پارچه نبافته چیست؟ انواع، کاربردها و نحوه مقایسه آن با پارچه بافته شده

پارچه نبافته چیست؟

پارچه نبافته یک ماده ورقه ای صاف و منعطف است که مستقیماً از الیاف یا رشته هایی که توسط ابزارهای مکانیکی، حرارتی یا شیمیایی به هم متصل شده اند - بدون هیچ گونه بافندگی، بافندگی یا تشکیل نخ ساخته شده است. در جایی که منسوجات معمولی به الیاف نیاز دارند که ابتدا به نخ ریسیده شوند و سپس از طریق ماشین بافندگی یا بافندگی در هم آمیخته شوند، منسوجات نبافته هر دو مرحله را به طور کامل نادیده می گیرند: الیاف از ماده خام به ورق پارچه تمام شده در یک فرآیند تولید پیوسته تبدیل می شوند.

نتیجه یک کلاس مواد با طیف وسیعی از خواص، بسته به نوع الیاف، روش تشکیل شبکه، و تکنولوژی اتصال مورد استفاده در تولید است. منسوجات نبافته را می توان به گونه ای مهندسی کرد که نرم یا سفت، جاذب یا دافع، یکبار مصرف یا بادوام، مات یا شفاف، نفوذپذیر در برابر هوا و آب یا کاملاً مانع تشکیل شوند. این تطبیق پذیری - همراه با سرعت تولید بالا و هزینه مواد کم - به همین دلیل است که پارچه های نبافته اکنون تقریباً در هر صنعتی ظاهر می شوند: مراقبت های بهداشتی، بهداشت، کشاورزی، ساخت و ساز، خودرو، فیلتراسیون، بسته بندی و مهندسی ژئوتکنیک.

تولید جهانی پارچه های منسوج از حد فراتر رفت 12 میلیون تن در سال طبق داده های اخیر صنعت، با رشد مداوم تقاضا در سال 6-8٪. بیشترین حجم کاربردها محصولات بهداشتی (پوشک، مراقبت از زنان، بی اختیاری بزرگسالان)، محصولات پزشکی و جراحی و ژئوتکستایل است - که هر کدام به ترکیب خاصی از خواص بستگی دارد که منسوجات نبافته نسبت به هر ماده جایگزین مقرون به صرفه تری ارائه می دهند.

پارچه های نبافته چگونه ساخته می شوند

تولید غیر بافته شامل دو مرحله متوالی است: تشکیل وب (ایجاد لایه ای از الیاف با چیدمان شل) و پیوند دادن (تثبیت وب به یک پارچه منسجم با یکپارچگی ساختاری). روش تشکیل تار و روش پیوند با هم ساختار پارچه نهایی، احساس دست، استحکام و ویژگی های عملکرد را تعیین می کنند.

فن آوری های اصلی تشکیل وب هستند اسپان باند (رشته های پیوسته که مستقیماً از مذاب پلیمر اکسترود شده و روی یک تسمه متحرک قرار می گیرند) ذوب شده (پلیمر اکسترود شده از طریق نازل های ریز با هوای داغ با سرعت بالا برای تولید الیاف زیر میکرون)، خشک شده (الیاف منگنه کارتی شده یا با هوا در یک شبکه قرار داده شده اند)، و مرطوب (الیافی که در آب پراکنده می شوند و روی صفحه ای رسوب می کنند، مشابه کاغذسازی). روش های باندینگ شامل پیوند حرارتی (الیاف ذوب کننده حرارت و فشار در نقاط تماس)، پیوند شیمیایی (لاتکس بایندر اعمال شده روی وب)، درهم تنیدگی هیدرولیکی (فشارهای آب پرفشار که به طور مکانیکی الیاف را در هم می‌گیرند)، و سوزن زدن (سوزن های خاردار به طور مکانیکی الیاف را با نفوذ مکرر به هم متصل می کنند).

پلی پروپیلن Spunbond نبافته: پرمصرف ترین منسوجات نبافته

در میان انواع پارچه های نبافته، اسپان باند polypropylene (PP spunbond) این محصول با بیشترین حجم در سطح جهانی و ماده مرجعی است که اغلب منسوجات نبافته دیگر با آن مقایسه می شوند. تسلط آن از ترکیب هزینه کم پلی پروپیلن و خواص پردازش عالی با کارایی فرآیند تولید اسپان باند ناشی می شود.

در تولید اسپان باند، گلوله های پلی پروپیلن ذوب شده و از طریق یک صفحه اسپینر حاوی هزاران سوراخ ریز اکسترود می شوند. رشته های در حال ظهور توسط هوای با سرعت بالا کشیده می شوند تا زنجیره های پلیمری را جهت دهی کنند و قطر رشته را کاهش دهند - معمولاً به 15-35 میکرون برای اسپان باند استاندارد در مقایسه با 0.1-3 میکرون برای مذاب. رشته‌های پیوسته به‌طور تصادفی روی یک تسمه نقاله متحرک قرار می‌گیرند تا شبکه‌ای را تشکیل دهند، که سپس از رول‌های تقویم گرم شده عبور می‌کند که رشته‌ها را به صورت حرارتی در نقاط عبورشان به هم متصل می‌کند. پارچه تمام شده برای تبدیل یا استفاده مستقیم به رول پیچ می شود.

خواص PP spunbond برای طیف وسیعی از کاربردها مناسب است. پلی پروپیلن ذاتا آبگریز است - به جای جذب آب، آب را دفع می کند - که باعث می شود پارچه اسپان باند تصفیه نشده به طور طبیعی در برابر نفوذ مایع مقاوم باشد. درمان‌های سطحی می‌توانند این را معکوس کنند: درمان کرونا یا استفاده از روکش آبدوست، پارچه را برای صفحات بالای محصولات بهداشتی و کاربردهای پزشکی که نیاز به مدیریت مایع دارند، جذب می‌کند. PP spunbond همچنین از نظر شیمیایی نسبت به اکثر اسیدها، قلیاها و حلال ها بی اثر است. مقاوم در برابر رشد قالب و باکتری؛ و به طور کامل در جریان زباله پلی پروپیلن قابل بازیافت است.

وزن پارچه در PP spunbond بر حسب گرم بر متر مربع (gsm) بیان می شود. نمرات سبک از 10-20 گرم در متر برای اجزای محصولات بهداشتی و پوشش های زراعی کشاورزی استفاده می شود. وزن های متوسط از 25-60 گرم در متر کاربردهای پزشکی و جراحی، پوشاک محافظ و کیسه های خرید قابل استفاده مجدد را پوشش دهید. نمرات سنگین تر از 80-200 گرم در متر در ژئوتکستایل ها، غشاهای ساختمانی و فیلتراسیون صنعتی استفاده می شود. یک خط تولید اسپان‌باند می‌تواند طیف وزن کامل را با تنظیم سرعت خط، توان پلیمر و فشار تقویم تولید کند.

منسوجات نبافته کامپوزیت اس ام اس و اس ام اس

یکی از مهم ترین فرمت های محصول در منسوجات پزشکی و بهداشتی نبافته است پیامک (Spunbond-Meltblown-Spunbond) لمینت SMS دو لایه بیرونی spunbond را برای استحکام و نرمی با یک لایه درونی Meltblown برای عملکرد مانع ترکیب می‌کند. الیاف PP ذوب شده به قدری ریز هستند (اغلب کمتر از 1 میکرون) که یک شبکه فیبری بسیار متراکم و پرپیچ و خم ایجاد می کنند که قادر است باکتری ها، ویروس ها و ذرات ریز را مسدود کند و در عین حال تنفس باقی بماند. ساخت و سازهای SMMS و SMMMS برای افزایش عملکرد مانع، لایه‌های مذاب اضافی اضافه کنید، و مواد استاندارد در لباس‌های جراحی، پارچه‌ها و لایه‌های تنفسی معادل N95 هستند. لایه های اسپان باند بیرونی از هسته شکننده مذاب در برابر سایش محافظت می کند و استحکام کششی مورد نیاز برای ساخت و جابجایی لباس را فراهم می کند.

پارچه بافته شده در مقابل پارچه نبافته

پارچه های بافته شده و نبافته هر دو ساختارهای نساجی مسطح هستند، اما معماری الیافی، فرآیندهای تولید، مشخصات عملکرد و ساختار هزینه آنها اساساً متفاوت است. انتخاب بین آن‌ها برای یک کاربرد معین به این نیست که یکی برتر باشد – هر کدام دارای مزیت‌های واضحی هستند.

مهمترین تمایز عملی دوام در مقابل هزینه است. پارچه های بافته شده برای استفاده مکرر مهندسی شده اند - ساختار نخ درهم آمیخته آنها در برابر سایش مقاومت می کند و یکپارچگی را از طریق شستشو، تا شدن، و استرس مکانیکی در طول سالها کار حفظ می کند. منسوجات نبافته در اکثر پیکربندی‌ها برای کاربردهای یکبار مصرف یا محدود بهینه‌سازی شده‌اند، جایی که هزینه مواد باید به اندازه‌ای کم باشد که دفع پس از استفاده را توجیه کند. این محدودیت فناوری نیست - هدف طراحی است. یک روپوش جراحی یکبار مصرف که قیمت آن 0.80 دلار است و محافظت از مانع قابل اعتمادی را برای یک روش ایجاد می‌کند، راه‌حل بهتری نسبت به لباس‌های بافته شده قابل استفاده مجدد است که به زیرساخت استریلیزاسیون نیاز دارد و هزینه آن چندین برابر در هر چرخه است.

منسوجات نبافته بادوام وجود دارند - ژئوتکستایل های سوزنی که در پایه های جاده ها و سیستم های زهکشی نصب می شوند برای عمر مفید 25 تا 50 سال طراحی شده اند و پارچه های کشاورزی PP سنگین اسپان باند برای چندین فصل رشد مجددا استفاده می شوند. اما منطق اقتصادی منسوجات نبافته در بخش های یکبار مصرف و استفاده محدود که تقریباً به طور کامل جایگزین جایگزین های بافته شده اند، قانع کننده تر است.

پارچه نبافته کاربردهای پزشکی

مصارف نهایی پزشکی و جراحی یکی از پرتقاضاترین و با ارزش ترین بخش های صنعت نبافته را نشان می دهد. الزامات سختگیرانه است: پارچه باید عملکرد سد میکروبی قابل اعتمادی را ارائه دهد، عاری از ذرات یا آلاینده هایی باشد که می توانند زمینه های استریل را به خطر بیندازند، استانداردهای تنظیم شده برای مقاومت در برابر مایعات را رعایت کند، و برای کارکنان بالینی که آن را برای مدت طولانی می پوشند راحت باشد. منسوجات نبافته - به ویژه کامپوزیت های پلی پروپیلن SMS و SMMS - همه این الزامات را با هزینه ای برآورده می کنند که دور انداختن یکبار مصرف را از نظر اقتصادی مقرون به صرفه می کند، که خطر آلودگی مجدد مرتبط با منسوجات بافته شده جراحی قابل استفاده مجدد را حذف می کند.

روپوش و روپوش جراحی

روپوش‌های جراحی و پرده‌های عملی که از پارچه نبافته SMS ساخته شده‌اند تحت استانداردهای EN 13795 (اروپا) و AAMI PB70 (ایالات متحده) طبقه‌بندی می‌شوند که چهار سطح عملکرد را بر اساس مقاومت در برابر مایع و کارایی مانع میکروبی تعریف می‌کنند. نواحی بحرانی - آستین ها و سینه لباس جراحی، ناحیه فنستراسیون یک پارچه - به بالاترین سطح عملکرد نیاز دارند که معمولاً با ساختارهای SMMS یا SMMMS در وزن 40 تا 60 گرم در متر بدست می آید. مناطق غیر بحرانی از اسپان باند استاندارد سبک تر و قابل تنفس تر برای کاهش استرس گرمایی بر روی پوشنده استفاده می کنند. تغییر از منسوجات جراحی بافته شده قابل استفاده مجدد به لباس های یکبار مصرف غیر بافته، به دنبال شواهدی مبنی بر اینکه منسوجات قابل استفاده مجدد، حتی پس از شستشو و عقیم سازی معتبر، سطوح آلودگی باکتریایی بالاتری نسبت به منسوجات یکبار مصرف جدید حفظ کردند، به طور قابل توجهی تسریع شد.

ماسک صورت و ماسک تنفسی

ماسک‌های صورت جراحی و ماسک‌های فیلترکننده صورت (FFP2/FFP3 در اروپا؛ N95/N99 در ایالات متحده) برای عملکرد فیلتراسیون کاملاً به پارچه‌های نبافته وابسته هستند. یک ماسک جراحی استاندارد سه لایه از یک لایه داخلی نرم باند اسپان باند برای راحتی صورت، یک لایه میانی مذاب برای فیلتراسیون باکتریایی و یک لایه بیرونی اسپان باند برای یکپارچگی ساختاری و مقاومت در برابر پاشش مایع تشکیل شده است. مذاب با بار الکتریکی - جایی که به شبکه فیبر یک بار الکترواستاتیک دائمی در طول یا بعد از تولید داده می‌شود - با جذب ذرات آئروسل باردار علاوه بر رهگیری مکانیکی، کارایی جذب ذرات را به‌طور چشمگیری بهبود می‌بخشد و سطوح عملکرد BFE ≥98% و PFE ≥98% مورد نیاز برای ماسک‌های درجه پزشکی را ممکن می‌سازد.

محصولات مراقبت از زخم و بهداشت

پارچه های نبافته جزء ساختاری بیشتر پانسمان های زخم، سواب ها و پدهای استریل مورد استفاده در مراقبت های بالینی و خانگی زخم را تشکیل می دهند. منسوجات غیر بافته هیدرودرمیده ویسکوز-پلی استر به طور گسترده ای برای لایه های تماس زخم استفاده می شود، ترکیبی از نرمی، جذب و خواص کم پرزدگی. در موارد بهداشتی، منسوجات غیر بافته شده از طریق اسپان باند و باند هوا، لایه بالایی پوشک های یکبار مصرف، محصولات بی اختیاری بزرگسالان و اقلام بهداشتی زنانه را تشکیل می دهند - لایه ای که مستقیماً با پوست تماس دارد. این صفحات رویی با سورفکتانت‌های آبدوست پردازش می‌شوند تا اجازه عبور سریع مایع را بدهند، در حالی که ساختار فیبر PP آبگریز از ریزش مجدد جلوگیری می‌کند و سطح پوست را خشک نگه می‌دارد.

بسته بندی استریلیزاسیون

ابزار و وسایل پزشکی استریل شده توسط اکسید اتیلن، تشعشع گاما یا بخار در کیسه‌های نبافته و بسته‌بندی‌هایی بسته‌بندی می‌شوند که باید اجازه نفوذ گاز یا تشعشعات ضدعفونی‌کننده را در طول چرخه استریل‌سازی کنند، سپس پس از آب‌بندی تا زمان استفاده، مانع میکروبی را حفظ کنند. منسوجات نبافته Spunbond پلی استر و PP با توزیع اندازه منافذ کنترل شده مواد استاندارد برای این کاربرد هستند که در برابر الزامات ISO 11607 برای یکپارچگی بسته بندی و عملکرد مانع میکروبی آزمایش شده اند.

استفاده از پارچه نبافته در سراسر صنایع

فراتر از مراقبت های بهداشتی، پارچه های نبافته اجزای جدایی ناپذیر در طیف گسترده ای از صنایع و دسته بندی محصولات هستند.

کشاورزی

پوشش های گیاهی PP spunbond سبک (10 تا 20 گرم در متر) به طور گسترده در باغبانی تجاری و سبزی کاری برای محافظت از محصولات در برابر یخ زدگی، حشرات و اشعه UV استفاده می شود و در عین حال امکان انتقال نور، گردش هوا و نفوذ بارندگی را فراهم می کند. منسوجات نبافته پوشش زمین (50 تا 150 گرم در متر، PP سیاه تثبیت شده با اشعه ماوراء بنفش) رشد علف های هرز را با مسدود کردن نور سرکوب می کنند و در عین حال در برابر آب نفوذپذیر می مانند - جایگزین مالچ های فیلم پلاستیکی که تخریب شده و به میکروپلاستیک ها تکه تکه می شوند. منسوجات نبافته ژئوتکستایل اسپان باند و سوزنی در آستر ظروف مهدکودک، لایه‌های جداکننده رسانه در حال رشد و پایه‌های بستر هیدروپونیک استفاده می‌شوند.

مهندسی ساخت و ساز و ژئوتکنیک

ژئوتکستایل های سوزنی سوراخ شده و spunbond یکی از بزرگترین کاربردهای منسوج از نظر وزن هستند. آنها چهار وظیفه را در مهندسی عمران انجام می دهند: جدایی (جلوگیری از اختلاط لایه های مختلف خاک یا سنگدانه)، فیلتراسیون (اجازه دادن به آب با حفظ ذرات ریز خاک) زهکشی (انتقال آب در طول صفحه پارچه)، و تقویت (افزایش مقاومت کششی به خاکهای زیربنایی ضعیف). منسوجات ژئوتکستایل در ساخت و ساز زیربنای راه و راه آهن، سیستم های زهکشی دیوار حائل، لایه های محافظ لاینر دفن زباله، کنترل فرسایش ساحلی و تثبیت خاکریز مشخص می شوند. غشاهای بسته بندی خانه - موانع هوای قابل تنفس که در پشت روکش بیرونی نصب شده اند - از پلی اتیلن spunbond یا منسوجات غیر بافته PP مهندسی شده اند تا در برابر نفوذ آب مایع مقاومت کنند و در عین حال اجازه می دهند بخار آب از مجموعه دیوار به بیرون عبور کند.

خودرو

یک وسیله نقلیه مسافربری متوسط تا زمانی که خط تولید را ترک می کند، دارای 20 تا 30 جزء منسوجات مجزا است. منسوجات نبافته سوزنی و با چسب حرارتی برای پشتی فرش، آستر صندوق عقب، درج پانل در، زیرلایه های سر، عایق محفظه موتور، فیلتر هوای کابین و سپرهای صوتی زیر بدنه استفاده می شود. منسوجات نبافته خودرو باید الزامات مورد نیاز برای مقاومت در برابر حرارت، پایداری ابعادی و انتشار کم VOC را برآورده کنند - استانداردهایی که باعث پیشرفت چشمگیری در منسوجات پلی استر و الیاف دو جزئی برای این بخش شده است.

فیلتراسیون

فیلتراسیون هوا و مایع یکی از بخش‌های کاربردی غیر بافته‌ای است که سریع‌ترین رشد را دارد که بر اساس استانداردهای کیفیت هوای داخلی، مقررات انتشار صنعتی و الزامات تصفیه آب هدایت می‌شود. منسوجات نبافته مذاب، با قطر الیاف زیر میکرون و مساحت سطح بالا، محیط فیلتر انتخابی برای فیلترهای HVAC، کیسه های جاروبرقی، جمع آوری گرد و غبار صنعتی، جداسازی روغن از آب و میکروفیلتراسیون مایع هستند. رسانه‌های مذاب (الکترت) با شارژ الکترواستاتیکی به فیلتراسیون معادل HEPA (≥99.97٪ در 0.3 میکرون) در افت فشار بسیار پایین‌تر نسبت به رسانه‌های HEPA فیبر شیشه‌ای دست می‌یابند و مصرف انرژی در سیستم‌های جابجایی هوا را کاهش می‌دهند.

هنگام تهیه منبع از یک تولید کننده پارچه نبافته به دنبال چه چیزی باشید

برای خریداران و تیم‌های تدارکاتی که تامین‌کنندگان پارچه‌های نبافته را ارزیابی می‌کنند، چندین فاکتور فنی و تجاری تعیین می‌کنند که آیا تولیدکننده می‌تواند به طور مداوم الزامات مشخصات را در مقیاس تولید برآورده کند یا خیر.

• تکنولوژی تولید: تأیید کنید که آیا سازنده از خطوط spunbond، meltblown، SMS کامپوزیت، کارتی، یا سوزن پانچ استفاده می کند یا ترکیبی از آنها. همه تاسیسات توانایی تولید کامپوزیت های چند لایه یا رسانه های شارژ شده با الکترود را ندارند که برای درجه های پزشکی و فیلتراسیون مورد نیاز است.
• محدوده وزن و قابلیت عرض: اطمینان حاصل کنید که سازنده می تواند محدوده gsm خاص مورد نیاز را تولید کند و عرض خط آنها با عرض رول مورد نیاز برای فرآیند تبدیل شما مطابقت داشته باشد. عرض رول استاندارد از 1.6 متر تا 3.2 متر متغیر است. برخی از خطوط تا 5 متر عرض تولید می کنند.
• گواهینامه های کیفیت: برای کاربردهای پزشکی، ISO 13485 (مدیریت کیفیت تجهیزات پزشکی) و انطباق با استانداردهای EN 13795 یا AAMI PB70 ضروری است. برای تامین عمومی صنعتی، ISO 9001 خط پایه است. برنامه های کاربردی تماس با غذا به انطباق با FDA یا انطباق مقررات تماس با مواد غذایی اتحادیه اروپا برای گرید پلیمری خاص مورد استفاده نیاز دارند.
• قابلیت سفارشی سازی: تولیدکنندگان پیشرو عملیات سطح داخلی (پردهی آب دوست، آنتی استاتیک، آنتی باکتریال)، افزودن مستربچ رنگی، لمینیت با لایه‌ها یا برش‌ها، و شکاف و چرخش سفارشی به ابعاد رول مشخص را ارائه می‌دهند. تولیدکنندگان محدود به PP طبیعی استاندارد، الزامات برنامه تخصصی را برآورده نمی کنند.
• داده های سازگاری و یکنواختی: وزن پایه CV٪ (ضریب تغییرات) در عرض رول و در امتداد جهت دستگاه، معیار کیفیت اولیه برای پارچه های نبافته است. درصد CV زیر 3 تا 5 درصد معیاری برای تولید اسپان باند با کیفیت است ; تغییرات بیشتر باعث ایجاد عملکرد ناسازگار در فرآیند تبدیل و در محصول نهایی می شود.