Введение.

Определение нетканого полотна дается в ГОСТ 16430-83. Это полотно, изготовленное из одного или нескольких видов текстильных материалов или их сочетаний с не текстильными материалами, со скрепленной структурой, исключая тканые и трикотажные полотна, а также войлок.

С 1983 года в области производства нетканых материалов произошли существенные изменения, появились новые виды сырья для их изготовления, а также иные способы их формования. Но, к сожалению, до настоящего времени изменений к вышеназванному ГОСТу не зарегистрировано.

Вообще, классификация современных нетканых материалов представляется весьма условной. В отечественных специализированных изданиях нам не удалось найти единой классификации. Каждое предприятие имеет свои подходы к данному вопросу. Большинство группируют НМ по способам применения, но часто встречается и смешанная классификация. Например, некоторые предприятия сообщают о том, что продают спанбонд и геотекстиль, хотя спанбонд это признак материала по способу его формования, а геотекстиль по назначению. При этом геотекстиль может быть изготовлен по способу спанбонд, а может и другими способами. Дополнительно ситуация осложняется тем, что каждый производитель может аналогичную продукцию называть разными именами. Иными словами, четкой классификации НМ в России в настоящее время не существует. За рубежом, как правило, применяется группировка НМ по конечному назначению.

Мировое производство. В последние годы происходит быстрое развитие производства и расширение ассортимента нетканых материалов как бытового, так и технического назначения. Объёмы производства нетканых материалов растут гораздо более высокими темпами, чем объёмы производства в других секторах текстильной промышленности, и при этом сохраняют устойчивую тенденцию к дальнейшему росту. Это обусловлено тем фактом, что цикл производства нетканых материалов (от получения сырья до выпуска широчайшего ассортимента продукции) занимает кратчайшие временные сроки и не требует масштабных денежных средств.

По оценкам экспертов, мировое производство нетканых материалов в 2006 г. составило 5,23 млн. т. (для справки: в 1991г. выпуск составлял 1,86 млн. т.). Это соответствует фактору роста за 16 лет 2,8 или среднему увеличению больше чем 7% в год.

При подразделении производителей на крупные регионы можно наблюдать некоторые различия. Так, к примеру, в промышленно развитых странах, в которых создаются нетканые материалы, ожидается среднегодовой рост 5%, в других странах в пределах 10%. Наиболее динамично развивается производство нетканых материалов в Китае.

Таблица 1. Рост производства нетканых материалов по отдельным регионам, тыс. тонн

Основные технологии получения нетканых материалов. Технология производства любого нетканого материала включает в себя два обязательных этапа формование собственно полотна и последующее скрепление составляющих его волокон. Третий этап может включать в себя дополнительную отделку пропитку специальными составами, окрашивание и пр.

СПОСОБЫ ФОРМОВАНИЯ ПОЛОТНА:

1. Сухое формование (drylaid)

Это самый старый и поэтому наиболее распространенный и доступный способ. В этом случае полотно формуется соединением волокон механическим путем.

При кардном формовании волокна вытягиваются из кипы с помощью чесальной машины, представляющей собой один или несколько игольчатых барабанов. В результате получается лента заданной ширины из более или менее параллельно ориентированных волокон.

При пневмоформовании (airlayng) короткие волокна, смешиваясь в направленном воздушном потоке, поступают в барабаны, где формируется беспорядочно ориентированная лента. Получаются более рыхлые НМ, чем при кардном способе, менее прочные, отсутствует ориентированная структура

В России до настоящего времени преобладающей технологией остается кардное формование.

2. Формование непосредственно из расплава полимера (spunlaid)

Это сравнительно новый и технических более сложный способ формования НМ. Расплав полимера экструдируется через фильеры, полученные непрерывные нити охлаждаются и поступают на конвейер, где формируется полотно. За счет остаточного тепла нити могут частично соединяться друг с другом.

Часто НМ, получаемые данным способом, объединяют под общим понятием СПАНБОНД. Многие производители или продавцы, видимо, для упрощения, словом спанбонд называют сам способ получения НМ.

MELTBLOWN (Мельтблоун) это усовершенствованная разновидность способа SPUNLAID.

Пожалуй, стоит особо остановиться на материале спанбонд, как одном из наиболее перспективных нетканых материалов. Спанбонд это нетканый материал, который может состоять из 100% полипропилена либо из смеси полипропилена и полиэфира, который находит применение в самых разных отраслях промышленности в качестве дешевого заменителя тканей и как материал для изготовления одноразовой одежды, в том числе медицинской и технической. Материал отличается легкостью кроя, неприхотливостью в хранении. Спанбонд может производиться различных плотностей (от 15 до 150 г/м2) и цветов (белый, черный, коричневый, синий, зеленый, бежевый, красный, голубой, розовый и т.д.). Кроме того, с помощью различных добавок ему можно придать дополнительные свойства: гидрофильность, гидрофобность, антистатичность. В сельском хозяйстве широко применяется спанбонд с УФ-стабилизаторами (агротекс), которые не позволяют материалу разрушаться под воздействием ультрафиолетовых лучей. Спанбонд легко поддается дальнейшей переработке, он нетоксичен, стерилизуется, легко сшивается, сваривается, чистится.

Таким образом, сферы применения спанбонда практически неограничены. Это гео- и агротекстиль, строительство, медицина, фильтрующие материалы, а также материалы бытового назначения (наполнитель для мебели, швейное производство, материалы для уборки помещений и пр.).

По оценке компании Эксим Петролиум, стоимость установки по выпуску спанбонда составляет порядка 7 млн евро. Из-за высокой цены оборудования, спанбонд производится лишь на нескольких российских предприятиях. Это Сибур-Геотекстиль (геотекс, агротекс), Номатекс (марка Геоном), Гекса (марка Изоспан). Комитекс сообщает о намерении начать установку линии по производству спанбонда. В Подмосковье компания Микасс-Пластикс также планирует открыть производство нетканого полипропиленового материала по технологии спанбонд.

В ноябре 2005 г. компания Мануфактура нетканых материалов (Екатеринбург объявила о запуске промышленного производства нетканого термоскрепленного полипропиленового материала типа спанбонд под торговой маркой СПАНТЕКС.

Крупнейшим поставщиком спанбонда на российский рынок является Светлогорское ОАО Химволокно (Беларусь).

Существует множество зарубежных марок спанбонда. Так, датская компания Fibertex выпускает по технологии спанбонд материал Fibertex, который находит широкое применение в автомобильной, мебельной, строительной промышленности, в системах фильтрации.

3. Мокрый способ (wetlaid)

Суспензия из волокон и воды поступает на специальную мембрану, где вода удаляется, остается материал из беспорядочно ориентированных волокон. На сегодня этот способ считается устаревшим, его практически не применяют.

Полученное полотно подвергается дальнейшей обработке с целью скрепления составляющих его волокон.

СПОСОБЫ СКРЕПЛЕНИЯ ПОЛОТНА:

1. Химическое или адгезионное (chemical/(adhesion).

Сформованное полотно пропитывается, покрывается или орошается связующим компонентом (СК). Нанесение СК может быть сплошным или фрагментированным. СК, как правило, применяются в виде водных растворов. В некоторых случаях используют органические растворители.

2. Термическое (thermal)

В этом способе используются термопластичные свойства некоторых синтетических волокон. Иногда используются волокна, из которых состоит НМ, но в большинстве случаев в НМ еще на стадии формования специально добавляют небольшое количество волокон с низкой температурой плавления. Данное соединение может быть осуществлено следующими путями:

а) пропусканием сформованного полотна через нагретые ролики (валы),

б) обдувом полотна горячим воздухом (для более рыхлых НП, содержащих легкоплавкие волокна),

в) акустическим способом (крайне редко) под воздействием тока высокой частоты происходит саморазогрев и размягчение волокон.

3. Механическое (фрикционное) соединение

а) иглопробивной способ полотно пробивается иглами специальной формы, в результате чего волокна, из которых состоит полотно, перепутываются. Данный способ применим для большинства видов волокон. В ряде случаев пробиваются два или более слоев разных полотен, для получения НМ с особыми свойствами. Пример: SMS (спанбонд-мелтблаун-спанбонд).

б) гидроспутывание (SPUNLACING/СПАЙНЛАЙС)/ГИДРОСТРУЙНЫЙ перепутывание волокон достигается пропусканием через полотно тонких струй воды под высоким давлением. Применяется, в основном, для полотен, сформованных кардным способом.

ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НМ

Геотекстильные материалы

Геотекстили – чрезвычайно разнообразный класс материалов, отличающихся по типу используемого сырья, типу и технологии скрепления волокон. В основном, на практике различают нетканые и тканые геотекстили. Последние приобрели в России название высокопрочные полотна и активно применяются в дорожном строительстве, как правило, при укреплении склонов.

Наибольшее распространение получили нетканые иглопробивные полотна из полипропилена плотностью от 100 до 800 г/м2. Причин несколько. Данный материал способен выполнять армирующую, фильтрующую, дренажную и защитную функции. Он активно применяется для армирования дорожных одежд, балластировки газо- и нефтепроводов, гидроизоляции подземных сооружений, а также в комплексе с геомембранами в качестве подстилающего и защитного слоя. Немаловажно и то, что отечественная промышленность оказалась хорошо подготовленной к выпуску данного продукта.

Нетканые геотекстильные материалы получают как по технологии спанбонд, так и сухим способом (кардное формование). Спанбонд в последнее время занимает все более прочные позиции в секторе геотектиля. Скрепление волокон в полотне может производиться иглопробивным, термическим или адгезивным способом. Наибольшее распространение получили иглопробивные и термоупрочненные материалы.

Иглопробивные (ИП) геотекстили характеризуются низким начальным модулем деформации, но имеют высокую деформативную способность (удлинение до 30% без нарушения сплошности). Эти материалы сразу деформируются при приложении нагрузки. Благодаря относительно большой толщине (3-5 мм) и низкой скорости фильтрации иглопробивные материалы практически полностью исключают проникновение в дренажный слой тонкодисперсных частиц. Широкое применение в подземном строительстве получили такие иглопробивные материалы, как Bidim французской фирмы Rhone-Poulenc, Polyfelt австрийской фирмы Polyfelt, российский материал Дорнит.

Термоупрочненные (TУ) геотекстили имеют небольшую толщину (0,1-0,3 мм). Они обладают относительно высоким начальным модулем деформации, подобно тканым материалам, и значительным удлинением при разрыве, подобно иглопробивным. К термоупрочненным материалам относятся: Typar фирмы DuPont (США), Fibertex датской фирмы Fibertex, Terram английской фирмы Terram Ltd. и другие. В отличие от тканых материалов у нетканого геотекстиля с неупорядоченно расположенными волокнами механические свойства не зависят от направления приложения нагрузки. Растягивающие усилия передаются только на одну часть волокон, а другие переориентируются в направлении растяжения.

Высокий спрос на геотекстиль со стороны растущего отечественного строительного рынка, а также конкуренция со стороны зарубежных фирм активизировали работу российских производителей. По мере расширения объема строительных работ тенденция увеличения его поставок будет сохраняться.

Если зарубежные фирмы активно продвигают свою продукцию на российский рынок, используя рекламу, ярмарки, организуя семинары для потребителей, публикуя статьи в специальных журналах, настойчиво работая с конкретными заказчиками, то отечественные производители, к сожалению, слабо используют свои преимущества маркетинговой игры на своем поле. В результате этого поставки геотекстиля предприятиям Газпрома, для МПС и для строительства скоростного участка Шереметьево-2 достались австрийской фирме Полифелт. А геотекстиль под маркой Typar SF производства фирмы Du Pont De Nemours Nonwovens (Люксембург) используется на таких объектах, как третье транспортное кольцо, капитальный ремонт Октябрьской, Московской, Западно- и Восточно-Сибирской железных дорог.

В России существуют десятки предприятий, выпускавших нетканые полипропиленовые полотна для применения в качестве фильтров, подложки для линолеумных покрытий и так далее. В настоящее время большинство из них наладили выпуск геотекстиля со стабильными механическими характеристиками. Безусловным лидером среди них является ЗАО Комитекс, расположенное в Сыктывкаре и выпускающее продукцию международного качества с отличным инженерным сопровождением.

ОАО Комитекс вырабатывает широкую гамму геотекстиля под условным названием Геоком для строительства дорог, обустройства нефтяных и газовых месторождений, защиты откосов от водной и ветровой эрозии, а также устройства дренажных конструкций и т. д. Геоком в отличие вырабатывается кардным методом формования из штапельных волокон с последующим иглопробиванием и термоскреплением.

Аналогом зарубежного геотекстиля от Полифелт и Typar может быть Геотекс производства Сибур-Геотекстиль поверхностной плотностью 200600 г/м2. В зависимости от структуры и способа скрепления Геотекс может использоваться в качестве армирующей, фильтрующей и дренирующей прослоек, а также для балластировки трубопроводов и др.

ОАО Туймазинская текстильная фабрика представляет иглопробивное полотно Техпол, применяемое в качестве разделяющего слоя между основанием дороги и щебнем с целью фиксации дорожного полотна,

До недавнего времени ОАО Московский нефтеперерабатывающий завод имел собственное производство штапелированного полипропиленового волокна и выпускал геотекстиль для различных целей, поверхностной плотностью 3501000 г/м2 по иглопробивной технологии, шириной 200 см. В настоящее время это направление деятельности на НПЗ закрыто.

Геотекстиль, выпускаемый отечественными предприятиями, по ассортименту, номенклатуре и областям применения, а также по качеству не уступает импортному. Разнообразие способов изготовления, технологии и используемого сырья и доступная цена геотекстиля отечественных производителей может удовлетворить любые требования и объемы российского строительного рынка. Активизация отечественных производителей геотекстиля по рекламе своей продукции разными средствами (ярмарки, семинары и др.) – залог того, что они займут достойную нишу на российском строительном рынке.

Материалы бытового назначения

Двойной ежегодный рост мирового рынка нетканых материалов отмечается и в секторе бытовых протирочных полотен, начиная с 1997 г. По данным аналитического маркетингового агентства Euromonitor, в настоящее время он оценивается в $4,5 млрд.

Подъем начался с освоения сектора бытовых и личных гигиенических протирочных материалов. Если ранее традиционно основную долю рынка занимали товары для детей, в настоящее время большую часть его занимают бытовые протирочные нетканые материалы по уходу за домом, а также личные и гигиенические. Детские салфетки, с которых собственно началось развитие рынка протирочных нетканых материалов, до сих пор остаются крупнейшим его сегментом с уровнем продаж в $1,9млрд.

Компания C-Airlaid (Челябинск, Россия) с 2004 года начала выпуск уникального влаговпитывающего материала по технологии AIRLAID. Сегодня Компания C-Airlaid является единственным в России и странах СНГ производителем airlaid-материала. В производстве airlaid-материала используюется: бикомпонентное штапельное волокно производитель Kosa (Америка), Trevira (Германия), Fiber Vision (Дания), беленая целлюлоза Tembec (Америка), суперабсорбент Atofina (Франция) Отличительной особенностью материала является способность к быстрому впитыванию влаги, грязи, различных масел и удержанию их внутри структуры материала в виде геля.

Нетканый материал Thinsulate, разработанный американской фирмой 3M в 1978 году, представляет собой материал, обладающий высокой теплоизолирующей способностью при практически неощутимом весе при равной толщине теплопакета он теплее пуха в 1,5-2 раза. Это свойство обеспечивается благодаря крайне тонким волокнам – средний диаметр волокна Thinsulate составляет 3 мкм (в 25 раз тоньше человеческого волоса). Данный НМ используется в качестве утеплителя для одежды, предназначенной для использования при низких температурах.

Фильтровальные полотна

Международные аналитики рынка нетканых материалов особо выделяют сектор фильтровальных полотен и фильтроэлементов, который до сих пор рассматривается производителями нетканых материалов как рынок с неограниченными и неиспользованными возможностями.

В связи с этим производители ищут все новые области применения нетканых материалов для фильтрации. Перспективы в этой области им предоставляют приоритеты государственной политики в развитых странах, направленные на улучшение экологической обстановки: защита воздуха и воды от загрязнений и т.д.

Кровельные и строительные нетканые материалы

Роль нетканых материалов на кровельном рынке разнообразна – от водозащиты и пространственной стабилизации до шумо- и теплоизоляции. В США и Западной Европе в частном домостроительстве в кровельных работах преобладает использование легких стекловолокнистых матов, обеспечивающих 87% кровельного рынка. При строительстве зданий общественного, коммерческого назначения спектр используемых нетканых материалов весьма разнообразен. Нетканые материалы используются в кровельном производстве для усиления битумных мембран.

Кроме того, нетканые материалы применяются строителями непосредственно как геотекстиль и шумовая теплоизоляция. В кровельном производстве предъявляются жесткие требования к качеству продукции для соответствия техническим стандартам.

Из отечественных производителей следует отметить компанию Гекса, которая с 2001 года начала выпуск материалов серии ‘Изоспан’ для паро-влагоизоляции зданий и сооружений. Изоспан получают по технологии спанбонд, затем подвергают термоскреплению.

Нетканые материалы для медицины и гигиены

Медицинский рынок рынок с большим разнообразием товаров. Среди них – высокотехнологичные ткани, которые используются в специализированных областях применения. Это делает медицину уникальным рынком для промышленности нетканых материалов.

Одним из наиболее перспективных материалов медицинского назначения является Спанлейс. При его изготовлении используются современные технологии обработки натуральной целлюлозы, что даёт возможность получить изделия, заменяющие в медицине марлю и вату и превосходящие по некоторым свойствам последние, например по впитываемости. В производстве Спанлейс используется метод кардного формования с последующим гидроструйным скреплением волокон. Данный материал не содержит посторонних химических примесей и является экологически безопасным.

В составе материала Спанлейс до 80 % вискозных волокон и 20% полиэфирных. Специально созданная пропорция из двух компонентов позволила получить химически чистый и безопасный в медицинском применении материал с поверхностной плотностью 40-100 г/м2 в зависимости от назначения.

В России и странах СНГ подобный материал, к сожалению, пока не производится.

Российский рынок НМ

По данным Росстата, в 2006 г. отечественными предприятиями было выпущено 297,6 млн. кв. м нетканых материалов типа тканей, что на 5,6% превышает объем выпуска в 2005 г. Производство нетканых материалов одна из немногих подотраслей легкой промышленности, в течение последних лет сохраняющая положительные темпы производства.

Таблица 2. Производство нетканых материалов типа тканей в Российской Федерации

Безусловным лидером по производству НМ являлся ОАО Комитекс, на долю которого в 2005 году пришлось 35% от общего объема выпуска данной продукции в стране. На втором месте, с большим отрывом от лидирующего предприятия, находится ООО ‘Сибур-Геотекстиль’. Третье место занимает ООО Дочерняя фирма Номатекс с долей производства 8%. Четвертую и пятую строчки занимают оренбургская компания Промсинтекси ООО Стройпластмасс-СП” (Ульяновская обл.). Отметим, что доли компаний определялись на основе сведений Росстата, информация по ООО Сибур-Геотекстиль получена на основании экспертных оценок, т.к. Росстат данных по этой организации не публикует.

В настоящий момент наше предприятие реализует нетканое полотно на 100% состоящее из хлопка. Купить нетканое полотно в Луганске, Мариуполе, Симферополе, Одессе, Николаеве с доставкой на самых выгодных условиях.

В 2005 году завершено строительство Завода Нетканых Материалов ‘Термопол-Москва’. Предприятие является владельцем ТМ Холлофайбер, укомплектовано австрийским и германским оборудованием. Нетканые полотна производятся из импортного волокна под общим названием Hollow Fiber (к сожалению, в России подобные волокна не выпускаются). Hollow Fiber – полиэфирные полые силиконизированные волокна, скрученные в форме пружин, что обеспечивает изделиям из них уникальные свойства. Нетканые материалы, изготовленные из волокна Hollow Fiber, имеют широкий спектр использования от домашнего текстиля до строительства. Полотно изготавливается методом пневмоформования (или аэродинамическим) с последующим термоскреплением. Материалы из Hollow Fiber хорошо удерживают тепло, быстро восстанавливают форму после сжатия, обладают экологической чистотой и могут быть рекомендованы для изготовления изделий детского ассортимента.

До 2002 года практически на всех предприятиях нетканые полотна выпускались по одному либо двум способам производства. Сегодня ситуация изменилась: 51% от общего объема производства нетканых материалов в 2004 г. было выпущено способом термоскрепления. Значительная доля приходится на нетканые материалы, изготовленные механическим (иглопробивной и холстопрошивной) и комбинированным способами – 38%. И только 9% приходится на клеевой (химический) способ производства нетканых материалов, хотя в 1985 г. по данной технологии выпускалось до 500 млн. кв. м. Снижение выпуска по данной технологии связано в основном с тем, что использование полимерных дисперсий для скрепления волокнистых холстов приводит к существенному увеличению стоимости НМ, а также отсутствием качественного отечественного сырья.

Мировой опыт показывает, что одним из факторов успеха на рынке нетканых материалов является структурное объединение предприятий, производящих химические волокна, и предприятий, производящих и реализующих полученные на их основе изделия (опыт Du Pont, Akzo Nobel, Donghua Chemical Fibre Weaving Co., Светлогорского ПО Химволокно, ОАО Могилевхимволокно и др.). В связи с тем, что производство химических волокон и нитей является одним из наиболее материало-, энерго- и водоемких из всех отраслей химической промышленности, то вложения окупаются достаточно долго. Однако, существует вероятность того, что производители нетканых изделий различного назначения установят оборудование по производству волокон и нитей на собственных предприятиях, что в конечном итоге позволит снизить затраты на производство готового продукта и приведет к увеличению прибыли. Успешным примером такой модели развития являются ОАО ‘Комитекс’, ООО ‘Номатекс’ и молодая челябинская компания ООО Си Айрлайд.

В России новые виды нетканых материалов стабильно вытесняются полотнами, произведенные дедовскими методами из традиционных сегментов потребления, при этом на выпуск именно устаревшей продукции до сих пор сориентирована основная часть предприятий. В этом сегменте производства нетканых материалов наиболее успешно в ближайшие годы будут развиваться предприятия, руководство которых ведет активную маркетинговую политику, и предприятия, входящие в состав холдингов, продукция которых рассчитана на дальнейшее потребление в их структурах или у которых есть сырьевая база для производства продукции на волоконных предприятиях.