پارچه غیر بافته شده PP: انواع، خواص و راهنمای کاربردها

چیست PP پارچه غیر بافته شده ?

پارچه نبافته PP - پارچه نبافته پلی پروپیلن - یک ماده ورقه ای است که به جای بافندگی یا بافندگی از طریق اتصال یا به هم پیوستن الیاف پلی پروپیلن از طریق ابزارهای مکانیکی، حرارتی یا شیمیایی تولید می شود. نتیجه یک ماده نساجی مانند با ساختار الیافی پیوسته، بدون درهم آمیختگی نخ و خواصی است که می‌توان با تنظیم درجه پلیمر، قطر الیاف، روش اتصال و وزن پایه به طور دقیق مهندسی کرد. تولید جهانی منسوجات نبافته پلی پروپیلن بیش از 20 میلیون تن در سال است و آن را به یکی از پرحجم ترین منسوجات فنی در جهان تبدیل کرده است.

پلی پروپیلن به سه دلیل انتخاب پلیمری غالب برای منسوجات غیر بافته است: چگالی آن 0.91 گرم بر سانتی‌متر مکعب، پایین‌ترین ترموپلاستیک کالایی است (به معنی پوشش سطح بیشتر در هر کیلوگرم)، نقطه ذوب آن تقریباً 160 تا 165 درجه سانتی‌گراد اجازه می‌دهد تا اتصالات حرارتی قوی، مقاوم‌ترین محلول‌های شیمیایی، مقاومت در برابر اسید و مقاوم‌ترین مواد شیمیایی آن را فراهم کند. برای کاربردهای سخت که در آن الیاف طبیعی با شکست مواجه می شوند.

فرآیندهای تولید و تفاوت های ساختاری آنها

روش تولید قطر فیبر، استحکام باند، بافت سطح و خواص مکانیکی را تعیین می کند. چهار فرآیند اصلی مورد استفاده برای ساخت پارچه غیر بافته PP عبارتند از:

• Spunbond (SS یا SMS): پلی پروپیلن مذاب از طریق اسپینرها اکسترود می شود، به رشته های پیوسته به قطر 10 تا 35 میکرومتر کشیده می شود و روی یک تسمه متحرک قرار می گیرد تا شبکه ای را تشکیل دهد. تار از نظر حرارتی بین غلتک های گرم شده برای اتصال نقاط متقاطع رشته ای به هم متصل می شود. Spunbond PP گسترده ترین نبافته تولید شده در سطح جهان است که استحکام کششی بالا، پایداری ابعادی و وزن پایه ثابت از 10 تا 200 گرم بر متر مربع را ارائه می دهد. پیامک (spunbond-meltblown-spunbond) یک هسته ذوب شده با فیبر ریز را بین دو لایه spunbond ترکیب می کند تا راندمان فیلتراسیون را بهبود بخشد.
• ذوب شده: هوای داغ با سرعت بالا PP اکسترود شده را به الیاف بسیار ریز معمولاً با قطر 0.5 تا 5 میکرومتر ضعیف می‌کند که بسیار ظریف‌تر از رشته‌های اسپان‌باند است. شبکه میکروفیبر دارای یک سطح بزرگ و مسیر جریان پرپیچ و خم است که به PP مذاب فیلتراسیون و عملکرد مانع می دهد. به عنوان لایه اصلی فیلتر در ماسک های تنفسی N95، ماسک های جراحی و پیش فیلترهای HEPA استفاده می شود.
• سوزن زنی: الیاف PP منگنه به صورت یک چوب در می‌آیند و به‌طور مکانیکی توسط هزاران سوزن خاردار که در هر دقیقه از تار می‌کوبند، در هم می‌گیرند. پارچه به دست آمده ضخیم، متراکم و بسیار بادوام است. منسوجات غیر بافته PP سوزنی در ژئوتکستایل ها، آسترهای صندوق عقب خودرو و کاربردهای جایگزین نمد صنعتی استفاده می شود که در آن ضخامت و مقاومت سایشی بیشتر از فیلتراسیون خوب اهمیت دارد.
• پیوند حرارتی (از طریق هوا و کلندری): الیاف اصلی PP/PE یا PP/PP دو جزئی یا با فشار دادن هوای داغ از طریق تار یا با عبور دادن شبکه بین رول‌های کلندری گرم شده، به گرما متصل می‌شوند. پارچه‌های با چسب حرارتی دستی نرم و بلند با قابلیت جذب خوب دارند و بستر اولیه برای پوشش‌های پوشک بچه، محصولات بی‌اختیاری بزرگسالان و دستمال‌های بهداشتی هستند.

خواص کلیدی پارچه غیر بافته PP

بخش های اصلی برنامه

ترکیب پارچه نبافته PP از هزینه کم، قابلیت پردازش و عملکرد قابل تنظیم، آن را به ماده انتخابی در شش بخش عمده مصرف نهایی تبدیل کرده است:

• بهداشتی و پزشکی: ورقه‌های پوشک، روپوش‌های جراحی، روپوش‌ها، ماسک‌های صورت، و روکش‌های استریلیزاسیون بیشترین میزان مصرف مواد غیر بافته PP را به خود اختصاص می‌دهند. پارچه های spunbond و SMS درجه پزشکی باید استانداردهای ISO 13485 و EN 13795 را برای عملکرد مانع و تمیزی ذرات رعایت کنند.
• ژئوتکستایل: پارچه‌های PP سوزن‌پانچ و اسپان‌باند سنگین (100 تا 300 گرم بر متر مربع) در جداسازی پایه جاده‌ها، کنترل فرسایش، فیلتراسیون زهکشی و محافظت از لاینر دفن زباله استفاده می‌شوند. ژئوتکستایل های PP در برابر اسیدهای خاک و تخریب بیولوژیکی برای عمر مفید بیش از 50 سال در کاربردهای مدفون هنگامی که با تثبیت کننده های مناسب فرموله شوند، مقاومت می کنند.
• کشاورزی: Spunbond PP سبک وزن (17-30 گرم در متر مربع) به عنوان پارچه پوشش گیاهی برای محافظت از گیاهان در برابر یخ زدگی، آفات و تگرگ در حالی که 70-85٪ نور فرودی را منتقل می کند، استفاده می شود. برخلاف فیلم پلی اتیلن، PP غیر بافته شده قابل تنفس است، تراکم را از بین می برد و فشار بیماری قارچی را کاهش می دهد.
• فیلتراسیون: ورقه های PP و SMS Meltblown به عنوان رسانه فیلتر در سیستم های HVAC (MERV 8-16)، کارتریج های فیلتراسیون مایع، فیلترهای هوای کابین خودرو و جمع آوری گرد و غبار صنعتی عمل می کنند. بار الکترواستاتیکی که به طور طبیعی حفظ می شود یا به طور عمدی روی PP مذاب اعمال می شود، بدون افزایش مقاومت جریان هوا، راندمان جذب ذرات را به طور قابل توجهی افزایش می دهد.
• بسته بندی: کیسه های خرید غیر بافته PP (80 تا 120 گرم در متر مربع) به مواد غالب کیسه های قابل استفاده مجدد در بازارهایی تبدیل شده اند که کیسه های پلاستیکی یکبار مصرف را ممنوع کرده اند. نبافته PP همچنین در کیسه های پوشاک، پوشش های محافظ مبلمان و بسته بندی های صنعتی استفاده می شود.
• خودرو: منسوجات غیر بافته PP سوزن‌پانچ برای آسترهای تنه، عایق‌های هود، پشتی پانل در و زیرانداز فرش استفاده می‌شوند. وزن سبک، قالب‌پذیری و توانایی جذب یا کاهش صدا، آنها را به جایگزینی مقرون‌به‌صرفه برای اجزای بافته شده یا فوم سنگین‌تر تبدیل می‌کند.

درمان های سطحی و تکمیل عملکردی

PP خام غیر بافته شده آبگریز است. عملیات سطحی اعمال شده در حین یا پس از تولید، محدوده عملکردی مواد را به طور قابل توجهی افزایش می دهد:

• تکمیل هیدروفیل: درمان سورفکتانت یا فعال‌سازی پلاسما، پارچه را برای کاربردهای بهداشتی که در آن‌ها عبور سریع مایع مورد نیاز است، مرطوب می‌کند. روکش های آبدوست بادوام، ترشوندگی را از طریق چندین دوره شستشو حفظ می کنند.
• پرداخت آبگریز / دافع: پوشش‌های فلوئوروکربن یا سیلیکون عملکرد مانع مایع را برای لباس‌های جراحی، روپوش‌های محافظ و روکش‌های مبلمان فضای باز افزایش می‌دهند.
• درمان آنتی استاتیک: ادغام فیبر کربن یا پوشش رسانا از تجمع بار استاتیک در بسته‌بندی‌های الکترونیکی و کاربردهای اتاق تمیز جلوگیری می‌کند.
• تکمیل ضد میکروبی: یون نقره، اکسید روی، یا ترکیبات آمونیوم چهارتایی بر روی پارچه های غیر بافته PP پزشکی و بهداشتی اعمال می شود تا از رشد باکتری ها و قارچ ها بر روی سطح پارچه جلوگیری کند.
• درمان ضد شعله: افزودنی های تشدید کننده بدون هالوژن یا بر پایه فسفر که در رزین PP گنجانده شده یا به عنوان روکش رویی استفاده می شود، پارچه ها را با استانداردهای هوانوردی EN 13501، NFPA 701 و FAR 25.853 مطابقت می دهد.
• تثبیت UV: ترکیبات مستربچ HALS (تثبیت کننده نور آمین مانع) که در بارگذاری 0.3 تا 1.5 درصد گنجانده شده است، عمر سرویس در فضای باز را از هفته ها تا چندین سال افزایش می دهد، که برای پوشش های کشاورزی و کاربردهای ژئوتکستایل حیاتی است.

ملاحظات پایداری

پارچه نبافته PP باعث ایجاد بحث های مداوم در مورد پایداری می شود. از نظر اعتبار زیست محیطی، پلی پروپیلن نیاز دارد تولید انرژی بسیار کمتری نسبت به پلی استر یا نایلون دارد چگالی کم آن به معنی پلیمر کمتر در واحد سطح نسبت به مواد رقیب است و از نظر تئوری به عنوان رزین کد 5 قابل بازیافت است. بر اساس ارزیابی‌های چرخه حیات منتشر شده توسط آژانس محیط‌زیست اروپا، کیسه‌های غیر بافته PP قابل استفاده مجدد، پس از تقریباً 11 بار استفاده، نسبت به کیسه‌های پلی اتیلن یک‌بار مصرف، مزایای زیست‌محیطی خالص به دست می‌آورند.

از نظر مسئولیت، PP یک پلیمر مشتق شده از سوخت فسیلی است که در هیچ چارچوب زمانی عملی در خاک یا محیط های دریایی تجزیه زیستی نمی کند. بازیافت مواد غیر بافته PP آلوده یا کامپوزیت (مانند مواد چند لایه یا چسبانده شده با چسب) در عمل حتی در جایی که زیرساخت های جمع آوری وجود دارد، دشوار است. صنعت با چندین رویکرد پاسخ می دهد:

• PP مبتنی بر زیست تولید شده از پروپیلن مشتق شده از نیشکر (حجم تجاری در حال حاضر محدود)
• منسوجات غیر بافته PP با محتوای بازیافتی با استفاده از رزین PP پس از مصرف یا پسا صنعتی
• دستورالعمل های طراحی برای بازیافت که لمینت ها و افزودنی های ناسازگار را حذف می کند
• بازیافت شیمیایی (تیرولیز) جریان های ضایعات PP مخلوط که در آن بازیافت مکانیکی غیر عملی است

سوالات متداول

• آیا پارچه نبافته PP برای تماس با مواد غذایی و استفاده پزشکی ایمن است؟

  پلی پروپیلن ویرجین ذاتاً غیر سمی است و برای تماس با غذا توسط FDA (21 CFR 177.1520) و مقررات اتحادیه اروپا 10/2011 تأیید شده است. منسوجات غیر بافته PP درجه پزشکی علاوه بر این باید با ISO 10993 برای سازگاری زیستی مطابقت داشته باشند و تحت شرایط کنترل شده برای برآوردن الزامات پاکیزگی ذرات و میکروبی تولید شوند. وجود افزودنی‌های پردازش، رنگ‌ها یا عملیات سطحی ممکن است بر وضعیت نظارتی تأثیر بگذارد و باید برای کاربردهای خاص با تأمین‌کننده تأیید شود.

• نبافته PP چگونه با نبافته پلی استر مقایسه می شود؟

  نبافته PP سبک تر است (چگالی 0.91 گرم در سانتی متر مکعب در مقابل 1.38 گرم در سانتی متر مکعب برای PET) و هزینه کمتری دارد، که آن را برای کاربردهای پوشش منطقه مقرون به صرفه تر می کند. نبافته پلی استر مقاومت حرارتی بالاتری را ارائه می دهد (دمای سرویس تا 150-200 درجه سانتیگراد در مقابل 100 درجه سانتیگراد برای PP)، پایداری ابعادی بهتر در دماهای بالا و مقاومت عالی در برابر اشعه ماوراء بنفش بدون افزودنی های تثبیت کننده. برای کاربردهای گرمایی یا قرار گرفتن در فضای باز، PET با وجود هزینه بالاتر برای هر کیلوگرم، اغلب ترجیح داده می شود.

• برای کیسه های خرید قابل استفاده مجدد چه وزنی از PP غیر بافته شده را باید مشخص کنم؟

  محدوده استاندارد برای کیسه های خرید غیر بافته PP قابل استفاده مجدد 80-120 گرم در متر مربع است. با 80 گرم در متر مربع، پارچه سبک و مقرون به صرفه است، اما دوام محدودی برای بارهای سنگین دارد. 100 گرم در متر مربع رایج ترین مشخصات تجاری است که تعادل خوبی از قدرت، قابلیت چاپ و هزینه را فراهم می کند. 120 گرم بر متر مربع و بالاتر ظرفیت بارگذاری و استحکام درز را برای کاربردهای کیسه های ممتاز به طور قابل توجهی بهبود می بخشد. هر چیزی کمتر از 60 گرم در متر مربع معمولاً برای استفاده مکرر قابل اعتماد بسیار نازک است.

• آیا پارچه نبافته PP را می توان روی آن چاپ کرد؟

  بله. نبافته PP به طور گسترده ای با استفاده از چاپ فلکسوگرافی با جوهرهای مبتنی بر آب یا قابل درمان با UV، چاپ روی صفحه و چاپ جوهر افشان دیجیتال چاپ می شود. از آنجایی که PP انرژی سطحی کمی دارد، درمان کرونا معمولاً قبل از چاپ برای بهبود چسبندگی جوهر و جلوگیری از لکه دار شدن اعمال می شود. چاپ فلکسوگرافی بر روی غیر بافته شده spunbond PP می‌تواند به عرض چاپ تا 3.2 متر در سرعت‌های تجاری دست یابد، که باعث می‌شود تعداد زیادی از کیسه‌های مارک دار، روکش‌های کشاورزی و بسته‌بندی‌های پزشکی مقرون‌به‌صرفه باشد.

• تفاوت پارچه نبافته اس ام اس و اس ام اس چیست؟

  اس ام اس (spunbond-meltblown-spunbond) یک ورقه ورقه سه لایه است: دو لایه spunbond بیرونی استحکام مکانیکی و مقاومت در برابر سایش را فراهم می کند در حالی که یک لایه meltblown مرکزی فیلتراسیون و عملکرد مانع سیال را ارائه می دهد. SMMS یک لایه ذوب شده دوم (spunbond-meltblown-meltblown-spunbond) را برای بهبود عملکرد مانع در وزن پایه یکسان یا کمتر اضافه می کند. SMMS ساختار استاندارد برای روپوش‌ها و پرده‌های جراحی با مشخصات بالاتر است که در آن مقاومت در برابر ضربه مایع باید الزامات EN 13795 سطح 2 یا سطح 3 را برآورده کند.