Применение айрлайд-материала в средствах гигиены: перспективы и возможности. Производство бикомпонентного волокна, как средство влияни

Применение айрлайд-материала в  средствах гигиены: перспективы  и возможности.

Производство бикомпонентного  волокна, как средство влияния на свойства айрлайд-материала.

 

1. Информация о фирме.

2. Информация о техпроцессе получения айрлайд-материала.

3. Исторический экскурс о применении материала в гигиене.

4. Информация о техпроцессе получения  штапельного волокна.

5. Технологические возможности и новые свойства айрлайд-материала.

 

 

1. Информация о фирме.

 

Деятельность компании C-Airlaid началась в 2002 годe, с создания впервые в РФ высокотехнологичного производства нетканого материала по айрлайд-технологии. Выполнен монтаж и запуск технологической линии производства датской компании Dan Web.

В июле 2005 введены в эксплуатацию две итальянских линии (производитель - GDM) по производству женских гигиенических прокладок. Сейчас мы предлагаем потребителям не только нетканый материал айрлайд в качестве сырья, но и конечную продукцию.

Дорогостоящим и незаменимым сырьём для айрлайд-материала является бикомпонентное штапельное волокно. В 2004 году руководством компании было принято решение о создании собственной производственной базы по выпуску волокон. В декабре 2005 года технологическая линия, поставленная немецкой компанией Neumag/Saurer, выпустила первое волокно. В апреле 2006 года мы произвели первый качественный айрлайд-материал c бикомпонентным волокном собственного производства.

 

2. Информация  о техпроцессе получения айрлайд-материала.

 

Трехлетняя практика продвижения и популяризации айрлайд-материала показывает, что не все хорошо представляют себе техпроцесс получения и спектр возможностей данной технологии, поэтому хотелось бы осветить данный вопрос возможно подробнее.

Айрлайд-материал в техническом  смысле представляет из себя термоскреплённый нетканый материал, содержащий натуральные волокна и добавки.

Основное сырьё для производства данного типа неткани – это  натуральная целлюлоза из хвойных  пород древесины, бикомпонентное штапельное волокно и так называемый суперабсорбент.

Айрлайд-материал может быть изготовлен трёх основных типов, которые отличаются друг от друга как по сырьевому составу, так и по назначению.

Тип первый – неткань, состоящая  только из бикомпонентного волокна. Представляет собой очень прочный  на разрыв материал, пропускающий жидкости и воздух. Основное назначение такого материала – фильтрация или обёрточный материал для упаковки.

Тип второй –  материал, состоящий из целлюлозы  и бикомпонентного волокна. В  зависимости от содержания в материале скрепляющего агента – бикомпонентного волокна – может быть получен различной прочности на разрыв. Основное назначение такого материала – гигиеническая продукция: влажные салфетки, ежедневные прокладки, возможно – перевязочный материал.

Тип третий -  материал, состоящий из целлюлозы, бикомпонентного  волокна и содержащий суперабсорбент. Впитываемость такого материала значительно выше, чем у типа 1 и типа 2. Основное назначение такого материала – гигиеническая продукция: прокладки для критических дней, впитывающие простыни для больных, подгузники.

 

Рассмотрим каждый сырьевой компонент айрлайд-материала в отдельности.

Начнём с бикомпонентного штапельного волокна, поскольку именно волокно определяет механические характеристики материала. В нашем техпроцессе используется штапельное волокно толщиной от 1,7 до 2,2 децитекс (макс. диаметр ~ 10  микрометров), длиной от 3 до 6 миллиметров. Волокно имеет структуру ядро-оболочка, ядро выполнено из полиэтилентерефталата, оболочка - из полиэтилена. Такая конструкция и габариты волокна для нашего техпроцесса подбирались его создателями экспериментально, и представляются наилучшими.

Бикомпонентные  волокна в процессе изготовления материала перемешиваются с волокнами целлюлозы, далее волокнистая смеска разогревается до температуры ~ 180°C. Полиэтиленовая оболочка волокон расплавляется, волокна приклеивается к целлюлозе и друг к другу. После охлаждения до комнатной температуры нетканое полотно становится прочным на разрыв.

 

Целлюлоза. Ещё в начале 20 века специалистами «Кимберли Кларк» было найдено, что вата из древесной целлюлозы впитывает лучше, чем хлопковая. Известно так же, что целлюлоза может впитывать и удерживать до 20% (сверх первоначального веса) воды без изменения своих органолептических характеристик. Это предопределило использование целлюлозной ваты в средствах гигиены.

Для изготовления айрлайд-материала  используется натуральная целлюлоза  из древесины хвойных пород. Целлюлоза поступает в рулонах или листах. Для формования волокнистой смески целлюлоза разволокняется на специальных молотковых мельницах.

 

Суперабсорбент. Изделия женской гигиены для критических дней должны обладать значительно большей впитываемостью, чем может позволить целлюлозная вата. Для решения этой задачи в нетканый материал вводятся гранулы суперабсорбента, который представляет собой сшитый полиакрилат натрия. Это вещество способно впитывать и удерживать воду и водосодержащие жидкости в количестве, в несколько десятков раз превышающем его собственный вес. Современные суперабсорбенты для гигиены – это безопасные в физиологическом плане вещества, с минимальным уровнем миграции компонентов.

 

Оборудование, имеющееся  в распоряжении Си Айрлайд, оснащено тремя дозирующими головками, и, таким образом, позволяет изготавливать трёхслойный нетканый материал.

Мы можем контролировать удельный вес каждого слоя материала, а так же содержание целлюлозы и штапельного волокна в каждом слое. Суперабсорбент в виде гранул размером от 0,2 до 0,4 миллиметров может вносится как между слоями материала, так и непосредственно в слой.

Реализованный в  ООО «Си Айрлайд» процесс является одним из первых процессов, который позволяет вносить в неткань не только суперабсорбент, но и другие гранулированные  материалы, например, цеолиты.

Необходимо уточнить, что содержание бикомпонентного  волокна в неткани не может  быть ниже 15%, для обеспечения необходимой прочности полотна на разрыв при дальнейшей переработке. Количество суперабсорбента так же должно быть оптимальным, поскольку при впитывании гранулы увеличиваются в размерах, и могут выделяться из материала, что нежелательно.

В настоящий момент мы производим материал со следующими характеристиками:

Минимальный удельный вес 15 г/м² (без целлюлозы), от 30 г/м² – с целлюлозой. Максимальный удельный вес 350 г/м² (с целлюлозой и суперабсорбентом).

Разброс поверхностной плотности  составляет 5 - 10 % для различных материалов. Разброс по толщине до ± 10 %. Толщина от 0,1 (15 г/метр кв. тип 1) до 5 мм (350 г/кв. метр, тип 3). Впитываемость до 23 граммов воды либо аналогов физиологических жидкостей на грамм материала.

Выпускаемый айрлайд-материал соответствует ТУ 8390-001-13429727-2003, сертифицирован согласно Российским нормам, есть санитарно-эпидемиологические заключения, в том числе и для материалов, контактирующих с пищевыми продуктами.

3. Исторический экскурс  о развитии средств гигиены.

 

Обратимся к истории  создания современных средств женской  гигиены. В начале 20-го столетия распушённая  целлюлоза использовалась в качестве гигиенических тампонов непосредственно, что, разумеется, было большим шагом вперёд по сравнению с другими решениями,  но о приемлемом уровне комфорта здесь говорить не приходилось. Следующий виток технологии позволил упаковать распушённую целлюлозу в оболочку, пропускающую жидкость, что сделало изделия более комфортными в использовании.

И наконец, с появлением первых коммерческих образцов айрлайд-материала, где волокна целлюлозы  первоначально скреплялись с помощью латексной эмульсии, гигиенические прокладки начали приобретать современный вид.

Тем не менее, в латексно скреплённый айрлайд-материал невозможно было вводить суперабсорбент, поскольку материал изготавливался по мокрой технологии. До сих пор ряд производителей средств женской гигиены изготавливает прокладки в виде конвертов из айрлайд-материала, содержащих внутри порошкообразный суперабсорбент.

Развитие технологии химических волокон позволило изготавливать термоскреплённый айрлайд, лишённый этого недостатка.

 

4. Информация  о техпроцессе получения штапельного  волокна.

 

Хочу обратиться непосредственно к теме моего доклада, а именно: «Производство бикомпонентного волокна, как средство влияния на свойства айрлайд-материала.»

Считается, что технология производства волокон из расплавов полимеров  хорошо отработана более 20 лет назад. Однако при изготовлении волокна для использования в средствах гигиены необходимо учитывать очень много факторов.

Во-первых, существуют разные типы сечений  волокна: круглое концентрическое  ядро/оболочка, круглое эксцентрическое типа ядро/оболочка, круглое бок о бок, полое бок о бок и так далее.

Во-вторых, соотношение количества полимера ядра и полимера оболочки может изменяться в зависимости от назначения волокна (к примеру, для волокна типа ядро-оболочка может быть изготовлено с соотношением веса ядра к весу оболочки 30/70 и 50/50).

В третьих, длина и толщина волокна  должны быть таковы, чтобы,  одной  стороны, хорошо смешиваться с целлюлозными волокнами, а с другой – быть достаточно механически прочными, чтобы обеспечивать должную прочность на разрыв нетканого материала.

В четвёртых, температура плавления оболочки не должна быть слишком высокой, поскольку целлюлоза при температуре выше +170°С начинает утрачивать свою способность впитывать воду.

В пятых, оболочка волокна должна не быть жёсткой после расплавления и охлаждения, не должна испытывать значительной термодеструкции, должна быть гипоаллергенной, и не выделять веществ, способных мигрировать в окружающую среду и оказывать раздражающее или токсическое действие.

Практически все производители  бикомпонентного волокна для  айрлайд-процесса при выборе материала оболочки остановили свой выбор на полиэтилене. Этот полимер хорошо изучен в токсикологическом и дерматологическом плане. Его температура плавления лежит в необходимом диапазоне, так же волокно, изготовленное на его основе, является чрезвычайно мягким и приятным на ощупь.

 

Коротко остановлюсь на ключевых моментах техпроцесса изготовления бикомпонентного штапельного волокна. На ООО «Си Айрлайд» реализован раздельный техпроцесс, то есть прядение и вытяжка волокна разделены.

 

Описание процесса прядения:

Для каждого полимера бикомпонентного  волокна (полиэтилен-полиэтилентерефталат либо полиэтилен-полипропилен) установлено  по одному экструдеру, которые  расплавляют,  дозируют и гомогенизируют полимер. Расплавленный полимер транспортируется по трубопроводам расплава к прядильной балке в условиях регулируемой температуры.

В прядильной балке расположены  фильеры. Подача расплава полимера на каждую фильеру выполняется двумя  прядильными насосами (по одному на каждый полимер). Расплав проходит через фильерные комплекты, где фильтруется, и  после прохождении через отверстия фильер, превращается в волокна.

Свежесформованные волокна проходят через камеры охлаждающего воздуха. Поток холодного воздуха обдувает волокна и вызывает затвердевание полимера.

Выйдя из камер охлаждающего воздуха  жгуты волокон с каждой фильеры  касаются приводного вала, который  равномерно наносит на волокна замасливатель. Далее волокна с каждой фильеры  собираются в единый жгут. Сформованный жгут укладывается в тазы  с  помощью стационарного укладчика.

 

Описание процесса вытяжки волокна.

Тазы с волокном устанавливаются  на шпулярник. Из тазов жгуты направляются к жгутопроводнику на входе, образуя три однородные пряди. Пряди протягиваются через валки  направляющего устройства, которое обеспечивает постоянное натяжение перед поступлением в обогреваемую погружную ванну.

Вытяжка достигается на обогреваемых валах вытяжных станов. В зависимости  от полимеров, из которых изготовлено волокно, жгут протягивается через камеру с горячим воздухом, камеру с паром или камеру с горячей водой.

Далее,  пройдя через запарную камеру, в которой жгут нагревается, он проходит в гофрировочную машину.

После гофрировки жгут равномерно сушится  и термофиксируется в сушильной  камере, и затем подаётся на резательную машину, где режется на штапели требуемой длины. Резательная машина размещается над кип-прессом, волокно падает в кип-пресс под собственным весом,  пресс упаковывает волокно в кипы.

 

5. Технологические возможности и новые свойства айрлайд-материала.

 

Каким образом  мы можем менять свойства айрлайд-материала, изменяя свойства волокна?

Прежде всего, можно изменять гидрофобность/гидрофильность. Если целлюлоза - гидрофильный материал (хорошо смачивается водой), то полимерные волокна – практически всегда гидрофобные (водой не смачиваются), что не лучшим образом сказывается на динамике впитывания и удержания жидкости айрлайд-материалом.

Применяя различные  замасливающие (текстильно-вспомогательные) вещества, мы можем получать бикомпонентные волокна с нормальной или перманентной (улучшенной) гидрофильностью, либо гидрофобные волокна.

Трудно удивить  кого-либо чёрными гигиеническими прокладками. Тем не менее, это достижение технологии доступно лишь недавно. Благодаря возможности объёмно окрашивать штапельное волокно в различные цвета, мы можем предложить клиентам окрашенный айрлайд-материал и цветные конечные изделия.