Применение ПВА композитного нетканого материала? 

Когда слышишь ?ПВА композитный нетканый материал?, первое, что приходит в голову — это, наверное, упаковка. И это логично, но область применения шире, и есть нюансы, о которых часто забывают или упрощают. Многие думают, что раз материал на основе поливинилового спирта, то он просто растворяется в воде, и всё. Но композит — это не чистый ПВА-неткан, это слоистая структура, и от того, как эти слои подобраны, зависит, где материал сработает, а где нет. Попробую разложить по полочкам, исходя из того, что видел и с чем работал.

Что это за материал и где кроется подвох

По сути, это материал, где за основу берётся нетканое полотно из волокон ПВА, а затем оно комбинируется с другими слоями — это может быть плёнка, ещё один тип нетканого материала, иногда даже тонкая фольга или бумага. Ключевое слово — композитный нетканый материал. Склеивают обычно тем же ПВА или другими водорастворимыми клеями, чтобы сохранить главное свойство — способность к растворению или биодеградации.

Основной подвох, с которым сталкивался лично, — это неоднородность растворения. Казалось бы, всё должно растворяться равномерно. Но если в композиции есть слой, скажем, полипропиленовой нетканки низкой плотности, которая должна разрушаться механически, а не растворяться, то в воде ты получаешь кашу из волокон ПВА и целые куски другого материала. Это частая ошибка при заказе ?универсального? материала для, например, гидропосева. Клиент хочет, чтобы после полива всё исчезло, а на поле остаются лоскуты.

Ещё один момент — прочность на разрыв во влажном состоянии. Чистый ПВА-неткан, когда намокает, теряет прочность катастрофически быстро. В композите с другими волокнами этот процесс можно замедлить. Но здесь палка о двух концах: если замедлили слишком сильно, материал перестаёт быть быстрорастворимым. Приходится искать баланс, и он разный для каждой задачи.

Упаковка — очевидное, но не простое применение

Да, упаковка — это основной драйвер. Особенно для агрессивных или гигроскопичных продуктов, например, некоторых видов удобрений, реактивов для бассейнов, моющих средств в таблетках. Пакет из такого материала можно бросить прямо в воду или в стиральную машину, не вскрывая. Удобно и экологично.

Но вот конкретный кейс из практики. Заказчик, производитель удобрений для аквариумных растений, хотел индивидуальные дозированные пакетики. Материал должен был растворяться в пресной воде при определённой температуре (комнатной) в течение 1-2 минут, не оставляя видимых следов. Сделали композит: внутренний слой — плёнка ПВА высокой скорости растворения, внешний — более плотный ПВА-неткан для механической прочности. Всё протестировали в лаборатории — идеально. А на производстве при фасовке выяснилось, что от вибрации дозатора внешний слой начинает ?пылить?, волокна отслаиваются. Пришлось менять способ скрепления слоёв, использовать термосклейку точечно, что немного изменило динамику растворения. Клиент был в итоге доволен, но сроки сдвинулись.

Кстати, если говорить об упаковке, то тут можно упомянуть компанию ООО Чжучжоу Ланьхай Упаковка. Они как раз работают с такими технологиями. Видел их образцы на одной из выставок — у них в ассортименте есть именно композитные материалы для сложных задач, не только плёнки. Их сайт — https://www.watersolublefilm.ru — можно посмотреть для понимания спектра. Компания основана в 2007 году, и у них солидное производство в Китае, площадью более 10 000 кв. м. Это говорит о серьёзных мощностях, что для композитных материалов важно — нужно хорошее оборудование для ламинации.

Медицина и гигиена — где требования жёсткие

Это направление кажется перспективным, но входной барьер высокий. Речь о одноразовом белье, простынях, подгузниках для тяжёлых больных, которые потом можно смыть в унитаз. Материал должен быть не просто растворимым, но и инертным, гипоаллергенным, часто стерильным.

Работали над прототипом хирургической простыни с абсорбирующим слоем. Композит был трёхслойный: верхний мягкий гидрофильный нетканый материал (смесь вискозы и ПВА), средний — суперабсорбент в виде порошка, закреплённого на сетке из ПВА, нижний — тонкая, но прочная плёнка, растворяющаяся только в горячей воде (чтобы не размокнуть от случайных попаданий). Самое сложное было сделать так, чтобы абсорбент не высыпался при намокании верхнего слоя, но при этом в итоге всё растворилось. Частично получилось, но стоимость материала оказалась запредельной для массового использования. Проект заморозили.

Из успешного — салфетки для косметологии с пропиткой. Растворяются тёплой водой, не оставляя ворсинок. Там композит попроще: два слоя нетканого ПВА разной плотности, спрессованные вместе. Важно было добиться, чтобы при растворении пропитка (масла, экстракты) равномерно распределялась в воде, а не скатывалась в капли. Решили за счёт пористости внутреннего слоя.

Сельское хозяйство и геотекстиль

Тут применение не такое массовое, но очень интересное. Например, защитные чехлы для молодых саженцев от грызунов или укрывной материал для грядок, который не нужно убирать — к сезону он растворится дождями или при поливе.

Был опыт с мульчирующим полотном. Идея: расстелить на почве, проделать отверстия для растений, а в конце сезона просто обильно полить — материал разрушится, слегка заделавшись в верхний слой почвы. Использовали композит из ПВА-неткана и очень тонкой биоразлагаемой плёнки на основе крахмала. Проблема оказалась в УФ-стабильности. Под прямым солнцем за два месяца ПВА-слой терял прочность быстрее, чем планировалось, начинал рваться от ветра ещё до того, как растения окрепнут. Пришлось добавлять в состав волокон УФ-стабилизаторы, что усложнило процесс и снова ударило по цене. Для нишевых органических хозяйств такой вариант ещё проходил, но для крупных агрохолдингов — нет.

А вот для гидропосева (жидкий газон) такие композиты подходят лучше. Смесь семян, удобрений и мульчи напыляют на склоны. Чтобы всё это не смыло первым же дождём, добавляют клейкие полимеры. Если использовать в качестве мульчи волокна ПВА композитного нетканого материала специального плетения, они создают более стабильную временную структуру, а затем, когда трава всходит, постепенно растворяются, отдавая в почву дополнительные связующие. Здесь важно, чтобы волокна были короткими и не сваливались в комки.

Промышленное применение и фильтрация

Это, пожалуй, самое неочевидное. Вспомнил один проект для литейного цеха. Нужны были фильтрующие мешки для улавливания мелкой пыли при шлифовке металлических деталей. Мешки должны были быть одноразовыми, а их утилизация — простой: сбросил в бак с горячей водой, и материал растворился, оставив только твёрдый пылевой осадок, который потом проще утилизировать. Чистый нетканый ПВА не подходил — слишком слабый для абразивной пыли. Сделали композит: каркас из тонкой полиэфирной сетки (она не растворяется), а на неё наплавили слой плотного ПВА-неткана. После растворения ПВА оставалась лишь эта сетка-каркас, которую можно было выловить и использовать несколько раз, что уже было экономией. Проект работал, но требовал отдельной установки с баком для растворения прямо в цеху.

Ещё вариант — временные мембраны или прокладки при производстве композитов (стеклопластик, например). Прокладку из такого материала кладут между слоями, а потом вымывают водой под давлением. Главное здесь — полное растворение без остатка, иначе в изделии будет полость. Приходится очень тщательно подбирать температуру воды и время выдержки.

Вместо заключения: о чём стоит помнить

Главный вывод, который можно сделать: ПВА композитный нетканый материал — это не волшебная палочка, а инструмент. Инструмент очень специфический. Его нельзя заказать по каталогу ?на все случаи жизни?. Каждая задача — это подбор слоёв, их плотности, способа соединения, добавок.

Всегда нужно тестировать в условиях, максимально приближенных к реальным. Лабораторный стакан с водой и производственный барабан с моющим раствором — это две большие разницы. И обязательно учитывать экономику. Часто экологичное решение проигрывает просто потому, что оно в 3-5 раз дороже традиционного полиэтилена, и не каждый рынок готов это принять.

Сейчас вижу тенденцию к более умным композитам, где слои выполняют не только механические, но и активные функции — например, меняют цвет при полном растворении или содержат индикатор pH. Но это уже следующий уровень. Пока же основное применение — это всё же умная и экологичная упаковка, и здесь, как показал пример той же ООО Чжучжоу Ланьхай Упаковка, есть кому развивать это направление. Главное — не гнаться за универсальностью, а чётко понимать, для чего именно нужен материал и какие свойства в приоритете: скорость растворения, прочность на сухую/мокрую, или что-то ещё.