Cos'è il tessuto non tessuto? Tipi, usi e come si confronta con il tessuto

Cos'è il tessuto non tessuto?

Il tessuto non tessuto è un materiale in fogli piatto e flessibile, realizzato direttamente da fibre o filamenti legati insieme mediante mezzi meccanici, termici o chimici, senza alcuna tessitura, lavorazione a maglia o formazione di filati coinvolti. Laddove i tessuti convenzionali richiedono che le fibre vengano prima filate in filato e poi intrecciate attraverso un telaio o una macchina per maglieria, i non tessuti saltano completamente entrambi questi passaggi: le fibre passano dalla materia prima al foglio di tessuto finito in un unico processo di produzione continuo.

Il risultato è una classe di materiali con una gamma eccezionalmente ampia di proprietà, a seconda del tipo di fibra, del metodo di formazione del velo e della tecnologia di legame utilizzata nella produzione. I non tessuti possono essere progettati per essere morbidi o rigidi, assorbenti o repellenti, usa e getta o durevoli, opachi o traslucidi, permeabili all’aria e all’acqua o completamente barrieranti. Questa versatilità, combinata con elevate velocità di produzione e basso costo dei materiali, è il motivo per cui i tessuti non tessuti sono ora presenti in quasi tutti i settori: sanità, igiene, agricoltura, edilizia, automobilistico, filtrazione, imballaggio e ingegneria geotecnica.

La produzione globale di tessuto non tessuto è stata superata 12 milioni di tonnellate all'anno secondo i recenti dati di settore, la domanda cresce costantemente al 6-8% annuo. Le applicazioni in maggior volume sono prodotti per l’igiene (pannolini, prodotti per l’igiene femminile, incontinenza degli adulti), prodotti medici e chirurgici e geotessili, ciascuno dei quali dipende da combinazioni specifiche di proprietà che i non tessuti offrono in modo più conveniente rispetto a qualsiasi materiale alternativo.

Come vengono realizzati i tessuti non tessuti

La produzione del tessuto non tessuto prevede due fasi sequenziali: formazione del web (creando uno strato di fibre disposte in modo lasco) e legame (consolidare la rete in un tessuto coerente con integrità strutturale). Il metodo di formazione del tessuto e il metodo di unione determinano insieme la struttura, la sensazione al tatto, la resistenza e le caratteristiche prestazionali del tessuto finale.

Le principali tecnologie di formazione del web sono spunbond (filamenti continui estrusi direttamente dal polimero fuso e adagiati su un nastro mobile), fuso (polimero estruso attraverso ugelli fini con aria calda ad alta velocità per produrre fibre submicroniche), steso a secco (fibre in fiocco cardate o disposte ad aria in un nastro), e bagnato (fibre disperse in acqua e depositate su uno schermo, simile alla fabbricazione della carta). I metodi di incollaggio includono legame termico (fibre che fondono calore e pressione nei punti di contatto), legame chimico (lattice legante applicato al web), idroentanglement (getti d'acqua ad alta pressione che impigliano meccanicamente le fibre), e punzonatura con ago (aghi spinati che intrecciano meccanicamente le fibre mediante penetrazione ripetuta).

Polipropilene non tessuto Spunbond: il non tessuto più utilizzato

Tra tutti i tipi di tessuto non tessuto, polipropilene spunbond (PP spunbond) è il prodotto con il volume più elevato a livello globale e il materiale di riferimento rispetto al quale vengono spesso confrontati altri tessuti non tessuti. La sua posizione dominante deriva dalla combinazione del basso costo e delle eccellenti proprietà di lavorazione del polipropilene con l'efficienza del processo di produzione di spunbond.

Nella produzione di spunbond, i pellet di polipropilene vengono fusi ed estrusi attraverso una piastra di filiera contenente migliaia di fori fini. I filamenti emergenti vengono attirati dall’aria ad alta velocità per orientare le catene polimeriche e ridurre il diametro del filamento, tipicamente a 15–35 micron per lo spunbond standard, rispetto a 0,1–3 micron per il meltblown. I filamenti continui vengono disposti in modo casuale su un nastro trasportatore in movimento per formare un nastro, che poi passa attraverso rulli di calandra riscaldati che legano termicamente insieme i filamenti nei punti di incrocio. Il tessuto finito viene avvolto in rotoli per la conversione o l'uso diretto.

Le proprietà dello spunbond in PP si adattano bene ad un'ampia gamma di applicazioni. Il polipropilene è intrinsecamente idrofobo — respinge l'acqua invece di assorbirla — il che rende il tessuto spunbond non trattato naturalmente resistente alla penetrazione dei liquidi. I trattamenti superficiali possono invertire questa situazione: il trattamento corona o l'applicazione di finitura idrofila rendono il tessuto assorbente per i topsheet dei prodotti igienici e le applicazioni mediche che richiedono la gestione dei fluidi. Lo spunbond in PP è anche chimicamente inerte alla maggior parte degli acidi, degli alcali e dei solventi; resistente alle muffe e alla crescita batterica; e completamente riciclabile nel flusso dei rifiuti di polipropilene.

Il peso del tessuto in PP spunbond è espresso in grammi per metro quadrato (gsm). Gradi leggeri di 10–20 g/m² sono utilizzati per componenti di prodotti igienici e coperture di colture agricole. Pesi medi di 25–60 g/m² coprire applicazioni mediche e chirurgiche, indumenti protettivi e borse della spesa riutilizzabili. Gradi più pesanti di 80–200 g/m² sono utilizzati nei geotessili, nelle membrane edili e nella filtrazione industriale. Una singola linea di produzione spunbond può produrre l'intera gamma di pesi regolando la velocità della linea, la produttività del polimero e la pressione della calandra.

Non tessuti compositi SMS e SMMS

Uno dei formati di prodotto più importanti nei non tessuti medici e igienici è il SMS (Spunbond-Meltblown-Spunbond) laminato. SMS combina due strati esterni di spunbond per resistenza e morbidezza con uno strato interno di meltblown per prestazioni barriera. Le fibre di PP meltblown sono così fini (spesso inferiori a 1 micron) che creano una rete di fibre estremamente densa e tortuosa in grado di bloccare batteri, virus e particolato fine pur rimanendo traspiranti. Costruzioni SMMS e SMMMS aggiungere ulteriori strati soffiati a fusione per prestazioni barriera migliorate e sono il materiale standard in camici chirurgici, teli e strati respiratori equivalenti a N95. Gli strati esterni di spunbond proteggono il fragile nucleo meltblown dall'abrasione e forniscono la resistenza alla trazione necessaria per la costruzione e la manipolazione dell'indumento.

Tessuto tessuto vs tessuto non tessuto

I tessuti e i non tessuti sono entrambi strutture tessili piane, ma le loro architetture di fibre, processi di produzione, profili prestazionali e strutture di costo sono fondamentalmente diversi. Scegliere tra loro per una determinata applicazione non è una questione di superiorità: ognuno ha chiare aree di vantaggio.

La distinzione pratica più significativa è la durabilità rispetto al costo. I tessuti sono progettati per un uso ripetuto — la struttura del filato intrecciato resiste all'abrasione e mantiene l'integrità attraverso il lavaggio, la piegatura e lo stress meccanico nel corso degli anni di servizio. I non tessuti nella maggior parte delle configurazioni sono ottimizzati per applicazioni monouso o ad uso limitato in cui il costo del materiale deve essere sufficientemente basso da giustificare lo smaltimento dopo l'uso. Questa non è una limitazione della tecnologia: è l’intento progettuale. Un camice chirurgico monouso che costa 0,80 dollari e fornisce una protezione barriera affidabile per una procedura è una soluzione migliore rispetto a un camice in tessuto riutilizzabile che richiede un’infrastruttura di sterilizzazione che costa multipli di quella per ciclo.

Esistono non tessuti durevoli: i geotessili agugliati installati nelle basi stradali e nei sistemi di drenaggio sono progettati per durate di servizio di 25-50 anni, e i tessuti agricoli pesanti spunbond in PP vengono riutilizzati per più stagioni di crescita. Ma la logica economica dei non tessuti è più convincente nei segmenti monouso e a uso limitato dove hanno sostituito quasi completamente le alternative tessute.

Tessuto non tessuto Applicazioni mediche

Gli usi finali medici e chirurgici rappresentano uno dei segmenti più esigenti e di maggior valore dell’industria del non tessuto. I requisiti sono rigorosi: il tessuto deve fornire prestazioni affidabili di barriera microbica, essere privo di particelle o contaminanti che potrebbero compromettere i campi sterili, soddisfare gli standard regolamentati per la resistenza ai fluidi ed essere comodo per il personale clinico che lo indossa per periodi prolungati. I non tessuti, in particolare i compositi in polipropilene SMS e SMMS, soddisfano tutti questi requisiti a un costo che rende lo smaltimento monouso economicamente sostenibile, eliminando il rischio di ricontaminazione associato ai tessuti chirurgici riutilizzabili.

Camici e teli chirurgici

I camici chirurgici e i teli da campo operatorio realizzati in tessuto non tessuto SMS sono classificati secondo gli standard EN 13795 (Europa) e AAMI PB70 (Stati Uniti), che definiscono quattro livelli di prestazione basati sulla resistenza ai fluidi e sull'efficienza della barriera microbica. Le zone critiche (le maniche e il torace di un camice chirurgico, l'area di fenestrazione di un telo) richiedono il livello di prestazioni più elevato, generalmente ottenuto con strutture SMMS o SMMMS a 40-60 g/m². Le zone non critiche utilizzano spunbond standard più leggeri e traspiranti per ridurre lo stress termico su chi lo indossa. Il passaggio dai tessuti chirurgici riutilizzabili ai camici non tessuti monouso ha subito un’accelerazione significativa in seguito all’evidenza che i tessuti riutilizzabili, anche dopo il lavaggio e la sterilizzazione convalidati, conservavano livelli di contaminazione batterica più elevati rispetto ai nuovi tessuti non tessuti monouso.

Maschere e respiratori

Le maschere chirurgiche e i respiratori facciali filtranti (FFP2/FFP3 in Europa; N95/N99 negli Stati Uniti) dipendono interamente dai tessuti non tessuti per la loro funzione di filtrazione. Una maschera chirurgica standard a tre strati è costituita da uno strato interno spunbond morbido per il comfort del viso, uno strato intermedio soffiato a fusione per la filtrazione batterica e uno strato esterno spunbond per l'integrità strutturale e la resistenza agli spruzzi di liquidi. Il meltblown caricato a elettrete, in cui al nastro di fibra viene fornita una carica elettrostatica permanente durante o dopo la produzione, migliora notevolmente l’efficienza di cattura del particolato attirando particelle di aerosol cariche oltre all’intercettazione meccanica, consentendo i livelli di prestazioni BFE ≥98% e PFE ≥98% richiesti per le maschere di grado medico.

Prodotti per la cura e l'igiene delle ferite

I tessuti non tessuti costituiscono il componente strutturale della maggior parte delle medicazioni, dei tamponi e dei tamponi sterili utilizzati nella cura clinica e domiciliare delle ferite. I non tessuti idroimpigliati in viscosa-poliestere sono ampiamente utilizzati per gli strati a contatto con la ferita, combinando morbidezza, assorbenza e proprietà di basso rilascio di pelucchi. Nell'igiene, i non tessuti cardati spunbond e accoppiati ad aria costituiscono lo strato superiore di pannolini usa e getta, prodotti per l'incontinenza degli adulti e articoli per l'igiene femminile: lo strato a diretto contatto con la pelle. Questi fogli superiori sono trattati con tensioattivi idrofili per consentire un rapido passaggio dei fluidi mentre la struttura in fibra idrofobica in PP impedisce la riumidificazione, mantenendo la superficie della pelle asciutta.

Imballaggio per sterilizzazione

Gli strumenti e i dispositivi medici sterilizzati mediante ossido di etilene, radiazioni gamma o vapore sono confezionati in buste e involucri in tessuto non tessuto che devono consentire al gas sterilizzante o alle radiazioni di penetrare durante il ciclo di sterilizzazione, quindi mantenere una barriera microbica dopo la sigillatura fino al punto di utilizzo. I non tessuti in poliestere spunbond e PP con distribuzioni controllate delle dimensioni dei pori sono i materiali standard per questa applicazione, testati rispetto ai requisiti ISO 11607 per l'integrità dell'imballaggio e le prestazioni della barriera microbica.

Usi del tessuto non tessuto in tutti i settori

Oltre all’assistenza sanitaria, i tessuti non tessuti sono componenti integrali di una gamma notevolmente ampia di settori e categorie di prodotti.

Agricoltura

Le coperture leggere per colture spunbond in PP (10–20 g/m²) sono ampiamente utilizzate nell'orticoltura commerciale e nella coltivazione di ortaggi per proteggere le colture dal gelo, dagli insetti e dalle radiazioni UV consentendo al tempo stesso la trasmissione della luce, la circolazione dell'aria e la penetrazione della pioggia. I non tessuti per la copertura del terreno (50–150 g/m², PP nero stabilizzato ai raggi UV) sopprimono la crescita delle erbe infestanti bloccando la luce pur rimanendo permeabili all'acqua, sostituendo i pacciami di pellicola di plastica che si degradano e si frammentano in microplastiche. I non tessuti geotessili spunbond e agugliati vengono utilizzati nei rivestimenti dei contenitori dei vivai, negli strati di separazione dei substrati di coltivazione e nei supporti del substrato idroponico.

Ingegneria Edile e Geotecnica

I geotessili agugliati e spunbond sono una delle applicazioni non tessute di maggior volume in termini di peso. Svolgono quattro funzioni nell'ingegneria civile: separazione (impedendo la miscelazione di diversi strati di terreno o aggregati), filtrazione (permettendo il passaggio dell'acqua trattenendo le particelle fini del terreno), drenaggio (trasmissione dell'acqua lungo il piano del tessuto), e rinforzo (aggiungendo resistenza alla trazione ai terreni deboli del sottofondo). I non tessuti geotessili sono specificati nella costruzione di sottobasi stradali e ferroviarie, nei sistemi di drenaggio dei muri di sostegno, negli strati di protezione del rivestimento delle discariche, nel controllo dell'erosione costiera e nella stabilizzazione degli argini. Le membrane per l'involucro domestico - le barriere atmosferiche traspiranti installate dietro il rivestimento esterno - sono non tessuti in polietilene spunbond o PP progettati per resistere alle infiltrazioni di acqua liquida consentendo al tempo stesso al vapore acqueo di passare verso l'esterno dal gruppo della parete.

Automobilistico

Un veicolo passeggeri medio contiene 20-30 componenti non tessuti separati nel momento in cui lascia la linea di produzione. I tessuti non tessuti agugliati e legati termicamente vengono utilizzati per il supporto di moquette, rivestimenti del bagagliaio, inserti dei pannelli delle porte, substrati del rivestimento del tetto, isolamento del vano motore, filtraggio dell'aria dell'abitacolo e schermi acustici del sottoscocca. I non tessuti per il settore automobilistico devono soddisfare severi requisiti di resistenza al calore, stabilità dimensionale e basse emissioni di COV, standard che hanno portato a uno sviluppo significativo dei non tessuti in poliestere e in fibra bicomponente per questo settore.

Filtrazione

La filtrazione dell'aria e dei liquidi è uno dei segmenti applicativi del tessuto non tessuto in più rapida crescita, guidato dagli standard di qualità dell'aria interna, dalle normative sulle emissioni industriali e dai requisiti di trattamento dell'acqua. I non tessuti meltblown, con il loro diametro delle fibre inferiore al micron e l'elevata area superficiale, sono il mezzo di filtrazione preferito per filtri HVAC, sacchetti per aspirapolvere, raccolta di polveri industriali, separazione olio-acqua e microfiltrazione di liquidi. I media meltblown (elettrete) caricati elettrostaticamente raggiungono una filtrazione equivalente a HEPA (≥99,97% a 0,3 micron) con una caduta di pressione significativamente inferiore rispetto ai media HEPA in fibra di vetro, riducendo il consumo di energia nei sistemi di trattamento dell'aria.

Cosa cercare quando ci si approvvigiona da un produttore di tessuto non tessuto

Per gli acquirenti e i team di approvvigionamento che valutano i fornitori di tessuto non tessuto, diversi fattori tecnici e commerciali determinano se un produttore può soddisfare costantemente i requisiti delle specifiche su scala di produzione.

• Tecnologia di produzione: Confermare se il produttore utilizza linee spunbond, meltblown, SMS composite, cardate o agugliate o una combinazione. Non tutte le strutture hanno la capacità di produrre compositi multistrato o materiali caricati con elettrete, necessari per i prodotti medicali e di filtrazione.
• Intervallo di peso e capacità di larghezza: Verifica che il produttore possa produrre la gamma specifica di g/m² richiesta e che la larghezza della linea corrisponda alla larghezza del rotolo necessaria per il processo di trasformazione. Le larghezze standard dei rotoli vanno da 1,6 ma 3,2 m; alcune linee producono fino a 5 m di larghezza.
• Certificazioni di qualità: Per le applicazioni mediche sono essenziali la norma ISO 13485 (gestione della qualità per i dispositivi medici) e il rispetto delle norme EN 13795 o AAMI PB70. Per la fornitura industriale generale, la norma ISO 9001 costituisce la base di riferimento. Le applicazioni a contatto con gli alimenti richiedono la conformità FDA o la conformità alla normativa UE sul contatto alimentare per lo specifico grado di polimero utilizzato.
• Capacità di personalizzazione: I principali produttori offrono trattamenti superficiali interni (finitura idrofila, antistatica, antibatterica), aggiunta di masterbatch di colore, laminazione con pellicole o tele e taglio e riavvolgimento personalizzati su dimensioni del rotolo specificate. I produttori limitati al PP naturale standard non soddisfano i requisiti di applicazioni speciali.
• Dati di consistenza e uniformità: La grammatura CV% (coefficiente di variazione) lungo la larghezza del rotolo e lungo la direzione della macchina è il parametro di qualità principale per il tessuto non tessuto. Un CV% inferiore al 3–5% è il punto di riferimento per la produzione di spunbond di qualità ; una variazione più elevata produce prestazioni incoerenti nel processo di conversione e nel prodotto finale.