العمل على مبدأ تحسين صلابة الأقمشة غير المنسوجة من خلال تعديل الإيلاستومر

حسنًا، دعنا نشرح بالتفصيل مبدأ تعديل الإيلاستومر لتحسين صلابةأقمشة غير منسوجة سبونبوندهذا مثال نموذجي لتحقيق الأداء العالي من خلال "تعظيم نقاط القوة وتقليل نقاط الضعف" من خلال المواد المركبة.

المفاهيم الأساسية: الصلابة مقابل الهشاشة

أولاً، دعونا نفهم "المتانة". المتانة هي قدرة المادة على امتصاص الطاقة والخضوع للتشوه البلاستيكي حتى تنكسر تحت الضغط. المادة ذات المتانة الجيدة تكون قوية ومرنة في آنٍ واحد، وتتطلب جهدًا كبيرًا لكسرها.

المواد الهشة (مثل البولي بروبلين غير المعدل): تحت تأثير القوة الخارجية، لا يتوفر للسلاسل الجزيئية الوقت الكافي لإعادة ترتيب نفسها، وتتركز الضغوط عند العيوب، مما يؤدي مباشرة إلى الكسر السريع وانخفاض الاستطالة عند الكسر.

المواد الصلبة: تحت تأثير القوة الخارجية، فإنها يمكن أن تخضع للتشوه البلاستيكي، وتستهلك كمية كبيرة من الطاقة في هذه العملية، وبالتالي تقاوم الكسر.

الهدف الأساسي من تعديل الإيلاستومر هو تحويل البوليمرات شبه البلورية مثل البولي بروبيلين من سلوك الكسر الهش إلى سلوك الكسر المطاوع.

المبادئ التفصيلية لتعديل الإيلاستومر

يمكن فهم المبدأ من المستويين المجهري والكبير. يكمن جوهره في جزيئات الإيلاستومر التي تعمل كنقاط تركيز للإجهاد وممتصات للطاقة.

1. الآلية الميكانيكية المجهرية: تحريض وإنهاء التشقق، وتعزيز خضوع القص

هذا هو المبدأ الأهم. عند تعرض نسيج الغزل والنسيج لقوى خارجية (مثل التمزق أو الصدمات)، تحدث العمليات التالية داخليًا:

أ) تركيز الإجهاد وبدء الجنون

عادةً ما تكون الإيلاستومرات (مثل EPDM وPOE) غير متوافقة أو متوافقة جزئيًا مع مصفوفة البولي بروبيلين. لذلك، بعد المزج، تتوزع على شكل هياكل صغيرة متفرقة ضمن طور بولي بروبيلين متواصل.

نظرًا لأن معامل المرونة للإيلاستومر أقل بكثير من معامل المرونة للبولي بروبيلين، يحدث تركيز إجهاد كبير عند الواجهة بين المرحلتين عند تعرضهما لقوى خارجية.

تُصبح نقاط تركيز الإجهاد هذه نقاط بداية التشقق. التشقق ليس شقًا، بل هو بنية حزمة ألياف دقيقة المسام عمودية على اتجاه الإجهاد، متصلة داخليًا بألياف بوليمرية. يمتص تكوين التشقق كمية كبيرة من الطاقة.

ب) إنهاء التشقق وتكوين شريط القص

الدور الرئيسي الثاني لجزيئات الإيلاستومر هو إنهاء التشقق. عندما يصطدم التشقق بجزيئات الإيلاستومر المرنة أثناء انتشاره، يُضعف مجال الإجهاد العالي عند طرفه، مما يمنع التشقق من التطور إلى شقوق مجهرية قاتلة.

في الوقت نفسه، يُحفّز تركيز الإجهاد أيضًا خضوع القص في مصفوفة البولي بروبيلين. ويشير هذا إلى الانزلاق النسبي وإعادة توجيه سلاسل جزيئات البولي بروبيلين تحت تأثير إجهاد القص، مُشكّلةً نطاقات قص؛ وتتطلب هذه العملية أيضًا قدرًا كبيرًا من الطاقة.

ج) آلية تبديد الطاقة التآزرية

في نهاية المطاف، يتم تبديد الطاقة المطبقة خارجيًا بشكل أساسي من خلال المسارات التالية:

تشكيل العديد من التشققات: استهلاك الطاقة.

تشوه وكسر جزيئات الإيلاستومر نفسها: استهلاك الطاقة.

خضوع القص للمصفوفة: استهلاك الطاقة.

إزالة الروابط بين الواجهات: تقشير جزيئات الإيلاستومر من المصفوفة، واستهلاك الطاقة.

تعمل هذه العملية على زيادة العمل المطلوب لكسر المواد بشكل كبير، ويتجلى ذلك على المستوى العياني في تحسن كبير في قوة التأثير ومقاومة التمزق، مع زيادة الاستطالة عند الكسر بشكل كبير.

2. تغيرات بنية الطور: تؤثر على سلوك التبلور

إن إضافة الإيلاستومرات لا تعمل كـ "مادة مضافة" فيزيائية فحسب، بل تؤثر أيضًا على البنية الدقيقة للبولي بروبيلين.

تنقية الكريات: يمكن لجزيئات الإيلاستومر أن تعمل كمواقع تكوين نووي غير متجانسة، مما يؤدي إلى تعطيل الترتيب المنتظم لسلاسل الجزيئات البولي بروبيلين وتسببها في تبلورها إلى هياكل كروية أدق وأكثر كثافة.

تحسين الواجهة: من خلال استخدام المتوافقات، يمكن تحسين الالتصاق بين الإيلاستومر ومصفوفة البولي بروبيلين، مما يضمن نقل الضغط بشكل فعال من المصفوفة إلى جزيئات الإيلاستومر، وبالتالي تحفيز التشققات وشرائط القص بشكل أكثر فعالية.

تطبيقات محددة في إنتاج أقمشة سبونبوند غير المنسوجة

إن تطبيق المبادئ المذكورة أعلاه في إنتاج أقمشة سبونبوند غير المنسوجة له ​​التأثيرات التالية:

تعزيز صلابة الألياف الفردية:

أثناء عملية الغزل، تُمطَّط الإيلاستومرات المحتوية على البولي بروبيلين المصهور لتُشكِّل أليافًا. تُصبح الألياف المُعَدَّلة نفسها أكثر صلابة. تحت تأثير القوى الخارجية، تُصبح الألياف أقل عرضة للكسر الهش، ويمكنها الخضوع لتشوهات لدنة أكبر، مما يُؤدِّي إلى امتصاص طاقة أكبر.

تقوية وتقوية بنية شبكة الألياف:

أثناء عملية التسليح بالدرفلة الساخنة، تندمج الألياف عند نقطة الدرفلة. الألياف ذات المتانة الأفضل أقل عرضة للكسر الفوري عند نقطة الدرفلة عند تعرضها لقوى تمزيق.

يمكن إعادة توزيع القوى الخارجية بفعالية أكبر على شبكة الألياف. فعندما يتعرض ليف لإجهاد شديد، فإنه ينقل هذا الإجهاد إلى الألياف المحيطة به من خلال التشوه، مما يمنع التلف السريع الناتج عن تركيز الإجهاد.

قفزة للأمام في مقاومة التمزق والثقب:

مقاومة التمزق: التمزق هو عملية انتشار الشقوق. تُنشئ جزيئات الإيلاستومر وتُنهي بفعالية العديد من الشقوق الدقيقة، مما يمنعها من الاندماج لتكوين شقوق كبيرة، مما يُبطئ عملية التمزق بشكل كبير.

مقاومة الثقب: الثقب مزيجٌ معقدٌ من الصدمات والتمزق. يمكن للمواد عالية المتانة أن تتعرض لتشوهاتٍ وانحناءاتٍ شديدة عند ثقبها بجسمٍ غريب، مما يُغلف الجسم المخترق بدلاً من ثقبه مباشرةً.

خاتمة

ملخص: إن مبدأ تعديل الإيلاستومر لتحسين صلابة الأقمشة غير المنسوجة المغزولة هو في الأساس الجمع بين مصفوفة البولي بروبيلين الصلبة ولكن الهشة مع المطاط الناعم والمرن للغاية، مما يؤدي إلى إنشاء نظام فعال لتبديد الطاقة داخل المادة.

من خلال إحداث التشققات، وإنهاء الشقوق، وتعزيز خضوع القص من خلال آليات ميكانيكية مجهرية، تتحول الطاقة الهدامة (الصدمة، التمزق) المطبقة خارجيًا إلى كمية كبيرة من أعمال التشوه الدقيقة غير الهدامة. هذا يُحسّن، على مستوى المجهر، مقاومة المادة للصدمات، ومقاومة التمزق، واستطالتها عند الكسر، مما يُحوّل نسيج سبونبوند غير المنسوج من "هش" إلى "متين". هذا يُشبه إضافة قضبان فولاذية إلى الأسمنت، مما لا يزيد من القوة فحسب، بل والأهم من ذلك، يُوفر متانة بالغة الأهمية.

شركة دونغقوان ليان شنغ للتكنولوجيا غير المنسوجة المحدودةتأسست في مايو 2020. وهي شركة رائدة في إنتاج الأقمشة غير المنسوجة، تجمع بين البحث والتطوير والإنتاج والمبيعات. تنتج الشركة ألوانًا متنوعة من أقمشة البولي بروبيلين غير المنسوجة، بعرض أقل من 3.2 متر، بوزن يتراوح بين 9 غرامات و300 غرام.