Die Vliesstoffindustrie hatte Ende der 1940er Jahre einen explorativen Beginn, der in den 1950er Jahren in eine Entwicklungsphase eintrat, gefolgt von einer kommerziellen Expansion in den 1960er Jahren. In den nächsten 35 Jahren reifte die Vliesstoffindustrie und etablierte Märkte für Vliesstoffe, indem sie entweder kostengünstige Leistungen als Alternativen zu herkömmlichen Textilien bereitstellte oder Produkte bereitstellte, die speziell für gezielte Endanwendungen entwickelt wurden. Die Branche hat Rezessionen besser überstanden als konventionelle Textilien und ist schneller gewachsen. Seine Gesundheits- und Sicherheitsprobleme ähneln denen der übrigen Textilindustrie (dh Lärm, in der Luft schwebende Fasern, beim Binden von Fasern verwendete Chemikalien, sichere Arbeitsflächen, Quetschstellen, Verbrennungen durch Wärmeeinwirkung, Rückenverletzungen usw.).

Die Branche weist im Allgemeinen eine gute Sicherheitsbilanz auf, und die Zahl der Verletzungen pro Standardarbeitseinheit ist gering. Die Branche hat auf die Herausforderungen im Zusammenhang mit Gesetzen zur sauberen Wasser- und Luftreinhaltung reagiert. In den Vereinigten Staaten hat die Arbeitsschutzbehörde OSHA (Occupational Safety and Health Administration) eine Reihe von Arbeitsschutzvorschriften erlassen, die Sicherheitsschulungen und Herstellungsverfahren erfordern, die den Arbeitsschutz erheblich verbessert haben. Verantwortungsbewusste Unternehmen auf der ganzen Welt wenden ähnliche Praktiken an.

Die von der Industrie verwendeten Rohstoffe ähneln in der Regel denen herkömmlicher Textilien. Es wird geschätzt, dass die Industrie jährlich fast 1 Milliarde kg einer Mischung von Rohstoffen verbraucht. Als Naturfasern werden überwiegend Baumwolle und Zellstoff verwendet. Zu den hergestellten Fasern gehören Kunstseide, Polyolefine (sowohl Polyethylen als auch Polypropylen), Polyester und in geringerem Maße Nylon, Acryl, Aramide und andere.

Die Zahl der Nonwoven-Prozesse wuchs früh auf etwa zehn. Diese beinhalten; Spunbond-, Meltblown-, Airlaid-Zellstoff und -Mischungen, Nasslege-, Trockenlege- (entweder durch Nadelstanzen, thermisches Binden oder chemisches Binden gebunden) und Stichbindeverfahren. In den Vereinigten Staaten, Die Branche hat viele ihrer Endverbrauchermärkte gesättigt und sucht derzeit nach neuen. Ein großes Wachstumsfeld für Vliesstoffe entwickelt sich im Bereich Composites. Laminate aus Vliesstoffen mit Filmen und anderen Beschichtungen erweitern die Märkte für Vliesstoffe. Die Lagerung von Nonwoven-Rollenware ist in letzter Zeit aufgrund der Entflammbarkeit einiger Produkte mit sehr geringen Dichten und großen Oberflächen auf den Prüfstand gekommen. Rollen, deren Volumen-zu-Gewicht-Verhältnis größer als ein bestimmter Rollloft-Faktor ist, gelten als Lagerprobleme.

Rohmaterial

Zellulosefasern

Die Menge an gebleichter Baumwolle, die in Vliesstoffen verwendet wird, hat stetig zugenommen, und Baumwoll-Polyester- und Rayon-Polyester-Mischungen in Vliesstoffen, die durch Wasserstrahlverfestigung gebunden sind, sind zu attraktiven Kombinationen für medizinische und Damenhygieneanwendungen geworden. Es besteht ein Interesse an der Verwendung von ungebleichter Baumwolle in Vliesstoffverfahren, und einige attraktive experimentelle Stoffe wurden durch die Verwendung des Wasserstrahlverfestigungsverfahrens hergestellt.

Rayon ist einem gewissen Druck von Umweltschützern ausgesetzt, die besorgt sind über die Auswirkungen, die Nebenprodukte des Prozesses auf die Umwelt haben. Einige Rayon-produzierende Unternehmen in den USA die Branche aufgegeben, anstatt die Kosten für die Einhaltung der gesetzlichen Anforderungen zu tragen, die durch die Gesetze über sauberes Wasser und Luft auferlegt werden. Diejenigen Unternehmen, die sich entschieden haben, die Anforderungen zu erfüllen, scheinen sich nun mit ihren geänderten Prozessen wohl zu fühlen.

Zellstoffasern sind ein Hauptbestandteil von Wegwerfwindeln, Inkontinenzprodukten und anderen absorbierenden Produkten. Es werden Fasern aus Hartholz und Kraftfasern eingesetzt. Allein in den Vereinigten Staaten werden jährlich mehr als 1 Milliarde kg Zellstofffasern verwendet. Ein kleiner Prozentsatz wird in Airlaid-Vliesstoffverfahren verwendet. Beliebt sind die Produkte als Handtücher in Anwendungen, die von der Küche bis zum Sport reichen.

Synthetische Fasern

Die beiden beliebtesten Polyolefinfasern sind Polyethylen und Polypropylen. Diese Polymere werden entweder zu stapellangen Fasern verarbeitet, die anschließend zu Vliesstoffen verarbeitet werden, oder aber zu Spinnvliesen verarbeitet, indem die Polymere zu Filamenten extrudiert werden, die zu Vliesen geformt und durch thermische Prozesse verfestigt werden. Einige der produzierten Stoffe werden zu Schutzkleidung verarbeitet, und bis 1995 wurden mehr als 400,000,000 Overalls aus einem beliebten Polyethylen-Spinnvlies hergestellt.

Die größte Einzelverwendung für einen Vliesstoff in den Vereinigten Staaten (ungefähr 10 Milliarden Quadratmeter) ist die Decklage in Wegwerfwindeln. Dies ist der Stoff, der die Haut des Babys berührt und das Baby von den anderen Windelkomponenten trennt. Stoffe aus diesen Fasern werden auch in langlebigen Produkten und in einigen Geotextilanwendungen verwendet, bei denen eine unbegrenzte Lebensdauer erwartet wird. Die Stoffe werden durch ultraviolettes Licht oder einige andere Arten von Strahlung abgebaut.

Thermoplastische Fasern aus Polyesterpolymeren und -copolymeren werden in großem Umfang in Vliesstoffen sowohl in Stapelfaser- als auch in Spinnvliesverfahren verwendet. Das kombinierte Volumen von Polyester- und Polyolefinpolymeren, die in den Vereinigten Staaten in Vliesstoffen verwendet werden, wurde auf mehr als 250 Millionen kg jährlich geschätzt. Mischungen aus Polyesterfasern mit Zellstoff, die naßgelegt und dann durch Wasserstrahlverfestigung verbunden und anschließend mit einer abweisenden Beschichtung behandelt werden, werden weithin in wegwerfbaren OP-Mänteln und Abdecktüchern verwendet. Bis 1995 überstieg die Verwendung von medizinischen Einweg-Vliesstoffen allein in den Vereinigten Staaten jährlich 2 Milliarden Quadratmeter.

Nylonfasern werden nur sparsam in Form von Stapelfasern und in begrenztem Umfang in Spinnvliesen eingesetzt. Eine der größten Anwendungen für spinngebundene Nylon-Vliesstoffe ist die Verstärkung von Teppichpolstern und in Glasfaserfiltern. Die Stoffe bieten Teppichpolstern eine reibungsarme Oberfläche, die das Verlegen von Teppichen erleichtert. Bei Glasfaserfiltern trägt das Gewebe dazu bei, die Glasfaser im Filter zu halten und verhindert, dass Glasfasern in den gefilterten Luftstrom gelangen. Andere Spezialvliesstoffe wie Aramide werden in Nischenmärkten eingesetzt, wo ihre Eigenschaften wie Schwerentflammbarkeit ihren Einsatz empfehlen. Einige dieser Vliesstoffe werden in der Möbelindustrie als Flammblocker verwendet, um die Entflammbarkeit von Sofas und Stühlen zu verringern.

Prozesse

Spinnvlies und Meltblown

Im Spinnvlies- und Meltblown-Verfahren geeignet synthetische Polymere werden geschmolzen, filtriert, extrudiert, verstreckt, elektrostatisch aufgeladen, bahnförmig abgelegt, verklebt und als Rollen aufgewickelt. Das Verfahren erfordert gute Sicherheitspraktiken, die für die Arbeit mit heißen Extrudern, Filtern, Spinndüsen und beheizten Walzen, die zum Binden verwendet werden, üblich sind.

Die Arbeiter sollten einen angemessenen Augenschutz tragen und das Tragen von loser Kleidung, Krawatten, Ringen oder anderem Schmuck vermeiden, die sich in beweglichen Geräten verfangen könnten. Außerdem beinhalten diese Prozesse fast immer die Verwendung großer Luftmengen, und es müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um Konstruktionen zu vermeiden, die zu Bränden führen könnten, wie z. B. das Platzieren von leichten Vorschaltgeräten in einem Luftkanal. Das Löschen eines Feuers in einem Luftkanal ist schwierig. Es ist wichtig, sichere Arbeitsflächen zu erhalten, und die Böden rund um Vliesstoffgeräte sollten frei von Verunreinigungen sein, die zu unsicherem Stand führen können.

Spinnvlies- und Meltblown-Prozesse erfordern die Reinigung einiger Prozessanlagen durch Wegbrennen aller angesammelten Polymerrückstände. Dies beinhaltet normalerweise die Verwendung sehr heißer Öfen sowohl zum Reinigen als auch zum Lagern der gereinigten Teile. Offensichtlich erfordern diese Operationen geeignete Handschuhe und anderen Wärmeschutz sowie eine angemessene Belüftung, um Hitze und Abgase zu reduzieren.

Spinnvliesverfahren verdanken ihre wirtschaftlichen Vorteile unter anderem der Tatsache, dass sie relativ schnell sind und die Aufnahmerollen bei laufendem Prozess gewechselt werden können. Die Konstruktion der Rollenwechselausrüstung und die Schulung der Bediener sollten einen angemessenen Sicherheitsspielraum für die Handhabung dieser Wechsel bieten.

Trocken verlegt

Prozesse, die das Öffnen von Faserballen, das Mischen der Fasern zur Bereitstellung einer gleichmäßigen Zufuhr zu einer Karde, das Kardieren zur Bildung von Vliesen, das Kreuzlappen der Vliese zur Erzielung optimaler Festigkeit in allen Richtungen und das anschließende Weiterleiten des Vlieses zu einem Bindungsprozess umfassen, sind ähnlich in ihren Sicherheitsanforderungen zu konventionellen Textilprozessen. Alle exponierten Stellen, an denen die Hände eines Arbeiters in Walzenschnittstellen eingeklemmt werden könnten, müssen geschützt werden. Einige Trockenlegeverfahren beinhalten die Erzeugung kleiner Mengen an luftgetragenen Fasern. Der Arbeiter sollte mit angemessener Atemschutz-PSA ausgestattet sein, um das Einatmen von irgendwelchen Stoffen zu vermeiden lungengängiger Teil dieser Fasern.

Wenn die gebildeten Bahnen thermisch gebunden werden sollen, wird normalerweise eine kleine Menge (in der Größenordnung von 10 Gew.-%) einer Faser oder eines Pulvers mit niedrigerem Schmelzpunkt in die Bahn eingemischt. Dieses Material wird geschmolzen, indem es einem Heißluftofen oder beheizten Walzen ausgesetzt wird, und dann gekühlt, um die Bindungen des Gewebes zu bilden. Es sollte ein Schutz gegen die Exposition gegenüber erhitzten Umgebungen bereitgestellt werden. In den Vereinigten Staaten werden jährlich etwa 100 Millionen kg thermisch verfestigte Vliesstoffe hergestellt.

Wenn die Bahnen durch Vernadelung verbunden werden, wird eine Nadelwebmaschine verwendet. Eine Anordnung von Nadeln ist in Nadelbrettern montiert, und die Nadeln werden durch die Bahn getrieben. Nadeln erfassen Oberflächenfasern, tragen sie von der Oberseite zur Unterseite des Gewebes und geben die Fasern dann beim Rückhub frei. Die Anzahl der Durchdringungen pro Flächeneinheit kann von einer geringen Anzahl (bei Highloft-Geweben) bis zu einer großen Anzahl (bei Nadelfilzen) reichen. Ein Webstuhl kann zum Vernadeln sowohl von der Ober- als auch von der Unterseite der Bahn und zur Verwendung mit mehreren Brettern verwendet werden. Gebrochene Nadeln müssen ersetzt werden. Eine Sicherheitsverriegelung der Webstühle ist erforderlich, um Unfälle während einer solchen Wartung zu verhindern. Wie beim Kardieren können durch diese Prozesse einige kleine Fasern erzeugt werden, und Belüftung und Atemschutzgeräte werden empfohlen. Darüber hinaus wird ein Augenschutz empfohlen, um sich vor umherfliegenden Teilen von abgebrochenen Nadeln zu schützen. In den Vereinigten Staaten werden jährlich etwa 100 Millionen kg Nadelvliese hergestellt.

Wenn die Bahnen durch chemischen Klebstoff verbunden werden, erfordert das Verfahren normalerweise das Aufsprühen des Klebstoffs auf eine Seite der Bahn und das Hindurchführen durch einen Härtungsbereich, normalerweise einen Durchluftofen. Die Bahnrichtung wird dann umgekehrt, ein weiterer Auftrag des Klebstoffs erfolgt und die Bahn wird zurück durch den Ofen geschickt. Bei Bedarf wird manchmal ein dritter Durchlauf durch den Ofen verwendet, um den Aushärtungsprozess abzuschließen. Offensichtlich müssen die Ofengase aus dem Bereich abgeführt werden, und es ist notwendig, alle giftigen Abwässer aufzufangen und zu entfernen (in den Vereinigten Staaten ist dies durch verschiedene staatliche und bundesstaatliche Gesetze zur Luftreinhaltung vorgeschrieben). Beim Kleben gibt es weltweit Druck, die Freisetzung von Formaldehyd in die Umwelt zu reduzieren. In den Vereinigten Staaten hat die EPA kürzlich die Grenzwerte für die Freisetzung von Formaldehyd auf ein Zehntel der zuvor akzeptablen Grenzwerte verschärft. Es gibt Bedenken, dass die neuen Grenzwerte die Genauigkeit der derzeit verfügbaren Labormethoden in Frage stellen. Die Klebstoffindustrie hat darauf reagiert und neue formaldehydfreie Bindemittel angeboten.

Luft gelegt

Es gibt einige Nomenklaturverwirrung in Bezug auf luftgelegte Vliesstoffe. Eine der Variationen von Kardierprozessen umfasst eine Karde, die einen Abschnitt umfasst, der die zu verarbeitenden Fasern in einem Luftstrom randomisiert. Dieses Verfahren wird oft als "Air-Laid-Nonwoven-Verfahren" bezeichnet. Ein anderes, sehr unterschiedliches Verfahren, das auch als Airlaid bezeichnet wird, beinhaltet das Dispergieren von Fasern in einem Luftstrom, üblicherweise unter Verwendung einer Hammermühle, und das Leiten der luftgetragenen Faserdispersion zu einer Vorrichtung, die die Fasern auf einem sich bewegenden Band ablegt. Die gebildete Bahn wird dann sprühgebunden und gehärtet. Der Ablegeprozess kann mit unterschiedlichen Fasertypen wiederholt werden, um Vliesstoffe aus Lagen mit unterschiedlichen Faserzusammensetzungen herzustellen. Die in diesem Fall verwendeten Fasern können sehr kurz sein, und es muss ein Schutz getroffen werden, um den Kontakt mit solchen in der Luft befindlichen Fasern zu verhindern.

Nass gelegt

Das Verfahren zum Nasslegen von Vliesen leiht sich eine Technologie, die für die Papierherstellung entwickelt wurde, und erfordert die Bildung von Bahnen aus Dispersionen von Fasern in Wasser. Dieser Prozess wird durch die Verwendung von Dispergierhilfsmitteln unterstützt, die dazu beitragen, ungleichmäßige Faserklumpen zu vermeiden. Die Faserdispersion wird durch Laufbänder filtriert und durch Pressen zwischen Filzen entwässert. Irgendwann im Prozess wird oft ein Bindemittel hinzugefügt, das die Bahn während der Trocknungswärme bindet. Alternativ wird bei einem neueren Verfahren die Bahn durch Wasserstrahlverfestigung unter Verwendung von Hochdruckwasserstrahlen gebunden. Der letzte Schritt umfasst das Trocknen und kann Schritte zum Weichmachen des Stoffs durch Mikrokreppen oder eine andere ähnliche Technik umfassen. Es sind keine größeren Gefahren im Zusammenhang mit diesem Verfahren bekannt, und die Sicherheitsprogramme basieren normalerweise auf allgemein anerkannten Herstellungspraktiken.

Nähwirktechnik

Dieser Vorgang ist oft von einigen Definitionen von Vliesstoffen ausgeschlossen, da es die Verwendung von Garnen beinhalten kann, um Bahnen in Stoffe einzunähen. Einige Definitionen von Vliesstoffen schließen alle Stoffe aus, die „Garn“ enthalten. Bei diesem Verfahren wird eine Bahn konventionellen Nähwirkmaschinen zugeführt, um strickartige Strukturen herzustellen, die eine große Vielfalt an Kombinationen bieten, einschließlich der Verwendung elastischer Garne zur Herstellung von Stoffen mit attraktiven Dehnungs- und Erholungseigenschaften. Auch hier sind keine außergewöhnlichen Gefahren mit diesem Verfahren verbunden.

Konfektionierung

Ausrüstungen für Vliesstoffe umfassen flammhemmende, flüssigkeitsabweisende, antistatische, Weichmacher, antibakterielle, schmelzbare, Gleitmittel und andere Oberflächenbehandlungen. Ausrüstungen für Vliesstoffe werden je nach Verfahren und Art der Ausrüstung entweder online oder als Offline-Behandlungen nach der Herstellung aufgebracht. Häufig werden antistatische Oberflächenbehandlungen online hinzugefügt, und Oberflächenbehandlungen wie Koronaätzen sind normalerweise ein Online-Prozess. Flammhemmende und -abweisende Ausrüstungen werden häufig offline aufgebracht. Einige spezialisierte Stoffbehandlungen umfassen das Aussetzen der Bahn einer hochenergetischen Plasmabehandlung, um die Polarität von Stoffen zu beeinflussen und ihre Leistung in Filtrationsanwendungen zu verbessern. Die Sicherheit dieser chemischen und physikalischen Prozesse variiert je nach Anwendung und muss gesondert betrachtet werden.

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