Mikä on kuitukangas? Ominaisuudet, käyttötarkoitukset ja valmistus

Kuitukangastekstiilit eroavat perinteisistä kankaista siinä, että ne valmistetaan mekaanisilla, lämpö- tai kemiallisilla tekniikoilla, jotka eivät vaadi kudontaa tai langantuotantoa. Sen sijaan kuidut sidotaan yhteen niiden luontaisen kitkan tai sotkeutumisen kautta, joka johtuu näistä vaihtoehtoisista menetelmistä.

Toisin kuin perinteiset kankaat, kuitukankaat valmistetaan suoraan erillisistä kuiduista, ei kehrätty tai kudottu.

Kuitukankaiden historia

Kuitukankaiden alkuperä voidaan jäljittää kuitujätteen ja teollisista prosesseista, kuten kutomisesta ja nahan jalostuksesta, jääneiden huonompilaatuisten kuitujen kierrätyksestä. Kuitukankaita syntyi myös raaka-ainerajoitusten vuoksi, erityisesti toisen maailmansodan aikana ja sen jälkeen sekä kommunistivaltaisissa Keski-Euroopan maissa.

Muinaisina aikoina luonnonkuidut, kuten ruoko, ruoho ja kurki, kudottiin yhteen neulomalla lattianpäällysteiden tai mattojen luomiseksi.

1800-luvulla Englanti oli merkittävä tekstiilien tuottajamaa, ja tekstiiliinsinööri Garnett havaitsi, että huomattavia määriä kuitua heitettiin pois viimeistelyjätteenä. Garnett kehitti tämän ongelman ratkaisemiseksi karstauslaitteen, joka voi pilkkoa jätemateriaalin kuitumuotoon. Näitä kuituja käytettiin sitten tyynyjen täytemateriaalina.

Garnettin kone, vaikka sitä on huomattavasti modifioitu, kantaa edelleen hänen nimeään ja on olennainen osa kuitukangasteollisuutta. Myöhemmin Pohjois-Englannin valmistajat sidoivat nämä kuidut mekaanisesti yhteen neuloilla tai kemiallisesti liimalla luoden vanuja, jotka olivat nykyaikaisten kuitukankaiden edelläkävijöitä.

Nykyään kuitukankaita valmistetaan erilaisilla menetelmillä, mukaan lukien neulalävistys, vesineulaus ja sähkökehräys. Globaali kuitukangasteollisuus jatkaa kasvuaan, ja innovaatiot ja teknologiat edistävät kuitukangassovellusten kehittämistä ja laajentamista.

Tässä on joitain ylitöiden kehitystä:

1840-luku: Ensimmäiset kuitukangaskankaat valmistettiin luonnonkuiduista, kuten villasta ja puuvillasta, jotka huovutettiin yhteen materiaaliksi.

1909: Tri Harry Dean East Walpolesta, Massachusettsista, sai ensimmäisen patentin kuitukankaalle. Hän puristi villakuituja yhteen luodakseen vahvan, kestävän materiaalin.

1920-luku: Kuitukankaiden käyttö laajeni autoteollisuuteen, jossa niitä käytettiin eristykseen ja äänieristykseen.

1930-1940 luvut: Synteettiset kuidut, kuten nailon ja polyesteri, kehitettiin, mikä johti uusiin kuitukangasmateriaaleihin. Kuitukankaita käytettiin useilla teollisuudenaloilla, mukaan lukien autoteollisuus, rakentaminen ja terveydenhuolto.

1950-1960 luvut: Keksittiin uusia menetelmiä kuitukankaiden valmistamiseksi, mukaan lukien sulapuhallus- ja kehruusidosprosessit. Nämä prosessit loivat kevyempiä ja kestävämpiä kuitukangasmateriaaleja, jotka soveltuvat laajempiin sovelluksiin.

1961: DuPont esitteli Tyvekin, korkeatiheyksisen polyeteenin kuitukangasmateriaalin, jota käytetään kodin kääreisiin, suojavaatteisiin ja muihin sovelluksiin.

1970-1980 luvut: Kuitukankaista tuli yhä suositumpi hygieniateollisuudessa, jossa niitä käytettiin kertakäyttövaippojen, naisten hygieniatuotteiden ja pyyhkeiden valmistukseen. Kuitukankaiden käyttö laajeni myös muille aloille, kuten rakentamiseen, autoteollisuuteen ja maatalouteen.

1990-luku nykypäivään: Kuitukangasteollisuus jatkoi kasvuaan innovaatioiden ja teknologian johdosta kuitukangassovellusten jatkokehitykseen ja laajentamiseen.

Miten kuitukangas valmistetaan?

Tuotantoprosessi alkaa kemiallisella prosessilla, jossa käytetään liimaa kuitujen yhdistämiseen, kun taas mekaanisessa prosessissa käytetään neulausta, nestesuihkun kietoutumista tai ompelemista kuitujen sitomiseen tai lukitsemiseen. Lämpösidontaprosessissa jauhe-, tahna- tai polymeerisulasideaine levitetään ja sulatetaan rainalle nostamalla lämpötilaa.

Lisäksi kemiallisista polymeereistä valmistetut nestekuituliuokset voidaan muotoilla litteiksi levyiksi tai kalvoiksi, joista valmistetaan kuitukangasmuovia, nahkaa ja vinyylimateriaaleja. Näitä lakanoita voidaan käyttää sellaisenaan tai kiinnittää neulottuihin tai kudottuihin alustaan.

Kuitukankaiden ominaisuudet

Kuitukankailla on seuraavat ominaisuudet:

• Tasainen ja joustava: Yleensä litteät ja joustavat, mikä tekee niistä monipuolisia erilaisiin sovelluksiin.
• Paksuus: Voi olla minkä paksuinen tahansa sovelluksesta riippuen.
• Ei raivoamista tai rispaamista: Älä rypisty tai hankaa leikattuja reunoja, mikä antaa niille pitkän käyttöiän.
• Helppo hoitoinen: Useimmat niistä ovat helppohoitoisia, ja ne voidaan pestä koneessa ja kemiallisesti puhdistaa.
• Kutistuminen: Kuitukankaat voivat kutistua pesussa käytetyn kuidun tyypistä riippuen.
• Huokoisuus: Useimmat ovat huokoisia, mikä tekee niistä ihanteellisia sovelluksiin, jotka vaativat hengittävyyttä.
• Imukykyinen ja venyvä: Luonnonkuiduista valmistetut verkkomaiset kuitukankaat ovat huokoisia, voivat venyä ja ovat biohajoavia; melko hyvä tasapaino kankaalle.
• Peiton puute: Kuitukankaissa ei välttämättä ole kudottujen ja neulottujen kankaiden verhoilua, mutta ne sopivat silti erilaisiin sovelluksiin, joissa tämä ominaisuus on tarpeeton.

Kuitukankaan edut

Kuitukangas tarjoaa useita etuja, mukaan lukien:

• Kustannustehokas: Edullisempi valmistaa kuin kudotut tai neulotut kankaat, joten ne ovat kustannustehokas vaihtoehto moniin sovelluksiin.
• Monipuolisuus: Voidaan valmistaa eri painoina, paksuuksina ja koostumuksina, joten ne sopivat useisiin loppukäyttöihin.
• Kestävyys: Monet on suunniteltu vahvoiksi ja kestäviksi. Ne luovat kankaita, jotka soveltuvat käytettäväksi tuotteissa, joiden on kestettävä kovaa kulutusta.
• Imukyky: Luonnonkuiduista valmistetut tuotteet ovat usein erittäin imukykyisiä, joten ne soveltuvat käytettäväksi tuotteissa, kuten pyyhkeissä, vaipoissa ja terveyssiteissä.
• Muokattavuus: Voidaan räätälöidä vastaamaan tiettyjä suorituskykyvaatimuksia, kuten suodatus, nesteitä hylkivä ja liekinkestävyys käytettäväksi tietyissä töissä.
• Ympäristöystävällinen: Voidaan valmistaa kierrätetyistä materiaaleista ja ovat usein biohajoavia, joten ne ovat ympäristöystävällisempi valinta kuin jotkut muut materiaalit.
• Hoidon helppous: Konepestävät ja kemiallisesti pestävät, joten ne ovat helppohoitoisia.
• Terveys ja turvallisuus: Voidaan suunnitella tarjoamaan tietyn tasoinen suoja vaaroja, kuten bakteereja, viruksia ja kemikaaleja vastaan, mikä tekee niistä sopivia käytettäväksi lääketieteellisissä ja suojavarusteissa.

Kuitukankaiden sovellukset

Joitakin kuitukankaiden yleisiä sovelluksia ovat:

Henkilökohtainen hoito ja hygienia: Vauvan vaipat, naisten hygieniatuotteet, aikuisten inkontinenssituotteet, kuivat ja märät tyynyt, imetystyynyt, nenänauhat, siteet ja haavasidokset.

Terveydenhuolto: Leikkausliinat, kylpytakit, pakkaukset, kasvonaamarit, sidokset, vanupuikot, avannepussien vuoraukset, eristystakit, leikkaustakit, leikkausliinat ja -suojat, kirurgiset kuorintapuvut ja lippalakit.

Vaatetus: Välivuoret, eristeet, suojavaatteet, teollisuustyövaatteet, kemialliset suojapuvut, kenkien komponentit jne.

Koti: Pyyhkeet ja pölypuhaltimet, tee- ja kahvipussit, huuhteluaineet, elintarvikekääreet, suodattimet, sänky, pöytäliinat jne.

Autoteollisuus: tavaratilan sisäsuojat, hyllyverhoilu, öljy, ohjaamon ilmansuodattimet, valetut konepellin vuoraukset, lämpösuojat, turvatyynyt, teipit, koristekankaat jne.

Rakentaminen: Katto- ja tiilialusta, lämpö- ja äänieristys, taloverhous, ymmärrys, salaojitus jne.

Geotekstiilit: Asfalttipäällyste, maaperän stabilointi, kuivatus, sedimentaatio, eroosion torjunta jne.

Suodatus: HEPA-, ULPA-suodattimet, bensiini, öljy, ilmansuodattimet, vesi, kahvi, teepussit, nestepatruuna, pussisuodattimet, tyhjiöpussit, allergeenikalvot tai kuitukangaskerroksiset laminaatit.

Industrial: Kaapelieristys, hioma-aineet, lujitetut muovit, akkuerottimet, satelliittiantennit, keinonahka, ilmastointi ja pinnoite.

Maatalous, kodinsisustus, vapaa-aika ja matkailu, koulu ja toimisto: Maaperän stabilointiaineet, ajoradan alustat, perustusten stabilointiaineet, eroosiontorjunta, kanavien rakentaminen, salaojitusjärjestelmät, geokalvojen suojaus, jäätymissuoja, maatalouden multaa, lampien ja kanavien vesiesteet, hiekan tunkeutumisesteet salaojituslaatoille.

Kuitukangastyypit

Kuitukankaita on olemassa erilaisia niiden valmistuksessa käytetyn menetelmän mukaan.

Märkäpinnoitettu kuitukangas

Wet-laid on kuitukangas, joka on valmistettu mekaanisella menetelmällä, jota kutsutaan märkälaskemiseksi ja joka muistuttaa paperinvalmistusta, paitsi että siinä käytetään erillisiä raaka-aineita. Kuidut muunnetaan lietteeksi, joka kuljetetaan verkon muodostavaan laitteeseen, jolloin muodostuu märkä arkki, joka ottaa kankaan muodon. Tätä menetelmää seuraa yleensä liimaus, ja sitä käytetään huovan ja huovuttujen kankaiden valmistukseen.

Kehrätty kuitukangas

Kehrätyt kuitukankaat valmistetaan kehrämällä kuituja tai polymeeriviipaleita kehruuverkkojen läpi jatkuvien filamenttien luomiseksi. Sitten nämä filamentit jäähdytetään, venytetään ilmalla ja kerrostetaan satunnaisena rainana liikkuvalle seulahihnalle. Kuljetinhihna kuljettaa rainan sidosvyöhykkeelle, jossa se sidotaan termisen, mekaanisen tai kemiallisen prosessin kautta. Yksi esimerkki tällä tekniikalla valmistetusta liitäntämateriaalista on kehrätty kuitukangas.

Ompele kuitukangas

Stitch bond on kutomakoneella luotu kuitukangas, jossa raina kiinnitetään ja yhdistetään ketjupistosaumoilla. Tuloksena oleva materiaali näyttää näkyviä tikkauskuvioita yhdellä tai molemmilla pinnoilla. Ommelsidonta antaa sileämmän ja hellävaraisemman tekstuurin rainalle. Vanunauha on esimerkki ommelsidotusta materiaalista.

Liuotinliima kuitukangas

Akryyli- ja polyesterikuitujen sekoituksesta muodostetaan raina, jonka jälkeen lisätään tarkka määrä liuotinta. Liuotin toimii pehmentämällä varovasti kuitujen pintaa, mikä johtaa niiden sitoutumiseen.

Lämpösidos kuitukankaat

Lämpösidoskuitukankaat käsittävät termoplastisia kuituja tai termoplastisia jauheita, kuten polyesteriä, polypropeenia ja nailonia.

On olemassa neljä pääasiallista lämpösidontamenetelmää:

• Ilmaliimaukseen kuuluu lämmitetyn ilman levittäminen rainalle kuljetinhihnalla.
• Törmäysliimaus edellyttää rainan laittamista uuniin ja kuuman ilman ohjaamista siihen suuttimista.
• Kalenterisidonta käsittää rainan kulkemisen kuumennettujen telojen välillä.
• Ultraääniliitos käyttää laitetta, joka käyttää ultraäänitaajuuksia värähtelyliikkeen luomiseen, mikä helpottaa sitoutumista energian muuntamisen kautta.

Kemialliset kuitukankaat

Valmistettu päällystämällä rainan pinta sideaineella, kuten hartsilla tai lateksilla. Esimerkki kemiallisesti sidottuista vanuista on hartsisidottu vanu.

Kemiallisia sidosmenetelmiä on neljä: print bonding, spray bonding, saturation ja foam bonding. Painoliitos saadaan aikaan joko syväpainorullapainolla tai silkkipainolla. Ruiskuliittäminen tarkoittaa lateksin ruiskuttamista rainalle, joka sijaitsee kuljetinhihnalla. Kyllästyssidoksessa raina upotetaan suoraan lateksisäiliöön ja kuivataan kuivaimessa. Vaahtosidonta antaa kankaalle pehmeyttä ja kimmoisuutta.

Hydro-kietottuja kuitukankaita

Hydrauliset kuitukankaat luodaan ohjaamalla korkeapaineisia vesisuihkuja rainan pinnalle, joka liikkuu nopeasti kuljetinhihnalla. Rainaan kohdistetun paineen taso määrittää liimauksen laadun.

Karstattuja kuitukankaita

Nämä valmistetaan karstauskoneella, jolloin kuidut kampataan rainaksi koneen suuntaan, jolloin saadaan erittäin kestävä kuitukangas. Toista menetelmää kutsutaan ilmapudotukseksi. Kuitukangasverkkomateriaaleja voidaan valmistaa käyttämällä jompaakumpaa näistä tekniikoista.

Kuitukangaskomposiittikankaat

Monikerroksiset kuitukankaat, jotka tunnetaan myös monikuitukomposiittikuitukankaina, koostuvat useista kerroksista erityyppisiä kuituja, jotka tarjoavat erilaisia toimintoja. Jokainen kangaskerros antaa erityisiä ominaisuuksia, kuten vettä hylkivän tai palonestokyvyn.