Нетканые материалы (НМ) находят применение как для защиты человека - от вредных воздействий и опасных веществ, гак и для защиты окружающей среды от неблагоприятных последствий техногенной деятельности.
К защитным нетканым материалам среди прочих можно отнести материалы для впитывающих изделий гигиенического назначения,
- материалы для медицинской одежды, простыней, лицевых масок;
- материалы для защитной одежды промышленного назначения;
-материалы для обуви;
-фильтровальные материалы;
-сорбенты или впитывающие материалы для удаления разливов и протечек опасных жидкостей.
Одно из первых защитных изделий в жизни человека - это подгузники разового пользования из нетканых материалов. Основные нетканые детали подгузника - внутренняя и в ряде случаев наружная оболочки, приемно-распределяющий слой и бедерные манжеты. Они составляют ассортиментную группу впитывающих материалов гигиенического назначения - главную в производстве нетканых материалов в ведущих странах.
Тенденцией развития в настоящее время является вытеснение материалов для внутренних оболочек, получаемых текстильным способом из волокон фильерными неткаными материалами, в том числе многослойными типа
"фильерный/фильерный.."(ФФ..).
Для производства бедерных манжет, которые должны предотвращать вытекание жидкости из подгузника по кромкам, используются многослойные материалы типа "фильерный/раздувный/фильерный" (ФРФ), обладающие барьерными водоупорными свойствами.
Приемно-распределяющий слой подгузника может изготовляться различными способами, например, представлять собой материал из бикомпонентных волокон, термоскрепленный прососом горячего воздуха. В будущем с этим материалом могут конкурировать фильерные материалы из бикомпонентных нитей.
В перспективе возможны следующие технологические направления:
-1)производство внутренних оболочек на базе фильерных НМ из более тонких нитей и бикомпонентных нитей;
-2)выпуск более легких, с повышенной водоупорностью комбинированных НМ из более тонких волокон с большим числом фильерных и раздувных слоев для выполнения барьерных функций;
-3)производство растяжимых материалов.
Еще одна тенденция на подходе - внедрение биоразлагаемых материалов, которое пока сдерживается их высокой стоимостью. Сырьем для таких материалов могут, например, стать полилактиды - полимеры молочной кислоты на основе сельскохозяйственного сырья. К важнейшим защитным изделиям медицинского назначения относятся хирургические халаты и простыни. Тенденция их развития - это сочетание повышенных защитных свойств с комфортностью. В этом направлении фирма "Дюпон", используя свою новейшую т.н. "Передовую комбинированную технологию" (АСТ) разработала НМ "Супрел"(Suprel) для хирургических халатов и простыней. Материал отличается сочетанием высокого уровня защитных свойств и комфортности. Он имеет бикомпонентный состав, в котором полиэфир (ПЭФ) придает прочность, а полиэтилен - мягкость и шелковистость. Представляя собой однослойный материал он, тем не менее, обеспечивает повышенную защиту по сравнению с обычным струйным НМ. Фирма-разработчик не раскрывает технологии производства "Супрела", однако, исходя из информации о том, что материал состоит из нитей можно предположить, что он формируется фильерным способом.
Иллюстрацией указанной тенденции может служить и показ на последних выставках новой гаммы материалов "Медисофт" от группы "ПиДжиАй". Для производства этих НМ с повышенной мягкостью и способностью "дышать" используются технологии получения НМ из расплава полимера и гидроструйная. По данным внутренних испытаний мягкость НМ "Медисофт" на 50% выше, чем у стандартных НМ медицинского назначения из расплава полимеров (фильерно/раздувных) и при этом новые НМ демонстрируют барьерно-защитные свойства, которые превосходят требования промышленных стандартов по защите против жидкостей по своему классу применения. В частности эти свойства выше, чем показатель водоупорности в 500мм вод.ст стандарта РВ70 Ассоциации прогресса медицинского инструментария США (AAMI) для медицинской одежды уровня Ш.
Сохраняется тенденция разработки комбинированных материалов с повышенными защитными свойствами. У фирмы "Дюпон" - это материал "Экчурел" (Acturel). В нем на внутренний нетканый полиэфирный слой наносится способом экструзионного покрытия мембранный "дышащий" слой "Хайтрел", а с ним методом клеевого ламинирования скрепляется наружный фильерный материал. "Экчурел" разрабатывался для использования при длительных медицинских процедурах с большим количеством жидкости. Дышащий барьерный материал способен поддерживать максимально комфортную температуру тела в течение длительного времени.
Фирма (Ф.)"Алстром" выпустила новый материал для медицинских халатов, которые одновременно обеспечивает высокий уровень антимикробной (антивирусной) защиты и повышенную комфортность благодаря комбинации сырьевых материалов и структуры. Материал, получивший название "Бресебл Вирал Барьер" состоит из 3 слоев: монолитной мембраны, зажатой между внутренним и наружным материалами, изготовленными из тонких элементарных нитей. Внутренний слой обеспечивает мягкое туше для кожи пользователя, а наружный -дополнительные отталкивающие свойства и прочность. Новый материал отвечает требованиям антимикробной защиты по стандарту ASTM F1671.
Ф."Кардинал Хилскейр" выпустила материал "Тибурон" (Tiburon) для хирургических простынь/покрывал. Этот микроволокнистый комбинированный материал содержит также 3 слоя: впитывающий для жидкостей, непроницаемую мембрану и слой для комфорта пациента.
Вспышка заболеваваний атипичной пневмонии в Азии показала какое большое значение придается использованию лицевых масок. В разработке этих изделий и материалов для них прослеживается четкая тенденция повышения эффективности защиты от мельчайших частиц, включая аллергенную пыльцу растений и вирусные тела, а также от загрязнений в газовой фазе.
Ф/'FMJ КемБио"(США) в 2003г. получила грамоту за лучшее изделие с использованием нетканых материалов - первый гражданский респиратор общего пользования "Квик Искейп Маек" с фильтровальной системой, защищающей в течение 15мин одновременно от биологически и химически опасных воздуха и газов. Его использование предоставляет некоторое время, чтобы покинуть зону поражения. Маска состоит из 6 слоев. Основой системы является запатентованная, предположительно, иглопробивная структура, содержащая активированный уголь, с очень развитой площадью рабочей поверхности, за счет очень малых пор. Благодаря такой "наноструктуре" полотно после специальной обработки пригодно для задержания и нейтрализации мелких биозагрязнителей. Испытания независимыми организациями показали, что полотно обеспечивает значительное уменьшение числа спор бацилл в профильтрованной среде.
Ф."Ямато Босеки" (Япония) выпустила лицевую маску "Диометафи" (Deometaphy), защищающую от пыли и пыльцы растений. Маска 4-слойной структуры состоит из наружного нетканого слоя, слоя с высокоэффективным микроволокнистым фильтром, фильтровального "Диометафи"-слоя и нетканого слоя, контактирующего с поверхностью лица. "Диометафи" обозначает дезодорирующее волокно скрепленное ионной связью с искусственными энзимами, придающими сильный дезодорирующий эффект длительного действия. Оно также абсорбирует аллергены пыльцы и совместно с микрофильтром предотвращает проникновение в организм пыльцы и пыли. Маска оснащена системой плотного прилегания с подгонкой по форме носа.
Ф."Мицубиси Джуко"(Япония) выпустила в феврале 2004 антивирусную лицевую маску "Бивер маск"(Веаvег..). Маска содержит полипропиленовый (ПП) нетканый водоотталкивающий наружный слой, внутренний (обращенный к пользователю) влагопоглощающий ПП-слой и средний нетканый слой из вискозы с иммобилизованным в нем энзимом. Энзим инактивирует вирусы, растворяя их протеиновые оболочки, необходимые для выживания 80% известных вирусов. Поэтому маска "Бивер" эффективна в предотвращении большинства вирусных инфекций, включая атипичную пневмонию и птичий грипп. Не менее важно то, что маска устраняет опасность вторичного распространения уловленных вирусов.
В секторе нетканых материалов для защитной одежды краткосрочного пользования (помимо медицинской) продолжает доминировать ф."Дюпон Нонвовенз" с материалом "Тайвек", который занимает 75% данного рынка и широко использовался при эпидемии атипичной пневмонии, защищая по утверждению производителя от микроскопических объектов, включая тонкие частицы пыли и волокон. Некоторую конкуренцию "Тайвеку" оказывают фильерные ПП НМ, комбинированные НМ типа ФРФ и ламинаты с микропористыми пленками.
В разработках новых НМ основное направление - создание комбинированных материалов (струйных НМ в сочетании с пористыми полиуретановыми пленками, фильерных с "дышащими" пленками и мембранами и т.п.). Экспертами отмечаются: прогресс в разработке "дышащих" пленок/мембран, наиболее быстрый рост потребления одежды с такими пленками и сохранение этой тенденции в будущем.
Ряд защитных функций выполняют НМ и в прокладочных материалах для обуви, обеспечивая комфортные условия для ног. Тенденцией здесь является выпуск материалов с более высокими и более разнообразными функциональными свойствами. Так ф."Камтекс фэбрикс"(Англия) наряду с прокладочным изоляционным материалом "Камбрелл икстрем", который испаряет влагу в 2 раза быстрее, чем большинство других материалов, выпустила нетканую прокладку "Камбрелл плюс", которая подавляет развитие бактерий и грибков, а также электропроводный прокладочный материал, удовлетворяющий европейскому стандарту для электропроводной обуви, благодаря наличию в нем электропроводных волокон.
Ф."Фройденберг" для защиты от колебаний температуры и сохранения ощущения комфорта выпускает прокладочный материал "Комфортемп", относящийся к классу интерактивных и адаптивных. Нетканый материал отличается заключенным в нем фазопереходным веществом в микорокапсулах, которое обеспечивает поглощение тепла при повышении температуры окружающего пространства и выделение тепла при понижении температуры. Сектор фильтровальных нетканых материалов является одним из наиболее динамично развивающихся в промышленности нетканых материалов и предполагается, что объем его рынка за первые 10-12 лет 21 века удвоится.
В разработке и производстве фильтровальных НМ сохраняется тенденция применения микроволокнистых структур, получаемых в частности, способом раздува расплава и способных к повышенной эффективности фильтрации. В ближайшие годы они могут занять до 90% фильтровальных сред на рынках систем кондиционированного воздуха.
Развитием данной тенденции является внедрение субмикронных фильтровальных наноструктур. Практически они могут использоваться, например, в виде нанослоев, осаждаемых на волокнистых подложках, которые можно получать по обычным промышленным технологиям (раздувной, фильерной, бумагоделательной и т.п.). Подобные фильтровальные наноматериалы, в которых действует механизм притяжения частиц силами Ван-дер-Ваальса уже выпускаются по крайней мере 3 фирмами. Некоторые наноструктуры способны также задерживать микробы, включая и вирусы.
Растет применение гофрированных рукавных фильтров, (отличающихся повышенной жесткостью) в секторах фильтрации средней эффективности и высокотемпературной.
Их доля уже достигла не менее 10% от всех рукавных фильтров. Главное преимущество гофрированных рукавов - повышенная площадь фильтрации.
К новым тенденциям относится использование в качестве фильтровальных материалов получаемых струйным способом.
Одним из первых разработчиков фильтровальных гидроскрепленных НМ является группа "ПиДжиАй" (США) с материалом "Дьюрапекс", получаемым по технологии "Апекс", комбинирующей передовые технологии холстоформирования и струйного скрепления с высокотехнологичной отделкой. "Дьюрапекс" отличается пониженным средним размером пор, их плотным контролируемым распределением, повышенными равномерностью, эффективностью фильтрации и сроком службы при пониженном перепаде давления. При использовании в качестве рукавного фильтра он отвечает строгим требованиям стандарта Управления охраны окружающей среды США ЕРА РМ 2.5 по эмиссии частиц загрязнений. Возможно наибольший практический интерес представляет то, что поверхностная плотность НМ "Дьюрапекс" составляет примерно ЗЗОг/м2 в сравнении со стандартным ПЭФ иглопробивным войлоком в 500г/м2 .
Данный НМ признавался в США новаторским фильтровальным материалом в 2002 и 2003гг. Однако несмотря на заявления о том, что НМ "Дьюрапекс" имеют в 2 раза больший срок службы, чем традиционные, их внедрение взамен обычных иглопробивных ПЭФ НМ идет не так быстро как предполагалось.
Дополнительным преимуществом струйного скрепления при изготовлении фильтровальных НМ с каркасом может оказаться более щадящее, чем при иглопрокалывании, воздействие на нити каркаса. Первоначальное подтверждение этому получено в недавних исследованиях, проведенных в Саксонском текстильном институте при разработке гидроскрепленных НМ "Хайкофил" для высокотемпературной фильтрации газов.
В этом же институте проведены исследования, которые показывают преимущества гидроструйной отделки иглопробивных фильтровальных НМ в отношении эффективности фильтрации перед обычными иглопробивными НМ и подобными НМ с фторполимерным покрытием.
Продолжает развиваться такое направление, как фильтрация с улавливанием и/или разложением нежелательных газовых компонентов фильтруемой среды - т.н. газофазная фильтрация. Наряду с традиционными НМ, содержащими активированный уголь разрабатываются и находят применение НМ с другими специальными адсорбентами: оксидными (оксид алюминия, цеолит) и органическими, а также с катализаторами реакций химического разложения.
Среди примеров - разработка ф."Алстром" системы "Винео" очистки воздуха в винных подвалах. В ней используется фильтровальный материал, наполненный активированным углем и покрытый двуокисью титана, которая инициирует стадию газофазного катализа в условиях воздействия УФ-облучения от УФ-ламп, которыми оснащена кондиционная система "Винео". Фотокаталитический процесс запускает цепочку реакций окисления, которые поглощаю! гидроанизолы, хлорфенол и другие нестабильные химические соединения, устраняя тем самым факторы, вызывающие ухудшение вкуса вина.
Ф."Дейкин KK" (Daikin, Япония) успешно применила технологию фотокаталитической окиси титана к фильтровальным материалам. Первое коммерческое применение относится к воздушному фильтру, выпущенному в августе 2003. Этот фильтр демонстрирует высокий уровень адсорбции по отношению к бактериям. Кроме того, поглощая УФ-лучи фильтр генерирует активный кислород и разлагает органические соединения, выделяемые вирусами и бактериями. НМ с закрепленной новым способом на ПЭФ-волокнах активной фотокаталитической окисью титана разработан также ф."Джапан Вайлин".
Сохраняется также тенденция выпуска "традиционных" антимикробных фильтровальных НМ, подавляющих развитие микробов в отличие от некоторых наноструктур, которые способны просто их задерживать.
Сообщения о выпуске фильтровальных НМ с антимикробной активностью в последнее время относились к фильтрам для воды в плавательных бассейнах и бассейнах с лечебной водой.
Ф."БиБиЭй Фильтрейшн"(США) выпустила фильтровальный фильерный ПЭФ НМ "Римей Эдвентидж" с антимикробной защитой, обеспечиваемой антимикробным реагентом "Микробан". Материал удовлетворяет регистрационным требованиям Управления охраны окружающей среды США в отношении обработанных изделий для плавательных и лечебных бассейнов.
Ф."Холлингсворт энд Воуз" разработала для тех же целей фильтр "АкваШуа AG", содержащий антимикробные волокна "ФоссШилд", включающие соединения серебра. Он значительно снижает уровень загрязнения воды бактериями, грибками и водорослями.
После большого успеха этого изделия фирма запланировала расширение мощностей по выпуску антимикробных фильтровальных НМ. Еще одним видом защитных НМ являются впитывающие полотна для сбора и удаления жидкостей. При их разработке выбор сырья и структур определяется характеристиками соответствующей жидкости.
Для сбора и удаления разливов нефтепродуктов на поверхности воды преимущественно разрабатывались раздувные НМ из Jill в виде скрепленных холстов и холстов с низкой связностью. Для облегчения манипуляций с насыщенными полотнами и изделиями несвязные структуры используются в сочетании с упрочняющими изделиями в виде сетчатых рукавов или армирующих полотен, например фильерных.
К базовым разработкам в этой области относится структура в виде рукава из фильерного НМ, набиваемого впитывающими материалами: раздувными, отходами других НМ. Популярной разработкой стали впитывающие изделия для машин с подтеканием масел. Поставляются изделия в виде валиков, подушек, более усложненных матов, поверхностной плотности 175-400г/м2 . Например в США ф."Нью Пиг" выпускает в виде матов материалы для впитывания утечек и пролитых жидкостей, таких как нефтепродукты, СОЖ, растворители, концентрированные жидкости в количестве до 10 раз превышающем собственную массу. Маты содержат несколько слоев перфорированного термоскрепленного полипропиленового материала с дополнительным точечным скреплением ультразвуковым способом для придания прочности и стойкости на истирание. Перфорации повышают впитывающую способность и скорость всасывания жидкостей.
Разработаны и значительно более эффективные сорбенты. Так, ф."Савада Менко" (Япония) выпустила на базе НМ, содержащего натуральное волокно, впитывающий материал "Савада Ойл Кэтчер", который отличается оптимизированной плотностью, способствующей нефтепоглощению на уровне, в 34 раза превышающем собственную массу. Но пока же предпочтительными в Японии для улавливания нефтепродуктов являются полипропиленовые фильерные полотна благодаря наименьшей потере прочности после впитывания и достаточной износостойкости при повторном применении.
Подводя итог, можно сказать о том, что сектор нетканых материалов защитного назначения является одним из наиболее динамично развивающихся и перспективных в промышленности нетканых материалов. Эти материалы удовлетворяют насущные жизненные потребности, а прессинг техногенной деятельности и возрастающая частота чрезвычайных ситуаций делают их применение все более необходимым.
В технологическом плане сдвиги в разработке и производстве данных материалов идут в направлении к фильерным и раздувным технологиям переработки расплава полимеров, гидроструйной технологии скрепления, применения микроволокнистых и наноструктур и комбинированных материалов.
|
