Нетка́ные материа́лы, полотна и изделия, изготавливаемые из одного или нескольких слоёв натуральных и/или химических волокон, нитей, других видов текстильных материалов (иногда в сочетании с нетекстильными) с применением механической, физико-химической или комбинированной технологии скрепления. Один из первых нетканых материалов – войлок, производство которого в разных странах до начала 20 в. было в основном кустарным промыслом. В 1930-е гг. в Европе созданы первые образцы нетканых материалов из вискозных волокон, скреплённых между собой химическими связующими. С середины 20 в. освоено промышленное производство нетканых материалов, различающихся как по виду сырья, так и по способу скрепления, что позволяет придавать материалам специальные свойства – фильтрующие, защитные, сорбционные и др. Нетканые материалы выпускают одно- и многоразового использования, бытового и технического назначения. По сравнению с тканями и трикотажем нетканые материалы отличаются сравнительно низкой стоимостью, а способы их получения – высокой производительностью.

Нетканые материалы обычно состоят из волокнистой основы (холст, система нитей, иногда плёнка волокнистой структуры и разрезные полотна) и связующего. Для получения нетканых материалов перерабатывают волокна: натуральные (хлопок, лён, шерсть и др.), искусственные (вискозное, ацетатное), синтетические (полиэфирные, полиамидные, полиолефиновые), минеральные (металлические, стеклянные), а также вторичные (отходы прядильного и другого производств) и регенерируемые. Многие виды нетканых материалов вырабатывают из смеси различных волокон.

В качестве связующего применяются термопластичные и термореактивные полимеры (в виде дисперсий, пластизолей, расплавов и растворов полимеров, порошков, легкоплавких волокон, фибридов, плёнок, сеток), а также провязывающие холст нити (пряжа).

Нетканые материалы состоят из связанных между собой волокнистых прочёсов (однослойные) и/или слоёв различных материалов (многослойные). Различают многослойные нетканые материалы: дублированные – сдвоенные (волокнистая основа с тканью, плёнкой) и скреплённые с помощью нитей, клея и пр.; ламинированные – покрытые с одной стороны расплавленным слоем полимера (например, 100%-ного полипропилена); композиционные – склеенные между собой плёночные и/или волокнистые материалы (бумага, тканые или нетканые полотна, пропитанные либо непропитанные); наполненные – содержащие между слоями наполнитель (волокна, порошки) или по всему объёму (порошки); мультиаксиальные – состоящие из нескольких (4–5) слоёв нитей, ориентированных в различных направлениях.

Производство нетканых материалов состоит из трёх основных технологических процессов – подготовки сырья, формирования волокнистой основы и её скрепления. Процесс подготовки волокон к переработке включает распаковку кип, подбор компонентов, очистку волокнистого материала от сорных примесей, замасливание компонентов смеси, смешивание и вылёживание. После чесания волокон на чесальных машинах холст формируют различными способами: механическим или аэродинамическим – из текстильных волокон определённой (штапельной) длины, фильерным – из непрерывных волокон (нитей), раздувом расплава – из тонких полимерных волокон, гидродинамическим – из суспензии волокон, электростатическим – из коротких промышленных волокон в электрическом поле, способом электроформования – из ультратонких (микро-, нано-) волокон. Нетканые материалы производят по механической, физико-химической или комбинированной технологии скрепления.

Механическая технология объединяет способы, в которых скрепление нетканых материалов осуществляется за счёт сил трения или сцепления волокон. По этой технологии для получения нетканых материалов применяют: свойлачивание и валку – волокнистую основу уплотняют во влажной среде и при повышенной температуре (валяльно-войлочные изделия), основовязаное переплетение – основу провязывают нитями, пряжей или волокнами (вязально-прошивные или холсто-, ните-, ткане- и плёнкопрошивные нетканые материалы) и иглопрокалывание – нескреплённую или предварительно скреплённую основу прокалывают иглами с зазубринами (иглопробивные нетканые материалы).

Свойлачиванием и валкой изготавливают валяную обувь, фетровые шерстяные головные уборы и войлоки (листовой войлок, технические детали, штучные изделия специального назначения). Вязально-прошивные нетканые материалы применяются в основном в качестве термо- и звукоизоляционных, геотекстильных (для строительства гидротехнических и тоннельных сооружений, при прокладке автострад, для укрепления морских берегов, упрочнения бетонных сооружений и опорных колонн), обувных, одёжных и других материалов; иглопробивные нетканые материалы – в качестве напольных покрытий, а также геотекстильных, прокладочных, изоляционных, фильтровальных и декоративных материалов.

Физико-химическая технология

Основывается на быстропротекающих процессах адгезионного или аутогезионного скрепления элементов волокнистой основы с образованием склейки на границе контакта волокно–связующее или волокно–волокно.

По способу пропитки (импрегнирования) волокнистый холст обрабатывают водными дисперсиями, растворами полимеров или вспененными латексными связующими, сушат и проводят термообработку. Получаемые полотна используют в качестве основ под полимерные покрытия, а также как фильтровальные, прокладочные и другие материалы.

Бумагоделательный (мокрый) способ получения нетканых материалов основывается на формировании холста из коротких (2–8 мм) и повышенной длины (около 45 мм) диспергированных в воде волокон и введении связующего (латексы, пластизоли, фибриды) до или после отливки полотна на сетке бумагоделательной машины. После обезвоживания, сушки и термообработки полотна получают в основном нетканые материалы одноразового использования: постельное бельё, медицинские халаты, простыни и пр.

Способ термоскрепления включает термопрессование, сварку или аутогезионное скрепление. Волокнистая основа формируется из химических термопластичных волокон или из их смеси с натуральными. В качестве связующих используются термопластичные полимеры с низкой температурой текучести (130–180 °C). Скрепление волокнистых холстов осуществляется при повышенных температурах на каландрах под давлением либо в барабанных или конвейерных сушилках без давления обработкой горячим воздухом, ИК-излучением, токами ВЧ и на сварочных машинах. При аутогезионном способе холст обрабатывают растворителями, вызывающими набухание поверхностного слоя волокон, в результате чего они приобретают липкость. Термоскреплением изготавливают утеплители для одежды и обуви, прокладки для мебели, обои, электроизоляционные материалы и др.

Фильерный способ производства нетканых материалов заключается в формировании волокнистого холста из расплава или раствора полимеров. По способу «Спанбонд» тонкие струйки полимера поступают из отверстий фильеры в обдувочную шахту, где при воздействии потока воздуха происходит вытягивание и затвердевание нитей, которые подаются на транспортирующую ленту для формирования волокнистого холста. При холодном способе производства нетканых материалов скрепление осуществляется иглопрокалыванием, связующими и другими приёмами, при горячем – аутогезионно. Изготавливаемые нетканые материалы используются в качестве геотекстильных материалов, основы под искусственные кожи и др.

По фильерному способу «Мелтблаун» раздувом расплава полимеров формируют тонкие волокна диаметром 1–5 мкм. Вытяжка волокна происходит при высокой скорости воздуха (от 6000 до 30 000 м/мин). На выходе из фильеры волокна попадают в область турбулентности воздуха, в которой происходит их разделение. Сформированные волокна беспорядочно (неориентированно) укладываются на сетчатый транспортёр и скрепляются аутогезионно. Нетканые материалы, изготовленные этим способом, характеризуются высокими сорбционными и фильтрующими свойствами; применяются в производстве средств гигиены, медицинских изделий и пр. Чаще всего нетканые материалы, получаемые обоими фильерными способами, используют в качестве одного или нескольких слоёв в составе композиционных материалов.

В струйном способе «Спанлейс» для скрепления волокнистого холста используют кинетическую энергию водных или газовых струй, выбрасываемых из сопел с большой скоростью под давлением. Интенсивность перепутывания волокон холста зависит от числа сопел, приходящихся на единицу площади холста, их расположения, величины давления струй, расстояния от сопел до холста, скорости подачи холста к струйному устройству, конструкции поддерживающего холст устройства. Этим способом получают хирургические и перевязочные, прокладочные, геотекстильные, фильтровальные и другие материалы.

Способ электроформования основан на аутогезионном скреплении в волокнистом слое микро- и нановолокон, полученных из раствора полимеров под действием электрического поля. Вытекающая через капиллярное сопло струя ускоряется и утончается под действием внешнего электрического поля. Одновременно происходит испарение растворителя и струя отвердевает. Образующиеся волокна дрейфуют к осадительному электроду, создавая на нём равномерный слой. Фактором, определяющим диаметр волокон, является вытяжка струй. Нетканые материалы из микро- и нановолокон применяют для изготовления фильтрованных материалов с высокой сорбционной способностью, используют в качестве атравматических перевязочных средств и пр.

Комбинированная технология

Технология совмещает несколько способов механических и физико-химических технологий (например, иглопробивной или вязально-прошивной с пропиткой, фильерный с термоскреплением и т. д.). К комбинированной технологии относят также производство многослойных, тафтинговых, электрофлокированных нетканых материалов.

Тафтинговый способ включает: прошивание грунтового материала ворсовой пряжей или ворсовыми нитями на специальных (тафтинговых) машинах и получение сурового материала с разрезным, петлевым, комбинированным, рельефным ворсовым покрытием; нанесение на изнаночную сторону сурового материала связующих веществ для закрепления ворсовых пучков в грунтовом материале и последующее нанесение вторичной вспененной основы; крашение или печатание ворсовой поверхности; стрижка, разбраковка и т. д. Применяется для изготовления ковровых покрытий и искусственного меха.

Способ электрофлокирования заключается в ориентированном осаждении в электрическом поле относительно коротких (0,3–20 мм) волокон (так называемых флоков) на основу с предварительно нанесённым слоем клея (композиция на основе термопластичных полимеров). При последующей термообработке флокированного материала в сушильной камере происходит вулканизация клея и окончательное закрепление ворса. Способом электрофлокирования получают ковровые изделия, искусственный мех, нити, замшу, объёмные изделия различной формы.