Читать PDF версию статьи

В последние пять лет в России начали вводиться в действие установки, использующие современные способы производства спанбонда — нетканого материала, широко применяемого в различных отраслях промышленности. В статье эксперта журнала «Пластикс» рассматриваются технологии изготовления спанбонда, в том числе и на основе ПЭТ, освоенные российскими предприятиями

Сергей МАЛЬНЕВ, директор по развитию ООО «Ювилак»

Основы технологии
Производство нетканых материалов из расплава полимера фильерным способом началось еще во времена СССР — тогда технология получения спанбонда называлась «холодным формованием».
Фильерный способ производства объединяет в одной линии процесс получения волокон, холстообразование, а также изготовление готового полотна путем скрепления волокон между собой различными способами. Наиболее распространенными из них являются точечное термоскрепление гравированным каландром и иглопробивной метод.
Волокна формируются из расплава полимера, который поступает из экструдера, где происходит процесс плавления гранул, затем 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 изготавливаются из высоколегированных жаропрочных сталей и различаются числом отверстий, их диаметром и формой. Отверстия фильеры, через которые продавливается расплав, представляют собой короткие капилляры диаметром 250-1200 мкм. Как правило, фильеры располагаются на специальной фильерной балке; для формирования волокон из расплава во избежание слипания нитей применяют фильерные 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. В данном процессе волокна полностью отверждаются в натянутом состоянии, 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.

«Закрытый» метод
Началом производства спанбонда в СНГ можно считать запуск установки немецкой фирмы Reifenhaeuser Reicofil GmbH & Co. KG в РУП «Светлогорское ПО «Химволокно» в 1994 году. Белорусское предприятие было первым на территории СНГ, не только успешно освоившим выпуск спанбонда, но и использовавшим для этого наиболее современную на тот момент технологию Reicofil 2.
Первая демоверсия установки Reicofil была впервые представлена фирмой Reifenhaeuser Reicofil на выставке TroisdorfSieglar в 1976 году. Особенность данной технологии заключается в использовании единой шахты для вытяжки и раскладки волокон.
Технология Reicofil также получила название «закрытой», так как процесс вытяжки и холстоформирования (раскладка и укладка на транспортер) происходит в герметичной шахте, без доступа атмосферного воздуха снаружи. Воздух подается по специальным трубам непосредственно в шахту. Применение данного способа производства позволило значительно повысить прочностные характеристики материала, особенно в поперечном направлении, а также равномерность укладки волокон в холсте (укрывистость).
В дальнейшем фирма Reifenhaeuser Reicofil стала производить на основе своей разработки оборудование для изготовления нетканых материалов гигиенического, медицинского, сельскохозяйственного и строительного назначения.
На сегодняшний момент Reifenhaeuser Reicofil выпустила установки Reicofil 3 и Reicofil 4. Развитие данной технологии идет в ответ на потребность заказчиков в более производительном оборудовании. К примеру, установка Reicofil 4 может производить до 5 тыс. тонн нетканого материала в год только при одной балке.
Кроме этого, в связи с постоянным ростом цен на сырье все большим спросом пользуются материалы с малой плотностью, но высокими физико-механическими характеристиками. В особенности это можно сказать о производстве детских подгузников и женских гигиенических прокладок: за последние 10 лет средняя плотность применяемых в данной отрасли материалов снизилась с 25 до 12 г/м2, также встречаются материалы с плотностью 9 г/м2. Технология Reicofil позволяет достичь этих показателей.
Относительными недостатками данной технологии можно считать высокую стоимость оборудования и требовательность к качеству сырья. Стоит отметить, что до недавнего времени большая часть полипропилена для подобного оборудования импортировалась, что накладывало свои ограничения на производителей — в первую очередь из-за цены, но сегодня ситуация выравнивается.
В России свое предпочтение технологии Reicofil отдали такие известные производители, как ООО «Авгол Рос» и ЗАО «Регент Нетканые Материалы».

Мультиэжекторный и другие способы
В 2001 году ООО «СИБУР-Геотекстиль» запустило установку по производству спанбонда итальянской компании Plantex S.p.A. Synthetic Fiber Machinery на основе технологии Docan. Данный способ производства был разработан немецкой фирмой Lurgi Kohle & Mineral-Oltechnik GmbH в 1970 году. В дальнейшем этот способ производства был лицензирован Lurgi Corporation и продан компаниям, производящим оборудование для изготовления нетканых материалов, для дальнейшего использования в их установках.
При применении данного способа производства спанбонда растяжение нитей происходит под действием скоростного потока воздуха, создаваемого эжектором, в который заправляются волокна после шахты охлаждения. 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 отвержденное волокно нелипкое и поэтому может распределяться по приемной поверхности с помощью механических устройств — например, дефлекторов (отражателей) в виде лопаток, которые на высокой скорости раскладывают волокна на принимающем транспортере.
Свое название мультиэжекторный способ производства Docan получил благодаря использованию большого количества сверхзвуковых эжекторов. Это позволяет получать скорости воздушного потока с числом Маха до 3-5, что обеспечивает скорость движения нитей до 8 тыс. м/мин. и их высокую вытяжку. Такие высокие скорости приводят к частичной ориентации и высокой скорости формирования полотна, особенно для легких структур (17 г/м2).
Основными преимуществами данной технологии являются дешевизна оборудования, ее распространенность и простота в эксплуатации, а также относительная нетребовательность к качеству сырья. Неудивительно, что установки, созданные на основе данной технологии, нашли широкое распространение в России. Однако стоит учитывать и недостатки метода: низкую производительность, особенно при использовании одной фильерной балки; относительно неравномерное распределение волокон в холсте при производстве материалов с низкой поверхностной плотностью (до 25 г/м2), а также большое различие между прочностными показателями волокнистых холстов и нетканых материалов в поперечном и продольном направлениях.
ООО «Завод Эластик» запустило установку производства компании Neumag GmbH, основанную на технологии AST (Ason Spunbond Technology).
AST — одна из новейших технологий по производству спанбонда — была разработана компанией Ason Spunbond Technology (США) в 90-е годы ХХ века. В 2002 году компания Neumag GmbH приобрела американскую фирму и организовала новую компанию Ason Neumag Corp., которая к настоящему времени разработала несколько оригинальных проектов в области оборудования для выпуска нетканых материалов.
Основной особенностью установок для производства спанбонда по технологии AST является возможность получать сверхтонкие волокна до 0,7 дтекс при самой высокой производительности на балку. В данной технологии с помощью воздуха волокна не только вытягиваются и охлаждаются, но и раскладываются в холсте. Кроме того, потоки воздуха, осуществляющие вытягивание волокон, обладают более высокими скоростями, что позволяет обеспечить лучшую вытяжку волокон в момент их отверждения.
В 2009 году ЗАО «Полиматиз» ввело в эксплуатацию установку по производству спанбонда по технологии SuperSpun итальянской компании Fare S.p.A. Это технология «закрытого» типа, то есть вытяжка и раскладка волокон происходят в закрытой шахте. Кроме этого, для дополнительного переполнения волокон применяется электростатическое поле — это ноу-хау производителя оборудования.

Spunbond technologies in Russia
Sergey Malnev
In recent 5 years Russia witnessed launches of modern production plants for spunbond – nonwoven material which finds wide application in various industries. The article of Plastiks Magazine’s expert includes review of spunbond production technologies including one applying PET as a base which have been already mastered by Russian enterprises.