Ako reaguje PSF s inými prísadami v netkaných textíliách?

Ak ste niekedy prevádzkovali linku na výrobu netkaných textílií, viete, aký je rozdiel medzi konzistentnou dávkou strižových vlákien a tou, ktorá spôsobuje pol dňa výpadku. Počas 12 rokov, čo som pracoval v dodávaní polyesterových strižových vlákien (PSF) pre netkané textílie, som sa zúčastnil na desiatkach výrobných stretnutí, kde tímy prenasledovali neočakávané zmrštenie látky, slabú pevnosť v ťahu alebo nerovnomernú textúru povrchu – problémy, ktoré takmer vždy súvisia s tým, ako PSF interaguje s ostatnými prísadami primiešanými do zmesi. Toto nie je len otázka teoretickej chémie; je to druh výzvy na podlahe, pri ktorej Margate beží na geotextílie alebo jadrá absorbujúce plienky, a naučil som sa vytvárať zmesi, ktoré vyvažujú výkon, konzistenciu a náklady tým, že som sa opieral o túto interakciu.

Začnime základmi: výroba netkaných textílií spočíva v zmiešaní PSF s prísadami, ako sú spojivá, apretačné činidlá, minerálne plnivá alebo dokonca s inými syntetickými alebo prírodnými vláknami, a ich následným spracovaním mykaním, vpichovaním alebo tepelným spájaním. PSF, či už pôvodné alebo recyklované, má molekulárnu štruktúru, ktorá vysoko reaguje na tieto prísady a táto reakcia nie je univerzálna. Najväčšou chybou, ktorú výrobcovia robia, je zaobchádzanie s PSF ako s „neutrálnym plnivom“, ktoré len pridáva objem – hoci v skutočnosti sa jeho povrchová chémia, tvar prierezu a rýchlosť krimpovania menia, ako sa spája s každou ďalšou zložkou v zmesi. Napríklad náš3D recyklované polyesterové staplové vláknovýrobok, ktorý má zvlnený, viaclalokový prierez, nielen zlepšuje nafúknutie látky – zväčšuje povrchovú plochu o 22 % v porovnaní s PSF s okrúhlym prierezom, takže silnejšie interaguje s tekutými spojivami a povrchovými úpravami. Tento rozdiel môže znieť nepatrne, ale v prípade tenkých netkaných textílií používaných v utierkach to znamená o 15 % rýchlejšie nasávanie tekutín a o 10 % lepšiu pevnosť v ťahu na jednotku hmotnosti vlákna.

Prvá kritická interakcia je s prísadami spojiva, lepidlom, ktoré drží netkané textílie pohromade. Používajú sa tu dva hlavné typy spojív: termoplastické spojivá (ako nízkotaviteľný polyester alebo polypropylén) a termosetové spojivá (ako akrylové alebo polyuretánové emulzie). To, ako PSF na každý z nich reaguje, všetko mení. Pre termoplastické spojivá, ktoré sa počas spracovania roztavia a vytvoria spojovaciu sieť, sú kľúčové body topenia PSF a povrchová energia. Virgin PSF má stály bod topenia okolo 255 °C, ale recyklované PSF z plastových fliaš od spotrebiteľov sa môžu líšiť o 5–8 °C v závislosti od suroviny – to znamená, že ak zmiešate recyklované PSF so spojivom s nízkou teplotou topenia, musíte upraviť teplotu spracovania, aby ste dosiahli rovnomerné spojenie. Raz som spolupracoval s výrobcom geotextílií, ktorý prešiel z pôvodných PSF na našeRegenerované polyesterové staplové vlákno pre geotextíliea nevylepšili svoju spojivovú zmes: skončili s o 20 % slabšou pevnosťou v ťahu, pretože recyklovaný PSF sa roztopil o 6 °C nižšie, takže príliš veľa vlákna sa zmenilo na voľné tavné bazény namiesto vytvorenia súvislého spoja. To je riešiteľný problém, ale iba vtedy, keď pochopíte interakciu PSF so spojivom, nielen s nimi zaobchádzate ako so samostatnými zložkami.

Termosetové spojivá sú zložitejšie, pretože reagujú chemicky, nielen fyzikálne. Tieto spojivá sa pri vytvrdzovaní spoliehajú na zosieťovacie činidlá a povrch PSF môže toto zosieťovanie buď podporovať alebo inhibovať. PSF sú prirodzene mierne hydrofóbne, ale keď aplikujeme naše vlákna na zníženie statickej elektriny počas mykania, pridávame malé množstvá antistatických činidiel – zvyčajne kvartérne amóniové zlúčeniny alebo polyetylénglykoly. Ak táto povrchová úprava nie je kompatibilná s termosetovým spojivom, môže pôsobiť ako bariéra, ktorá bráni spojivu priľnúť k povrchu PSF. Raz sme napríklad poslali várku našichFarebné polyesterové staplové vlákno farbené dopevýrobcovi utierok a hlásili nerovnomernú farbu a slabú nasiakavosť. Problém sme vystopovali k antistatickej povrchovej úprave na vláknitom zafarbenom vlákne, ktoré reagovalo s akrylovým spojivom, ktoré používali: povrchová úprava vytvorila hydrofóbnu vrstvu, ktorá odpudzovala spojivo aj farbivo na vodnej báze, čo viedlo k nerovnomernému zafarbeniu a zníženiu absorpcie tekutín. Povrchovú úpravu sme upravili tak, aby bola kompatibilná s spojivom a počas dvoch cyklov sa ich výťažnosť zvýšila zo 78 % na 94 %. Toto je druh praktickej interakcie, ktorá definuje dobrú dodávku PSF – vlákninu nielen dodávame, ale upravujeme ju tak, aby fungovala s prísadami, ktoré už naši zákazníci používajú.

Ďalej minerálne plnivá, ktoré sa pridávajú do netkaných textílií na zníženie nákladov, zlepšenie tuhosti alebo zvýšenie odolnosti voči ohňu. Uhličitan vápenatý, mastenec a oxid titaničitý sú najbežnejšie, ale nielen „vypĺňajú“ medzery medzi vláknami PSF – reagujú s povrchom PSF a chémiou zmesi. Najväčším rizikom je niečo, čo sa nazýva „migrácia plniva“: keď sa jemné minerálne častice počas spracovania dostanú na povrch vlákna, prerušia väzbu medzi vláknami PSF a oslabia tkaninu. Videl som, že sa to stalo u výrobcu filtračných médií: do svojej zmesi pridali 10% uhličitan vápenatý ako plnivo a priepustnosť vzduchu ich filtračného média klesla o 30% do týždňa od výroby. Testovali sme ich zmes a zistili sme, že uhličitan vápenatý sa miešal s antistatickým povrchom na ich PSF, čím sa vytvorila lepkavá vrstva, ktorá pokrývala povrch vlákna a blokovala drobné póry. Oprava? Odporúčame plnivo potiahnuté väzbovým činidlom na báze kyseliny stearovej, ktoré sa viaže na minerál aj na povrch PSF a zabraňuje migrácii. Po výmene sa ich priedušnosť vrátila na pôvodnú mieru a udržali si úsporu nákladov pri pridávaní plniva. Toto je ďalšia lekcia: interakcia PSF s plnivami nie je len o veľkosti častíc – je to o povrchových úpravách vlákna aj plniva.

Potom sú tu nepolyesterové prísady: prírodné vlákna ako bavlna alebo viskóza alebo iné syntetické látky ako polypropylén. Mnoho výrobcov kombinuje PSF s týmito, aby vyvážili výkon a náklady, ale PSF nie vždy hrá dobre s ostatnými. Napríklad PSF je tuhšie ako bavlna, takže ich zmiešanie môže spôsobiť problémy s mykaním, ak sa ich miera krimpovania nezhoduje. nášDuté konjugované vlákno 15D HC bieleprodukt, ktorý má duté jadro a dvojzložkovú štruktúru, je navrhnutý tak, aby to vyriešil: jeho zvlnenie je pevnejšie a konzistentnejšie ako štandardné PSF, takže pri zmiešaní s 30 % bavlny znižuje lámavosť mykania o 18 % v porovnaní s okrúhlym PSF. Interakcia tu presahuje aj fyzickú štruktúru: PSF a bavlna majú rozdielne zadržiavanie vlhkosti, takže vo vlhkom výrobnom prostredí bavlna absorbuje vlhkosť a zhlukuje sa, zatiaľ čo PSF zostáva suchá a náchylná na statickú elektrinu. To vedie k nerovnomernému miešaniu počas tvorby rúna, a preto je úprava úpravy vlákna na PSF tak, aby zodpovedala úrovni vlhkosti ostatných vlákien, rovnako dôležitá ako pomer zmesi.

Mal by som tiež hovoriť o chemickej kompatibilite, často prehliadanom kúsku, ktorý podrazí nohy aj skúseným výrobcom. Napríklad PSF je odolný voči väčšine kyselín a zásad, ale niektoré špeciálne prísady – ako napríklad tie, ktoré sa používajú v netkaných netkaných látkach spomaľujúcich horenie pre interiéry automobilov – môžu časom naleptať povrch PSF, čím sa zníži pevnosť v ťahu a životnosť. Pracoval som s dodávateľom automobilového priemyslu, ktorý prešiel na novú prísadu spomaľujúcu horenie a ich netkané textílie na operadlách začali praskať po 6 mesiacoch používania. Testovali sme aditívum a zistili sme, že ide o mierne oxidačné činidlo, ktoré reaguje s polymérnymi reťazcami PSF a rozkladá ich. Odporučili sme doplnkovú prísadu, ktorá pufrovala oxidačné činidlo a po úprave zmesi sa životnosť zlepšila o 40 %. To je dôvod, prečo vždy hovorím novým zákazníkom, aby otestovali svoju úplnú zmes, nielen PSF, keď vymenia prísady – pretože súčet interakcií je často dôležitejší ako výkon jednotlivých komponentov.

Čo to teda znamená pre výrobcov? Pre mňa je to o dvoch veciach: po prvé, výber správneho PSF pre vašu zmes aditív, nie len o najnižšiu cenu, a po druhé, pochopenie, že PSF nie je pasívna zložka – je to aktívna zložka, ktorá formuje výkon celej vašej zmesi. Či už vyrábate detské obrúsky s PSF farbeným dopovaním, geotextílie s regenerovaným PSF alebo filtračné médiá s dutým konjugovaným vláknom, interakcia medzi PSF a aditívami je rozdiel medzi spoľahlivým výrobným procesom s vysokým výťažkom a nákladným prepracovaním v dávkach.

Ak máte čo do činenia s nekonzistentným výkonom netkanej textílie, neočakávanými prestojmi alebo chcete optimalizovať svoju zmes, aby ste dosiahli rovnováhu medzi cenou a kvalitou, spojme sa a preberieme vašu konkrétnu aplikáciu. Môžeme s vami otestovať, ako naše produkty PSF interagujú s vašimi súčasnými aditívami, upraviť zloženie a nájsť riešenie, ktoré vyhovuje vašim výrobným potrebám.

Referencie

1. ASTM D5726-20, Štandardná testovacia metóda pre ťahové vlastnosti netkaných textílií, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2020.
2. Patel, M., a kol. (2021). "Povrchová chémia recyklovaného polyesterového strižového vlákna a jeho interakcia s spojivovými prísadami v netkaných textíliách." Journal of Applied Polymer Science, zv. 138, č. 22, str. 50567.
3. Zhang, L., a kol. (2019). "Migrácia plniva v netkaných zmesiach: Účinky povrchovej úpravy vlákien a náteru plniva." Textile Research Journal, roč. 89, č. 18, s. 3821–3832.
4. Medzinárodná organizácia pre normalizáciu (ISO) 9073-3: 2019, Netkané textílie – Skúšobné metódy – Časť 3: Stanovenie pevnosti v ťahu a predĺženia pri pretrhnutí, ISO, Ženeva, 2019.