Dobře, pojďme si podrobně vysvětlit princip modifikace elastomeru pro zlepšení houževnatostinetkané textilie spunbondToto je typický příklad dosažení vysokého výkonu „maximalizací silných stránek a minimalizací slabých stránek“ prostřednictvím materiálových kompozitů.
Základní koncepty: Houževnatost vs. křehkost
Nejprve si vysvětlíme, co je „houževnatost“. Houževnatost je schopnost materiálu absorbovat energii a podléhat plastické deformaci, dokud se pod napětím nerozlomí. Materiál s dobrou houževnatostí je pevný i pružný, což vyžaduje značné množství práce k rozlomení.
Křehké materiály (jako je nemodifikovaný polypropylen): Vlivem vnější síly se molekulární řetězce nestihnou přeskupit, napětí se koncentruje v místech defektů, což přímo vede k rychlému lomu a nízkému prodloužení při přetržení.
Houževnaté materiály: Působením vnější síly se mohou poddat a plasticky deformovat, přičemž spotřebovávají velké množství energie, a tím odolávají lomu.
Hlavním účelem modifikace elastomeru je transformace semikrystalických polymerů, jako je polypropylen, z křehkého lomu na tvárný lom.
Podrobné principy modifikace elastomerů
Princip lze pochopit jak z mikroskopické, tak z makroskopické úrovně. Jádro spočívá v elastomeru, který funguje jako body koncentrace napětí a absorbéry energie.
1. Mikroskopický mechanický mechanismus: Vyvolání a ukončení praskání, podpora smykového meze kluzu
Toto je nejdůležitější princip. Když je spunbondová tkanina vystavena vnějším silám (jako je trhání nebo náraz), dochází uvnitř k následujícím procesům:
a) Koncentrace napětí a iniciace vzniku trhlin
Elastomery (jako EPDM, POE) jsou obvykle nekompatibilní nebo částečně kompatibilní s polypropylenovou matricí. Proto jsou po smíchání distribuovány jako drobné, dispergované „ostrovní“ struktury v rámci kontinuální polypropylenové „mořské“ fáze.
Protože modul pružnosti elastomeru je mnohem nižší než modul polypropylenu, dochází na rozhraní mezi oběma fázemi při působení vnějších sil k velké koncentraci napětí.
Tyto body koncentrace napětí se stávají iniciačními body pro vznik trhlin. Vznik trhlin není trhlina, ale spíše mikroporézní struktura svazků vláken kolmá ke směru napětí, která je vnitřně stále propojena polymerními vlákny. Vznik trhlin absorbuje velké množství energie.
b) Ukončení praskání a tvorba smykových pásů
Druhou klíčovou rolí elastomerových částic je zastavení tvorby trhlin. Když se trhlina během svého šíření setká s pružnými elastomerovými částicemi, pole vysokého napětí na jejím konci se otupí, což zabrání rozvoji trhliny v závažné makroskopické trhliny.
Současně koncentrace napětí vyvolává smykové mezní deformace v polypropylenové matrici. To se týká relativního posunutí a reorientace molekulárních řetězců polypropylenu pod smykovým napětím, čímž vznikají smykové pásy; tento proces také vyžaduje značné množství energie.
c) Synergický mechanismus rozptylu energie
V konečném důsledku se externě aplikovaná energie rozptýlí především následujícími cestami:
Tvorba četných prasklin: spotřeba energie.
Deformace a lom samotných elastomerových částic: spotřeba energie.
Smyková mez mezního deformace matrice: spotřeba energie.
Mezifázové odlupování: částice elastomeru se odlupují od matrice, spotřeba energie.
Tento proces výrazně zvyšuje práci potřebnou k lomu materiálu, což se makroskopicky projevuje jako výrazné zlepšení rázové houževnatosti a odolnosti proti roztržení, a zároveň se podstatně zvyšuje prodloužení při přetržení.
2. Změny fázové struktury: Ovlivnění chování krystalizace
Přidání elastomerů působí nejen jako fyzikální „aditivum“, ale také ovlivňuje mikrostrukturu polypropylenu.
Rafinace sférolitů: Částice elastomerů mohou působit jako heterogenní nukleační místa, narušovat pravidelné uspořádání molekulárních řetězců polypropylenu a způsobovat jejich krystalizaci do jemnějších a hustších sférolitových struktur.
Zlepšení rozhraní: Použitím kompatibilizátorů lze zlepšit mezifázovou adhezi mezi elastomerem a polypropylenovou matricí, což zajišťuje efektivní přenos napětí z matrice na částice elastomeru, a tím účinněji vyvolává trhliny a smykové pásování.
Specifické aplikace při výrobě netkaných textilií spunbond
Aplikace výše uvedených principů na výrobu netkaných textilií typu spunbond má následující účinky:
Zvýšená houževnatost jednotlivých vláken:
Během procesu zvlákňování se tavenina polypropylenu obsahující elastomery natahuje do vláken. Modifikovaná vlákna se stávají tužšími. Vlivem vnější síly jsou vlákna méně náchylná ke křehkému lomu a mohou podléhat větší plastické deformaci, čímž absorbují více energie.
Zesílení a zpevnění struktury optické sítě:
Během vyztužování válcováním za tepla se vlákna v místě válcování spojují. Vlákna s lepší houževnatostí se s menší pravděpodobností okamžitě přetrhnou v místě válcování, když jsou vystavena trhacím silám.
Vnější síly lze efektivněji rozložit v celé optické síti. Když je vlákno vystaveno značnému namáhání, může toto namáhání přenést na okolní vlákna prostřednictvím deformace, čímž se zabrání rychlému selhání způsobenému koncentrací napětí.
Skok vpřed v odolnosti proti roztržení a propíchnutí:
Odolnost proti trhání: Trhání je proces šíření trhlin. Částice elastomerů účinně iniciují a ukončují četné mikrotrhliny, čímž brání jejich srůstu do makroskopických trhlin, čímž výrazně zpomalují proces trhání.
Odolnost proti propíchnutí: Propíchnutí je složitá kombinace nárazu a roztržení. Vysoce houževnaté materiály mohou při propíchnutí cizím předmětem podléhat rozsáhlé deformaci a meznímu porušení, čímž se propichující předmět zapouzdří, místo aby byl přímo propíchnut.
Závěr
Souhrn: Princip modifikace elastomeru pro zlepšení houževnatosti netkaných textilií typu spunbond spočívá v podstatě v kombinaci tuhé, ale křehké polypropylenové matrice s měkkou, vysoce elastickou gumou, čímž se v materiálu vytvoří účinný systém pro rozptyl energie.
Vyvoláním praskání, ukončením trhlin a podporou smykového mezního deformování mikroskopickými mechanickými mechanismy se destruktivní energie (náraz, trhání) aplikovaná zvenčí přeměňuje na velké množství drobné, nedestruktivní deformační práce. To makroskopicky zlepšuje odolnost materiálu proti nárazu, odolnost proti roztržení a prodloužení při přetržení, čímž se netkaná textilie spunbond mění z „křehké“ na „houževnatou“. Je to podobné jako přidávání ocelových tyčí do cementu, což nejen zvyšuje pevnost, ale, co je důležitější, poskytuje zásadní houževnatost.
Dongguan Liansheng Nonwoven Technology Co., Ltd.byla založena v květnu 2020. Jedná se o velkovýrobní podnik zabývající se výrobou netkaných textilií, který integruje výzkum a vývoj, výrobu a prodej. Dokáže vyrábět netkané textilie z polypropylenové spunbond tkaniny v různých barvách o šířce menší než 3,2 metru, od 9 gramů do 300 gramů.
Čas zveřejnění: 16. listopadu 2025