Dvojzložkové vlákno: Ktoré aplikácie ich potrebujú?

termín " dvojzložkové vlákno “ pokrýva širokú rodinu upravených vlákien, ktoré zdieľajú jednu definujúcu vlastnosť: každé jednotlivé vlákno obsahuje dve odlišné polymérne zložky usporiadané v špecifickej geometrii prierezu. Táto geometria – to, ako sú dva polyméry voči sebe umiestnené – určuje všetko o tom, ako sa vlákno správa v aplikáciách konečného použitia. Rovnaké dva polyméry usporiadané odlišne produkujú vlákna s radikálne odlišnými vlastnosťami, a preto je pochopenie konfigurácie vlákien rovnako dôležité ako poznanie kombinácie polymérov.

Prečo dva polyméry namiesto jedného

Väčšina vlastností vlákna je viazaná na to, čo môže dosiahnuť jeden polymér. Polyester je pevný a rozmerovo stabilný, ale zle sa spája s teplom. Polypropylén sa spája pri nižších teplotách, ale má nižšiu pevnosť v ťahu. Polyetylén má vynikajúcu mäkkosť, ale slabú stálosť tvaru. Nylon je pevný a elastický, ale v meradle drahý.

Konštrukcia dvojzložkových vlákien obchádza tieto obmedzenia týkajúce sa jedného polyméru kombináciou dvoch materiálov, takže každý prispieva svojimi najlepšími vlastnosťami k finálnemu vláknu. Napríklad polyesterové/polyetylénové (PET/PE) vlákno s plášťom a jadrom využíva ako nosné jadro štrukturálnu pevnosť polyesteru, zatiaľ čo nízky bod topenia polyetylénu na plášti vytvára schopnosť tepelnej väzby – vlákno sa môže spájať do netkanej textílie pri teplotách, pri ktorých polyester zostáva pevný a nedotknutý. Ani jeden polymér samotný nedosahuje túto kombináciu.

Výsledkom je kategória vlákien, ktorá umožňuje navrhovanie produktov, ktoré nie je možné s jednozložkovými materiálmi: samokrčiaca výplň vankúša, tepelne spájateľné netkané textílie, ultrajemné mikrovlákna zo štiepacieho vlákna, strižné vlákno s elastickou regeneráciou a vysokoobjemové výplňové materiály.

Hlavné konfigurácie bikomponentných vlákien

Plášťové jadro (koncentrické a excentrické)

Konfigurácia plášť-jadro umiestňuje jeden polymér ako súvislú vonkajšiu vrstvu (plášť), ktorá obklopuje druhý polymér v strede (jadro). V koncentrickej verzii jadro prechádza presným stredom vlákna. V excentrickej verzii je jadro posunuté na jednu stranu.

Sústredné vlákna plášťa a jadra sú najrozšírenejšou dvojzložkovou konfiguráciou pre aplikácie tepelného spájania v netkaných textíliách. Kombinácia obalu s nízkou teplotou topenia (polyetylén, ko-PET alebo ko-PA) nad jadrom s vysokou teplotou topenia (PET, PP alebo PA6) umožňuje, aby sa obal roztavil a tiekol počas tepelnej konsolidácie, zatiaľ čo jadro si zachováva svoju vláknitú štruktúru. To vytvára spojené priesečníky v netkanej textílii bez roztavenia samotných vlákien - výsledkom je tkanina so štruktúrnou integritou, definovanou hrúbkou a kontrolovanou hustotou. Aplikácie zahŕňajú krycie materiály hygienických produktov, lekárske netkané textílie, interiérové ​​tkaniny pre automobily a filtračné médiá.

Excentrické vlákna plášťa a jadra sa správajú veľmi odlišne. Pretože jadro je posunuté, tieto dva polyméry majú rôzne polohy v priereze a počas ochladzovania vlákna po zvlákňovaní sú vystavené rôznemu namáhaniu. Toto rozdielne zmrštenie vytvára vo vlákne trojrozmerné špirálovité zvlnenie – vlákno sa spontánne navíja ako pružina. Excentrické vlákna s plášťom a jadrom sú primárnym inžinierskym prístupom na výrobu samozvieracích, vysokoobjemových vlákien na výplne vankúšov, výplne vankúšov a izolačné výplne. Úroveň krimpovania je riadená stupňom excentricity a rozdielom v charakteristikách zmršťovania medzi týmito dvoma polymérmi.

Side-by-Side

V dvojzložkových vláknach vedľa seba prebiehajú dva polyméry ako paralelné segmenty pozdĺž celej dĺžky vlákna, pričom každý zaberá približne polovicu prierezu. Rovnako ako u excentrických vlákien plášťa a jadra, rozdielne zmrštenie medzi dvoma komponentmi počas spracovania vytvára špirálovité zvlnenie, ale v konfigurácii vedľa seba je zvlnenie zvyčajne silnejšie a odolnejšie, pretože obe polymérne fázy sú plne vystavené tepelnému cyklu, ktorý poháňa vývoj zvlnenia.

Dvojzložkové vlákna vedľa seba sa používajú tam, kde sa vyžaduje silné, konzistentné trojrozmerné zvlnenie: vatovanie s vysokou pružnosťou, výplň vankúša, ktorá sa musí zachovať počas mnohých cyklov stláčania a uvoľňovania, a izolačné materiály, kde je dôležité zachovať pružnosť počas životnosti produktu. Elastická obnova dobre navrhnutého dvojzložkového vlákna vedľa seba výrazne prevyšuje mechanicky zvlnené jednozložkové vlákno – zvlnenie je poháňané vnútorným napätím v polymérnej štruktúre a nie vonkajším tvarom, ktorý je na vlákno kladený, takže pri trvalom stláčaní netvrdne.

Ostrovy v mori (segmentované)

Konfigurácia ostrovov v mori vkladá viacero „ostrovných“ polymérnych fibríl – často 16, 32 alebo 64 na prierez – do „morskej“ polymérnej matrice. Ostrovy a more sú rozdielne polyméry a po spriadaní vlákna a vytvorení siete sa morský polymér rozpustí alebo mechanicky odštiepi, pričom jednotlivé ostrovčekové fibrily zostanú ako ultrajemné vlákna, ktoré sú zlomkom pôvodného priemeru vlákna.

Táto konfigurácia je primárnou výrobnou cestou pre mikrovlákna a ultrajemné vlákna v rozsahu 0,01 – 0,3 denier – úrovne jemnosti, ktoré nemožno dosiahnuť priamym spriadaním. Koncové vlákna vyrobené rozdelením vlákna s 2 deniermi ostrovčekov v mori so 64 ostrovčekmi sú každé približne 0,03 denier, dostatočne tenké na výrobu povrchov zo syntetickej kože podobných semišu, filtračné médiá s veľmi vysokou hustotou a ultrajemné netkané textílie s povrchovými plochami a mäkkosťou, ktorým sa hrubšie vlákna nevyrovnajú.

Segmentovaný koláč (rozdeliteľný)

Segmentované koláčové dvojzložkové vlákna usporiadajú dva polyméry ako striedavé segmenty koláča, typicky 8 alebo 16 segmentov, ktoré sa stretávajú v strede vlákna. Tieto dva polyméry majú nízku medzipovrchovú adhéziu vďaka svojej konštrukcii, takže keď je vlákno vystavené mechanickým deliacim silám – vysokotlakovým vodným lúčom pri spracovaní spunlace alebo špecifickým chemickým úpravám – segmenty sa oddelia na rozhraniach polymérov, čím vznikajú klinovité segmenty z mikrovlákna s veľmi veľkým povrchom a ostrými hranami.

Geometria segmentovaného koláča s ostrými hranami robí tieto vlákna obzvlášť účinnými pri čistiacich aplikáciách: klinovité prierezy vytvárajú silné kapilárne pôsobenie na absorpciu a zadržiavanie tekutín a okraje zabezpečujú mechanické čistenie. Čistiace utierky, utierky a mopy z mikrovlákna vyrobené z delených segmentovaných koláčových bikomponentných vlákien prekonávajú konvenčne tkané tkaniny tak v absorpčnej kapacite, ako aj v odstraňovaní častíc. Toto je vláknové inžinierstvo za väčšinou vysokovýkonných čistiacich prostriedkov z mikrovlákna.

ES Vlákno: Dominantný dvojzložkový tepelný spoj

ES vlákno – polyetylénové/polypropylénové dvojzložkové jadro s plášťom – je komerčne najvýznamnejším typom jednozložkového vlákna v priemysle netkaných textílií. Názov pochádza z pôvodného označenia japonského výrobcu (vlákno Ess) a konfigurácia je koncentrický plášť-jadro s polyetylénovým alebo modifikovaným polyetylénovým plášťom nad polypropylénovým jadrom.

Logika spracovania je jednoduchá: polypropylén sa topí pri približne 160–170 °C; polyetylén sa topí pri 125-135°C. Počas kalandrovaného alebo vzduchového spájania netkanej textílie obsahujúcej ES vlákno je teplota spracovania nastavená medzi týmito dvoma bodmi topenia – PE plášť sa topí a tečie, aby vytvoril spojené kontaktné body, zatiaľ čo PP jadro zostáva pevné a zachováva štrukturálnu integritu vlákna. Výsledkom je spájaná netkaná textília s definovanou pórovitosťou, kontrolovanou hrúbkou a predvídateľnými mechanickými vlastnosťami.

ES vlákno je špecifikované pre hygienické netkané textílie (vrchná vrstva plienky a prijímacia vrstva), substrát tvárovej masky, filtračné médium, substrát vlhčených obrúskov, poľnohospodárske tkaniny a akékoľvek netkané aplikácie vyžadujúce tepelné spojenie s predvídateľnou a kontrolovateľnou silou väzby. Zmeny v pomere PE/PP, jemnosti vlákna (bežné sú 1,5D, 2D, 3D, 4D, 6D), dĺžke vlákna a modifikácii PE plášťa umožňujú optimalizáciu ES vlákna pre špecifické požiadavky konečného použitia v tomto širokom rozsahu aplikácií.

Výber správnej konfigurácie bikomponentného vlákna

Špecifikačné body pre obstarávanie

Pri špecifikácii dvojzložkových vlákien na výrobné použitie určujú vlastnosti konečného produktu nasledujúce parametre a mali by byť potvrdené pred objednávkou:

Jemnosť vlákna (denier alebo dtex): Jemnejšie vlákna vytvárajú mäkší pocit na dotyk a hustejšiu štruktúru tkaniny; hrubšie vlákna poskytujú väčšiu objemovú a štrukturálnu pružnosť. Pre hygienické netkané textílie je 1,5–2D štandardom pre krycí materiál; 3–6D pre akvizičné vrstvy. Pre výplň vankúša sú typické 3–7D excentrické vlákna alebo vlákna vedľa seba, v závislosti od cieľovej nadvihnutia a mäkkosti.

Dĺžka rezu: Pre aplikácie strižových vlákien v netkaných textíliách sú 38 mm a 51 mm najbežnejšie dĺžky rezu pre procesy založené na mykaní. Procesy vzduchom kladených netkaných textílií zvyčajne používajú kratšie dĺžky rezu (5–12 mm). Spriadacie aplikácie využívajú dlhšie dĺžky sponiek prispôsobené systému pradenia.

Úroveň krimpovania a trvalosť krimpovania: Pri plniacich a plniacich aplikáciách sú dôležitými špecifikáciami počiatočná úroveň zvlnenia (vyjadrená ako zvlnenie na centimeter), ako aj retencia zvlnenia po cykle stláčania a obnovy. Požiadajte o údaje o zachovaní krimpovania z testovania kompresie, nielen o počiatočný počet krimpov.

Teplotné okno lepenia: Pre aplikácie tepelného spájania určuje rozsah spracovania rozsah medzi teplotou topenia plášťa a teplotou topenia jadra. Úzke okno vyžaduje prísnejšiu kontrolu procesu; širšie okno je zhovievavejšie pre vysokorýchlostné výrobné linky.

Recyklovaný obsah a certifikácie: Recyklované polyesterové dvojzložkové vlákna sú dostupné pre väčšinu konfigurácií a majú certifikáciu GRS (Global Recycled Standard) pre dodávateľské reťazce vyžadujúce zdokumentovaný recyklovaný obsah. Potvrďte rozsah certifikácie a dokumentáciu o sledovateľnosti pred špecifikáciou pre produkty so značkou udržateľnosti.

Často kladené otázky

Aký je rozdiel medzi ES vláknom a bežným polyesterovým strižovým vláknom pre netkané textílie?

Bežné polyesterové staplové vlákno (jednozložkový PET) sa môže použiť v netkaných textíliách, ale na konsolidáciu tkaniny vyžaduje buď spájanie živicou, vpichovanie alebo spracovanie spunlace – tepelné spájanie nefunguje efektívne s jednozložkovým PET pri komerčne praktických teplotách, pretože teplota topenia PET je dostatočne vysoká na to, aby teploty spracovania schopné spájať PET vážne poškodili alebo roztavili okolitú sieť. PE plášť ES vlákna s nízkym bodom topenia poskytuje schopnosť lepenia pri teplotách, ktoré ponechávajú štruktúru vlákna neporušenú. Vďaka tomu je ES vlákno materiálom voľby pre vysokorýchlostné tepelne spájané netkané výrobné linky, kde je ekonomika tepelného spájania (žiadna živica, žiadna voda, vysoké rýchlosti linky) významnými výhodami oproti procesom mokrého alebo chemického spájania.

Aké je zvlnenie dvojzložkového vlákna v porovnaní s mechanicky zvlneným jednozložkovým vláknom?

Mechanicky zvlnené jednozložkové vlákno má zvlnenie zvonka prechodom vlákna cez zvlňovač ozubenia počas výroby. Toto geometrické zvlnenie je zmenou tvaru povrchu; pod dostatočnou kompresiou a teplom môže byť zvlnenie trvalo nastavené a vlákno stráca svoju objemovú regeneráciu. Zvlnenie dvojzložkového vlákna – v konfiguráciách excentrického plášťa a jadra a vedľa seba – je poháňané vnútorným namáhaním polyméru a tepelnou aktiváciou, vďaka čomu je trvalejšie a pri cyklickom stláčaní je viac obnoviteľné. Produkty, ktoré potrebujú zachovať loft po opakovanom použití (vankúše, výplň vankúša, izolácia spacieho vaku), fungujú lepšie počas svojej životnosti s dvojzložkovým samotvarovaným vláknom ako s mechanicky zvlnenými jednozložkovými alternatívami.

Môžu byť dvojzložkové vlákna zafarbené na špecifické farby pre konečné produkty?

Áno – dvojzložkové vlákna je možné vyrábať v rôznych farbách pomocou farbenia v roztoku (farba pridaná do polymérnej taveniny pred zvlákňovaním, čím sa zabezpečí farebná stálosť v celom priereze vlákna) alebo konvenčným farbením vlákien po výrobe. Dvojzložkové vlákna farbené v roztoku majú vynikajúcu svetlostálosť a stálosť pri praní v porovnaní s konvenčne farbenými alternatívami, pretože farba je integrálna s polymérom a nie je aplikovaná na povrch vlákna. Pre koncové produkty s náročnými požiadavkami na stálofarebnosť – automobilové interiérové ​​látky, výplň vonkajších vankúšov, špičkové čalúnenie – je preferovanou špecifikáciou dvojzložkové vlákno farbené roztokom.

Séria Bi-Component Fiber | Séria dutých vlákien | Séria netkaných vlákien | Séria vlákien na pradenie vlny | Kontaktujte nás