آشنایی با انواع منسوجات بی بافت، خواص، کاربردها و روش های تولید

منسوجات بی‌بافت (Non-woven fabrics) نوعی از پارچه‌ها هستند که از الیاف کوتاه و یا الیاف فیلامنتی و به صورت به ‌هم‌ریخته و به هم چسبیده شده، تشکیل شده‌اند. این منسوجات بر خلاف منسوجات متداول و سنتی، بافته شده نیستند، بلکه الیاف بدون بافته شدن با روش های حرارتی، شیمیایی، مکانیکی و فیزیکی و یا با کمک حلال های شیمیایی و یا چسب، در هم درگیر و متصل می‌شوند. به طور کلی فرآیند ساخت و شکل دهی به این منسوجات شامل : تشکیل لایه یا وب الیاف، اتصال این الیاف در بستر وب به یکدیگر، فرآیند تکمیل نهایی و رول نمودن است. این فرآیند باعث می‌شود که الیاف به صورت یکپارچه‌ به هم پیوند خورده و ساختار نهایی شکل گیرد. این نوع منسوجات به خاطر ساختار و ویژگی های خاصشان دارای کاربردهای بسیار متنوع و زیادی در صنایع مختلف هستند. در این سری از مقالات نفیس نخ به بررسی و آشنایی با انواع منسوجات بی بافت، خواص، کاربردها و روش های تولید پرداخته شده است همراه ما باشید. تهیه و تنظیم: الهام محمدی

انواع منسوجات بی بافت

در آشنایی با انواع منسوجات بی بافت، خواص، کاربردها و روش های تولید از نظر تولید به هم شبیه هستند، و نیز نوع و مشخصات الیاف و لایه تولیدی نهایی دارای تنوع بوده و هر نوع نیز قابلیت ها و یا کاربردهای متنوعی دارد. در ادامه برای آشنایی با انواع منسوجات بی بافت، خواص، کاربردها و روش های تولید با ما همراه باشید.

منسوجات بی‌بافت اتصال حراتی (Thermal Bonded Nonwovens)

در این روش، الیاف تحت حرارت و فشار به یکدیگر متصل می‌شوند. منسوجات بی‌بافت گرمائی، نوعی از منسوجات بی‌بافت هستند که با استفاده از حرارت برای اتصال الیاف به یکدیگر تولید می‌شوند. این فرآیند با اعمال حرارت به الیاف، باعث ذوب و چسبیدن آن‌ها به یکدیگر می‌شود که در نتیجه یک ساختار منسجم و مقاوم شکل می‌گیرد. منسوجات اسپان باند و نیز ترموباند از جمله این منسوجات با اتصال حرارتی هستند.

برای اطلاع از آشنایی با تکنیک های مختلف بافت پارچه، کلیک کنید

ویژگی‌های منسوجات حرارتی

ویژگی‌های منسوجات حرارتی شامل موارد زیر است:

• مقاومت بالا: منسوجات بی‌بافت گرمائی به دلیل پیوند حرارتی الیاف، در مقایسه با برخی دیگر از منسوجات بی‌بافت دارای استحکام بیشتری هستند.
• سازگاری با مواد مختلف: این نوع منسوجات می‌توانند از الیاف مختلف مانند پلی‌استر، پلی‌پروپیلن، یا الیاف تجدیدپذیر تولید شوند.
• وزن سبک: به طور معمول، این منسوجات کم‌وزن هستند و به راحتی قابل کار برای صنایع مختلف هستند.
• قابلیت تنفس: بسیاری از منسوجات بی‌بافت گرمائی دارای خاصیت تنفس هستند، که آن‌ها را برای کاربردهای خاص مناسب می‌کند.

فرآیند تولید منسوجات بی بافت حرارتی

تولید این نوع منسوجات شامل مراحل زیر است :

• تشکیل وب الیاف: ابتدا الیاف در یک قالب یا بستر به صورت تصادفی پخش می‌شوند تا وبی از الیاف آماده شود. در برخی موارد این فرآیند همزمان با فرآیند تولید الیاف بوده، و بخشی از فرآیند اتصال در اثر حالت نیمه مذاب الیاف خروجی از رشته ساز است.
• اعمال حرارت: پس از تشکیل وب، حرارت به الیاف وارد می‌شود. این حرارت معمولاً از طریق بستر گرمایی یا دیگر روش‌های گرمایشی تأمین می‌شود. حرارت باعث ذوب شدن الیاف در نقاط خاص می‌شود. حرارت معمولا از طریق یک غلتک آج دار و در نقاط خاصی اعمال و الیاف را به خوبی به هم میچسباند.
• سرد کردن و تثبیت: پس از اعمال حرارت و اتصال، وب الیاف به سرعت سرد می‌شود تا نقاط ذوب شده سخت شوند و پیوندی محکم ایجاد کنند.

در شکل زیر نمونه این منسوجات ( سمت راست) و تصویر میکروسکوپی نقطه اتصال الیاف (وسط) و نیز برخی کاربردهای متداول آنها ( سمت چپ) نشان داده شده است.

همچنین در زیر شماتیکی از سیستم اتصال این نوع منسوجات نشان داده شده است.

از مزایای این نوع منسوجات می‌توان به هزینه تولید پایین، قابلیت تولید بالای انواع خاص و راحتی در استفاده و نگهداری اشاره نمود. اما محدودیت در ماندگاری، استحکام و نیز حساسیت به نور، رطوبت و دما در بعضی از انواع آن از معایب آنها است.

برای بررسی اثرات تثبیت حرارتی بر خواص نخ های تکسچره شده کلیک کنید

انواع منسوجات بی‌بافت حرارتی و کاربرد آنها

منسوجات بی‌بافت حرارتی را می‌توان به چند دسته تقسیم کرد:

• منسوجات بی‌بافت با ضخامت کم: معمولاً برای کاربردهای یکبار مصرف و بی‌خطر.
• منسوجات بی‌بافت با ضخامت زیاد:برای کاربردهای تخصصی‌تر که نیاز به مقاومت و دوام بیشتری دارند.
• منسوجات بی‌بافت با سطح خاص: که دارای بافت‌ها یا الگوهای خاصی هستند و در صنایع مد و پوشاک استفاده می‌شوند.

این نوع منسوجات بی‌بافت در طیف وسیعی از صنایع کاربرد دارند:

• صنعت پزشکی: در تولید ماسک، باند و دیگر مواد بهداشتی.
• صنعت ساختمانی: در عایق‌بندی، پوشش و فیلترها.
• صنعت خودرو : در تولید قطعات داخلی و فیلترهای هوای داخل خودرو.
• صنعت نساجی و پوشاک: در تولید پوشاک یکبار مصرف، لایه‌های داخلی و عایق‌ها.
• استفاده‌های خانگی: مانند پوشش‌های سطحی و محصولات نظافتی.

بیشتر بدانید: آشنایی با منسوجات حلقوی

منسوجات بی‌بافت چسبی (Chemical Bonded Nonwovens)

منسوجات بی‌بافت چسبی نوعی منسوجات بی‌بافت هستند که با استفاده از مواد چسبنده شیمیایی به هم متصل می‌شوند. این فرآیند به تولید ساختارهای مقاوم و با ویژگی‌های خاص کمک می‌کند.

ویژگی‌های منسوجات بی‌بافت چسبی

• استحکام کششی بالا: منسوجات بی‌بافت چسبی معمولاً دارای استحکام کششی بیشتری نسبت به برخی دیگر از انواع منسوجات بی‌بافت هستند.
• قابلیت جذب بالا: این منسوجات می‌توانند به خوبی مایعات و رطوبت را جذب کنند که این ویژگی در برخی کاربردها اهمیت دارد.
• مختلف بودن در بافت و ضخامت: منسوجات بی‌بافت چسبی می‌توانند در ضخامت‌ها و بافت‌های مختلف تولید شوند که این امر آن‌ها را برای کاربردهای گوناگون مناسب می‌کند.
• ویژگی‌های مقاومتی: این نوع منسوجات معمولاً نسبت به دما و رطوبت بسیار مقاوم هستند.

فرآیند تولید منسوجات بی‌بافت چسبی

فرآیند تولید منسوجات بی‌بافت چسبی شامل مراحل زیر است:

1. تشکیل وب الیاف: در ابتدا الیاف مختلف در یک بستر به صورت تصادفی پخش می‌شوند تا یک شبکه یا وب ایجاد شود.
2. اعمال چسب  و حرارت دهی: پس از تشکیل وب، مواد چسبی به سطح الیاف اسپری یا اعمال می‌شود. این مواد می‌توانند بر پایه‌های مختلفی از جمله لاتکس، پلیمرها یا چسب‌های صنعتی باشند. معمولاً پس از اعمال چسب، وب به مدت کوتاهی گرم می‌شود تا چسب به میزان کافی فعال شود و الیاف به هم چسبیده شوند.
3. سرد کردن و پیچش: پس از فرآیند چسب‌زنی و گرمادهی، وب اجازه می‌یابد تا خنک شود، که در این مرحله چسب سخت می‌شود و پیوند محکم بین الیاف ایجاد می‌شود.

در شکل زیر شماتیکی از این فرآیند تولید این منسوجات نشان داده شده است.

انواع منسوجات بی‌بافت چسبی

منسوجات بی‌بافت چسبی را می‌توان به دسته‌های مختلفی تقسیم کرد:

• پوشش‌های چسبی: که معمولاً در صنایع نساجی و پوشاک استفاده می‌شوند و از ترکیب چند لایه پارچه به همراه چسب حاصل می‌شوند.
• منسوجات چسبی با ضخامت‌های مختلف: این نوع شامل منسوجاتی با ضخامت کم برای کاربردهای یکبار مصرف و منسوجاتی با ضخامت زیاد برای کاربردهای صنعتی است.
• منسوجات چسبی با ویژگی‌های خاص: مانند انواع مقاوم در برابر آب، آتش، یا با خاصیت ضد میکروبی که برای صنایع بهداشتی و پزشکی مناسب هستند.

منسوجات بی‌بافت چسبی در صنایع مختلف استفاده می‌شوند، از جمله کاربرد این منسوجات در :

• صنعت پزشکی: در تولید پوشش‌های جراحی، باندها، و مواد ضدعفونی کننده.
• محصولات بهداشتی: مانند پوشک‌ها، دستمال‌های مرطوب و محصولات یکبار مصرف.
• صنعت خودرو: در تولید روکش‌های داخلی و فیلترهای هوا.
• صنعت نساجی : در تولید لباس‌های تخصصی و کفپوش‌های نساجی.

منسوجات بی‌بافت مکانیکی (Mechanical Bonded Nonwovens)

منسوجات بی‌بافت مکانیکی نوعی از منسوجات بی‌بافت هستند که با استفاده از فرآیندهای مکانیکی، مانند سوزن‌کاری و یا کوبیدن و فشردن، الیاف به هم متصل می‌شوند. این روش به جای استفاده از چسب‌ها یا حرارت، از نیروی مکانیکی برای ایجاد پیوند بین الیاف بهره می‌برد. در ادامه به بررسی ویژگی‌ها، فرآیند تولید، انواع، و کاربردهای این نوع منسوجات پرداخته می شود. از جمله این منسوجات انواع نمد های سوزنکاری شده است.

ویژگی‌های منسوجات بی‌بافت مکانیکی

• استحکام خوب: منسوجات بی‌بافت مکانیکی معمولاً دارای استحکام کششی خوبی هستند و می‌توانند به خوبی بار را تحمل کنند.
• قابلیت تنفس: بسیاری از این منسوجات قابلیت تهویه و تنفس مناسبی دارند که آن‌ها را برای کاربردهای خاص مناسب می‌کند.
• دوستدار محیط زیست: در این نوع منسوجات معمولاً از مواد شیمیایی کمتری استفاده می‌شود و به همین دلیل می‌توانند گزینه‌ای مناسب برای محیط زیست باشند.
• تنوع در ضخامت و بافت: این منسوجات می‌توانند در انواع ضخامت‌ها و الگوهای بافت مختلف تولید شوند.

فرآیند تولید منسوجات بی‌بافت مکانیکی

تولید منسوجات بی‌بافت مکانیکی شامل چند مرحله اصلی است:

• تشکیل وب الیاف: الیاف به صورت تصادفی بر روی یک بستر پخش می‌شوند تا یک ساختار وب شکل بگیرد.
• اعمال نیروی مکانیکی: در این مرحله، از چندین روش برای اتصال الیاف به یکدیگر استفاده می‌شود:
• کوبش و یا سوزنکاری: با استفاده از تجهیزات خاصی، الیاف تحت فشار و ضربه قرار می‌گیرند و به هم فشرده می‌شوند.
• فتیله‌ای: الیاف به شکل یک فتیله بزرگ تولید شده و سپس به یکدیگر چسبیده می‌شوند.
• پنبه‌ای: در این روش، الیاف به صورت چرخشی بر روی یکدیگر قرار می‌گیرند و به هم کوبیده می‌شوند.
• غلتک زنی: غلتک‌های مخصوصی برای فشرده‌سازی الیاف و ایجاد پیوندهای مکانیکی به کار می‌روند.
• پروسه نهایی: در نهایت، محصول نهایی به صورت نوار یا رول برش داده می‌شود و آماده استفاده می‌شود.

انواع منسوجات بی‌بافت مکانیکی

منسوجات بی‌بافت سوزنی (Needle-Punched Nonwovens)

این نوع منسوجات که به نام منسوجات نمدی نیز شناخته می‌شوند از انواع منسوجات بی‌بافت هستند که در فرآیند تولید آن‌ها از سوزن‌هایی با نوک تیز استفاده می‌شود تا الیاف به هم متصل شوند و یک ساختار محکم و مقاوم ایجاد شود. در شکل زیر شماتیکی از فرآیند تولید منسوجات سوزنی نشان داده شده است:

تولید منسوجات بی‌بافت سوزنی به طور کلی شامل مراحل زیر است:

1. تشکیل وب الیاف: الیاف طبیعی یا مصنوعی به صورت تصادفی یا منظم بر روی یک بستر قرار می‌گیرند تا یک لایه نرم تشکیل شود.
2. حالت‌دهی با سوزن: سوزن‌های مخصوصی که به یک ماشین پانچ متصل هستند، به سرعت به وب الیاف وارد می‌شوند. این سوزن‌ها الیاف را به داخل مواد دیگر می‌کشند و آن‌ها را به هم متصل می‌کنند. این فرآیند باعث افزایش استحکام و یکپارچگی ساختار می‌شود.
3. فشرده‌سازی و نازک‌سازی: پس از این مرحله، وب ممکن است تحت فشار یا حرارت قرار گیرد تا نازک‌تر و مقاوم‌تر شود.

منسوجات بی‌بافت درهم درگیر شده با فشار آب (Hydroentangled Nonwovens)

منسوجات بی‌بافت با روش اتصال به کمک آب یا “چندلایه‌های آبی” یکی از انواع منسوجات بی‌بافت است که در آن الیاف با استفاده از جریان آب و فشار بالا به یکدیگر متصل می‌شوند. این فرآیند به واسطه توانایی آب در فشرده‌سازی و ایجاد پیوند میان الیاف انجام می‌شود. در شکل زیر شماتیکی از روش تولید این منسوجات با جت آب نشان داده شده است:

تولید منسوجات بی‌بافت با روش اتصال با آب (Hydroentanglement) در چند مرحله انجام می‌شود:

• تشکیل وب الیاف: الیاف به صورت تصادفی یا منظم بر روی بستر قرار می‌گیرند تا یک لایه ایجاد شود.
• اعمال فشار آب: در این مرحله، جریان آب با فشار بالا (معمولاً با استفاده از نازل‌های بسیار دقیق) به وب الیاف پاشیده می‌شود. این فشار باعث می‌شود که الیاف به هم فشرده شوند و پیوندهای مکانیکی بین آن‌ها ایجاد شود.
• گرفتن وب نهایی: در نهایت، وب الیاف تحت فرآیند خشک کردن قرار می‌گیرد تا رطوبت اضافی از بین برود و محصول نهایی به دست آید.
• منسوجات بی‌بافت اتصال آبی می‌توانند بسته به نوع الیاف و ترفندهای تولید به دسته‌های مختلف تقسیم شوند، از جمله:
• منسوجات با الیاف طبیعی: مانند پنبه یا کنف که با این روش پردازش می‌شوند.
• منسوجات با الیاف مصنوعی: مانند پلی‌استر یا نایلون که عمدتاً در صنایع تکنولوژیک و پزشکی استفاده می‌شوند.

منسوجات بی‌بافت اسپان لیث(Spunlace Nonwovens)  نوعی شناخته شده از این منسوجات بی‌بافت هستند.

کاربردهای منسوجات بی‌بافت مکانیکی

منسوجات بی‌بافت مکانیکی در صنایع مختلف و به دلیل ویژگی‌های خاص خود قابل استفاده هستند، از جمله:

• صنعت پزشکی: در تولید ماسک‌های جراحی، باندها و محصولات یکبار مصرف.
• محصولات بهداشتی: مانند پوشک‌ها و دستمال‌های مرطوب.
• صنعت خودروسازی: برای تولید روکش‌های داخلی و عایق‌های صوتی.
• صنایع ساختمانی: به عنوان عایق‌های حرارتی و صوتی یا لایه‌های آب‌بندی.

منابع

Albrecht, Wilhelm, Hilmar Fuchs, and Walter Kittelmann, eds. Nonwoven fabrics: raw materials, manufacture, applications, characteristics, testing processes. John Wiley & Sons, 2006.

Chapman, Roger, ed. Applications of nonwovens in technical textiles. Elsevier, 2010.

Kansal, Harsh. “Experimental investigation of properties of polypropylene and non-woven spunbond fabric.” IOSR Journal of Polymer and Textile Engineering 3.5 (2016): 8-14.

Dharmadhikary, Rahul K., et al. “Thermal bonding of nonwoven fabrics.” Textile Progress 26.2 (1995): 1-37.

Roy, Rupayan. “A Comprehensive Review on Nonwoven Materials for the Healthcare Sector.” Social Innovations in Education, Environment, and Healthcare (2024): 339-358.

Purdy, A. T. “Developments in non-woven fabrics.” Textile Progress 12.4 (1983): 1-86.

https://www.edana.org/nw-related-industry/how-are-nonwovens-made