«Холлофайбер»: новые взгляды на аддитивные технологии в нетканых материалах

На всероссийской конференции в Иванове с участием концерна «Калашников» и РАН представлены прорывные исследования в области аддитивного проектирования нетканых материалов, сообщает компания «Термопол».

В Ивановском государственном политехническом университете состоялась Всероссийская научно-практическая конференция «Волокнистые материалы и кожи со специальными свойствами». Организаторами мероприятия выступили Министерство науки и высшего образования РФ, Российская академия наук (Научные советы по химической технологии и неорганической химии), концерн «Калашников», Институт химии растворов им. Г.А. Крестова РАН, Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН, Ивановский государственный политехнический университет и Российская инженерная академия.

Одним их ключевых событий конференции стало представление результатов исследований в области аддитивных принципов многокомпонентного конструирования волокнистых составов для термоскреплённых объёмных нетканых материалов со специальными свойствами. Работа, выполненная специалистами завода «Термопол» (г. Москва) и Института химии растворов им. Г.А. Крестова РАН, открывает новые горизонты для импортозамещения и достижения технологического суверенитета России в производстве полифункциональных материалов.

В условиях реализации политики технологического суверенитета и национального проекта «Новые материалы и химия» особую значимость приобретают методы аддитивного проектирования волокнистых смесей. Предложенный подход позволяет создавать нетканые материалы с заранее заданными эксплуатационными характеристиками без последующей химической модификации. В основе метода – послойное формирование структуры, использование волокнистых смесей в качестве «строительного материала» и цифровое проектирование состава и свойств.

Как отметили авторы исследования, аддитивный подход означает целенаправленное конструирование рецептуры из высокоизвитых, легкоплавких, полых и силиконизированных волокон, микроволокон, а также дуго- и термостойких компонентов. Наиболее успешно метод реализуется на линии аэродинамического формирования холста с последующим термоскреплением легкоплавким компонентом, что обеспечивает высокую однородность (неровнота по массе ≤ 8%) и прочность (разрывная нагрузка ≥ 7 Н).

Среди наиболее востребованных специальных свойств, реализуемых аддитивным методом, – огне- и дугостойкость (за счёт введения волокон с высоким кислородным индексом, метаарамидных и окисленных ПАН-волокон), терморегуляция (волокна с фазовым переходом), эластичность и теплозащита (микроволокна линейной плотностью ≤ 0,11 текс), гидрофобность и улучшенная органолептика (силиконизированные волокна), а также экологичность (полирециклинговые ПЭТФ-волокна).

По данной технологии уже разработаны и серийно выпускаются огнестойкие и дугостойкие материалы «Холлофайбер Софт НГ» и «Холлофайбер Карбо», соответствующие ГОСТ ISO 14116 и ГОСТ Р 12.4.234, материалы с эффектом термогенерации «Холлофайбер Термо» для арктических и спортивных условий, полирециклинговые «Холлофайбер Экософт», а также материалы для спальных мешков и конвертов для спасения новорождённых.

Участники конференции – представители академической науки, ведущих промышленных предприятий и инженерного сообщества – отметили, что дальнейшая эволюция аддитивного проектирования связана с созданием цифровых двойников нетканых материалов (математических моделей «состав – структура – свойства»). Это позволит перейти к полностью автоматизированному производству с обратной связью по качеству и сократить объём натурных экспериментов. Перспективным направлением признана разработка сверхтонких утеплителей по принципу биомимикрии (аналог гусиного пуха и шерсти).

Сдерживающим фактором остаётся отсутствие в России производства широкого ассортимента штапельных волокон с добавленными свойствами (огнестойких, биоцидных, микро- и бикомпонентных и других). Решение этой задачи ожидается в рамках национальных проектов, в частности «Новые материалы и химия». Ранее «Термопол» заявил о важности создания в России полиэфирных комплексов в контексте стратегического развития отрасли: полиэфирный комплекс в отрыве от цельной концепции отрасли – путь в никуда.

Подводя итоги, участники конференции подчеркнули, что аддитивное проектирование волокнистых смесей является эффективным инструментом создания полифункциональных нетканых материалов с добавленными свойствами за счёт синергетического эффекта взаимодействия компонентов. Выбор волокнистого состава определяет эксплуатационные характеристики, а перспективность направления подтверждается мировыми трендами на создание иерархических структур, использование возобновляемого сырья и цифровое моделирование.

Всероссийская научно-практическая конференция «Волокнистые материалы и кожи со специальными свойствами» проводится при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, Российской академии наук и концерна «Калашников».

Фотографии предоставлены компанией «Термопол».