ผ้าไม่ทอคืออะไร คุณสมบัติ การใช้งาน และการผลิต

สิ่งทอแบบไม่ทอแตกต่างจากผ้าทั่วไปตรงที่ผลิตโดยใช้เทคนิคทางกล ความร้อน หรือเคมี ซึ่งไม่จำเป็นต้องทอหรือผลิตเส้นด้าย แต่เส้นใยจะถูกยึดติดกันด้วยการเสียดสีหรือการพันกันตามธรรมชาติ ซึ่งเป็นผลมาจากวิธีการทางเลือกเหล่านี้

ผ้าไม่ทอแตกต่างจากผ้าแบบดั้งเดิม เนื่องจากผลิตขึ้นโดยตรงจากเส้นใยแยกกัน แทนที่จะผ่านการปั่นหรือทอ

ประวัติความเป็นมาของผ้าไม่ทอ

ต้นกำเนิดของผ้านอนวูฟเวนสามารถสืบย้อนกลับไปได้จากการรีไซเคิลเศษเส้นใยและเส้นใยคุณภาพต่ำที่เหลือจากกระบวนการทางอุตสาหกรรม เช่น การทอผ้าและการแปรรูปหนัง ผ้านอนวูฟเวนยังเกิดขึ้นเนื่องจากข้อจำกัดด้านวัตถุดิบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองและหลังสงครามโลกครั้งที่สอง และในประเทศที่อยู่ภายใต้การปกครองของคอมมิวนิสต์ในยุโรปกลาง

ในสมัยโบราณ เส้นใยธรรมชาติ เช่น กก หญ้า และกก จะถูกถักทอเข้าด้วยกันเพื่อสร้างวัสดุปูพื้นหรือเสื่อ

ในช่วงศตวรรษที่ 19 ประเทศอังกฤษเป็นประเทศผู้ผลิตสิ่งทอรายใหญ่ และการ์เน็ตต์ ซึ่งเป็นวิศวกรสิ่งทอ ได้สังเกตเห็นว่ามีเส้นใยจำนวนมากถูกทิ้งเป็นเศษผ้า การ์เน็ตต์จึงได้พัฒนาอุปกรณ์ปั่นเส้นใยเพื่อแก้ไขปัญหานี้ ซึ่งสามารถบดเศษผ้าให้กลายเป็นเส้นใยได้ จากนั้นเส้นใยเหล่านี้จึงถูกนำไปใช้เป็นวัสดุรองหมอน

เครื่องจักรของการ์เน็ตต์ แม้จะได้รับการดัดแปลงไปมาก แต่ก็ยังคงใช้ชื่อของเขาและเป็นส่วนประกอบสำคัญในอุตสาหกรรมผ้าไม่ทอ ต่อมาผู้ผลิตในอังกฤษตอนเหนือได้ผูกเส้นใยเหล่านี้เข้าด้วยกันโดยใช้เข็ม หรือผูกด้วยกาวทางเคมี จนได้เส้นใยที่ถือเป็นต้นแบบของผ้าไม่ทอสมัยใหม่

ปัจจุบัน ผ้านอนวูฟเวนผลิตขึ้นโดยใช้หลากหลายวิธี เช่น การเจาะด้วยเข็ม การพันด้วยไฮโดรเอนแทงเกิล และการปั่นด้วยไฟฟ้า อุตสาหกรรมผ้านอนวูฟเวนทั่วโลกยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง ด้วยนวัตกรรมและเทคโนโลยีที่ผลักดันการพัฒนาและการขยายตัวของการใช้งานผ้านอนวูฟเวน

ต่อไปนี้คือการพัฒนาบางอย่างในช่วงเวลาล่วงเวลา:

1840sผ้าไม่ทอชนิดแรกผลิตขึ้นโดยใช้เส้นใยธรรมชาติ เช่น ขนสัตว์และฝ้าย ซึ่งนำมาสักหลาดรวมกันเพื่อสร้างเป็นวัสดุ

1909: ดร. แฮร์รี่ ดีน จากอีสต์วอลโพล รัฐแมสซาชูเซตส์ ได้รับสิทธิบัตรผ้าไม่ทอผืนแรก เขาใช้เส้นใยขนสัตว์อัดเข้าด้วยกันเพื่อสร้างวัสดุที่แข็งแรงและทนทาน

1920sการใช้ผ้าที่ไม่ทอขยายตัวไปสู่กลุ่มอุตสาหกรรมยานยนต์ ซึ่งนำมาใช้เป็นฉนวนและกันเสียง

ยุค 1930-1940:เส้นใยสังเคราะห์ เช่น ไนลอนและโพลีเอสเตอร์ ได้รับการพัฒนา นำไปสู่วัสดุไม่ทอชนิดใหม่ วัสดุไม่ทอถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ยานยนต์ ก่อสร้าง และการดูแลสุขภาพ

ยุค 1950-1960:มีการคิดค้นวิธีการผลิตผ้าไม่ทอแบบใหม่ ซึ่งรวมถึงกระบวนการเมลต์โบลนและสปันบอนด์ กระบวนการเหล่านี้ทำให้ได้วัสดุไม่ทอที่มีน้ำหนักเบาและทนทานมากขึ้น เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลายยิ่งขึ้น

1961:บริษัทดูปองท์เปิดตัว Tyvek วัสดุโพลีเอทิลีนชนิดไม่ทอที่มีความหนาแน่นสูง ซึ่งใช้สำหรับห่อบ้าน เสื้อผ้าป้องกัน และการใช้งานอื่นๆ

ยุค 1970-1980ผ้านอนวูฟเวนได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นในอุตสาหกรรมสุขอนามัย โดยนำไปใช้ผลิตผ้าอ้อมสำเร็จรูป ผลิตภัณฑ์สุขอนามัยสำหรับผู้หญิง และผ้าเช็ดทำความสะอาด นอกจากนี้ การใช้ผ้านอนวูฟเวนยังขยายไปสู่ภาคส่วนอื่นๆ เช่น การก่อสร้าง ยานยนต์ และการเกษตร

ทศวรรษ 1990-ปัจจุบัน:อุตสาหกรรมวัสดุที่ไม่ทอเติบโตอย่างต่อเนื่อง โดยมีนวัตกรรมและเทคโนโลยีที่ผลักดันการพัฒนาและการขยายตัวของการใช้งานวัสดุที่ไม่ทอให้มากยิ่งขึ้น

ผ้าไม่ทอทำอย่างไร?

กระบวนการผลิตเริ่มต้นด้วยกระบวนการทางเคมี ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้กาวเพื่อยึดเส้นใยเข้าด้วยกัน ในขณะที่กระบวนการทางกลใช้เข็ม การพันกันของของเหลวด้วยเจ็ท หรือการเย็บเพื่อยึดหรือประสานเส้นใย ในกระบวนการยึดติดด้วยความร้อน ผง เพสต์ หรือสารยึดเกาะโพลิเมอร์จะถูกนำไปใช้และหลอมลงบนใยโดยการเพิ่มอุณหภูมิ

นอกจากนี้ สารละลายเส้นใยเหลวที่ทำจากพอลิเมอร์เคมีสามารถขึ้นรูปเป็นแผ่นหรือฟิล์มแบน ซึ่งใช้ในการผลิตพลาสติกแบบไม่ถักทอ วัสดุหนังเทียม และไวนิล แผ่นเหล่านี้สามารถนำไปใช้งานตามสภาพเดิม หรือจะนำไปติดกับวัสดุรองหลังแบบถักหรือทอก็ได้

ลักษณะของผ้าไม่ทอ

ผ้าไม่ทอมีคุณลักษณะดังต่อไปนี้:

• แบนและยืดหยุ่น:โดยทั่วไปจะมีลักษณะแบนและยืดหยุ่น ทำให้มีความหลากหลายสำหรับการใช้งานต่างๆ
• ความหนา: สามารถใช้ได้ทุกความหนา ขึ้นอยู่กับการใช้งาน
• ไม่มีการหลุดลุ่ยหรือขาดรุ่ย:ไม่หลุดรุ่ยหรือหลุดลุ่ยบริเวณขอบที่ถูกตัด ช่วยให้ผลิตภัณฑ์มีอายุการใช้งานยาวนาน
• ดูแลง่าย:ส่วนใหญ่ดูแลรักษาง่าย สามารถซักเครื่องและซักแห้งได้
• การหดตัว:ผ้าแบบไม่ทออาจหดตัวเมื่อซัก ขึ้นอยู่กับประเภทของเส้นใยที่ใช้
• ความพรุน:ส่วนใหญ่มีรูพรุนซึ่งทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการการระบายอากาศ
• ดูดซับและยืดหยุ่นได้:ผ้าไม่ทอคล้ายใยที่ทำจากเส้นใยธรรมชาติมีรูพรุน ยืดหยุ่นได้ และย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ถือเป็นวัสดุที่มีความสมดุลดีทีเดียว
• ขาดการปกปิด: ผ้าที่ไม่ทออาจมีลักษณะทิ้งตัวเหมือนผ้าทอหรือผ้าถัก แต่ก็ยังเหมาะกับการใช้งานต่างๆ ที่ไม่จำเป็นต้องใช้ลักษณะนี้

ประโยชน์ของผ้าไม่ทอ

ผ้าที่ไม่ทอมีข้อดีหลายประการ ได้แก่:

• ต้นทุนที่มีประสิทธิภาพ:ต้นทุนการผลิตถูกกว่าผ้าทอหรือผ้าถัก ทำให้เป็นตัวเลือกที่คุ้มต้นทุนสำหรับการใช้งานต่างๆ มากมาย
• ความหลากหลายในการทำอาหาร: :สามารถผลิตได้หลายน้ำหนัก ความหนา และองค์ประกอบ จึงเหมาะกับการใช้งานหลายประเภท
• Durability:วัสดุหลายชนิดได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมให้มีความแข็งแรงและทนทาน จึงมีเนื้อผ้าที่เหมาะกับการใช้งานในผลิตภัณฑ์ที่ต้องทนทานต่อการสึกหรออย่างหนัก
• การดูดซับ:ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากเส้นใยธรรมชาติ มักมีคุณสมบัติดูดซับได้ดี จึงเหมาะสำหรับใช้ในผลิตภัณฑ์ เช่น ผ้าเช็ดทำความสะอาด ผ้าอ้อม และผ้าอนามัย
• customizability:สามารถปรับแต่งให้ตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่เฉพาะเจาะจง เช่น การกรอง การป้องกันของเหลว และการทนไฟ เพื่อใช้ในงานเฉพาะ
• เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม:สามารถผลิตจากวัสดุรีไซเคิลและมักย่อยสลายได้ทางชีวภาพ จึงเป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าวัสดุอื่นๆ
• ดูแลง่าย:สามารถซักด้วยเครื่องและซักแห้งได้ จึงดูแลรักษาง่าย
• สุขภาพและความปลอดภัย: สามารถออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อให้การป้องกันในระดับที่เฉพาะเจาะจงต่ออันตราย เช่น แบคทีเรีย ไวรัส และสารเคมี ทำให้เหมาะสำหรับใช้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์และอุปกรณ์ป้องกัน

การประยุกต์ใช้งานของผ้าไม่ทอ

การใช้งานทั่วไปบางประการของผ้าไม่ทอ ได้แก่:

การดูแลส่วนบุคคลและสุขอนามัย:ผ้าอ้อมเด็ก ผลิตภัณฑ์สุขอนามัยสำหรับผู้หญิง ผลิตภัณฑ์สำหรับผู้มีปัญหาการกลั้นปัสสาวะไม่อยู่สำหรับผู้ใหญ่ ผ้าอนามัยแบบแห้งและแบบเปียก แผ่นซับน้ำนม แผ่นปิดจมูก ผ้าพันแผล และผ้าปิดแผล

การดูแลสุขภาพ:ผ้าคลุมผ่าตัด ชุดคลุม แพ็ค หน้ากากอนามัย ผ้าพันแผล สำลี สำลีซับถุงอุจจาระ ชุดคลุมแยกโรค ชุดผ่าตัด ผ้าคลุมผ่าตัดและผ้าคลุม ชุดผ่าตัด และหมวก

เสื้อผ้า: ผ้าซับใน ฉนวน เสื้อผ้าป้องกัน เสื้อผ้าทำงานในโรงงาน ชุดป้องกันสารเคมี ส่วนประกอบของรองเท้า ฯลฯ

หน้าแรก:ผ้าเช็ดทำความสะอาดและปัดฝุ่น ถุงชาและกาแฟ น้ำยาปรับผ้านุ่ม กระดาษห่ออาหาร แผ่นกรอง ผ้าปูเตียง ผ้าปูโต๊ะ ฯลฯ

ยานยนต์:แผ่นรองพื้นห้องสัมภาระ, แผ่นตกแต่งชั้นวาง, น้ำมัน, ตัวกรองอากาศห้องโดยสาร, แผ่นรองพื้นฝากระโปรงรถแบบขึ้นรูป, แผ่นกันความร้อน, ถุงลมนิรภัย, เทป, ผ้าตกแต่ง ฯลฯ

การก่อสร้าง:งานมุงหลังคาและปูกระเบื้อง, ฉนวนกันความร้อนและเสียง, งานหุ้มบ้าน, งานกันซึม, งานระบายน้ำ ฯลฯ

geotextiles:การปูผิวทางแอสฟัลต์ การปรับปรุงสภาพดิน การระบายน้ำ การตกตะกอน การควบคุมการกัดเซาะ ฯลฯ

กรอง: ตัวกรอง HEPA, ULPA, น้ำมันเบนซิน, น้ำมัน, ตัวกรองอากาศ, น้ำ, กาแฟ, ถุงชา, ตลับกรองของเหลว, ถุงกรอง, ถุงสูญญากาศ, แผ่นเมมเบรนป้องกันสารก่อภูมิแพ้ หรือแผ่นลามิเนตที่มีชั้นที่ไม่ทอ

อุตสาหกรรมล: ฉนวนสายเคเบิล สารกัดกร่อน พลาสติกเสริมแรง ตัวแยกแบตเตอรี่ จานดาวเทียม หนังเทียม เครื่องปรับอากาศ และสารเคลือบผิว

เกษตรกรรม เฟอร์นิเจอร์ตกแต่งบ้าน พักผ่อนและท่องเที่ยว โรงเรียนและสำนักงาน:สารปรับปรุงดิน สารรองพื้นถนน สารปรับปรุงฐานราก การควบคุมการกัดเซาะ การก่อสร้างคลอง ระบบระบายน้ำ การป้องกันแผ่นกันซึม การป้องกันน้ำค้างแข็ง วัสดุคลุมดินเพื่อการเกษตร กำแพงกั้นน้ำในบ่อและคลอง กำแพงกั้นการซึมผ่านของทรายสำหรับกระเบื้องระบายน้ำ

ประเภทของผ้าไม่ทอ

ผ้าไม่ทอมีหลายประเภทขึ้นอยู่กับวิธีการผลิต

ผ้าไม่ทอแบบวางเปียก

ผ้านอนวูฟเวนแบบเปียก (Wet-laid) คือผ้าไม่ทอที่ผลิตขึ้นโดยกระบวนการทางกลที่เรียกว่าการปูแบบเปียก (wet-laying) ซึ่งคล้ายกับการผลิตกระดาษ ยกเว้นการใช้วัตถุดิบที่แตกต่างกัน เส้นใยจะถูกแปลงเป็นสารละลาย แล้วส่งไปยังเครื่องขึ้นรูปตาข่ายเพื่อสร้างแผ่นเปียกที่มีรูปร่างเหมือนผ้า โดยทั่วไปแล้วกระบวนการนี้จะเสริมด้วยการยึดติดด้วยกาว และมักใช้ในการผลิตผ้าสักหลาดและผ้าสักหลาด

ผ้าไม่ทอแบบปั่นวาง

ผ้านอนวูฟเวนชนิดสปัน-เลด (Spun-Laid Nonwovens) ผลิตขึ้นโดยการปั่นเส้นใยหรือแผ่นพอลิเมอร์ผ่านหัวปั่นเพื่อสร้างเส้นใยที่ต่อเนื่องกัน จากนั้นเส้นใยเหล่านี้จะถูกทำให้เย็นลง ยืดออกด้วยอากาศ และสะสมเป็นแผ่นใยแบบสุ่มบนสายพานตะแกรงที่กำลังเคลื่อนที่ สายพานลำเลียงจะลำเลียงแผ่นใยไปยังบริเวณที่ยึดติด ซึ่งจะถูกยึดติดด้วยกระบวนการทางความร้อน กลไก หรือเคมี ตัวอย่างหนึ่งของวัสดุเชื่อมต่อที่ผลิตโดยใช้เทคนิคนี้คือผ้านอนวูฟเวนชนิดสปัน-บอนด์

ผ้าไม่ทอแบบเย็บติด

ผ้าสติทช์บอนด์ (Stitch bond) คือผ้าไม่ทอที่สร้างขึ้นบนเครื่องทอผ้า โดยยึดใยผ้าและเย็บเข้าด้วยกันโดยใช้ตะเข็บลูกโซ่ วัสดุที่ได้จะแสดงลวดลายการเย็บที่มองเห็นได้บนพื้นผิวด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองด้าน การเย็บบอนด์จะทำให้ใยผ้ามีพื้นผิวที่เรียบเนียนและนุ่มนวลขึ้น ผ้าใยสังเคราะห์แบบใยค้างคาว (Batting scrim) เป็นตัวอย่างของวัสดุที่เย็บบอนด์ด้วยตะเข็บ

ผ้าไม่ทอแบบพันธะตัวทำละลาย

เส้นใยอะคริลิกและโพลีเอสเตอร์ผสมกันจะถูกขึ้นรูปเป็นแผ่นใย จากนั้นจึงใช้ตัวทำละลายในปริมาณที่พอเหมาะ ตัวทำละลายจะทำงานโดยทำให้ผิวของเส้นใยนุ่มลงอย่างอ่อนโยน นำไปสู่การยึดเกาะ

ผ้าไม่ทอแบบยึดติดด้วยความร้อน

ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ทอแบบยึดติดด้วยความร้อนประกอบด้วยเส้นใยเทอร์โมพลาสติกหรือผงเทอร์โมพลาสติก เช่น โพลีเอสเตอร์ โพลิโพรพิลีน และไนลอน

มีวิธีหลักสี่วิธีในการยึดติดด้วยความร้อน:

• การยึดติดด้วยอากาศเกี่ยวข้องกับการใช้ลมร้อนกับแผ่นบนสายพานลำเลียง
• การยึดติดแบบกระทบต้องวางเว็บไว้ในเตาอบและส่งลมร้อนจากหัวฉีดไปที่เว็บ
• การยึดปฏิทินเกี่ยวข้องกับการส่งเว็บระหว่างลูกกลิ้งที่ได้รับความร้อน
• การเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกใช้เครื่องมือที่ใช้ความถี่อัลตราโซนิกเพื่อสร้างการสั่นสะเทือน ช่วยให้การเชื่อมเป็นไปได้ง่ายขึ้นโดยการแปลงพลังงาน

ผ้าไม่ทอที่มีพันธะเคมี

ผลิตโดยการเคลือบพื้นผิวของใยด้วยสารยึดเกาะ เช่น เรซินหรือลาเท็กซ์ ตัวอย่างหนึ่งของใยสังเคราะห์ที่ยึดติดด้วยพันธะทางเคมีคือใยสังเคราะห์ที่ยึดติดด้วยเรซิน

การยึดติดด้วยสารเคมีมี 4 วิธี ได้แก่ การยึดติดแบบพิมพ์ การยึดติดแบบพ่น การยึดติดแบบอิ่มตัว และการยึดติดแบบโฟม การยึดติดแบบพิมพ์ทำได้โดยใช้การพิมพ์แบบกราเวียร์โรลหรือการพิมพ์สกรีน การยึดติดแบบพ่นเกี่ยวข้องกับการพ่นลาเท็กซ์ลงบนผ้าที่อยู่บนสายพานลำเลียง ในการยึดติดแบบอิ่มตัว ผ้าจะถูกจุ่มลงในถังลาเท็กซ์โดยตรงและทำให้แห้งในเครื่องอบผ้า การยึดติดแบบโฟมช่วยให้ผ้ามีความนุ่มและยืดหยุ่น

ผ้าไม่ทอที่พันกันด้วยไฮโดร

ผ้านอนวูฟเวนไฮดรอลิกสร้างขึ้นโดยการฉีดน้ำแรงดันสูงลงบนพื้นผิวของใย ซึ่งเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วบนสายพานลำเลียง ระดับแรงกดที่กระทำกับใยเป็นตัวกำหนดคุณภาพของการยึดติด

ผ้าไม่ทอแบบการ์ด

เส้นใยเหล่านี้ผลิตขึ้นโดยใช้เครื่องสางเส้นใยให้เป็นแผ่นใย โดยวางแนวตามทิศทางของเครื่อง ส่งผลให้ได้วัสดุไม่ทอที่มีความทนทานสูง อีกวิธีหนึ่งเรียกว่าการรีดด้วยลม (air-laid) วัสดุไม่ทอสามารถผลิตได้โดยใช้เทคนิคใดเทคนิคหนึ่งต่อไปนี้

ผ้าคอมโพสิตแบบไม่ทอ

ผ้านอนวูฟเวนแบบหลายชั้น หรือที่รู้จักกันในชื่อผ้านอนวูฟเวนแบบผสมเส้นใยหลายชั้น ประกอบด้วยเส้นใยหลากหลายชนิดหลายชั้นที่มีฟังก์ชันการใช้งานที่แตกต่างกัน แต่ละชั้นของผ้ามีคุณสมบัติเฉพาะ เช่น คุณสมบัติกันน้ำหรือคุณสมบัติหน่วงไฟ