L'industria del tessuto non tessuto ha avuto un inizio esplorativo alla fine degli anni '1940 ed è entrata in una fase di sviluppo negli anni '1950 seguita da un'espansione commerciale negli anni '1960. Durante i successivi 35 anni, l'industria del non tessuto è maturata e ha stabilito mercati per i tessuti non tessuti fornendo prestazioni convenienti come alternative ai tessuti convenzionali o fornendo prodotti specificamente sviluppati per usi finali mirati. L'industria è sopravvissuta alle recessioni meglio del tessile convenzionale ed è cresciuta a un ritmo più veloce. I suoi problemi di salute e sicurezza sono simili a quelli del resto dell'industria tessile (ad es. rumore, fibre disperse nell'aria, sostanze chimiche utilizzate per legare le fibre, superfici di lavoro sicure, punti di pizzicamento, ustioni da esposizione termica, lesioni alla schiena e così via).
L'industria ha generalmente un buon record di sicurezza e il numero di infortuni per unità di lavoro standard è basso. L'industria ha risposto alle sfide associate alle leggi sull'acqua pulita e l'aria pulita. Negli Stati Uniti, l'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) ha promulgato una serie di norme sulla protezione dei lavoratori che richiedono formazione sulla sicurezza e pratiche di produzione che hanno migliorato significativamente la protezione dei lavoratori. Aziende responsabili in tutto il mondo stanno adottando pratiche simili.
Le materie prime utilizzate dall'industria sono generalmente simili a quelle utilizzate nei tessuti convenzionali. Si stima che l'industria utilizzi quasi 1 miliardo di kg di un mix di materie prime all'anno. Le fibre naturali utilizzate sono prevalentemente cotone e polpa di legno. Le fibre prodotte includono rayon, poliolefine (sia polietilene che polipropilene), poliesteri e, in misura minore, nylon, acrilici, aramidici e altri.
C'è stata una crescita iniziale del numero di processi non tessuti a circa dieci. Questi includono; processi di spunbond, melt blown, pasta e miscele air-laid, posa a umido, posa a secco (legata mediante agugliatura, saldatura termica o saldatura chimica) e processi di giunzione a punti. Negli Stati Uniti, l'industria ha saturato molti dei suoi mercati di utilizzo finale ed è attualmente alla ricerca di nuovi mercati. Un'importante area di crescita per i non tessuti si sta sviluppando nell'area dei compositi. I laminati di tessuto non tessuto con pellicole e altri rivestimenti stanno ampliando i mercati per i materiali non tessuti. Lo stoccaggio di prodotti in rotoli non tessuti è stato recentemente oggetto di esame a causa dell'infiammabilità di alcuni prodotti che hanno densità molto basse e superfici elevate. Si ritiene che i rotoli il cui rapporto volume/peso sia maggiore di un certo fattore roll loft sollevino problemi di stoccaggio.
Materie Prime
Fibre cellulosiche
Il volume del cotone sbiancato utilizzato nei tessuti non tessuti è in costante aumento e le miscele di cotone-poliestere e rayon-poliestere nei tessuti non tessuti, unite mediante idroaggrovigliamento, sono diventate combinazioni attraenti per applicazioni di igiene medica e femminile. C'è stato un interesse nell'utilizzo del cotone non sbiancato nei processi non tessuti e alcuni interessanti tessuti sperimentali sono stati prodotti attraverso l'uso del processo di idroaggrovigliamento.
Rayon ha subito una certa pressione da parte degli ambientalisti preoccupati per l'impatto che i sottoprodotti del processo hanno sull'ambiente. Alcuni produttori di rayon aziende negli Stati Uniti abbandonato l'industria piuttosto che affrontare il costo del rispetto dei requisiti normativi imposti dalle leggi sull'acqua e l'aria pulite. Quelle aziende che hanno scelto di soddisfare i requisiti ora sembrano sentirsi a proprio agio con i loro processi modificati.
Le fibre di polpa di legno sono un componente importante dei pannolini usa e getta, dei prodotti per l'incontinenza e di altri prodotti assorbenti. Vengono impiegate fibre di legno duro e fibre kraft. Solo negli Stati Uniti, l'uso di fibre di cellulosa ammonta a più di 1 miliardo di kg all'anno. Una piccola percentuale viene utilizzata nei processi di tessuto non tessuto air-laid. I prodotti sono apprezzati come asciugamani in applicazioni che vanno dalla cucina allo sport.
Fibre sintetiche
Le due fibre poliolefiniche più popolari sono il polietilene e il polipropilene. Questi polimeri vengono convertiti in fibre a lunghezza di fiocco che vengono successivamente convertite in tessuti non tessuti, oppure convertiti in tessuti non tessuti spunbonded estrudendo i polimeri per formare filamenti che vengono formati in veli e legati mediante processi termici. Alcuni dei tessuti prodotti vengono convertiti in indumenti protettivi e, nel 1995, più di 400,000,000 di tute sono state realizzate utilizzando un popolare tessuto in polietilene spunbonded.
Il più grande uso singolo di un tessuto non tessuto negli Stati Uniti (circa 10 miliardi di metri quadrati) è come telo di copertura nei pannolini usa e getta. Questo è il tessuto che entra in contatto con la pelle del bambino e lo separa dagli altri componenti del pannolino. I tessuti di queste fibre sono utilizzati anche in prodotti durevoli e in alcune applicazioni geotessili dove si prevede che durino indefinitamente. I tessuti si degraderanno alla luce ultravioletta o ad altri tipi di radiazioni.
Le fibre termoplastiche da polimeri e copolimeri di poliestere sono ampiamente utilizzate nei non tessuti sia nei processi di fibra in fiocco che di spunbonded. Il volume combinato di polimeri di poliestere e poliolefina utilizzati negli Stati Uniti nei tessuti non tessuti è stato stimato in oltre 250 milioni di kg all'anno. Miscele di fibre di poliestere con polpa di legno che vengono posate a umido e quindi legate mediante idroaggrovigliamento e successivamente trattate con un rivestimento repellente sono ampiamente utilizzate in camici e teli chirurgici monouso. Nel 1995, l'uso di nontessuti medici usa e getta nei soli Stati Uniti ha superato i 2 miliardi di metri quadrati all'anno.
Le fibre di nylon sono utilizzate solo con parsimonia sotto forma di fibre in fiocco e in un volume limitato nei non tessuti spunbonded. Uno dei più grandi usi per i nontessuti di nylon spundbonded è nel rinforzo delle imbottiture per tappeti e nei filtri in fibra di vetro. I tessuti forniscono una superficie a basso attrito ai tappetini che facilita l'installazione dei tappeti. Nei filtri in fibra di vetro, il tessuto aiuta a trattenere la fibra di vetro nel filtro e impedisce alle fibre di vetro di entrare nel flusso d'aria filtrata. Altri non tessuti speciali, come le aramidi, sono utilizzati in mercati di nicchia dove le loro proprietà, come la bassa infiammabilità, ne consigliano l'uso. Alcuni di questi nontessuti sono utilizzati nell'industria del mobile come bloccafiamma, per ridurre l'infiammabilità di divani e sedie.
Processi
Spunbonded e meltblown
Nei processi spunbonded e meltblown, adatto i polimeri sintetici vengono fusi, filtrati, estrusi, trafilati, caricati elettrostaticamente, stesi in forma di nastro, legati e avvolti in rotoli. Il processo richiede buone pratiche di sicurezza comuni per lavorare con estrusori a caldo, filtri, filiere e rulli riscaldati utilizzati per l'incollaggio.
I lavoratori devono indossare un'adeguata protezione per gli occhi ed evitare di indossare indumenti larghi, cravatte, anelli o altri gioielli che potrebbero rimanere impigliati nelle attrezzature in movimento. Inoltre, questi processi comportano quasi sempre l'uso di grandi volumi d'aria e devono essere prese precauzioni speciali per evitare progetti che potrebbero provocare incendi, come l'inserimento di reattori leggeri in un condotto dell'aria. Estinguere un incendio in un condotto dell'aria è difficile. È importante mantenere sicure le superfici del piano di lavoro e i pavimenti attorno a qualsiasi attrezzatura non tessuta devono essere privi di contaminazioni che possono portare a un appoggio non sicuro.
I processi spunbonded e meltblown richiedono la pulizia di alcune delle apparecchiature di processo bruciando eventuali residui di polimero accumulati. Questo di solito comporta l'uso di forni molto caldi sia per la pulizia che per lo stoccaggio delle parti pulite. Ovviamente, queste operazioni richiedono guanti adeguati e altre protezioni termiche, nonché un'adeguata ventilazione per ridurre il calore e i fumi di scarico.
I processi spunbonded devono i loro vantaggi economici in parte al fatto che sono relativamente veloci e che i rotoli di avvolgimento possono essere cambiati mentre il processo continua a funzionare. La progettazione dell'attrezzatura per il cambio dei rulli e la formazione degli operatori dovrebbero prevedere un adeguato margine di sicurezza per gestire questi cambi.
Posa a secco
I processi che comportano l'apertura di balle di fibre, la miscelazione delle fibre per fornire un'alimentazione uniforme a una carda, la cardatura per formare i nastri, la sovrapposizione incrociata dei nastri per fornire una resistenza ottimale in tutte le direzioni e quindi l'invio del nastro a un processo di giunzione sono simili nei loro requisiti di sicurezza ai processi tessili convenzionali. Tutti i punti esposti che potrebbero intrappolare le mani di un lavoratore nelle interfacce dei rulli devono essere protetti. Alcuni processi dry-laid comportano la generazione di piccole quantità di fibre disperse nell'aria. Il lavoratore deve essere dotato di adeguati DPI respiratori al fine di evitare l'inalazione di qualsiasi parte respirabile di queste fibre.
Se i nastri formati devono essere uniti termicamente, vi sarà normalmente una piccola quantità (dell'ordine del 10% in peso) di una fibra o polvere a basso punto di fusione che è stata mescolata nel nastro. Questo materiale viene fuso mediante esposizione ad un forno ad aria calda oa rulli riscaldati e poi raffreddato per formare i legami del tessuto. Dovrebbe essere fornita protezione contro l'esposizione agli ambienti riscaldati. Negli Stati Uniti vengono prodotti annualmente circa 100 milioni di kg di nontessuti termosaldati.
Se i nastri sono uniti mediante agugliatura, viene utilizzato un telaio ad aghi. Una serie di aghi è montata nelle tavole degli aghi e gli aghi vengono guidati attraverso il nastro. Gli aghi catturano le fibre superficiali, le portano dall'alto verso il basso del tessuto e poi rilasciano le fibre durante la corsa di ritorno. Il numero di penetrazioni per unità di superficie può variare da un piccolo numero (nel caso di tessuti ad alto soffietto) a un numero elevato (nel caso di feltri agugliati). Un telaio può essere utilizzato per l'agugliatura da entrambi i lati superiore e inferiore del nastro e per l'uso con più schede. Gli aghi rotti devono essere sostituiti. Il bloccaggio di sicurezza dei telai è necessario per evitare incidenti durante tale manutenzione. Come nel caso della cardatura, queste lavorazioni possono generare piccole fibre e si consigliano ventilazione e respiratori. Inoltre, si consiglia di proteggere gli occhi dai detriti volanti causati da aghi rotti. Ogni anno negli Stati Uniti vengono prodotti circa 100 milioni di kg di nontessuti agugliati.
Se i nastri sono uniti mediante adesivo chimico, il processo richiede normalmente di spruzzare l'adesivo su un lato del nastro e di farlo passare attraverso un'area di polimerizzazione, normalmente un forno ad aria. La direzione del nastro viene quindi invertita, viene effettuata un'altra applicazione dell'adesivo e il nastro viene rispedito attraverso il forno. A volte viene utilizzato un terzo passaggio nel forno, se necessario, per completare il processo di polimerizzazione. Ovviamente l'area deve esaurire i gas del forno ed è necessario catturare e rimuovere eventuali effluenti tossici (negli Stati Uniti, questo è richiesto da vari atti statali e federali sull'aria pulita). Nel caso dell'incollaggio adesivo, c'è stata una pressione mondiale per ridurre il rilascio di formaldeide nell'ambiente. Negli Stati Uniti, l'EPA ha recentemente inasprito i limiti sul rilascio di formaldeide a un decimo dei limiti precedentemente accettabili. Si teme che i nuovi limiti mettano in discussione la precisione dei metodi di laboratorio attualmente disponibili. L'industria degli adesivi ha risposto offrendo nuovi leganti privi di formaldeide.
Aria posata
C'è una certa confusione nella nomenclatura per quanto riguarda i non tessuti ad aria. Una delle varianti dei processi di cardatura include una scheda che include una sezione che randomizza le fibre in fase di lavorazione in un flusso d'aria. Questo processo viene spesso definito "processo non tessuto ad aria". Un altro processo, molto diverso, chiamato anche air lay, prevede la dispersione delle fibre in un flusso d'aria, solitamente utilizzando un mulino a martelli, e dirigendo la dispersione delle fibre aerodisperse verso un dispositivo che deposita le fibre su un nastro mobile. Il nastro formato viene quindi incollato a spruzzo e indurito. Il processo di stesura può essere ripetuto in linea con diversi tipi di fibre per produrre tessuti non tessuti da strati con diverse composizioni di fibre. Le fibre utilizzate in questo caso possono essere molto corte e deve essere adottata una protezione per evitare l'esposizione a tali fibre trasportate dall'aria.
Posa bagnata
Il processo di nontessuto wet lay prende in prestito la tecnologia sviluppata per la fabbricazione della carta e prevede la formazione di veli da dispersioni di fibre in acqua. Questo processo è assistito dall'uso di coadiuvanti di dispersione che aiutano ad evitare grumi di fibre non uniformi. La dispersione di fibre viene filtrata attraverso nastri in movimento e disidratata mediante pressatura tra feltri. Ad un certo punto del processo viene spesso aggiunto un legante che lega il nastro durante il calore di essiccazione. In alternativa, in un metodo più recente, il nastro viene unito mediante idroaggrovigliamento mediante getti d'acqua ad alta pressione. La fase finale prevede l'asciugatura e può includere passaggi per ammorbidire il tessuto mediante microcrespatura o qualche altra tecnica simile. Non sono noti rischi importanti associati a questo processo e i programmi di sicurezza sono normalmente basati su buone pratiche di fabbricazione comuni.
Cucitura
Questo processo è spesso escluso da alcune definizioni di tessuto non tessuto perché può comportare l'uso di filati per cucire trame in tessuti. Alcune definizioni di tessuto non tessuto escludono qualsiasi tessuto che contenga "filato". In questo processo, un nastro viene presentato alle tradizionali macchine per la giunzione dei punti per produrre strutture simili a maglie che offrono un'ampia varietà di combinazioni compreso l'uso di filati elastici per produrre tessuti con attraenti proprietà elastiche e di recupero. Ancora una volta, nessun pericolo eccezionale è associato a questo processo.
Finitura
Le finiture per tessuti non tessuti includono ritardanti di fiamma, idrorepellenti, antistatici, ammorbidenti, antibatterici, fusibili, lubrificanti e altri trattamenti superficiali. I finissaggi per i non tessuti vengono applicati sia in linea che fuori linea, trattamenti post-produzione, a seconda del processo e del tipo di finissaggio. Spesso le finiture antistatiche vengono aggiunte in linea e il trattamento superficiale come l'incisione a corona è normalmente un processo in linea. Le finiture ignifughe e repellenti sono spesso applicate fuori linea. Alcuni trattamenti specializzati per i tessuti includono l'esposizione del nastro a un trattamento al plasma ad alta energia per influenzare la polarità dei tessuti e migliorarne le prestazioni nelle applicazioni di filtrazione. La sicurezza di questi processi chimici e fisici varia a seconda dell'applicazione e deve essere considerata separatamente.