Современная промышленность работает для того, чтобы облегчить жизнь человека, в том числе его хозяйственную деятельность. Так, в сельском хозяйстве достаточно востребованным является спанбонд - нетканый материал, сделанный на основе тончайших полимерных волокон и нитей. К слову, технология его производства именуется аналогично - спанбонд.

Сфера применения

Благодаря уникальным свойствам, такое сырье, потеснив многие традиционные ткани, нашло широкое применение во многих сферах жизнедеятельности человека, таких как:

• Сельское хозяйство. Используется при обустройстве теплиц, в качестве укрывного полотна для растений, защищает от сорняков, способствует сохранности урожая.
• Строительство . Применяется в качестве изоляционного материала при прокладывании дорог, трубопроводов, автобанов, для упрочнения насыпей.
• Медицина . Востребован при пошиве одноразовых комплектов одежды и постельных принадлежностей, респираторов и защитных масок.
• Химическая отрасль. Является основой для проницаемого наружного слоя гигиенических изделий, предназначенных для женщин и детей.
• Мебельное производство. Подшивной материал - отличная замена натуральным тканям.

Преимущества уникального материала

К преимуществам спанбонда стоит отнести:

• Экологичность . Даже при сильном нагреве материал не выделяет в окружающую среду вредные вещества, поэтому безопасен и для человека, и для растений.
• Высокая прочность. Обусловлена повышенной твердостью полипропиленовых нитей, обеспечивающих полотно износостойкими качествами.
• Многофункциональность. Используется в различных отраслях (сельское хозяйство, промышленность, медицина, строительство и прочие).
• Обеспечение защитой. При использовании в теплицах предотвращает вымерзание посадок и воздействие палящих лучей солнца.
• Износостойкость . Не подвергается коррозии, не поражается грибком и микроорганизмами, не поддается гнили.
• Проницаемость . Отлично проводит воздух и влагу, не намокает и сохраняет под собой микроклимат, что особенно актуально в огородничестве.
• Устойчивость к перепадам температур, кислотным и щелочным средам.
• Легкость , практически невесомость, обусловленная низкой плотностью материала.
• Невысокая цена.

Плотность

Главным показателем является плотность спанбонда: от 15 г/м 2 до 160 г/м 2 . Именно она определяет толщину материала. Ширина также имеет разные величины. Укрывной материал - спанбонд, использующийся для нужд сельского хозяйства, чаще всего производят шириной 160 и 320 сантиметров.

Стоит отметить, что помимо плотности в производстве спанбонда берутся во внимание такие показатели, как:

• Электропроводность . Должна быть низкой.
• Выносливость и упругость. Иначе - насколько долговечен материал при нагрузках и как быстро восстанавливает начальную форму.
• Морозостойкость и термостойкость.

Использование в сельском хозяйстве

Спанбонд производится в нескольких видах, в зависимости от предназначения. Корректировки и улучшения характеристик добиваются при помощи красителей, добавления новых тканей, полученных в результате комбинирования уникального материала с различными основами. Одна из них агротекстиль (иначе агроволокно). Содержит в составе специальные стабилизаторы, гасящие ультрафиолет и препятствующие разложению материала под воздействием солнца. Спанбонд - укрывной материал, предназначенный для растениеводства.

Ранее в данном качестве использовалась полиэтиленовая пленка. Что лучше: спанбонд или пленка? Последняя в сравнении с современным аналогом имеет ряд существенных минусов: не пропускает воздух, разрушается солнечными лучами, накапливает на поверхности дождевую влагу, при этом грунт остается сухим. Непригодна в мульчировании. Характеризуется низкой износостойкостью, так как легко повреждается об острые края теплиц. Конечно, полиэтилен защитит от ветра, но к посевам, накрытым пленкой, требуется ежедневное внимание, чего не скажешь о спанбонде, который можно спокойно оставить на рассаде дней на семь-десять. С растениями ничего не случится: атмосферные осадки польют, будет обеспечена циркуляция воздуха, конденсат не соберется. Тем не менее, оптимальным решением будет комбинирование данных материалов с использованием их положительных сторон.

Разновидности

Одной из разновидностей агроволокна является черный спанбонд, использующийся чаще всего в мульчировании. Под таким агроволокном не растут сорняки, повышается температура почвы, сохраняется влага, что избавляет огородника лишний раз поливать участок. К примеру, маркировка «СУФ 60» на спанбонде указывает на то, что плотность его - 60 г/м 2 . К слову, СУФ расшифровывается как "стабилизатор от ультрафиолета". Для парников применяется легкий укрывной материал спанбонд, отлично пропускающий влагу и воду. Рассада в процессе роста приподнимает легкое полотно, которое не наносит ей абсолютно никакого вреда.

Белым спанбондом, имеющим показатели плотности 17, 30, 42, защищают овощные культуры от заморозков, перепада температур и вредителей. Это достаточно популярный материал для покрытия теплиц. С ним легко работать, он выдерживает долгий срок службы, отлично хранится в любых условиях. Растениям в такой теплице хорошо дышится, они защищены от ветра, внутрь проникают осадки.

Цветная разновидность полотна, яркого и достаточно плотного (до 50 г/м 2) , больше используется в декоративных целях (для пошива сумок, чехлов, в производстве мебели, медицинских принадлежностей).

Спанбонд ламинированный характеризуется пропиленовой основой, не дает доступ воздуху и влаге. Показатель плотности - от 42 до 65 г/м 2 . Востребован в медицинской отрасли благодаря прочности, долговечности, жесткости.

Производители спанбонда

Высокий спрос на спанбонд обусловил заинтересованность производителей (отечественных и зарубежных) в выпуске такого материала. Больше всего спанбонд на отечественном рынке представлен китайскими производителями, что даже неудивительно. Из отечественных компаний стоит выделить «Химкор», «Гекса», «Сибур-Геотекстиль».

Стоимость

Цена нетканого полотна зависит от характеристик, производителя и предназначения. Так, упаковка тонкого спанбонда 2,1 м*10 м плотностью 17 г/м 2 ориентировочно стоит 150 рублей. Полотно с показателем 80 г/м 2 обойдется в 50 рублей за метр погонный. Цветной тонкий материал будет оценен продавцом в 25 руб/пог. м.

Рулон белого укрывного материала спанбонда (150 п. м) плотностью 60 г/м 2 стоит около 3600 руб.

Процесс волокнообразования при фильерном способе производства, аналогичен производству непрерывных волокон для изготовления штапелирования штапельных волокон. Волокна формируются из расплава полимера, полимер поступает из экструдера, где происходит процесс плавления гранул, продавливается через специальные отверстия - фильеры и подхватывается холодным воздухом. Расплав фильтруют в фильерном комплекте через несколько слоев кварцевого песка и металлические сетки.

Фильера представляет собой металлический тонкостенный колпачок (чашечку) или пластину с отверстиями. Фильеры для формования волокон из расплавов изготавливают из высоколегированных жаропрочных сталей. Фильеры различаются числом отверстий, их диаметром и формой. Отверстия фильеры, через которые продавливается расплав, представляет собой короткие капилляры диаметром от 250 до 1200 мкм. Как правило, фильеры располагаются на специальной фильерной балке, для формирования волокон из расплава во избежание слипания нитей применяют фильеры балки с числом отверстий от 8 до 4000. Для более плотного расположения волокон в холсте, чаще всего используют две или три фильерные балки.

Перед тем как волокна укладываются на транспортер, они проходят стадию вытяжки и охлаждения. При данном процессе волокна проходят полное отверждение в натянутом состоянии, в данном случае в них фиксируется достигнутая в процессе вытяжки молекулярная ориентация. Полученные волокна обладают высокой прочностью и низким разрывным удлинением. Вытяжка волокон происходит либо механическим, либо аэродинамическим способом. В настоящее время наиболее широкое распространение подучил, аэродинамический способ вытяжки волокон. При аэродинамическом способе используется сжатый воздух. Растяжение нитей происходит под действием скоростного потока воздуха, создаваемого эжектором. Отверждение волокон обычно полностью заканчивается до их поступления в эжектор. В этой схеме режим охлаждения поддается управлению с помощью шахты, в которой может быть создано температурное поле с регулируемым градиентом. Выходящее из эжектора отверженное волокно нелипкое и поэтому может распределяться по приемной поверхности с помощью механических устройств, например дефлекторов (отражателей).

При классической схеме получения текстильных штапельных волокон скорость вытяжки нитей составляет 3200 м/мин, в результате чего получаются частично ориентированные нити, в дальнейшем нити могут подвергаться механической вытяжке для улучшения прочностных характеристик. При изготовлении спанбонда используются сверхзвуковые эжекторы, что позволяет получать скорости воздушного потока с числом Маха до 3-5, что обеспечивает скорость движения нитей до 8000 м/мин и их высокую вытяжку.

Для того, что бы достигнуть максимально равномерного и однородного расположения волокон в холсте, необходимо, что бы элементарные волокна шли отдельно друг от друга до укладки на транспортер. Это достигается с помощью использования статического электричества, волокна заряжаются во время растяжения и до укладки на транспортер. В волокнах заряд может появляться благодаря трибоэлектрическому эффекту (свойство материалов при трении образовывать отрицательный заряд) или путем вводы в пучок электрических зарядов. Разрядка волокон происходит в момент касания заземленной поверхности. Как правило, транспортер для укладки волокон делается из металлической проволоки и заземляется, соответственно при касании волокнами транспортера, статический заряд снимается.

Строго говоря, «спанбонд» (от англ. spunbond) – это общее название технологии производства нетканого материала из расплава полимера фильерным способом. Но в профессиональной среде этим термином также обозначают сам материал, произведенный таким способом.

Постоянный прирост спроса на спанбонд, как отмечают специалисты, составляет около 40 % в год, что неудивительно. Для производства нетканых материалов по технологии спандбонда используются различные виды волокнообразующих полимеров с широким молекулярно-массовым распределением, включая полипропилен (ПП), полиамид (ПА), полиэфир, полиэтелентерефталат (ПЭТФ), полиэтилен и различные их сочетания, самым распространенным среди которых является сочетание полипропилена и полиэтилена. Популярность полипропилена для производства спанбонда объясняется тем, что благодаря ему получается более плотное распределение волокон в полотне, что, в свою очередь, обеспечивает высокую переработку волокон в перерасчете на килограмм сырья.

Так как полипропиленовые нити весьма прочные, то материал на их основе обладает высокими износостойкими качествами, устойчивостью к различным органическим средам, влаге, гниению. Он легкий по весу, прост в использовании (его можно нарезать на полотна любых форм и размеров), не требует специальных условий хранения, нетоксичен (а, следовательно, и его производство не наносит вреда окружающей среде). Нетканое полотно, произведенное по технологии спанбонда, имеет различную поверхностную плотность – от 14 и до 600 грамм на кв. метр. Кроме того, его можно окрашивать в различные цвета и оттенки специальными красителями.

Нетканое терпоскрепленное полотно имеет самое широкое применение. Из него шьют одноразовую одежду, одноразовое постельное белье, одноразовые тапочки и бахилы, медицинские маски, защитные шапочки и колпаки, одноразовое белье, рубашки и т. д. Эта продукция широко используется в медицинских учреждениях, в парикмахерских, салонах красоты, массажных кабинетах и соляриях. Также спанбонд нашел применение в производстве мебели, кожгалантереи, спецодежды, в швейной промышленности, в сельском хозяйстве (как укрывной материал для ускорения роста растений), в сфере строительства (в качестве изоляционного материала для ветро-, гидро-, пароизоляции стен, фасадов и кровли). При использовании различных добавок на этапе производства ему придаются дополнительные полезные характеристики – антистатические, влагопоглощающие или, наоборот, влагоотталкивающие, антибактериальные и т. д., что значительно расширяет сферу его применения.

Технология производства нетканого материала фильерным способом предполагает несколько этапов. Сначала осуществляется подготовка полимерного сырья с последующей его подачей к плавильной установке. Подготовка подразумевает распаковку кип, полную очистку от посторонних примесей и предметов, разрыхление волокон, взвешивание при составлении смеси волокон с соблюдением заданной дозировки, тщательное перемешивание. В зависимости от технологического процесса и параметров оборудования его укомплектовывают в непрерывные поточные линии, что позволяет оптимизировать процесс производства.

На следующем этапе происходит плавление полимера и фильтрация расплава, после чего расплав подается на фильерный комплект, где и формируются волокна. Фильерой называют металлическую пластину из жаропрочной стали с отверстиями, через которые продавливается расплавленный полимер, образуя нити. Эти пластины различаются количеством отверстий, их диаметром и даже формой. Диаметр может составлять от 250 до 1200 мкм.

На следующем этапе волокна вытягиваются и укладываются на движущейся ленте транспортера, образуя цельное полотно. Процедура вытяжки может осуществляться двумя способами – аэродинамическим или механическим. Аэродинамический способ получил в современном производстве большее распространение. Он заключается в вытяжении нитей под действием высокоскоростного воздуха, поступающего из эжектора. При вытяжке нити охлаждаются и становятся прочными. Выходящие из эжектора нити укладываются на транспортере.

Так как нити в нетканом полотне не переплетаются между собой, их необходимо скрепить друг с другом. Сделать это можно несколькими способами: иглопрокалыванием, термоскреплением на каландре, путем химической пропитки нити связующими, водоструйным скреплением, термоскреплением горячим воздухом. Чаще всего при производстве методом спанбонда используется иглопрокалывание и термоскрепление на каландре. От выбранного метода скрепления нитей в холсте зависят многие важные характеристики готового полотна, что определяет и сферы его дальнейшего применения. Например, термоскрепление на каландре используется для полотен плотностью не более 150 грамм на кв. метр, а для более плотных полотен (плотностью до 600 грамм на кв. метр) используется иглопробивной способ скрепления.

Один из главных людей на таком производстве – это технолог, хотя найти такого специалиста будет непросто. Крупные производители стараются постоянно совершенствовать используемые технологии производства фильерных нетканых материалов путем получения бикомпонентных материалов, которые имеют свойства обоих исходных полимеров. К таковым относятся, например, материалы СМС (спандбонд – мелтблаун – спанбонд). В отличие от технологии спанбонда, мелтблаун (фильерно-раздувная технология) предполагает формирование волокон путем раздува расплавленного полимера горячим воздухом сразу же на транспортерном столе. Особого внимания заслуживает направление по производству нетканых материалов из вторичных волокон.

Для организации такого предприятия потребуется сложное высокотехнологическое и дорогостоящее оборудование. К основному оборудованию относится линия для производства нетканых материалов, сновальные машины, чесальные и щипальные машины, стегальные машины, иглопробивные машины. Для производства нетканого материала методом спандбонда требуется специальная линия. Ее габариты составляют 12 на 15 на 12 метров (длина/ширина/высота), максимальный диаметр намотки – 1200 мм, потребляемая мощность – 700 кВт ч/т ткани.

Большая часть оборудования закупается в Китае и Тайвани. Комплектация среднего по объемам производства завода включает в себя минимум одну установку по выпуску нетканых материалов методов «спанбонд» мощностью 3000 тонн в год (при ширине материала 3,2 метра), ламинатор экструзионного типа с мощностью полива 850-1000 тонн в год, фрексографическую двухцветную печатную машину, размотчики в товарные рулоны (минимум две штуки), погрузчики на 1,5 и 3 тонны, прочее производственное и подсобное оборудование.

Для размещения этого оборудования потребуется помещение под цех площадью 2000 кв. метров с автомобильными и железнодорожными подъездными путями и кранбалкой. Для открытия такого завода понадобится не менее 100 млн. рублей. Срок окупаемости проекта при указанных объемах производства и наличии рынков сбыта составляет около четырех лет. Нетканые материалы реализуются крупным строительным, аграрным и различным оптовым компаниям, продаются через оптовые рынки.

Количество контрагентов крупного производственного предприятия – более ста. Годовой объем продаж большого завода превышает 200 млн. рублей, а чистая годовая прибыль составляет 40 млн. рублей (20 % от выручки). Можно открывать производство с нуля или же приобрести уже функционирующее предприятие. Стоимость такого бизнеса составляет около 140 млн. рублей. Так как нетканый материал относится к числу универсальных, то его продажи практически не зависят от фактора сезонности, как в случае с другими, специализированными материалами (например, строительными или отделочными).

Процесс формирования холста включает следующие основные этапы:

1. Подготовка и подача полимерного сырья к плавильному устройству
2. Плавление полимера и фильтрация расплава
3. Подача расплава на фильерный комплект
4. Формирование волокон
5. Аэродинамическая вытяжка и охлаждение волокон воздухом
6. Укладка волокна на транспортер для формирования холста
7. Каландрирование и намотка материала

Гранулы полимера поступают в экструдер, в котором осуществляется процесс плавления, после чего, расплавленный полимер продавливается через специальные отверстия - фильеры, образуя бесконечные нити. Фильера - представляет собой металлическую пластину с отверстиями, изготовленную из жаропрочной стали. Фильеры различаются количеством отверстий, их диаметром и формой. Диаметр отверстий в фильере может варьировать от 250 до 1200 мкм. Фильеры располагаются на специальной фильерной балке, при этом в производстве для более плотного расположения волокон на холсте чаще всего используется несколько балок (обычно две или три). Перед укладкой на транспортер нити проходят стадию вытяжки - аэродинамическим или механическим способом. Наиболее широкое распространение получил аэродинамический способ вытяжки, состоящий в вытяжении нитей под действием высокоскоростного воздуха, поступающего изэжектора. В процессе вытяжения нити охлаждаются, приобретя прочность. Выходящие из эжектора охлажденные нити укладываются на транспортер, равномерное и однородное распределение нитей на холсте осуществляется с помощью специальных устройств, расположенных в эжекторе. Скорость движения транспортера может меняться, благодаря чему достигается различная плотность материала. Для скрепления сформированного полотна может использоваться один из следующих способов:

• иглопрокалывание,
• химическая пропитка нитей связующими,
• термоскрепление на каландре,
• водоструйное скрепление,
• термоскрепление горячим воздухом.

Cпособ скрепления материала определяет сферы его дальнейшего использования. Наиболее распространенный способ скрепления нитей в холсте - термоскрепление на каландре используется для полотен плотностью не более 150г/м2 . Для более плотных полотен (свыше 150г/м2) наиболее часто используется иглопробивной способ скрепления. Таким образом, диапазон возможных плотностей спанбонда варьирует от 15 до 600г/м2.

В настоящее время, усовершенствование технологий по производству фильерных нетканых материалов типа «cпанбонд» идет по пути получения бикомпонентных (элементарные волокна получают соэкструзией из двух или более полимеров) материалов, сочетающих в себе свойства исходных полимеров. Так, например, большой популярностью пользуются материалы СМС («спанбонд» - «мелтблаун» - «спанбонд»). «Мелтблаун» - технология «мелтблаун» подразумевает формирование волокон путем раздува расплавленного полимера (фильерно-раздувная технология) горячим воздухом непосредственно на раскладочный транспортерный стол Материал, полученный по технологии «спанбонд», имеет ряд характеристик, которые обуславливают его повсеместное применение во многих отраслях промышленности.

Свойства

При определении пригодности нетканых материалов «спанбонд» для использования в соответствующих отраслях промышленности проводят комплексную оценку материала, которая позволяет более точно определить поведение «спанбонда» в эксплуатации. С этой целью, прежде всего, необходимо установить, каким воздействиям материал будет подвергаться в условиях эксплуатации и какими свойствами он должен обладать, чтобы удовлетворять предъявляемым к нему в связи с этим требованиям. Таким образом, при оценке спанбонда руководствуются его геометрическими, физико-механическими и гигиеническими свойствами.

Геометрические свойства

Геометрические свойства характеризуют толщину, ширину и длину материала.

Толщина материала

Толщина нетканого материала определяется его назначением и способом производства. От толщины нетканого материала зависит его воздухопроницаемость, жесткость, теплоизоляционные свойства и пр.

Ширина материала

Ширина нетканого материала определяется расстоянием между его кромками и колеблется в широких пределах - от 6 см до 4 м и более. «Спанбонд» легко кроится, поэтому многие производители осуществляют нарезку нетканого материала «спанбонд» на востребованные потребителями ширины.

Физико-механические свойства

Плотность материала

Плотность материала может варьировать от 10г/м2 до 600г/м2. Зачастую плотность материала определяет сферу применения спанбонда, так, например, материал плотностью 40г/м2 может использоваться для пошива одноразовой одежды, а плотностью 200г/м2 в качестве геотекстиля.

Устойчивость к стиранию и сминанию

Сминаемость свойство материала в течение длительного времени сохранять форму после удаления нагрузки, вызвавшей местную деформацию. Чем быстрее материал приобретает изначальную форму, тем лучше его упругие свойства.

Низкая электропроводность

Под разрывной нагрузкой наибольшее усилие, выдерживаемое нитями при растяжении их до разрыва. «Спанбонд» чрезвычайно прочный материал, способный выдерживать значительные нагрузки.

Стойкость к высоким и низким температурам и атмосферным воздействиям

Важной характеристикой, определяющей в ряде случаев возможность использования спанбонда для различных изделий, является его стойкость к действию высоких и низких температур. При воздействии повышенных температур физико-механические свойства волокон в спанбонде изменяются: понижается прочность волокон, волокна усаживаются, размягчаются, плавятся или даже разлагаются. Стойкость волокон к высоким температурам называется тепло- и термостойкостью, а к низким - морозостойкостью.

Теплостойкостью называется способность волокон сохранять свои физико-механические свойства при повышенных температурах.

Термостойкостью называется стойкость волокон к химическому разложению при повышенной температуре. Термостойкость определяется по изменению физико-механических свойств волокон после воздействия температуры. Нетканый материал «спанбонд» устойчив к воздействию воды, кислот и щелочей, имеет низкое водопоглощение, не гниет и не плесневеет, что способствует его длительному использованию. Обладает морозостойкостью и выдерживает низкие температуры (-55 0С) без изменения прочности, при введении специальных добавок может приобретать термостойкость до 130 0С.

Способность к равномерному и глубокому окрашиванию

«Спанбонд» легко окрашивается в любые цвета с помощью добавления в расплав полимера специальных красителей. Кроме того, на уже готовые изделия из спанбонда можно наносить изображения любых цветов. Это свойство спанбонда широко востребовано в легкой промышленности.

Гигиенические свойства

«Спанбонд» не обладает способностью образовывать токсичные соединения в воздушной среде и сточных водах в присутствии других веществ и факторов при температуре окружающей среды.

Области применения

Ввиду особенностей производства и многогранности физико-механических свойств нетканых материалов «спанбонд» и СМС, они широко используются во многих отраслях промышленности и народного хозяйства. Эту особенность необходимо учитывать не столько при построении системы сбыта продукции, сколько при оценке возможности развития рынка. По сложившейся тенденции на рынке нетканых материалов типа «Спанбонд» и СМС, принято укрупнено сегментировать области применения данных материалов следующим образом:

• Агротекстиль, укрывные и мульчирующие материалы;
• Материал для гигиенических производств;
• Материал для изготовления одноразовой одежды, в том числе медицинской;
• Основа для строительных мембран и гидроизоляционных материалов;
• Материал, применяемый в легкой промышленности в качестве фурнитурно-упаковочного, в том числе производстве мягкой мебели, изготовлении чехлов и сумок и т. д.