифицированные антимикробные вискозные волокна должны перерабатываться в нетканые материалы широко известными способами (иглопробивным, вязально-прошивным, термоскреплением, гидроструйным).
Учитывая, что «размываемость» становится всё более важным свойством при изготовлении изделий обтирочного назначения, вискозные волокна должны обеспечивать такие материалы способностью распадаться при смывании водой, что делает их экологически дружественными по сравнению с химическими волокнами и нитями.
ПП и ПЭФ гранулят для прямой переработки в нетканые материалы
Полиэфирные смолы предназначаются для производства нетканых материалов из расплава полимера фильерным и раздувным способами. Основными областями использования таких материалов должны стать изделия медицинского и персонального назначения: хирургические халаты, бахилы, тапочки, лицевые маски, куртки, стерильные обёртки, подголовники, скатерти, оболочки подгузников и т. д. Особенно актуальным является производство смол, обладающих сочетанием низкокристаллической и высококристаллической компонент. Первая способствует мягкости, а вторая — прочности материала. Высокая скорость формирования волокон, заложенная в технологическом процессе формирования холста, требует от разработчиков смол повышенной текучести, которые образуются при значительно меньшей температуре переработки, чем у стандартных смол.
В этой связи наиболее востребованными будут смолы, которые позволят получать нетканые материалы, обладающие: » повышенными барьерными свойствами, способными выдерживать высокий гидростатический напор; » повышенной комфортностью благодаря пониженной массе и большей воздухопроницаемости.
Не потеряет своей актуальности потребление вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТФ). Спрос со стороны производителей нетканых материалов на вторичные ПЭТФ-флексы будет возрастать, так как они будут широко использоваться при производстве геосинтетических, агротекстильных волокнистых материалов и других инженерных материалов длительного использования.
Высокий уровень технологии и техники, достигнутый на предприятиях подотрасли, новые повышенные требования к качественным и эксплуатационным характеристикам нового ассортимента требуют освоения химической промышленностью нашей страны новых видов полиэтиленовых волокон, волокон арамидной группы, обладающих повышенной термостойкостью до 500 °С, нановолокон диаметром до 250 нм и менее, прозрачных волокон, которые в России не выпускаются.
Может ли сырьё быть натуральным?
Особенно перспективным для производства НМ будет использование волокон из воспроизводимого сырья. В этой связи для нашей страны особенно актуальным является разработка и применение полимерных термопластичных волокнообразующих смол — полилактидов на базе полимолочной кислоты, получаемых из растительного сырья. Наряду с воспроизводимостью сырья важным преимуществом этих волокон является биоразлагаемость. Основной областью использования данных волокон является производство санитарно-гигиенических полотен по основным технологиям (термоскрепление, иглопрокалывание, гидроструйный способ).
Имеющиеся научные разработки учёных и специалистов, проводимая технологическая модернизация отечественных производств дают повод для осторожного оптимизма по сокращению существующего отставания в области производства нетканых материалов различного назначения — но лишь при условии современного ресурсного обеспечения наших товаропроизводителей.
Вискозные волокна Расширение производства нетканых полотен медицинского и санитарно-гигиенического назначения требует выпуска вискозных волокон, специально предназначенных для гидроструйных технологий. Такие волокна для гидроструйного скрепления должны отделываться непенящими авиважными препаратами (аппретами) для уменьшения образования пуха или отложений в системах водоснабжения.
В изделиях, где необходима высокая степень впитывания (операционных тампонах, перевязочных средств первой помощи, обтирочных изделиях и т. д.), свойства абсорбции вискозных волокон должны быть повышены, например, за счёт введения в прядильно-формовочный процесс полисахаридов, которые усиливают свойства набухания. Абсорбционные свойства также могут быть усилены за счёт физической формы волокна — сложных или звездообразных поперечных сечений, которые обеспечивают повышенную впитывающую способность изделий.
В секторе санитарно-гигиенических и медицинских изделий большим потенциалом обладают вискозные волокна с антимикробными свойствами, полученные различными способами, в том числе путём внесения в вискозную композицию ионообменных смол. При этом модифицированные антимикробные вискозные волокна должны перерабатываться в нетканые материалы широко известными способами (иглопробивным, вязально-прошивным, термоскреплением, гидроструйным).
Учитывая, что «размываемость» становится всё более важным свойством при изготовлении изделий обтирочного назначения, вискозные волокна должны обеспечивать такие материалы способностью распадаться при смывании водой, что делает их экологически дружественными по сравнению с химическими волокнами и нитями.
