不織布産業は、1940 年代後半に試験的に始まり、1950 年代に開発段階に入り、その後 1960 年代に商業的拡大が続きました。 次の 35 年間で、不織布業界は成熟し、従来の繊維の代替品として費用対効果の高い性能を提供するか、特定の最終用途向けに特別に開発された製品を提供することにより、不織布の市場を確立しました。 この業界は、従来のテキスタイルよりも不況を乗り切り、より速い速度で成長しています。 その健康と安全の問題は、他の繊維産業の問題と似ています (つまり、騒音、空気中の繊維、繊維の結合に使用される化学物質、安全な作業面、ピンチ ポイント、熱暴露による火傷、背中の怪我など)。
この業界は一般的に安全性の高い記録を持っており、標準作業単位あたりの負傷者数は少ないです。 業界は、きれいな水ときれいな空気に関連する課題に対応してきました。 米国では、労働安全衛生局 (OSHA) が、労働者保護を大幅に改善した安全訓練と製造慣行を必要とする多くの労働者保護規則を公布しました。 世界中の責任ある企業が同様の慣行を採用しています。
業界で使用される原材料は、通常、従来の繊維で使用されるものと同様です。 業界では、年間約 1 億 kg の原材料を混合して使用していると推定されています。 使用される天然繊維は、主に綿と木材パルプです。 製造された繊維には、レーヨン、ポリオレフィン (ポリエチレンとポリプロピレンの両方)、ポリエステル、および少量のナイロン、アクリル、アラミドなどがあります。
不織布プロセスの数は、初期に約 XNUMX に増加しました。 これらには以下が含まれます。 スパンボンド、メルト ブローン、エアレイド パルプおよびブレンド、ウェット レイド、ドライ レイド (ニードルパンチング、熱接着または化学接着のいずれかによる接着) およびステッチ接着プロセス。 米国では、 業界は最終用途市場の多くを飽和させており、現在新しい市場を探しています。 不織布の主要な成長分野は、複合材料の分野で発展しています。 フィルムやその他のコーティングを施した不織布のラミネートは、不織布材料の市場を拡大しています。 不織布ロール製品の保管は、非常に密度が低く表面積が大きい一部の製品が可燃性であるため、最近精査されています。 体積対重量比が特定のロール ロフト ファクターより大きいロールは、保管上の問題を引き起こすと考えられます。
原料
セルロース繊維
不織布に使用される漂白綿の量は着実に増加しており、水流交絡によって結合された不織布の綿ポリエステルおよびレーヨンポリエステルブレンドは、医療および婦人衛生用途にとって魅力的な組み合わせになっています. 不織布プロセスで未漂白の綿を使用することに関心があり、ハイドロエンタングルプロセスを使用して魅力的な実験的生地が製造されています.
レーヨンは、プロセスの副産物が環境に与える影響を懸念する環境保護主義者からの圧力に直面しています. 一部のレーヨン生産 米国の企業 きれいな水と空気の法律によって課せられた規制要件を順守するためのコストに直面するのではなく、業界を放棄しました。 要件を満たすことを選択した企業は、変更されたプロセスに満足しているように見えます。
木材パルプ繊維は、紙オムツや失禁用品などの吸収性製品の主成分です。 広葉樹とクラフト繊維からの繊維が採用されています。 米国だけでも、パルプ繊維の使用量は年間 1 億 kg を超えます。 エアレイド不織布プロセスでは、ごく一部が使用されます。 キッチンからスポーツまで幅広い用途のタオルとして人気です。
合成繊維
最も一般的な 1995 つのポリオレフィン繊維は、ポリエチレンとポリプロピレンです。 これらのポリマーは、ステープル長の繊維に変換され、その後不織布に変換されるか、ポリマーを押し出してフィラメントを形成し、ウェブに形成され、熱プロセスによって結合されることにより、スパンボンド不織布に変換されます。 生産された生地の一部は防護服に加工され、400,000,000 年までに、人気のあるスパンボンド ポリエチレン生地を使用して XNUMX 億以上のカバーオールが製造されました。
米国における不織布の最大の単一用途 (約 10 億平方メートル) は、使い捨ておむつのカバー シートです。 これは、赤ちゃんの肌に接触し、赤ちゃんを他のおむつコンポーネントから分離する生地です. これらの繊維からの生地は、耐久性のある製品や、無期限に続くことが期待される一部のジオテキスタイル アプリケーションにも使用されます。 生地は紫外線やその他の種類の放射線で劣化します。
ポリエステル ポリマーおよびコポリマーからの熱可塑性繊維は、ステープル ファイバーおよびスパンボンド プロセスの両方で不織布に広く使用されています。 米国で不織布に使用されているポリエステルとポリオレフィン ポリマーの総量は、年間 250 億 1995 万 kg 以上と推定されています。 ポリエステル繊維と木材パルプの混合物は、ウェットレイドされ、水流交絡によって結合され、その後撥水コーティングで処理され、使い捨ての手術用ガウンやドレープに広く使用されています. 2 年までに、使い捨ての医療用不織布の使用量は、米国だけで年間 XNUMX 億平方メートルを超えました。
ナイロン繊維は、ステープル ファイバーの形で控えめに使用され、スパンボンド不織布では限られた量で使用されます。 スパンボンド ナイロン不織布の最大の用途の XNUMX つは、カーペット パッドの補強とグラスファイバー フィルターです。 ファブリックは、カーペットの敷設を容易にするカーペットパッドに低摩擦表面を提供します。 ガラス繊維フィルターでは、繊維がフィルター内にガラス繊維を保持するのに役立ち、ガラス繊維がろ過された空気の流れに入るのを防ぎます。 アラミドなどのその他の特殊不織布は、低燃焼性などの特性により使用が推奨されるニッチ市場で使用されています。 これらの不織布の一部は、ソファや椅子の可燃性を低下させるために、家具業界で難燃剤として使用されています。
プロセス
スパンボンドとメルトブローン
スパンボンドおよびメルトブローン プロセスでは、適切な 合成ポリマーは、溶融、ろ過、押し出し、延伸、静電気帯電、ウェブ状への配置、接着、ロールへの巻き取りを行います。 このプロセスでは、熱間押出機、フィルター、紡糸口金、および接着に使用される加熱ロールでの作業に共通する適切な安全対策が必要です。
労働者は適切な目の保護具を着用し、動いている機器に巻き込まれる可能性のあるゆったりとした衣服、ネクタイ、指輪、またはその他の宝石類の着用を避ける必要があります。 また、これらのプロセスではほとんどの場合、大量の空気が使用されるため、空気ダクトに軽い安定器を配置するなど、火災につながる可能性のある設計を避けるために特別な予防措置を講じる必要があります。 エアダクト内の消火は困難です。 安全な作業床面を維持することが重要であり、不織機器の周りの床には、危険な足場につながる可能性のある汚染があってはなりません.
スパンボンドおよびメルトブローン プロセスでは、蓄積されたポリマー残留物を焼き払ってプロセス機器の一部を洗浄する必要があります。 これには通常、クリーニングとクリーニングされた部品の保管の両方に非常に高温のオーブンが使用されます。 明らかに、これらの操作には、適切な手袋やその他の熱保護、および熱と排気ガスを減らすための適切な換気が必要です。
スパンボンド プロセスの経済的な利点の XNUMX つは、比較的高速であり、プロセスの実行中に巻き取りロールを交換できるという事実にあります。 ロール交換装置の設計とオペレーターのトレーニングは、これらの交換を処理するための十分な安全マージンを提供する必要があります。
ドライレイド
繊維の俵を開いて、繊維をブレンドしてカード機に均一に供給し、カーディングしてウェブを形成し、ウェブをクロスラップして全方向に最適な強度を提供し、次にウェブを何らかの結合プロセスに送るプロセスは類似しています。従来の繊維プロセスに対する安全要件。 作業者の手をロール インターフェースに閉じ込める可能性のあるすべての露出点は、保護する必要があります。 一部の乾式プロセスでは、少量の空中浮遊繊維が生成されます。 作業者には、吸入を避けるために適切な呼吸用 PPE を提供する必要があります。 これらの繊維の呼吸に適した部分。
形成されたウェブが熱結合される場合、通常、ウェブにブレンドされた低融点繊維または粉末が少量（10重量％程度）存在する。 この材料は、熱風オーブンまたは加熱されたローラーにさらされることによって溶融され、冷却されて布の結合が形成されます。 加熱された環境への暴露に対する保護を提供する必要があります。 米国では、年間約 100 億 kg の熱接着不織布が生産されています。
ニードルパンチでウェブを接合する場合は、ニードル織機が使用されます。 一連の針がニードルボードに取り付けられ、針はウェブを通して駆動されます。 針は表面の繊維を捕捉し、生地の上から下まで運び、戻りストロークで繊維を解放します。 単位面積あたりの貫通回数は、少数 (ハイロフト生地の場合) から多数 (ニードルフェルトの場合) までさまざまです。 織機は、ウェブの上面と下面の両方からニードリングする場合や、複数のボードを使用する場合に使用できます。 折れた針は交換する必要があります。 このようなメンテナンス中の事故を防ぐために、織機を安全にロックする必要があります。 カーディングの場合と同様に、これらのプロセスによっていくつかの小さな繊維が生成される可能性があるため、換気と呼吸用保護具をお勧めします. さらに、壊れた針から飛び散る破片から保護するために、目を保護することをお勧めします。 米国では、年間約 100 億 kg のニードルパンチ不織布が製造されています。
ウェブが化学接着剤で結合されている場合、プロセスでは通常、ウェブの片面に接着剤をスプレーし、硬化領域 (通常は通気オーブン) を通過させる必要があります。 次に、ウェブの方向を逆にして、もう一度接着剤を塗布し、ウェブをオーブンに戻します。 硬化プロセスを完了するために、必要に応じてオーブンを XNUMX 回通過することがあります。 明らかに、そのエリアはオーブンガスを排出する必要があり、有毒な排出物を捕捉して除去する必要があります (米国では、これはさまざまな州および連邦のクリーンエア法によって要求されています)。 接着接合の場合、ホルムアルデヒドの環境への放出を減らすようにという世界的な圧力がかかっています。 米国では、EPA は最近、ホルムアルデヒドの放出に関する制限を以前に許容されていた制限の XNUMX 分の XNUMX に引き締めました。 新しい制限は、現在利用可能な検査方法の精度に挑戦するという懸念があります。 接着剤業界は、ホルムアルデヒドを含まない新しいバインダーを提供することで対応しました。
エアレイド
エアレイド不織布に関しては、命名法の混乱がいくつかあります。 カーディングプロセスのバリエーションの１つは、空気流中で処理される繊維をランダム化するセクションを含むカードを含む。 このプロセスは、しばしば「エアレイド不織布プロセス」と呼ばれます。 エアレイドとも呼ばれる別の非常に異なるプロセスでは、通常はハンマー ミルを使用して空気流に繊維を分散させ、空気中の繊維分散を移動ベルト上に繊維を堆積させる装置に向けます。 形成されたウェブは、次にスプレー結合され、硬化される。 レイダウンプロセスは、異なる繊維組成を有する層から不織布を製造するために、異なるタイプの繊維に合わせて繰り返され得る。 この場合に使用される繊維は非常に短い可能性があり、そのような空気中の繊維にさらされないように保護する必要があります。
ウエットレイド
ウェットレイド不織布プロセスは、紙を作るために開発された技術を借りており、繊維を水中に分散させてウェブを形成する必要があります。 このプロセスは、繊維の不均一な塊を避けるのに役立つ分散助剤の使用によって支援されます。 分散した繊維は、移動するベルトでろ過され、フェルトの間で圧縮されて脱水されます。 プロセスのある時点で、乾燥の熱の間にウェブを結合するバインダーがしばしば追加されます。 あるいは、より新しい方法では、ウェブは、水の高圧ジェットを使用したハイドロエンタングルによって結合されます。 最後のステップには乾燥が含まれ、マイクロクレーピングまたは他の同様の技術によって生地を柔らかくするステップが含まれる場合があります。 このプロセスに関連する既知の重大な危険はなく、安全プログラムは通常、一般的な適正製造基準に基づいています。
ステッチボンディング
このプロセスは、多くの場合、 糸を使用してウェブを布地に縫い合わせる可能性があるため、一部の不織布の定義から除外されています。 不織布の一部の定義では、「糸」を含む生地は除外されています。 このプロセスでは、ウェブが従来のステッチボンディング機に渡され、伸縮性のある糸を使用して魅力的な伸縮性と回復特性を備えた生地を製造するなど、さまざまな組み合わせを提供するニットのような構造が製造されます。 繰り返しますが、このプロセスに関連する例外的な危険はありません。
フィニッシング
不織布の仕上げには、難燃剤、撥液剤、帯電防止剤、柔軟剤、抗菌剤、可融剤、潤滑剤、その他の表面処理が含まれます。 不織布の仕上げは、プロセスと仕上げの種類に応じて、オンラインまたはオフラインの製造後処理として適用されます。 多くの場合、帯電防止仕上げはオンラインで追加され、コロナ エッチングなどの表面処理は通常オンライン プロセスです。 難燃性および撥水加工は、多くの場合、オフラインで適用されます。 一部の特殊なファブリック処理には、ファブリックの極性に影響を与え、ろ過用途でのパフォーマンスを向上させるために、ウェブを高エネルギー プラズマ処理にさらすことが含まれます。 これらの化学的および物理的プロセスの安全性は、アプリケーションごとに異なり、個別に考慮する必要があります。