Ткань спанбонд что это: характеристики, свойства и сферы применения

admin

ПОДКРОВЕЛЬНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

 

Г.К.Мухамеджанов, зав.лабораторий

ООО «НИИ нетканых материалов»,

к.т.н., эксперт, г.Серпухов

 

Объектами исследования являлись двух- и трехслойные ПМ, содержащие мембранную пленку. В перспективе однослойные ПМ будут заменяться многослойными, выполняющие одновременно несколько функций – защита от воды и ветра при сохранении механической прочности.  

Нетканые материалы широко применяются в строительстве зданий и сооружений. Одной из перспективных областей применения нетканых материалов (НМ) являются подкровельные материалы, к которым предъявляются высокие требования.

В данной статье будут проанализированы преимущества и недостатки используемых на практике подкровельных материалов (ПМ) различных видов, будут приведены результаты исследований многослойных материалов.

Благодаря разнообразию способов и технологий производства, используемого сырья и возможностей сочетания НМ с другими текстильными и нетекстильными материалами (полимерной и мембранной пленкой, алюминиевой фольгой и т.  п.) представляется возможным изготавливать многослойные ПМ, удовлетворяющие постоянно растущим потребностям строительной индустрии.

Однослойные и многослойные ПМ получили широкое распространение в строительстве. Их популярность обусловлена технологичностью при монтаже, гибкостью и относительно низкой стоимостью. Однослойные ПМ – это текстильные НМ, изготавливаемые по технологии спанбонд из расплава полимера путем аэродинамического холстоформирования из непрерывных полипропиленовых и полиэтиленовых волокон с последующим его термоскреплением. Такие НМ имеют множество межволоконных пор, через которые воздух и вода легко проходят вместе с водяным паром. Паропроницаемость этих материалов, зависящая от размеров пор, прямо пропорциональна воздухопроницаемости и обратно пропорциональна водонепроницаемости. Поэтому полипропиленовые спанбонд-материалы за счет грубых волокон и увеличенных пор имеют относительно низкие ветрозащитные и гидроизоляционные свойства, но высокую механическую прочность. Благодаря невысокой стоимости и широкой доступности они в России пока находят применение. Тем более, спанбонд-материалы начали выпускать многие текстильные предприятия (больше 10) с использованием отечественного сырья (полипропиленовых гранул), что является дополнительным стимулом для применения в строительстве.

В настоящее время на российском рынке строительных ПМ представлены Изоспан, Изовек, Строизол, Тайвек и др. для защиты кровельных и стеновых конструкций от влаги и конденсата. Так, например, спанбонд-материал Тайвек (Du Pont), состоящих из тонких волокон, имеет по сравнению со спанбондом небольшие поры, обеспечивающие необходимые свойства (паропроницаемость 750 г /1 м2*24ч, водоупорность – 1000 вод.ст.) Поэтому в Европе используют Тайвек более 20лет.

Результаты лабораторных исследований и возможности практического применения материалов Строизол в качестве ПМ изложены в книге [ссылка 1].

Сейчас существует целая группа НМ на основе спандбонда, ламинированных или  дублированных с полимерной, мембранной пленками и  другими для обеспечения водоупорности при сохранении способности «дышать», высокой прочности, стойкости к ультрафиолетовому излучению. Эти ПМ предотвращают конденсацию влаги под кровлей и обеспечивают максимальное сохранение тепла в домах с деревянными каркасами.

 

В строительной практике ПМ получили наименование «строительная мембрана» или «строительная диффузионная паропроницаемая мембрана», которая представляет разделительную перегородку с преимущественной проницаемостью для водяных паров.  

 

Основную сложность при изготовлении паропроницаемых мембран представляет необходимость обеспечения комбинации трудносовместимых свойств: наряду с высокой механической прочностью и устойчивостью к УФ-излучению они должны обладать высокой паропроницаемостью при сохранении ветро-, водозащитных свойств, т. е. водо-, воздухонепроницаемости. Для обеспечения требуемых прочностных, ветрозащитных, гидроизоляционных свойств и паропроницаемости, приходится ламинировать или дублировать спанбонд-материал, с мембранной «дышащей» диффузионной пленкой. «Дышащие» мембраны эффективно отводят пары, не ухудшая теплоизоляционных свойств и становясь барьером против проникновения воды.

Дальнейшее совершенствование диффузионных мембран, стало возможным после разработки трехслойной конструкции, где разные слои выполняют определенные функции и обладают оптимальными характеристиками. В частности, мембранная пленка в трехслойной конструкции обеспечивает ветро- и гидроизоляционные свойства в сочетании со способностью пропускать водяные пары, а термоскрепленный спанбонд-материал – механическую прочность, устойчивость к УФ-излучению и долговечность

Путем ламинирования, дублирования и триплирования НМ с мембраной, полимерной или металлизированной пленками и другими  материалами получают многослойные комбинированные материалы (дуплексы или триплексы) с широким диапазоном эксплуатационных свойств, удовлетворяющие высокие и разнообразные требования строителей.

В этой области отечественным строителям открываются широкие возможности в выборе требуемых видов ПМ.

Схематично структура подобных многослойных ПМ представлена на рис.1.

 

Рис.1. Структура трехслойного ПМ

В России выпускают двух и трехслойные ПМ, ламинированные с одной или с двух сторон термоскрепленным полипропиленовым спандбодом, с полимерной пленкой (спанбонд+пленка), с мембраной (спанбонд+мембрана).

Помимо ООО «Гекса» (Изоспан), ряд предприятий  осуществляют производство таких материалов:  ООО «Стройфинанс» (г.Ст-Петербург), «Импульс-строй» (г.Воронеж), «Лайттек» (г.Мытищи), «Голден Эйдж» (г.Серпухов) и др. А предприятие «Фройденберг Политекс» организовало производство на иглопробивной основе из штапельных и непрерывных волокон для производства битумных гидроизоляционных кровельных материалов.  

Объекты исследования. Объектами исследования являлись двух- и трехслойные ПМ, содержащие мембранную пленку (табл. 1,2). Однослойные термоскрепленные полипропиленовые спанбонд-материалы в данной работе не рассматривались из–за отмеченных выше недостатков. В перспективе однослойные ПМ будут заменяться многослойными, выполняющие одновременно несколько функций – защита от воды и ветра при сохранении механической прочности.

Таблица 1. Структура и поверхностная плотность двух и трехслойных ПМ

 

Наименование образца

1-й слой

2-й слой

3-слой

Поверхностная плотность, г/м2

1. ПМ двухслойные

С, 30 г/м2

С, 50 г/м2

С, 60 г/м2

МП, 25 г/м2

МП, 28 г/м2

МП, 28 г/м2

—

—

—

50

70

90

2. ПМ трехслойные

С, 17 г/м2

С, 30 г/м2

С, 40 г/м2

С, 60 г/м2

МП, 28 г/м2

МП, 28 г/м2

МП, 28 г/м2

МП, 28 г/м2

С, 17 г/м2

С, 30 г/м2

С, 40 г/м2

С, 60 г/м2

60

90

110

150

Примечания: С –спанбонд-материал; МП – мембранная пленка

Таблица 2. Структура и поверхностная плотность ПМ, ламинированных с пленкой

 

№ образца

1-й слой

2-й слой

Поверхностная плотность, г/м2

№1

Спанбонд ПП

Спанбонд

60

№2

Спанбонд ПП

Полимерная пленка

50

№3

Спанбонд ПП

Полимерная пленка

75

№4

Ткань из расщепленной ПП пленки

Каландрирование

70

Примечания: ПП –полипропилен

Лабораторные исследования. Для определения физико-механических показателей многослойных ПМ были использованы методы испытаний, изложенные в ГОСТ 2678−94 «Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные. Методы испытаний» и  другие методики испытаний на текстильные и нетканые материалы. Нами практически проведены исследования существующих в России типов и видов ПМ на основе термоскрепленного спанбонда.

В трехслойных ПМ между 2-мя слоями спанбонда находится мембранная пленка, а в двухслойных ПМ — термоскрепленный спанбонд скрепляется полимерной или мембранной пленкой только с одной стороны.

Комбинация и поверхностная плотность составляющих материалов в структуре ПМ могут быть разнообразными, что наглядно видно в табл.1 и 2 . Так же используется ткань из расщепленной пленки в особенности в условиях, когда требуется высокая прочность ПМ. Однако, такая ткань несколько дороже по стоимости по сравнению с термоскрепленным спанбондом.

Проанализируем на основании проведенных исследований отдельные физико-механические показатели.

В таблице 3 представлены обобщенные результаты исследований двух- и трехслойных ПМ со спанбондом и мембраной.

Наименование
показателя и единица измерения

Двухслойный

(спанбонд с одной стороны + мембрана)

Трехслойный

(спанбонд с двух сторон + мембрана)

1. Поверхностная плотность, г/м2

85

125

2. Толщина при давлении
2 кПа, мм

0,47

0,66

3. Прочность при разрыве, Н/5 см

по длине

по ширине

98

62

183

119

4. Относительное удлинение при разрыве, % :

по длине

по ширине

52

61

62

77

5. Водоупорность, мм.вод.ст.

478

810

6. Паропроницаемость, г/(м2·24ч),

579

549

7. Устойчивость к УФ-облучению, %

72

79

В таблице 4 показаны результаты испытаний конкретных видов ПМ, дублированных с полимерной пленкой и каландрированием.

 

Наименование
показателя

ПМ с пленкой, каландрированием и алюминиевой фольгой

Спанбонд + пленка ПП

Спанбонд + пленка ПП

Ткань ПП + пленка ПП

Ткань ПП + каландрированная

Спанбонд + алюминиевая фольга

1. Поверхностная плотность, г/м2

60

70

75

65

79

2. Толщина при давлении
2 кПа, мм

0,32

0,34

0,21

0,19

0,37

3. Разрывная нагрузка полоски 50х100 мм, Н:

                         по длине

                      по ширине

136

75

150

140

644

512

519

478

232

178

4. Относительное удлинение при разрыве, % :

                           по длине

                        по ширине

59

73

200

190

25

24

25

24

80

19

5. Прочность при продавливании шариком, даН

8

13

51

53

23

6. Водоупорность, мм.вод.ст.

5400

6533

>10000

>10000

>10000

7. Паропроницаемость, г/(м2·24ч)

135

166

104

110

114

Анализ приведенных в таблицах 3,4 данных позволяет выявить определенные закономерности по влиянию состава многослойных ПМ на их свойства и сделать важные выводы для их практического применения у потребителей.

Поверхностная плотность испытуемых образцов варьируется от 60 до 125 г/м2 в зависимости от количества слоев в структуре ПМ. Мембранная и полимерная пленки составляют около 30 г/м2, а остальная масса 1 м2 приходится на термоскрепленный спанбонд. При этом спанбонд дублируется или ламинируется с изнаночной или лицевой сторон в отдельности или в совокупности в зависимости – это двух- или трехслойный ПМ. Поверхностная плотность ПМ оказывает влияние на прочность и относительное удлинение ПМ. Ткани почти при одинаковой поверхностной плотности имеют значительно большую прочность и меньшее относительное удлинение при разрыве.

Толщина. Результаты измерения толщины исследуемых относительно плоских ПМ зависят от удельного давления и количества слоев спанбонд-материала. Толщина при давлении 2,0 кПа составляет от 0,19 до 0,66 мм.

Прочность при растяжении и разрыве, в основном, необходима для обеспечения устойчивости ПМ к повреждениям и механическим воздействиям при монтаже кровли, а также при воздействии сильного ветра на фасады. Спанбонд-материалы, благодаря своей структуре и высоким деформационным характеристикам, успешно противостоят механическим нагрузкам. А ткани, хотя и имеют высокую механическую прочность, однако у них сравнительно низкое относительное удлинение при растяжении и разрыве. Прочность при раздирании исследуемых образцов достаточно высокая, что имеет важное значение при закреплении ПМ к строительной конструкции.

Прочность связи между слоями материала. Важно, чтобы в процессе монтажа и эксплуатации не происходило отслаивание спанбонда от мембранной и полимерной пленки. Результаты исследований показали, что существует тенденция увеличения прочности на расслаивание при увеличении поверхностной плотности материала.

Воздухопроницаемость отражает ветрозащитную способность ПМ и определяется как объем воздуха, проходящего при определенном давлении в секунду времени через площадь поверхности материала. Высококачественный ветрозащитный ПМ имеет воздухопроницаемость близкую к нулю. Значение воздухопроницаемости зависит от давления. С увеличением давления  на испытуемые образцы увеличивается воздухопроницаемость Стандартным давлением по ГОСТ  12688-77 считается 5,0 мм вод.ст. (49 Па). Однако, это давление незначительное, поэтому иногда определяется  при давлении 20 мм вод.ст. (196 Па). Полимерная пленка в структуре ПМ способствует к снижению воздухопроницаемости.

Водоупороность  – это способность ПМ выдерживать кратковременное давление. Надежные ПМ обычно имеют водоупорность более 1000 мм вод.ст.. Кратковременное давление создается на материал создается при ударах дождевых капель или при дожде с сильным ветром.

Паропоницаемость ПМ колеблется в широких пределах и зависит от наличия в их структуре мембранной или полимерной пленки. Высокое значение паропроницаемости более 1000г/(м2·24 ч) обеспечивает отвод излишней влаги, не накапливая капель конденсата в подкровельном пространстве. Известно, что конденсат проявляется в результате разности температур между холодной поверхностью кровельного материала (черепицы, шифера) и теплым воздухом, поступающим сквозь кровельные конструкции из помещения. Влажный воздух резко снижает термоизоляцию кровельной конструкции поэтому паропроницаемости ПМ придается важное значение.

Устойчивость к УФ-облучению. Полимерные материалы подвержены старению, то есть изменению основных эксплуатационных свойств в результате длительной эксплуатации, а именно комплексного воздействия тепла, влаги, перепадов температур и УФ-излучения. Воздействию указанных факторов подвергаются обычно ПМ при искусственном старении. Хотя в процессе эксплуатации ПМ защищены от УФ-облучения, однако они могут подвергаться воздействию света, воды и тепла в период времени между изготовлением и монтажом. Поскольку термоскрепленный спанбонд из полипропилена значительно теряет свою прочность от воздействия  УФ-излучения на открытом воздухе, поэтому условиям хранения до монтажа уделяется особое внимание.

При испытании в лабораторных условиях на установке климатических условий текстильных материалов (УКИМ) образцы ПМ после 15 ч УФ-облучения, обводнения  и температуре +60 оС сохранили свою первоначальную прочность в пределах 72-73%

Полипропиленовый спанбонд был обработан в процессе производства УФ-светостабилизатором (УФ-СС). Без УФ-СС спанбонд теряет свою прочность до 50% в течение 3-х ч УФ-облучения на УКИМ.

Долговечность – это сохранение основных свойств: прочности, устойчивости к УФ-излучению, паропроницаемости, водоупорности при длительной эксплантации ПМ в течение 30 лет.

Надежность ПМ достигается в основном благодаря трехслойной конструкции: мелкопористая мембранная пленка, обеспечивающая достаточную паропроницаемость, гидроизоляционную способность и устойчивость к УФ-облучению. заключена между прочными внешними слоями спанбонд-материала.

Следует отметить, что исследованные образцы ПМ получены путем термического скрепления мембраны или полимерной пленки со спанбонд-материалом, обладают стабильностью размера при воздействии температур 80-100 0С, в то же время как при клеевом способе скрепления возможны расслаивания, коробление, и изменение линейных размеров материала под кровлей.

Материалы отечественного производства имеют более низкую по сравнению с зарубежными аналогами стоимость, что является важным фактором и критерием при выборе ПМ с учетом климатических условий эксплуатации в строительной индустрии в России. Трехслойные «дышащие» ПМ в основном соответствуют требованиям эксплуатации в России с ее разнообразием климатических условий: значительными суточными перепадами температур, высокими летними и низкими зимними температурами, значительными ветровыми нагрузками и др.  

В заключение следует отметить, что именно трехслойные ПМ (спанбонд + мембранная пленка + спанбонд или спанбонд + полимерная пленка + спанбонд) целесообразнее использовать в строительной практике для решения отдельных задач  и выполняемых функций.

Литература:

[1] Г.К.Мухамеджанов, В.К. Ратников «Изучение и выбор текстильных материалов в строительстве» – ж. «Технический текстиль», 2004, №10, с.26-27

СПАНБОНД ЦВЕТНОЙ И БЕЛЫЙ

Спанбонд (англ. spunbond) — название технологии производства нетканого материала из расплава полимера фильерным способом. Часто в профессиональной среде термином «спанбонд» обозначают также материал, произведенный по технологии «спанбонд».  

 Легкая промышленность.

Главным направлением применения Спанбонда в легкой промышленности является одноразовая медицинская одежда и защитная одежда специального назначения, которая служит защитой от вредных веществ, пыли, грязи. Это одежда для персонала салонов красоты,фармацевтов, общепита, сотрудников электронной промышленности. Изделия из Спанбонда можно подвергать стерилизации, а также ручной стирке или чистке.
 
Спанбонд успешно заменяет подкладочные ткани для изготовления портмоне, спортивных, мужских сумок, рюкзаков, чемоданов, дипломатов и «баулов».
Спанбонд можно использовать также , как прокладочный материал, усилитель корсажа, бейки,  в качестве  материала для конструирования при изготовлении одежды.
Также спанбонд широко используется для пошива чехлов для одежды, изготовления упаковки для постельного белья, одеял, подушек.
Спанбонд имеет разнообразную цветовую гамму, что позволяет производить изделия высокого товарного вида и на любой вкус конечного потребителя.
Использование Спанбонда снижает себестоимость изделия и улучшает товарный вид. Его преимущества: дешевизна, прочность, легкость кроя, долговечность, стильность.
 
Кожгалантерейная  и Обувная промышленность
Спанбонд имеет высокие показатели износостойкости, это позволяет его использовать для отделки внутренних поверхностей чемоданов, сумок и других галантерейных изделий, а также в качестве внешнего отделочного материала.
Нетканый материал Спанбонд благодаря высокому качеству, прочности и легкости в раскрое, часто используется в качестве подкладки,межподкладки,стельки,для дублирования кожи,т.е. в качестве расходного материала в обувной промышленности.
Мебельная промышленость
В мебельной промышленности нетканый материал  спанбонд как правило используется  в производстве мягкой мебели. Спанбонд применяется  для пошива съемных чехлов, в качестве внутренней обшивки поверхностей, матрасов закрепления и придания рельефа формирующего материала, для изготовления стульев.
Производители ортопедических матрасов используют Спанбонд в качестве прокладки, нейтрализующей пружинный блок, а также в качестве чехла для независимых пружин.
Качества спанбонда позволяют использовать его в мебельной промышленности для обшивки нижних и задних стенок мягкой мебели, для защиты пружинного блока, а также для внутренней обшивки подушек и матрасов.
Спанбонд имеет ряд важных преимуществ перед такими материалами как: бязь, миткаль, флизелин,одно из них- экономичность.
Основные плотности используемые в мебельной промышленности – от 40 до 100 г/кв.м.
 
Медицина и гигиена
Спанбонд — это химически стойкий,прочный материал (стойкостью к высоким температурам (до 100 градусов),обладает щелоче- и кислотоупорностью, ), благодаря чему может подвергаться стерилизации. Спанбонд широко используется для изготовления одноразовых постельных принадлежностей, одноразовой медицинской одежды,  салфеток, а также в производстве средств гигиены.
Материал для изготовления медицинской одежды должен иметь гигиенические свойства, обладать повышенной прочностью,  обеспечивать тепловой комфорт человека,  выполнять защитную функцию, от  попадания на одежду вредных веществ.
Также немаловажно – это цветовое решение медицинской одежды. В данном случае цвет несет не только эстетическую, но и психологическую нагрузку. Также цвет может являться элементом фирменного стиля, указывать на принадлежность к той или иной специализации.
 Кроме того Спанбонду с помощью различных добавок можно придать такие свойства, как гидрофобность, антистатичность,антибактерицидность и др.
Одноразовое постельное белье из Спанбонда нетоксично, не вызывает аллергических реакций, имеет высокую прочность, стойкость к истиранию, а также высокие показатели эргономических свойств. 
В основном для изготовления медицинских принадлежностей используется Спанбонд плотности от 17 до 50 г/кв. м.
Спанбонд при воздействии солнечного света (УФ -лучей) разлагается в течении 9- 12 месяцев. Поэтому он может стать альтернативой полиэтиленовым пакетам,которые разлагаются в течении более долгого срока и загрязняют оружающую среду, и использоваться для производства экологичной упаковки,в частности ЭКОСУМОК.
Для производства спанбонда,который будет эксплуатироваться во внешней среде и поддаваться воздействию солнечных лучей, в расплав полимера добавляют специальные добавки -УФ-стабилизаторы. Тогда спанбонд выдерживает воздействие УФ- лучей сроком до 2-3 лет.
Преимущества нетканого материала Спанбонд:
 
  • Спанбонд отличается низкой ценой, прочностью, экологичностью и формоустойчивостью.
  • Спанбонд можно сваривать, сшивать, окрашивать, наносить рисунок.
  • Изделия из нетканого материала спанбонд нетоксичны, не вызывают аллергии, их можно стерилизовать, мыть.  
     

 

    Машина для производства спанбонда, линия по производству спанбонда

    Ткань спанбонд представляет собой разновидность нетканого материала. Он имеет широкий спектр применения и является одним из важных сырьевых материалов для масок.

    USEON предлагает машины для производства нетканых материалов из полипропиленового спанбонда.

    Модель УС-1600 УС-2400 УС-3200 УС-4000 УС-4800
    Эффективная ширина
    (мм)    		 1600 2400 3200 4000
    Диапазон веса
    (г/м2)    		 10~120 10~120 10~120 10~120 1 0~120
    Пропускная способность
    (Тонн/день)    		 4~6 5~7 8~10 11~13 12~15 9006 0
    Скорость машины
    (м/мин)    		 ≤150 ≤150 ≤150 ≤150 ≤150
    Мощность трансформатора
    (кВА)    		 ≈150 ≈200 ≈315 ≈360 ≈400
    Размер машины
    (Д*Ш*В, м)    		 18*8*12 18*10*12 18*15*12 18*18*12 900 60

    		 18*22*12

    Модель USS-1600 USS-2400 USS-3200 USS-4000
    Эффективная ширина
    (мм)    		 1600 2400 3200 4000
    Диапазон веса
    (г/м2)    		 10~120 10~120 10~120 10~120 1 0~120
    Пропускная способность
    (Тонн/день)    		 8~10,5 10~15 13~20 15~25 20~30
    Скорость машины
    (м/мин)    		 ≤300 ≤300 ≤300 ≤300 ≤300
    Мощность трансформатора
    (кВА)    		 ≈315 ≈400 ≈630 ≈750 ≈900
    Размер машины
    (Д*Ш*В, м)    		 30*10*12 30*12*12 30*15*12 30*18*12 30*22*12

    Модель USSS-1600 США СС-2400 УССС-3200 УССС-4000 УССС-4800
    Эффективная ширина
    (мм)    		 1600 2400 3200 4000
    Диапазон веса
    (г/м2)    		 12~120 12~120 12~120 12~120 12~120
    Пропускная способность
    (Тонн/день)    		 12~17 16~21 24~29 28~33 32~37
    Скорость машины
    (м/мин)    		 ≤400 ≤400 ≤400 ≤400 ≤400
    Мощность трансформатора
    (кВА)    		 ≈500 ≈750 ≈900 ≈1100 ≈1300
    Размер машины
    (Д*Ш*В, м)    		 30*17*12 30*24*12 30*31*12 30*38*12 90 060

    		 30*45*12

    Toray работает над этой проблемой путем исследования гидрофилизации самого полимера, а не поверхностной обработки тканей. Компания сосредоточила свое внимание на полиэфире и разработала специальные доменные структуры (примечание 3 к глоссарию) путем сополимеризации полиэстера с гидрофильным компонентом с четко определенной молекулярной массой. Доменные структуры позволяют значительно улучшить гидрофильность полиэфира и в результате получить новый нетканый материал спанбонд, который является устойчиво гидрофильным.

    Этот нетканый материал из полиэфирного спанбонда такой же мягкий, как полипропиленовый нетканый материал, который обладает превосходной гибкостью. Стойкая гидрофильность ткани способствует проникновению жидкости без остатка или растекания жидкости по поверхности. Кроме того, ткань не проявляет цитотоксичности (примечание 4 к глоссарию), что является индикатором раздражения кожи. Следовательно, ткань приятна для кожи и подходит для таких изделий, как подгузники, маски и средства женской гигиены, которые имеют непосредственный контакт с кожей.

    Новый рулон ткани спанбонд