Спанлейс (Spunlace) – технология производства нетканого полотна, которая заключается в механическом скреплении волокон (нитей) холста в полотно посредством гидросплетения. Каковы  технологические особенности, а также потенциал применения материала?

Технология

Технология «Спанлейс» возникла в 60-х гг. прошлого века, но впервые была официально представлена в 1973 г. компанией DuPont (Sontara). Sontara – это результат деятельности DuPont и Chicopee, ныне крупнейших производителей спанлейса. С 1990 гг. данная технология была усовершенствована и стала доступной для других производителей.

Технология гидросплетения основана на переплетении волокон материала высокоскоростными струями воды под высоким давлением. Обычно плотно скрепляется на перфорированном барабане с помощью струй воды бьющих под высоким давлением из фарсуночных балок (рисунок 1). За счет этих струй волокна холста связываются между собой. Как результат полотно, полученное таким способом имеет специфические свойства, такие как: мягкость и драпируемость.

Рисунок 1

Кардочесание штапельных волокон (drylaid). Относится к сухому способу формирования холста. В данном случае холст формируется из штапельных волокон и образуется в результате прочеса исходных волокон на чесальных машинах. Волокна прочесываются рабочими органами чесальной машины с игольчатой поверхностью, и укладываются в холст на приемник. Схематически данный процесс представлен на рисунке 2.
 
 

Рисунок 2

Аэродинамический способ формирования холста (airlaid); Это тот же сухой способ образования холста (dry-laid). Однако при данном способе холст формируется из очень коротких штапельных волокон и образуется под воздействием воздушного потока на поверхности перфорированного барабана или сетчатого конвейера. Предварительно разрыхленные и смешанные волокна обрабатываются быстровращающимся чесальным барабаном (или несколькими барабанами), отделяются от чесальной гарнитуры с помощью воздушной струи и транспортируются.
 
 

Рисунок 3

Гидравлический способ формирования холста (wetlaid). Данный способ так же называется бумагоделательным (заимствован из бумажной индустрии). Особенностью данного способа холстоформирования является то, что изготовление нетканых полотен, происходит путем отлива водной суспензии, на сеточную часть бумагоделательной машины.
 
 

Рисунок 4

Спанлейд – Спанбонд (spunlaid – spunbond); При данной технологии холст формируется из непрерывных нитей (филаментов), полученных из расплава полимера. Нити формуются из полимера посредством фильерно-раздувного способа и практически одновременно укладываются в холст.

Рисунок 5

 Надо сказать, что первоначально все спанлейс полотна производились главным образом с помощью dry-laid (сухого) способа образования холста, т.е. до пробивания холста водными струями, он образовывался с помощью прочесывания штапельных волокон. Однако сейчас ситуация несколько меняется. Объемы производства полотен с использованием airlaid и wet-laid технологии увеличиваются. Кроме того, ведущие мировые производители spunlace оборудования (Rieter и Flessner) не так давно смогли предложить потребителям оборудование, сочетающее в себе две технологии – spunlaid (как способ образования холста на основе непрерывных нитей из расплава полимера) и spunlacing (как способ скрепления холста). Данная технология «spunbond-spunlace» обещает быть очень популярной в будущем, поскольку полученный по такому способу производства, продукт объединяет в себе свойства обеих технологий.

Рисунок 6. Виды решетки и готового полотна

Обычно полотно пробивается поочередно с двух сторон. Полотно может проходить через струи воды определенное количество раз (в зависимости от того, какая требуется прочность полотна). Скрепленное полотно проходит на высушивающее устройство, где хорошо просушивается.
При стандартных условиях процесса  (6 рядов (распределителей) струй, давление 1500 psi, плотность 68 г/кв.м.) требуется 800 фунтов воды на 1 фунт продукта. Поэтому очень важно разработать хорошую фильтрационную систему, способную рационально поставлять чистую воду, иначе отверстия инжектора могут забиваться.

Преимущества данной технологии заключаются в следующем:
- отсутствие повреждения волокон (механического воздействия на внутреннюю структуру волокна);
- технология позволяет использовать различные типы волокон и их длины
- скорость формирования полотна огромна – 300-600 м/мин;
- процесс производства экологически чистый
по своему принципу технология стерильна.

Сырье

Исходными материалами для изготовления полотен методом спанлейс чаще всего являются штапельные волокна, получаемые из вискозы, полиэфира, полипропилена, целлюлозы, хлопка.

Вискоза
Синтетическое волокно, получаемое из чистой целлюлозы.
Преимущества материалов из вискозы те же, что и у натуральных волокон:
• приятны на ощупь;
• не вызывают физиологических реакций;
• обладают высокой поглотительной способностью;
• легко поддаются отделке.

Целлюлоза
Целлюлозное волокно – это древесное волокно, которое производится из древесины, поставляется в виде рулонов или кип.

Свойства:
•  гидрофильность;
• быстрое поглощение и надежное удержание воды и других жидкостей;
• возобновляемый ресурс;
• возможность разложения биологическим путем;
• очень выгодная цена по сравнению с другими натуральными и синтетическими
волокнами.

Полиэфир (полиэстер, ПЭФ, ПЭТ, ПЭТФ, полиэтилентерефталат)
Производится способом формования из расплава. На сегодняшний день ПЭТ-волокна образуют самую большую группу синтетических волокон.
Свойства
• плотность 1,38;
•  особо прочный;
•  эластичный;
• устойчив к истиранию;
• светоустойчив;
• не поддается воздействию органических и минеральных кислот;
• водопоглощение всего 0,2 - 0,5%;
• прочность во влажном состоянии такая же высокая, как и в сухом.

Полипропилен (ПП)
Синтетическое волокно, производимое способом формования из расплава из изотактического полипропилена.
Свойства:
• более низкая плотность 0,91;
•  область плавления 165-175°C;
•  область размягчения 150-155°C;
•  волокно устойчиво к агрессивным химикатам;
•  практически отсутствует влагопоглощение;
• надежная устойчивость к истиранию;
• чувствителен к ультрафиолетовому излучению;

Хлопок
Хлопок представляет собой волокнистый материал, который имеет широкое признание среди потребителей за счет своего натурального происхождения.
Положительные свойства хлопка:
• абсорбция;
• разлагаемость биологическим путем;
• газопроницаемость;
• легкость стерилизации;
• теплостойкость;
• высокая прочность во влажном состоянии;
• хорошие изоляционные свойства;
• отсутствие аллергических свойств;
• возможность регенерации;
• мягкость.
 Благодаря высокой абсорбционной способности, хорошей тканеподобной структуре с низким пухоотделением и высокой прочности во влажном состоянии,  хлопок является наилучшим материалом для медицины, техники, косметики, личного потребления и влажных протирочных изделий. Хлопок, обрабатываемый по способу спанлейс, кроме медицинской промышленности может с успехом применяться для производства простыней, салфеток и скатертей, которые могут выдержать 6 – 10 процессов стирки. Изготовленные по этому способу продукты выглядят как лен и могут подвергаться крашению и набивке для получения необходимого внешнего вида.
Как правило, вышеперечисленные волокна используются  в смесях. Синтетические волокна (полиэфир и полипропилен) смешиваются с вискозой или натуральными волокнами (хлопок, целлюлоза). Также любое из описанных волокон может использоваться самостоятельно без примесей.
В соответствии с мировой практикой на рынке распространение получили следующие составы спанлейса:
• вискоза/ полиэфир;
• вискоза/ полипропилен;
• вискоза;
• полиэфир;
• хлопок;
• полипропилен;
• хлопок/полипропилен;
• хлопок/полиэфир;
• хлопок/вискоза;
• целлюлоза/полиэфир;

Состав спанлейса определяет конечную сферу использования материала.

Сухие/влажные протирочные материалы: полипропилен/полиэфир  + вискоза;
Влажные салфетки: полипропилен/полиэфир + вискоза; полипропилен/полиэфир + вискоза + хлопок;
Одежда и белье для операционных: полиэфир/полипропилен + вискоза, целлюлоза + полиэфир; полипропилен/полиэфир + вискоза + хлопок;

Свойства материала

Благодаря скреплению водными струями нетканый материал «спанлейс» приобретает уникальные свойства нетканых материалов, среди которых в первую очередь следует выделить:
• Высокая степень впитываемости (высокая гигроскопичность);
• Высокая воздухопроницаемость (самая высокая среди необъемных нетканых материалов);
• Мягкость и хорошие тактильные ощущения, близкие к натуральным тканям.

Кроме того, отличительными особенностями и преимуществами данного нетканого материала являются:
• Сочетание прочности и тонкости;
• Устойчивость на разрыв;
• Безворсовая структура;
• Нетоксичность;
• Антистатичность;
• Хорошая драпируемость;
• Диаллергенность;
• Отсутствие пилинга;
 
Области применения

Согласно мировой практике спанлейс может применяться в различных отраслях народного хозяйства: