Насколько мелким является микроволокно? Все зависит от того, как Вы это определяете, но, по мнению большинства промышленных экспертов, микроволокно меньше большинства волокон, которые используются для производства нетканых материалов, но все же оно не такое мелкое, как нановолокно. У традиционных нетканых материалов волокно обычно имеет диаметр в диапазоне от одного до ста микронов. Нановолокна, производимые целым рядом обработчиков, имеют диаметры в диапазоне от нескольких нанометров до тысячи нанометров. Микрон, или нанометр, равен тысяче нанометров. Используются различные технологии обработки для производства микроволоконных нетканых материалов для таких применений, которые нуждаются в барьерных свойствах и большой площади поверхности, включая специализированный мелтблаун, электропрядение, электровыдувание и использование расщепляемого волокна. Хотя микроволокна уже хорошо зарекомендовали себя в области технологий мелтблауна и микростеклянного влажного холстоформования, следующим этапом считается создание материалов с использованием волокон с еще меньшим диаметром, или нановолокон. Использование микроволокон дает многочисленные преимущества. Они позволяют производителям рулонной продукции создавать прочные и легкие ткани с прекрасной воздухопроницаемостью, впитываемостью, способностью поддаваться драпировке, а также свойствами непрозрачности. Их недостатки в большей степени связаны с требованиями, которые предъявляются к соотношению стоимости и производительности, и количеством производителей, способных с ними работать, нежели со свойствами самих микроволоконных нетканых материалов. Благодаря своим улучшенным эксплуатационным характеристикам, микроволоконные нетканые материалы все больше и больше используются в качестве замены традиционных тканых полотен, хотя они и не обязательно реализуются по более низкой цене. В области фильтрации микро- и нановолокна используются для улавливания все большего количества мелких частиц при сохранении высокой скорости потока материала. Несмотря на предоставляемые функциональные преимущества, они не оправдывают наших ожиданий, когда дело доходит до простоты обращения в процессе производства. Хотя это одна из старейших технологий производства нетканых материалов, технология влажного холстоформования способна обеспечить гибкость, необходимую для производства мембранных материалов, содержащих микроволокна. Одним из последних примеров технологии, которая создана с использованием технологии влажного холстоформования, является технология Disruptor от компании Ahlstrom, для реализации которой используются микростеклянные и наноразмерные волокна. Лауреат награды выставки INDEX08 фильтрующий материал на основе нановолокон Disruptor сочетает в себе два механизма: электрокинетику и механическое улавливание. В число основных свойств входят низкий перепад давления, высокая допускаемая нагрузка и превосходная эффективность фильтрации. В число прочих применений для микроволокон в нетканых применениях, входят бытовые хозяйственные продукты, а также промышленные и медицинские ткани. В области производства одежды, где имеется большой интерес к качественным текстильным материалам из нетканых продуктов на микроволоконной основе, основным недостатком является неспособность обеспечить необходимый захват материала, способность подвергаться драпировке и эстетические свойства. По мнению Тодда Уильямса, менеджера по сегменту нетканых материалов глобального бизнеса компании Eastman Chemical Company, в ответ на имеющиеся потребности промышленности появились такие предложения как двухкомпонентный спанбонд и ткани, изготовленные с применением гидроспутывания. – «Эти подложки позволили получить необходимые текстильные свойства, открыв, тем самым, новые перспективы для новых рынков нетканых продуктов в области производства одежды», - говорит он. – « В области фильтрации наличие синтетических микроволокон в качестве альтернативы или дополнения стеклянных микроволокон открывает перспективы для создания усовершенствованных фильтрующих продуктов». Говоря о всевозрастающей роли, которую играют нановолокна в последних достижениях в области производства фильтрующих материалов, Жером Барриллон, менеджер линии продуктов по фильтрации жидкостей в компании Ahlstrom, подчеркивает: «Постоянной проблемой при разработке фильтрующего материала является обеспечение самой высокой скорости потока через мембрану при улавливании самых мелких частиц и удержание большинства из них так, чтобы они не забивали фильтр. Для того, чтобы этого добиться, разработчики создали фильтрующий материал с использованием микро- и нановолокон, что позволяет улавливать более мелкие частицы без существенного ущерба для скорости потока». В секторе медицинских продуктов компания, специализирующаяся на системах дозирования, Nordson, разработала патентованную технологию для использования полимерных нановолокон в нетканых материалах. Здесь нановолоконная технология была исследована в качестве новой платформы для выращивания клеток и как технология, предоставляющая уникальные возможности для управления размерами пор. В число будущих медицинских применений могут войти изготовление искусственных органов, инжиниринг тканей, кровеносных сосудов, систем доставки лекарственных препаратов и повязок для ран. Нанофазовая технология компании позволяет, по данным компании, наносить распылением до пяти метров. В число применений входят фильтрация в чистой комнате, медицинские или хирургические маски с низким перепадом давления, медицинская одежда, покровные ткани, простыни и прочие продукты с превосходными барьерными свойствами. Изменения технологии. Одной из компаний, которая внесла интересное изменение в микроволоконную технологию, является компания Polymer Group (PGI). Эта компания запатентовала одноэтапную технологию фибрилляции расплавленной пленки, которая обеспечивает высокую пропускную способность, для промышленного производства нетканого полотна с содержанием субмикронного волокна более 99%. В основе технологии многосекционная конструкция сопла с использованием сжатого газа для фибриллирования полимерной пленки с разогретой поверхности стенки сопла. В результате производятся высокооднородные и высококачественные полотна из целого ряда полимеров. Они обладают высоким полимерным сдвигом в отличие от предыдущих конструкций. Субмикронные волокна можно производить с использованием систем сопла от PGI с диапазоном от 0.3 до 0.6 микронов в разомкнутом состоянии, в виде цельных полотен или же в виде слоев в составе композитных структур. Полотна с массой от 0.1 г на кв. м до 200 г. на кв. м можно легко формовать прямо с сопла с использованием целого ряда полимеров. Волокна субмикронного размера или размера для мелтблауна можно изготавливать с моно- или многокомпонентными конфигурациями. Нетканые материалы с улучшенными барьерными свойствами, мягкостью, абсорбирующей способностью, непрозрачностью и площадью поверхности можно использовать для изготовления промышленных и потребительских применений. Пропускная способность при данной технологии зависит, в первую очередь, от используемого полимера, конструкции сопла, а также температуры и давления полимера в ходе обработки. Общая пропускная способность полимеров обычно составляет 25 – 70 кг/ч/м, и может достигать до 2000 кг/ч/м. Можно обрабатывать целый ряд полимеров для получения волокон субмикронного размера или размера для мелтблауна, включая полиолефины, полиэфиры, полиамиды, биоразлагаемые полимеры, полиуретаны, полистиролы, алкидные смолы, поли-гидрокси-лаканоевые кислоты, адгезивы и прочие компаунды, из которых можно производить волокна. Тетсуйа Ватанабе, представляющий отделение по планированию и разработке волоконных материалов компании Kuraray Company Cо., рассказал о недостатках новейшей технологии, которая используется для производства микроволоконных тканей. По словам г-на Ватанабе, двухкомпонентные волокна, создаваемые на основе технологии «острова в море», не имели особого успеха в отрасли по производству одежды, а также при изготовлении промышленных обтирочных материалов для некоторых ниш рынка. «Эти недостатки возникают из-за отсутствия адекватной однородности из-за остающихся скоплений островных компонентов даже после извлечения компонентов «моря», а также ограниченного количества островных компонентов и высокой нагрузки на окружающую среду из-за использования растворителей при удалении «морских» компонентов». Тем не менее, г-н Ватанабе далее утверждает, что за последнее время имеются значительные достижения в области внедрения технологии «острова в море». «Наибольшее значение имеет недопущение образования скоплений «островных» компонентов. Решив эту существенную проблему, мы смогли разработать высокооднородные ткани из субмикронного волокна, и нашли многообещающие возможности для создания новых рынков, таких как рынок фильтрующих материалов». Он добавил, что, с точки зрения общей социальной ответственности, компания считает, что очень важно свести к минимуму воздействия на окружающую среду за счет выбора более безвредных для окружающей среды «морских» полимеров вместо классических «морских» полимеров, которые удаляются с помощью наносящих вред окружающей среде растворителей. Компания Finetex будет поставлять нановолокна Polartee. Finetex Technology Global Limited, компания со штаб-квартирой в Гонконге, подписала соглашение о производстве и распространении с американской компанией Polartee, LLC. В соответствии с этим соглашением, Finetex поставит компании Polartee 17 миллионов квадратных метров нановолокна на протяжении последующих семи лет. Сделка оценивается в 70 миллионов долларов. В компании Finetex считают, что ее партнерство с Polartee является на сегодняшний день самым крупным по потенциальному объему бизнеса в отрасли по производству нановолокон. Нановолоконная технология Finetex предназначена для того, чтобы обеспечить превосходные эксплуатационные характеристики, которые включают эластичность и воздухопроницаемость, которые измеряются за счет определения скорости проницаемости водяных паров нановолокна. Компания Polartee является поставщиком военных тканей в 16 стран мира, включая и США. В результате подписания этого нового соглашения с Finetex, компания планирует расширить свою деятельность за счет начала производства и реализации на рынке одежды для занятий спортом на свежем воздухе, а также зимней одежды, с использованием нановолокон. «Polartee и Finetex намериваются осуществлять партнерство в области устойчивых и масштабных поставок продукта и его разработки», - говорит Джон Чул Парк, глава Finetex. Компания также расширяет свое присутствие на рынках, как в Северной Америке, так и в Европе, и в настоящее время работает над подписанием соглашений о реализации своих фильтрующих и прочих продуктов, которые становятся все более известными и в Северной Америке, и в Европе. В поддержку возобновляемости По мере того, как всеобщие усилия все больше и больше сосредотачиваются на улучшении состояния глобальной окружающей среды, крупные розничные компании, высококлассные брэнды и сами потребители требуют создания более возобновляемых продуктов. «Это заставляет часть глобальных владельцев брэндов нетканых продуктов усиливать свои позиции в области возобновляемости, и, тем самым, навязывать такие же требования участникам своей логистической цепочки, такие как, например, проведение анализов жизненного цикла продуктов», - считает г-н Уильямс из компании Eastman. –«Постоянно возрастающее стремление использовать возобновляемые и безвредные для окружающей среды продукты заставляет производителей микроволоконных продуктов переоценивать существующие технологии». Для того чтобы удовлетворить растущий рыночный спрос на микроволокна, компания Eastman разработала EastONe, диспергируемые в воде сополиэфиры. Спроектированные так, чтобы быть термически стабильными и поддающимися обработке из расплава, сополиэфиры могут прядением преобразовываться в двухкомпонентные волоконные конфигурации, такие как «Острова в море» или сегментированный пирог с использованием целого ряда распространенных полимеров волоконных марок, таких как РЕТ и найлон. По сравнению с прочими двухкомпонентными полимерными системами, для которых необходимы технология промывки едкой щелочью, чтобы получить микроволокна и удалить «морской компонент», EastONe можно легко удалять с помощью встроенной в поточную линию установки для промывки водой; полимер можно извлекать из воды для вторичного применения, а оставшаяся вода рециркулируется для повторного применения для процесса промывки. Это позволяет исключить химический поток отходов из технологии промывки едкой щелочью, и предотвратить разрушение волокон, которое может ослабить микроволокна РЕТ при промывке едкой щелочью. Г-н Уильямс приводит отрасль по производству искусственной кожи как пример сегмента рынка, работающего для удовлетворения спроса на более совершенные подходы, безвредные для окружающей среды. Здесь используются микроволоконные нетканые подложки для создания высококлассных продуктов из искусственной кожи для автомобильного рынка, рынка спортивных товаров, рынков бытовых хозяйственных товаров и одежды. Микроволоконные подложки позволяют производить легкие, прочные синтетические кожаные продукты, которые имитируют внешний вид и тактильные свойства натуральной кожи. «Для того чтобы повысить степень безвредности этих продуктов и технологий для окружающей среды», - говорит он. – «разрабатываются продукты с использованием полиуретановых покрытий на водяной основе, в то же время ищут альтернативные подходы для работы с растворимыми в щелочи полимерами в составе двухкомпонентных волокон, такие как полимеры, растворимые в воде». Нановолокна следующие Ожидается усиление роста объемов нановолоконных нетканых материалов по мере того, как многочисленные рыночные сегменты и области конечных применений продолжают искать улучшенные рабочие параметры, которые способны обеспечить микроволоконные ткани. Сюда относятся продукты для фильтрации воздуха и жидкости, ткани для производства одежды, бытовых хозяйственных продуктов и промышленных применений, искусственной кожи и замшевых продуктов, а также строительных продуктов. С точки зрения компании Eastman, усовершенствованные двухкомпонентные материалы будут играть важную роль при определении направления будущего развития нетканых материалов на микроволоконной основе. «Я предвижу усиление интереса со стороны производителей рулонных продуктов и поставщиков и увеличение инвестиций в производственные активы, с помощью которых можно производить нетканые материалы из микроволокна», - прогнозирует г-н Уильямс. – «Сюда будут входить линии для двухкомпонентного спанлейса и производственные мощности для производства двухкомпонентного волокна для штапельных микроволоконных нетканых технологий». Заглядывая в будущее, можно сказать, что на протяжении последующих десятилетий ожидается значительный рост, по мере того, как компании будут осваивать промышленное производство нановолокон точно так же, как они научились осуществлять промышленное производство микроволокна. «Это будет продолжать стимулировать инновацию и разработку новых продуктов, особенно в области фильтрации, где более мелкие волокна имеют решающее значение для проектирования фильтров со все большей степенью надежности», - говорит г-н Барриллон. – «Применения будущего будут зависеть от способности отрасли запустить в промышленное производство такие технологии, как технологии с крупносерийным использованием нановолокон». Г-н Барриллон также подчеркнул сохраняющуюся необходимость поддерживания пиковых уровней производства при сохранении контроля затрат. «В области фильтрации существует постоянное стремление добиться более высоких эксплуатационных характеристик при большей эффективности при сохранении тех же затрат, что у продуктов предыдущего поколения. Нетканые материалы играют важную роль в решении этой задачи, и в этих мембранах используются более мелкие волокна для достижения нужного результата». Образование нановолоконного партнерства Компания, специализирующаяся на производстве оборудования для нетканых материалов, Oerlikon Neumag, образовало партнерство с компанией Elmarco, s.r.о. Используя сочетание ноу-хау Elmarco в области нановолокон и Oerlikon Neumag в области технологий работы с неткаными материалами, компании планируют предлагать полные технологические решения для нановолоконных применений, таких как звукопоглощающие материалы Nanospider AcousticWeb. Компания Elmarco является поставщиком промышленных производственных линий для изготовления нановолокон способом электропрядения. «Нашей задачей является приобретение хорошо себя зарекомендовавшего инновационного партнера, работающего со всем спектром технологий для производства нетканых материалов», - говорит Павел Новотны, генеральный директор Elmarco. – « Компания Oerlikon Neumag предлагает сеть маркетинга и обслуживания мирового масштаба, она способна положительно реагировать на все требования заказчиков». Штефан Шлихтер, глава отделения кардопрочесывания компании Oerlikon Neumag, считает, что: «Как компания, активно занимающаяся новыми технологиями, Oerlikon Neumag видит большой потенциал в будущем сотрудничестве с Elmarco в области производства сверхлегких нетканых применений. Вместе с компанией Elmarco компания Oerlikon Neumag будет исследовать возможности для внедрения новой нановолоконной технологии на мировом рынке нетканых материалов». Компания Elmarco была основана в 2000 году и в течение года хорошо зарекомендовала себя как поставщик для отрасли по производству полупроводников. Спустя четыре года компания разработала технологию Nanospider, и спроектировала первую промышленную линию для производства нановолокон найлона. www.newchemistry.ru |
