Так как медицинские и гигиенические нетканые материалы контактируют с кожей человека, в процессе производства важно обеспечить их мягкость, достаточную для соответствующих изделий. Но что такое мягкость и как ее контролировать?
Мягкость — это комплекс осязательных ощущений, который может отличаться для разных людей. Измерить эти ощущения в количественном выражении, которое может быть использовано для коррекции технологии производства, довольно трудно, поэтому для оценки мягкости нетканого материала обычно рассматривают несколько аспектов, тестируя изготовленное из него полотно:
хлопковость (насколько материал на ощупь напоминает хлопок, насколько он объемный);
драпируемость (насколько легко материал складывается);
шелковистость (гладкость материала).
Если увеличивать хлопковость и объемность, то ухудшаются драпируемость и шелковистость (и наоборот).
Для оценки мягкости используют три метода:
экспертная оценка;
простые аппаратные измерения;
комплексная аппаратная оценка.
Как «смягчить» нетканый материал: технологии производства
Для придания мягкости нетканым материалам на стадии производства можно воспользоваться тремя основными методами:
подбор основного полимерного сырья и добавок;
регулирование извитости и (или) объемности;
скрепление и механическая обработка.
Сырье и добавки
На этапе подбора сырья и добавок можно повысить мягкость тремя способами:
Использование бикомпонентного волокна. Как правило, ядро такого волокна состоит из более прочного полимера (полипропилена или сложного полиэфира) и обеспечивает прочность нетканого полотна. Оболочка волокна выполняется из «мягкого» полимера (например, полиэтилена) и придает материалу мягкость, а также может выступать в качестве связующего элемента в смеси волокон благодаря низкой температуре склеивания.
Смягчающие добавки. Например, применяются скользящие добавки, снижающие коэффициент трения: олеамид, эрукамид. Также применяются низкомолекулярные воски, выполняющие роль внутренней смазки полимеров. Самих по себе добавок недостаточно для обеспечения должного уровня мягкости. Также возможна обработка материала поверхностно-активными веществами.
«Мягкие» полимеры в многокомпонентном волокне. Обычно это добавление более мягкого полимера к полипропилену. Например, изготовление волокна из статистического сополимера пропилена, в котором блок полипропилена следует за блоком полиэтилена. Хотя добавление полиэтилена понижает жесткость материала, ощущение поверхности ухудшается, появляется «резиновость», или «синтетичность». Для уменьшения этого эффекта можно использовать скользящие добавки.
Извитость и объемность (структурная мягкость)
Повышение структурной мягкости материала может достигаться механическим путем за счет изгибания (гофрирования) волокна. Волокно может гофрироваться в одной плоскости (2D) или в трехмерном пространстве (3D).
Структурную мягкость можно повысить без механического воздействия, если использовать бикомпонентное волокно. В отличие от описанного выше, такое бикомпонентное волокно состоит не из ядра и оболочки, а из двух скрепленных друг с другом (side-by-side) полимеров. Обычно соотношение этих полимеров асимметрично (70/30, 80/20). Меньшая часть – это полипропилен с более высокой текучестью, большая часть – полипропилен с более низкой текучестью. За счет разницы в усадке происходит сжатие волокна, и оно принимает спиральную 3D-форму, что придает материалу пушистость и объемность.
Скрепление и механическая обработка
Если нетканый материал производится посредством термоскрепления, то его мягкость можно регулировать подбором рисунка (рельефа поверхности) каландра и площади термоскрепления. Обычно чем меньше эта площадь, тем мягче материал. Но при уменьшении площади термоскрепления повышается ворсистость, а это нежелательный эффект. Ворсистость можно уменьшить, усложняя рисунок каландра, но большинство таких каландров очень дорого стоят, что делает их недоступными для малых предприятий. Кроме того, для производства нетканых материалов с разными свойствами приходится иметь несколько каландров с разными рисунками, что дополнительно повышает себестоимость.
Альтернативными решениями являются другие виды скрепления: гидроскрепление, скрепление горячим воздухом и так далее. Можно комбинировать разные виды скрепления, например гидроскрепление и термоскрепление. Также можно использовать связующие материалы (латекс, клей).
Готовый нетканый материал можно обрабатывать механически (тиснением, растяжением, гофрированием). Тиснение создает микрорастяжения, что умягчает материал. При растяжении материал испытывает релаксацию сжатия, но с определенной потерей физико-механических свойств.
Современные подходы к производству мягких нетканых материалов: роль полипропилена и вызовы для исследователей
В области производства мягких нетканых материалов все еще остаются вопросы для исследователей и технологов. Тем не менее роль этих материалов в промышленности, медицине и повседневной жизни очень велика. Инструментальные методы определения мягкости развиваются, но в ближайшем будущем вряд ли смогут заменить экспертов. Марки полипропилена из ассортимента СИБУРа позволяют достичь необходимого уровня мягкости для широкого спектра мягких нетканых материалов.
Источник: dzen.ru
