Kuitukankaat eroavat perinteisistä kankaista siinä, että ne valmistetaan mekaanisilla, termisillä tai kemiallisilla tekniikoilla, jotka eivät vaadi kutomista tai langantuotantoa. Sen sijaan kuidut sidotaan yhteen niiden luontaisen kitkan tai kietoutumisen avulla, mikä on seurausta näistä vaihtoehtoisista menetelmistä.
Toisin kuin perinteiset kankaat, kuitukankaat valmistetaan suoraan erillisistä kuiduista sen sijaan, että ne kehrättäisiin tai kudottaisiin.
Kuitukankaiden historia
Kuitukankaiden alkuperä voidaan jäljittää kuitujätteen ja teollisista prosesseista, kuten kudonnasta ja nahanjalostuksesta, jäljelle jääneiden heikkolaatuisten kuitujen kierrätykseen. Kuitukankaat syntyivät myös raaka-ainerajoitusten vuoksi, erityisesti toisen maailmansodan aikana ja sen jälkeen sekä kommunistien hallitsemissa Keski-Euroopan maissa.
Muinaisina aikoina luonnonkuidut, kuten ruoko, heinät ja kaislat, kudottiin yhteen neulomalla lattiapäällysteiden tai mattojen luomiseksi.
19-luvulla Englanti oli merkittävä tekstiilien tuottajamaa, ja tekstiilitekniikko Garnett havaitsi, että merkittäviä määriä kuitua heitettiin pois leikkausjätteenä. Garnett kehitti karstauslaitteen tämän ongelman ratkaisemiseksi, joka pystyi silppuamaan jätemateriaalin kuituiseen muotoon. Näitä kuituja käytettiin sitten tyynyjen täytemateriaalina.
Garnettin kone, vaikka sitä onkin huomattavasti muutettu, kantaa edelleen hänen nimeään ja on olennainen osa kuitukangasteollisuutta. Myöhemmin Pohjois-Englannin valmistajat sitoivat nämä kuidut mekaanisesti yhteen neuloilla tai kemiallisesti liimalla, jolloin syntyi vanuja, jotka olivat nykyaikaisten kuitukankaiden edeltäjiä.
Nykyään kuitukankaita valmistetaan useilla eri menetelmillä, kuten neulauksella, vesineulaustekniikalla ja sähkökehräyksellä. Maailmanlaajuinen kuitukangasteollisuus kasvaa jatkuvasti, ja innovaatiot ja teknologiat edistävät kuitukankaiden sovellusten kehitystä ja laajentumista.
Tässä on joitakin jatkoaikatapahtumia:
1840sEnsimmäiset kuitukankaat valmistettiin luonnonkuiduista, kuten villasta ja puuvillasta, jotka huovutettiin yhteen materiaalin luomiseksi.
1909: East Walpolessa, Massachusettsissa, asuva tohtori Harry Dean sai ensimmäisen patentin kuitukankaalle. Hän puristi villakuituja yhteen luodakseen vahvan ja kestävän materiaalin.
1920sKuitukankaiden käyttö laajeni autoteollisuuteen, jossa niitä käytettiin eristykseen ja äänieristykseen.
1930-1940 luvutSynteettisiä kuituja, kuten nailonia ja polyesteriä, kehitettiin, mikä johti uusiin kuitukankaisiin. Kuitukankaita käytettiin useilla teollisuudenaloilla, kuten autoteollisuudessa, rakentamisessa ja terveydenhuollossa.
1950-1960 luvutUusia kuitukankaiden valmistusmenetelmiä keksittiin, mukaan lukien sulapuhallus- ja kehruumenetelmät. Nämä menetelmät loivat kevyempiä ja kestävämpiä kuitukankaita, jotka soveltuivat laajempaan käyttötarkoitukseen.
1961DuPont esitteli Tyvekin, tiheästä polyeteenistä valmistetun kuitukankaan, jota käytetään talojen kääreissä, suojavaatteissa ja muissa sovelluksissa.
1970-1980 luvutKuitukankaiden suosio kasvoi hygieniateollisuudessa, jossa niitä käytettiin kertakäyttövaippojen, naisten hygieniatuotteiden ja pyyhkeiden valmistukseen. Kuitukankaiden käyttö laajeni myös muille aloille, kuten rakentamiseen, autoteollisuuteen ja maatalouteen.
1990-luku nykypäiväänKuitukangasteollisuus jatkoi kasvuaan innovaatioiden ja teknologian vauhdittaessa kuitukangassovellusten kehitystä ja laajentumista.
Miten kuitukangas valmistetaan?
Tuotantoprosessi alkaa kemiallisella prosessilla, jossa kuidut liimataan yhteen liimalla, kun taas mekaanisessa prosessissa kuitujen sitomiseen tai lukitsemiseen käytetään neulausta, nestesuihkusidontaa tai ompelua. Lämpöliitosprosessissa jauhe-, tahna- tai polymeerisulatesideaine levitetään ja sulatetaan rainalle nostamalla lämpötilaa.
Lisäksi kemiallisista polymeereistä valmistettuja nestemäisiä kuituliuoksia voidaan muotoilla tasaisiksi levyiksi tai kalvoiksi, joita käytetään kuitukankaiden, tekonahan ja vinyylimateriaalien valmistukseen. Näitä levyjä voidaan käyttää sellaisenaan tai kiinnittää neulottuihin tai kudottuihin taustamateriaaleihin.
Kuitukankaiden ominaisuudet
Kuitukankailla on seuraavat ominaisuudet:
- Litteä ja joustavaYleensä litteitä ja joustavia, mikä tekee niistä monipuolisia erilaisiin käyttötarkoituksiin.
- PaksuusVoi olla minkä tahansa paksuinen sovelluksesta riippuen.
- Ei repeytymistä tai rispaantumistaÄlä rispaa tai repale leikattuja reunoja, mikä pidentää tuotteen käyttöikää.
- Helppo hoitoinenUseimmat ovat helppohoitoisia, ja ne voidaan pestä koneessa ja kuivapestä.
- kutistuminenKuitukankaat voivat kutistua pesussa käytetyn kuidun tyypistä riippuen.
- HuokoisuusUseimmat ovat huokoisia, mikä tekee niistä ihanteellisia hengittävyyttä vaativiin sovelluksiin.
- Imukykyinen ja joustavaLuonnonkuiduista valmistetut verkkomaiset kuitukankaat ovat huokoisia, venyviä ja biohajoavia; melko hyvä tasapaino kankaalle.
- Verhoilun puute: Kuitukankailla ei välttämättä ole kudottujen ja neulottujen kankaiden laskeutumista, mutta ne soveltuvat silti erilaisiin käyttötarkoituksiin, joissa tämä ominaisuus ei ole tarpeen.
Kuitukankaan edut
Kuitukankailla on useita etuja, kuten:
- KustannustehokasHalvempi valmistaa kuin kudotut tai neulotut kankaat, mikä tekee niistä kustannustehokkaan vaihtoehdon moniin käyttötarkoituksiin.
- MonipuolisuusVoidaan valmistaa eri painoisina, paksuisina ja koostumuksina, mikä tekee niistä sopivia useisiin loppukäyttötarkoituksiin.
- Kestävyys Monet niistä on suunniteltu vahvoiksi ja kestäviksi. Ne luovat kankaita, jotka sopivat käytettäväksi tuotteissa, joiden on kestettävä kovaa kulutusta.
- imukykyLuonnonkuiduista valmistetut kankaat ovat usein erittäin imukykyisiä, joten ne soveltuvat käytettäväksi esimerkiksi pyyhkimissä, vaipoissa ja terveyssiteissä.
- muokattavuuttaVoidaan räätälöidä vastaamaan tiettyjä suorituskykyvaatimuksia, kuten suodatusta, nesteiden hylkivyyttä ja liekinkestävyyttä, tiettyihin töihin.
- YmpäristöystävällinenVoidaan valmistaa kierrätysmateriaaleista ja ovat usein biohajoavia, mikä tekee niistä ympäristöystävällisemmän vaihtoehdon kuin jotkut muut materiaalit.
- Hoidon helppousKonepestävät ja kemiallisesti pestävät, joten ne ovat helppohoitoisia.
- Terveys ja turvallisuus: Voidaan suunnitella tarjoamaan tiettyjä suojaustasoja bakteereja, viruksia ja kemikaaleja vastaan, mikä tekee niistä sopivia käytettäväksi lääketieteellisissä laitteissa ja suojavarusteissa.
Kuitukankaiden sovellukset
Joitakin kuitukankaiden yleisiä sovelluksia ovat:
Henkilökohtainen hoito ja hygieniaVauvanvaipat, naisten hygieniatuotteet, aikuisten inkontinenssituotteet, kuivat ja märät siteet, imetysliivit, nenäliuskat, siteet ja haavasidokset.
TerveydenhuoltoLeikkaussaliliinat, suojatakit, pakkaukset, kasvomaskit, sidokset, taittopuikot, avannepussien suojat, eristystakit, leikkaustakit, leikkausliinat ja -suojukset, kirurgiset työpuvut ja kypärät.
Vaatetus: Välivuorit, eristeet, suojavaatteet, teollisuustyövaatteet, kemikaalisuojapuvut, kengän osat jne.
EtusivuPyykinpesuaineet, tee- ja kahvipussit, huuhteluaineet, elintarvikekääreet, suodattimet, vuodevaatteet, pöytäliinat jne.
AutomotiveTavaratilan verhoilut, hyllyjen verhoilut, öljy, raitisilmasuodattimet, valetut konepellin verhoilut, lämpökilvet, turvatyynyt, teipit, koristekankaat jne.
rakentaminenKatto- ja tiilialustat, lämpö- ja äänieristys, talon verhoilu, yms.
geotekstiilienAsfalttipäällyste, maaperän stabilointi, salaojitus, sedimentaatio, eroosion torjunta jne.
suodatus: HEPA-, ULPA-suodattimet, bensiini-, öljy-, ilmansuodattimet, vesi-, kahvi-, teepussisuodattimet, nestepatruunat, pussisuodattimet, pölynimuripussit, allergeenikalvot tai kuitukankaisilla kerroksilla varustetut laminaatit.
Teollisuusl: Kaapelieristeet, hioma-aineet, lujitemuovit, akkuerottimet, satelliittiantennit, keinonahka, ilmastointi ja pinnoite.
Maatalous, kodinsisustus, vapaa-aika ja matkailu, koulu ja toimistoMaaperän stabilointiaineet, teiden aluskatteet, perustusten stabilointiaineet, eroosionesto, kanavien rakentaminen, salaojitusjärjestelmät, geokalvosuojaus, pakkassuojaus, maatalouden katte, lampien ja kanavien vesiesteet, hiekan tunkeutumisesteet salaojituslaatoille.
Kuitukankaiden tyypit
Kuitukankaita on erilaisia valmistusmenetelmän mukaan.
Märkämenetelmällä valmistettuja kuitukankaita
Märkämenetelmällä valmistetaan kuitukangasta, joka valmistetaan mekaanisella menetelmällä, jota kutsutaan märkämenetelmäksi. Menetelmä muistuttaa paperinvalmistusta, paitsi että siinä käytetään erilaisia raaka-aineita. Kuidut muunnetaan lietteeksi, joka kuljetetaan verkonmuodostuslaitteeseen, jossa muodostuu märkä arkki, joka muotoutuu kankaan muotoon. Tätä menetelmää seuraa yleensä liimaus, ja sitä käytetään huovan ja huovutettujen kankaiden valmistukseen.
Kehrätyt kuitukankaat
Kehrätyt kuitukankaat valmistetaan kehräämällä kuituja tai polymeeriviipaleita kehruusuuttimien läpi jatkuvien filamenttien luomiseksi. Nämä filamentit jäähdytetään, venytetään ilmalla ja kerrostetaan satunnaisena verkkona liikkuvalle seulahihnalle. Kuljetinhihna kuljettaa verkkoa sidonta-alueelle, jossa se sidotaan lämpö-, mekaanisella tai kemiallisella prosessilla. Yksi esimerkki tällä tekniikalla valmistetusta rajapintamateriaalista on kehrätty kuitukangas.
Stitch Bond -kuitukankaat
Ompelointi on kutomakoneella luotu kuitukangas, jossa verkko kiinnitetään ja yhdistetään ketjupistoilla. Tuloksena olevassa materiaalissa on näkyviä tikkauksia yhdellä tai molemmilla pinnoilla. Ompelointi antaa verkolle tasaisemman ja pehmeämmän pinnan. Vanuverkko on esimerkki ommellusta materiaalista.
Liuotinsidotut kuitukankaat
Akryyli- ja polyesterikuitujen sekoituksesta muodostetaan verkko, johon levitetään tarkka määrä liuotinta. Liuotin pehmentää kuitujen pintaa hellävaraisesti, mikä johtaa niiden sitoutumiseen.
Lämpösidotut kuitukankaat
Lämpösidotut kuitukankaat koostuvat termoplastisista kuiduista tai termoplastisista jauheista, kuten polyesteristä, polypropeenista ja nailonista.
Lämpöliittämiseen on neljä päämenetelmää:
- Ilmaliimauksessa kuljetinhihnalla olevaan rainaan kohdistetaan lämmitettyä ilmaa.
- Tiivistys tapahtuu asettamalla rainan uuniin ja ohjaamalla kuumaa ilmaa siihen suuttimista.
- Kalenteriliimauksessa rainan siirretään lämmitettyjen telojen välissä.
- Ultraääniliimauksessa käytetään laitetta, joka hyödyntää ultraäänitaajuuksia värähtelyliikkeen luomiseen, mikä helpottaa liimautumista energianmuunnoksen kautta.
Kemiallisesti sidotut kuitukankaat
Valmistetaan päällystämällä rainan pinta sideaineella, kuten hartsilla tai lateksilla. Esimerkki kemiallisesti sidotusta vanusta on hartsisidottu vanu.
Kemiallisia liimausmenetelmiä on neljä: painoliimaus, ruiskuliimaus, saturaatioliimaus ja vaahtoliimaus. Painoliimaus saadaan aikaan joko syväpainolla tai silkkipainolla. Ruiskutusliimauksessa lateksia ruiskutetaan kuljetinhihnalla olevalle rainalle. Saturaatioliimauksessa raina upotetaan suoraan lateksisäiliöön ja kuivataan kuivausrummussa. Vaahtoliimaus antaa kankaalle pehmeyttä ja kimmoisuutta.
Hydro kietoutuneet kuitukankaat
Hydrauliset kuitukankaat valmistetaan suuntaamalla korkeapaineisia vesisuihkuja kuljetinhihnalla nopeasti liikkuvan rainan pintaan. Rainaan kohdistetun paineen taso määrää sidoksen laadun.
Karstatut kuitukankaat
Nämä valmistetaan karstauskoneella, jolla kuidut kammataan koneen suuntaan suuntautuvaksi verkostoksi, jolloin saadaan erittäin kestävä kuitukangasmateriaali. Toinen menetelmä on nimeltään ilmalaidoitus. Kuitukangasta voidaan valmistaa jommallakummalla näistä tekniikoista.
Kuitukankaat komposiittikankaat
Monikerroksiset kuitukankaat, jotka tunnetaan myös monikuitukomposiittikuitukankaina, koostuvat useista erityyppisten kuitujen kerroksista, joilla on erilaisia toimintoja. Jokainen kankaan kerros antaa tiettyjä ominaisuuksia, kuten vedenhylkivyyden tai palonestokyvyn.
