Композитные многослойные материалы

Композитные многослойные материалы СМС («спанбонд» — «мелтблаун» — «спанбонд») или СММС, ССМС, ССММС получают путем соединения указанных нетканых материалов в единое полотно. Это возможно сделать несколькими путями:

1. Путем экструзии волокон «мелтблаун» на готовое полотно нетканого материала «спанбонд», и последующего их скрепления;

2. Путем одновременной экструзии волокон материалов «спанбонд» и «мелтблаун» в различной последовательности на приемную поверхность и последующего скрепления термо- или иглопробивным способами.

Увеличивая число экструдеров можно значительно повысить производительность поточной линии и получать нетканые полотна, содержащие больше трех слоев, например, типов ССМС, СММС, ССММС. Число букв в обозначении типа материала соответствует числу экструдеров, входящих в состав линии. По свойствам все они аналогичны материалу СМС с такой же суммарной толщиной слоёв.

В общем виде свойства материала СМС (и аналогичных ему материалов ССМС, СММС, ССММС) зависят от процентного соотношения слоёв С и M.

Изменяя параметры технологического процесса, можно целенаправленно изменять свойства отдельных слоёв материала СМС и при неизменном аппаратном составе поточной линии получать широкую гамму свойств конечного продукта.

Получаемые композитные материалы в зависимости от количества слоев, их плотностей и вариантов сочетаний (СМ, СМС, СММС) имеют различные потребительские характеристики и могут использоваться в различных областях от производства средств гигиены до изготовления фильтровальных картриджей. В этих случаях слой нетканого материала «спанбонд» выполняет армирующую роль, при этом обладая высокой воздухопроницаемостью. Слой «мелтблаун» служит задерживающим (барьерным) слоем, препятствующим проникновению различных бактерий, мелкодисперсионных частиц, частиц пыли и т.д. Это возможно благодаря его тонковолокнистой структуре с широким распределением элементарных волокон, обладающих высокой воздухо- и влагопроницаемостью.

Рис. 2. Схема получения композитных многослойных материалов

Лекция 14

Нетканый материал Аirlaid

Айрлайд-материал в техническом смысле представляет собой термоскреплённый нетканый материал, содержащий натуральные волокна и добавки.

Основное сырьё для производства данного типа нетканого материала:

- натуральная целлюлоза из хвойных пород древесины.

Известно, что вата из древесной целлюлозы впитывает лучше, чем хлопковая. Кроме того, целлюлоза может впитывать и удерживать до 200% (сверх первоначального веса) воды без изменения своих органолептических характеристик.

Для формования волокнистой смески целлюлоза разволокняется на специальных молотковых мельницах.

- бикомпонентное штапельное волокно.

Структура и размеры волокна для данного технологического процесса подбирались экспериментально и представляются наилучшими. Практически все производители бикомпонентного волокна для айрлайд-процесса при выборе материала оболочки остановили свой выбор на полиэтилене. Этот полимер хорошо изучен в токсикологическом и дерматологическом плане. Его температура плавления лежит в необходимом диапазоне, также волокно, изготовленное на его основе, является чрезвычайно мягким и приятным на ощупь.

Бикомпонентные волокна в процессе изготовления материала перемешиваются с волокнами целлюлозы, далее волокнистая смеска разогревается. Полиэтиленовая оболочка волокон расплавляется, волокна приклеиваются к целлюлозе и друг к другу. После охлаждения до комнатной температуры нетканое полотно становится прочным на разрыв.

- суперабсорбент.

Для повышения впитывающей способности айрлайд-материала в него вводят гранулы суперабсорбента.

Это вещество способно впитывать и удерживать воду и водосодержащие жидкости в количестве, в 50-80 раз превышающем его собственный вес. Современные суперабсорбенты – это безопасные в физиологическом плане вещества, с минимальным уровнем миграции компонентов.

Айрлайд-материал может быть изготовлен трёх основных типов, которые отличаются друг от друга, как по сырьевому составу, так и по назначению:

· Тип первый – нетканый материал, состоящий только из бикомпонентного волокна. Представляет собой очень прочный на разрыв материал, пропускающий жидкости и воздух. Основное назначение такого материала – фильтрация или обёрточный материал для упаковки.

· Тип второй – нетканый материал, состоящий из целлюлозы и бикомпонентного волокна. В зависимости от содержания в материале скрепляющего агента – бикомпонентного волокна – может быть получен материал различной прочности на разрыв. Основное назначение такого материала – гигиеническая продукция: влажные салфетки, ежедневные прокладки, возможно – перевязочный материал.

· Тип третий – нетканый материал, состоящий из целлюлозы, бикомпонентного волокна и содержащий суперабсорбент. Впитываемость такого материала значительно выше, чем у типа 1 и типа 2. Основное назначение такого материала – гигиеническая продукция: прокладки для критических дней, впитывающие простыни для больных, подгузники.

Возможно, изготавливать айрлайд-материал, ламинированный окрашенными и неокрашенными плёнками с различными барьерными свойствами, например, паропроницаемыми, водонепроницаемыми и т.п. Также возможно использование для ламинирования различных полимерных сеток. Такой материал может с успехом применяться в средствах гигиены, медицине, упаковке.

Нетканый геотекстиль

Нетканый геотекстиль - это водопроницаемый материал, изготовленный из натуральных или искусственных полимеров путем механического или термического адгезивного закрепления волокон, нитей или филаментов. Нетканые геотекстили являются самыми распространенными в своей группе. Нетканые геотекстили обладают невысокой прочностью и большой растяжимостью. Удлинение при разрыве этих материалов доходит до 70%. В силу этого нетканые геотекстили применяются как разделительные слои, препятствующие перемешиванию грунтов, а также как фильтры в конструкциях дренажей. Нетканые геотекстили используют и в качестве защиты гидроизоляционных элементов от механических повреждений. Так, нетканые геотекстили используются для защиты геомембран при устройстве противофильтрационных экранов при строительстве полигонов для захоронения отходов.

Области применения геотекстиля:

Дорожное строительство

Образует разделительный, фильтрующий и армирующий слои между нижним грунтом и насыпным материалом. Предотвращает заливание насыпного материала частицами грунта, благодаря чему насыпной материал сохраняет функцию распределения нагрузки и обеспечивает стабильность. Препятствует неравномерному проникновению насыпного материала в грунт, что способствует сокращению расхода материала. Оптимизирует уплотнение так, что насыпной материал не проникает в грунт. Используется в качестве фильтра между грунтом и дренажным заполнителем. Препятствует заливанию дренажного заполнителя или дренажной трубы частицами грунта. Образует армирующий слой на мягком, слабонесущем грунте. Препятствует обрушению откосов. Позволяет строительство дорог даже на слабонесущем грунте. Уменьшает деформацию дорожного полотна.

Строительство тоннелей

Образует защитный и дренажный слои между скальной породой и изоляционным покрытием. Защищает изоляционное покрытие от повреждений шероховатой поверхностью бетона. Защищает изоляционное покрытие от повреждений острым заполнителем. Уменьшает напряжение между бетонной отделкой и горной породой.
Отводит грунтовую и ливневую воду к дренажу.