Введение

Каждый инженер по текстилю, производитель нетканых материалов и разработчик продукции в конечном итоге сталкивается с одним и тем же важным вопросом: следует ли мне использовать гидрофобное или гидрофильное полиэфирное волокно?

Ответ редко очевиден только из спецификации. То, что прекрасно работает для верхнего листа подгузника, совершенно не подойдет для дренажного слоя геотекстиля. То, что безупречно работает в уличном навесе, испортит гигиеническую салфетку. Выбор между гидрофобным и гидрофильным полиэфирным штапельным волокном заключается не в том, какое волокно объективно «лучше», а в том, чтобы привести химический состав поверхности волокна в соответствие с функциональными требованиями вашего конечного продукта.

Тем не менее, несмотря на важность этого решения, на удивление мало четких практических указаний для покупателей и инженеров, которые должны его принять. В технических паспортах редко объясняются причины такой обработки поверхности. Рекомендации поставщиков часто предполагают знания, которых у разработчика нового продукта просто нет. Результатом является разочарование, метод проб и ошибок, напрасные производственные циклы и продукты, которые неэффективны на рынке.

Данная статья закрывает этот пробел. Он обеспечивает всестороннее, ориентированное на применение сравнение гидрофобных и гидрофильных полиэфирных штапельных волокон — что представляет собой каждое из них, чем они отличаются на молекулярном уровне, для каких применений какой тип требуется, как проверить производительность, как правильно обрабатывать каждое из них и как избежать дорогостоящих ошибок, возникающих из-за использования неправильного волокна для работы.

Чтобы сделать правильный выбор, сначала нужно понять, что происходит на поверхности волокна.

Стандартное полиэфирное волокно в необработанном состоянии по своей природе гидрофобно. Молекулярная структура полиэтилентерефталата (ПЭТ) содержит мало полярных групп, способных образовывать водородные связи с молекулами воды. В результате получается поверхность волокна, которую вода не смачивает.

Возврат влаги необработанного полиэстера составляет примерно 0,4% — это означает, что при стандартных атмосферных условиях полиэстер поглощает менее половины одного процента влаги от своего собственного веса. Сравните это с хлопком (8,5%) или вискозой (12–14%), и вы начнете понимать, почему полиэстер принципиально отличается.

С практической точки зрения необработанное гидрофобное полиэфирное волокно:

• Отталкивает жидкую воду на своей поверхности
• Не впитывает влагу в структуру волокна.
• Высыхает почти мгновенно после намокания (испарение только с поверхности)
• Сохраняет свои физические свойства во влажном состоянии (не набухает, не теряет прочности).
• Легко накапливает статическое электричество из-за непроводящей поверхности.

Эти свойства не являются дефектами — это характеристики, которые делают гидрофобное полиэфирное волокно идеальным выбором для широкого спектра применений, где водоотталкивающие свойства, быстрое высыхание и сохранение прочности во влажном состоянии имеют первостепенное значение.

Гидрофильное полиэфирное штапельное волокно производится путем модификации поверхности волокна для увеличения его сродства к воде. Это достигается несколькими методами:

Покрытие поверхности (финишное нанесение):Самый распространенный метод. В процессе производства на поверхность волокна наносится гидрофильное поверхностно-активное вещество (ПАВ). Гидрофильное покрытие содержит молекулы с полярными группами, которые прикрепляются к поверхности волокна и выходят наружу, притягивая и связываясь с молекулами воды. Это долговечная, но не постоянная обработка: она выдерживает обработку и может сохраняться в течение ограниченных циклов стирки, но не предназначена для постоянного использования в течение всего жизненного цикла продукта.

Плазменная обработка:Более продвинутый метод, при котором поверхность волокна бомбардируется заряженными молекулами газа (плазмой), создавая полярные функциональные группы непосредственно на полимерных цепях на поверхности. Это постоянная модификация, поскольку она химически изменяет поверхность без нанесения покрытия, которое можно смыть.

Сополимеризация:В некоторых случаях гидрофильные мономеры включаются в полиэфирный полимер на стадии полимеризации. Это создает волокно, гидрофильное по всей своей структуре, а не только на поверхности. Модифицированные полимерные цепи являются частью самого волокна, что делает гидрофильность действительно постоянной.

Щелочная обработка/травление:Контролируемое травление поверхности щелочью создает микроскопическую шероховатость и обнажает больше карбонильных групп на поверхности волокна, увеличивая смачивание. Этот метод менее распространен для штапельного волокна и чаще используется для комплексных нитей в швейной промышленности.

Существует несколько количественных методов оценки поведения смачивания поверхности волокна. Понимание этих методов поможет вам убедиться, что приобретаемое вами волокно действительно обеспечивает обещанную производительность:

Для практического контроля качества наиболее часто используемым быстрым методом является тест на время погружения: поместите 5-граммовый пучок разрезанного волокна на поверхность воды комнатной температуры и измерьте, сколько времени потребуется для полного погружения. Гидрофильное волокно должно утонуть в течение 3–5 секунд. Гидрофобное волокно может плавать бесконечно.

Этот раздел является ядром руководства. Для каждой основной категории приложений мы объясняем, какой тип волокна требуется и почему.

Волокно, которое вам нужно: гидрофильное

Гигиенические изделия являются крупнейшим источником спроса на гидрофильное полиэфирное штапельное волокно. Причина проста: верхний лист подгузника или чехол для ухода за женщинами, отталкивающий жидкость, — это продукт, который потерпел неудачу.

В подгузнике верхний лист должен быстро собирать мочу и пропускать ее к слою распределения сбора (ADL) и абсорбирующей сердцевине. Любая задержка проникновения жидкости — даже на долю секунды — приводит к скоплению на поверхности, повышенному увлажнению и раздражению кожи. Гидрофильное полиэфирное волокно, обработанное прочным гидрофильным покрытием, обеспечивает быстрое просвечивание, необходимое для этих продуктов.

Типичные характеристики гидрофильного полиэфирного волокна гигиенического класса:

• Денье: 1,5–4D (более тонкие волокна для более мягких верхних листов)
• Длина разреза: 38–51 мм.
• Время прочеркивания: <2 секунд (стандартный тест)
• Множественное зачеркивание: сохраняет результативность как минимум за 3 оскорбления.
• Долговечность отделки: выдерживает термическое склеивание при температуре 130–160°C.

Компания Guangzhou Octopus Fiber Co., Ltd. производит гидрофильное полиэфирное штапельное волокно, специально разработанное для нетканых материалов с продувкой горячим воздухом, используемых в гигиенических верхних листах, приемных слоях и покровном материале. Марка 4D*51мм – это стандартный продукт, используемый производителями по всему миру.

Когда может применяться гидрофобный материал:В некоторых конструкциях подгузников для предотвращения протекания по краям используется гидрофобная манжета для ног или барьерный материал. Однако обычно этого достигают за счет нетканой структуры и ламинирования, а не за счет использования гидрофобного волокна в качестве основного материала.

Необходимое вам волокно: зависит от продукта

Здесь выбор становится специфичным для приложения:

Влажные салфетки (предварительно увлажненные): гидрофильные.Влажные салфетки пропитаны жидким составом, который должен быть равномерно распределен по ткани и легко высвобождаться при использовании салфетки. Гидрофильное волокно обеспечивает впитывание жидкости в структуру ткани и ее равномерное выделение. Волокно должно сохранять свою гидрофильность даже после длительного контакта с жидким составом, который может содержать поверхностно-активные вещества, консерванты и другие добавки, которые могут влиять на химический состав поверхности.

Сухие салфетки/Промышленные салфетки: Гидрофильные.Когда для очистки разлитой жидкости используется сухая салфетка, важна ее способность быстро впитывать жидкость в структуру ткани. Гидрофобное волокно просто будет толкать жидкость по поверхности.

Детские салфетки: гидрофильность — критично.Детские салфетки непосредственно контактируют с нежной кожей. Гидрофильное волокно должно не только обеспечивать быстрое распределение жидкости, но и соответствовать самым строгим стандартам безопасности для кожи. Для этого применения необходима сертификация OEKO-TEX.

Волокно, которое вам нужно: зависит от того, что вы фильтруете

Фильтрация – это область применения, где выбор полностью зависит от целевого загрязнителя:

Фильтрация воздуха (пыль, твердые частицы): гидрофобная.При фильтрации воздуха не требуется поглощение влаги. Поглощенная влага может привести к набуханию фильтрующего материала, потере стабильности размеров или созданию питательной среды для роста микробов. Гидрофобное полиэфирное волокно сохраняет свою структуру и эффективность фильтрации независимо от влажности окружающей среды. Guangzhou Octopus Fiber Co., Ltd. поставляет волокно толщиной 1,5–25D для фильтрации воздуха.

Фильтрация жидкости (вода, химикаты): гидрофильная или гидрофобная в зависимости от системы.При фильтрации на водной основе гидрофильное волокно способствует смачиванию и равномерному распределению потока через фильтрующий материал. Для фильтрации масла или растворителей может быть предпочтительным гидрофобное волокно (или волокно, обработанное олеофилом).

Коалесцирующие фильтры (разделение масла и воды): Оба.В некоторых сложных конструкциях коалесцирующих фильтров используются чередующиеся слои гидрофильных и гидрофобных волокон для отделения эмульгированного масла от воды. Это специализированное приложение, но оно показывает, какое место оба типа волокон имеют в современной фильтрации.

Волокно, которое вам нужно: гидрофобное — с функциональными улучшениями

Интерьеры автомобилей подвергают материалы на основе волокон воздействию сложной комбинации условий: циклических температур, колебаний влажности, потенциальных разливов жидкостей и строгих требований пожарной безопасности.

Стандартное гидрофобное полиэфирное волокно обеспечивает влагостойкость, необходимую для дверных панелей, обшивки багажника, изоляции пола и обшивки потолка. Однако автомобильная промышленность часто требует большего, чем просто гидрофобность:

Водо- и маслоотталкивающая обработка:Специально разработанные водо- и маслоотталкивающие покрытия создают волокнистые поверхности, устойчивые как к водным, так и к маслянистым жидкостям, что важно для салонов автомобилей, где часто случаются разливы продуктов питания и напитков.

Комбинация огнезащитных + водо/маслоотталкивающих свойств:Guangzhou Octopus Fiber Co., Ltd. производит многофункциональное волокно, которое сочетает в себе огнестойкость с водо- и маслоотталкивающими свойствами в одном продукте, отвечающее как требованиям пожарной безопасности (FMVSS 302, ASTM E84), так и устойчивости к жидкостям в одном материале.

Низкий запах и низкий уровень летучих органических соединений:Волокна для салона автомобиля должны соответствовать строгим стандартам по запаху и летучим органическим соединениям (ЛОС), чтобы обеспечить комфорт и здоровье пассажиров. Guangzhou Octopus Fiber Co., Ltd. производит сорта волокна со слабым запахом специально для этого применения.