Добра, давайце падрабязна растлумачым прынцып мадыфікацыі эластамераў для павышэння трываласцінетканыя тканіны спанбондГэта тыповы прыклад дасягнення высокай прадукцыйнасці шляхам «максімізацыі моцных бакоў і мінімізацыі слабых» з дапамогай кампазітных матэрыялаў.
Асноўныя паняцці: трываласць супраць далікатнасці
Па-першае, давайце разбярэмся з паняццем «трываласць». Трываласць — гэта здольнасць матэрыялу паглынаць энергію і падвяргацца пластычнай дэфармацыі, пакуль не разбурыць пад уздзеяннем напружання. Матэрыял з добрай трываласцю з'яўляецца адначасова трывалым і пругкім, і для яго разбурэння патрабуецца значная праца.
Далікатныя матэрыялы (напрыклад, немадыфікаваны поліпрапілен): пад уздзеяннем знешняга ўздзеяння малекулярныя ланцугі не паспяваюць перабудавацца, напружанне канцэнтруецца ў месцах дэфектаў, што непасрэдна прыводзіць да хуткага разбурэння і нізкага адноснага падаўжэння пры разрыве.
Трывалыя матэрыялы: пад уздзеяннем знешняй сілы яны могуць дэфармавацца і пластычна дэфармавацца, спажываючы пры гэтым вялікую колькасць энергіі, тым самым супраціўляючыся разбурэнню.
Асноўная мэта мадыфікацыі эластамераў - пераўтварэнне паўкрышталічных палімераў, такіх як поліпрапілен, з далікатнага разбурэння ў пластычнае.
Падрабязныя прынцыпы мадыфікацыі эластамераў
Прынцып можна зразумець як на мікраскапічным, так і на макраскапічным узроўнях. У аснове ляжаць часціцы эластамера, якія дзейнічаюць як кропкі канцэнтрацыі напружанняў і паглынальнікі энергіі.
1. Мікраскапічны механічны механізм: індукцыя і спыненне расколіны, павышэнне цякучасці пры зруху
Гэта найважнейшы прынцып. Калі тканіна тыпу спанбонд падвяргаецца ўздзеянню знешніх сіл (напрыклад, разрыву або ўдару), унутры яе адбываюцца наступныя працэсы:
а) Канцэнтрацыя напружанняў і ініцыяванне расколін
Эластамеры (напрыклад, EPDM, POE) звычайна несумяшчальныя або часткова сумяшчальныя з поліпрапіленавай матрыцай. Таму пасля змешвання яны размеркаваны ў выглядзе драбнюткіх, дысперсных «астраўных» структур унутры бесперапыннай поліпрапіленавай «марской» фазы.
Паколькі модуль пругкасці эластамера значна ніжэйшы, чым у поліпрапілену, пры ўздзеянні знешніх сіл на мяжы паміж двума фазамі ўзнікае вялікая канцэнтрацыя напружанняў.
Гэтыя кропкі канцэнтрацыі напружанняў становяцца пачатковымі кропкамі для ўтварэння расколін. Расколіны — гэта не расколіна, а хутчэй мікрапорыстая структура пучка валокнаў, перпендыкулярная кірунку напружання, усё яшчэ злучаная ўнутры палімернымі валокнамі. Утварэнне расколін паглынае вялікую колькасць энергіі.
б) Спыненне расколіны і ўтварэнне палосы зруху
Другая ключавая роля часціц эластамера — спыненне ўтварэння расколін. Калі расколіна сутыкаецца з гнуткімі часціцамі эластамера падчас свайго распаўсюджвання, поле высокіх напружанняў на яе кончыку прытупляецца, што прадухіляе развіццё расколіны ў фатальныя макраскапічныя расколіны.
Адначасова канцэнтрацыя напружанняў выклікае зрухавую дэфармацыю ў поліпрапіленавай матрыцы. Гэта азначае адноснае зрушэнне і пераарыентацыю малекулярных ланцугоў поліпрапілену пад уздзеяннем зрухавага напружання, што ўтварае палосы зруху; гэты працэс таксама патрабуе значнай колькасці энергіі.
c) Сінергічны механізм рассейвання энергіі
У канчатковым выніку, звонку прыкладзеная энергія рассейваецца ў асноўным па наступных шляхах:
Утварэнне шматлікіх расколін: спажыванне энергіі.
Дэфармацыя і разбурэнне саміх часціц эластамера: спажыванне энергіі.
Зруховая цякучасць матрыцы: спажыванне энергіі.
Памежнае адслойванне: часціцы эластамера адслойваюцца ад матрыцы, спажыванне энергіі.
Гэты працэс значна павялічвае працу, неабходную для разбурэння матэрыялу, што макраскапічна праяўляецца ў значным паляпшэнні ўдарнай глейкасці і супраціўлення разрыву, а таксама істотна павялічвае падаўжэнне пры разрыве.
2. Змены фазавай структуры: уплыў на паводзіны крышталізацыі
Даданне эластамераў не толькі дзейнічае як фізічная «дабаўка», але і ўплывае на мікраструктуру поліпрапілену.
Рафінаванне сфералітаў: Часціцы эластамера могуць выступаць у якасці гетэрагенных цэнтраў нуклеацыі, парушаючы рэгулярнае размяшчэнне малекулярных ланцугоў поліпрапілену і прымушаючы іх крышталізавацца ў больш тонкія і шчыльныя сферылітавыя структуры.
Паляпшэнне інтэрфейсу: Выкарыстоўваючы сумяшчальнікі, можна палепшыць міжфазную адгезію паміж эластамерам і поліпрапіленавай матрыцай, што забяспечвае эфектыўную перадачу напружання з матрыцы на часціцы эластамера, тым самым больш эфектыўна выклікаючы расколіны і зрухавыя палосы.
Канкрэтныя сферы прымянення ў вытворчасці нетканага матэрыялу тыпу спанбонд
Ужыванне вышэйзгаданых прынцыпаў да вытворчасці нетканых матэрыялаў тыпу спанбонд мае наступныя эфекты:
Павышаная трываласць асобных валокнаў:
Падчас працэсу прадзення расплаў поліпрапілену, які змяшчае эластамеры, расцягваецца ў валокны. Мадыфікаваныя валокны самі становяцца больш трывалымі. Пад уздзеяннем знешняга ціску валокны менш схільныя да далікатнага разбурэння і могуць падвяргацца большай пластычнай дэфармацыі, паглынаючы больш энергіі.
Умацаванне і ўзмацненне жорсткасці структуры валаконна-валаконнай сеткі:
Падчас гарачай пракаткі арматуры валокны зліваюцца ў кропцы пракаткі. Валакны з лепшай трываласцю менш схільныя да імгненнага разрыву ў кропцы пракаткі пад уздзеяннем сіл разрыву.
Знешнія сілы могуць больш эфектыўна размеркавацца па ўсёй валаконнай сетцы. Калі валакно падвяргаецца значнаму напружанню, яно можа перадаць гэта напружанне навакольным валокнам праз дэфармацыю, прадухіляючы хуткае разбурэнне, выкліканае канцэнтрацыяй напружання.
Скачок наперад у трываласці на разрыў і пракол:
Супраціўленне разрыву: разрыў — гэта працэс распаўсюджвання расколін. Часціцы эластамера эфектыўна ініцыююць і спыняюць шматлікія мікратрэшчыны, перашкаджаючы іх зліццю ў макраскапічныя расколіны, значна запавольваючы працэс разрыву.
Устойлівасць да праколаў: пракол — гэта складанае спалучэнне ўдару і разрыву. Высокатрывалыя матэрыялы могуць падвяргацца значнай дэфармацыі пры праколе староннім прадметам, які ахоплівае яго, а не праколвае непасрэдна.
Выснова
Кароткі змест: Прынцып мадыфікацыі эластамераў для павышэння трываласці нетканых матэрыялаў тыпу «спанбонд» заключаецца ў спалучэнні жорсткай, але далікатнай поліпрапіленавай матрыцы з мяккай, высокаэластычнай гумай, што дазваляе стварыць эфектыўную сістэму рассейвання энергіі ўнутры матэрыялу.
Шляхам выклікання расколін, спынення расколін і стымулявання зруховай цякучасці праз мікраскапічныя механічныя механізмы, разбуральная энергія (ўдар, разрыў), прыкладзеная звонку, пераўтвараецца ў вялікую колькасць нязначнай, неразбуральнай дэфармацыйнай працы. Гэта макраскапічна паляпшае ўдаратрываласць матэрыялу, яго трываласць на разрыў і падаўжэнне пры разрыве, ператвараючы нетканы матэрыял тыпу «спанбонд» з «далікатнага» ў «трывалы». Гэта падобна на даданне сталёвых пруткоў у цэмент, што не толькі павялічвае трываласць, але, што больш важна, забяспечвае вырашальную глейкасць.
Dongguan Liansheng Non Woven Technology Co., Ltd.была заснавана ў маі 2020 года. Гэта буйное прадпрыемства па вытворчасці нетканых матэрыялаў, якое аб'ядноўвае даследаванні і распрацоўкі, вытворчасць і продаж. Яно можа вырабляць нетканыя матэрыялы з поліпрапілену спанбонд розных колераў шырынёй менш за 3,2 метра і вагой ад 9 да 300 грамаў.
Час публікацыі: 16 лістапада 2025 г.