Okei, selitetäänpä yksityiskohtaisesti elastomeerin modifioinnin periaate sitkeyden parantamiseksikehrätyt kuitukankaatTämä on tyypillinen esimerkki korkean suorituskyvyn saavuttamisesta "maksimoimalla vahvuudet ja minimoimalla heikkoudet" materiaalikomposiittien avulla.
Keskeiset käsitteet: Sitkeys vs. hauraus
Ymmärretään ensin "sitkeys". Sitkeys on materiaalin kyky imeä energiaa ja käydä läpi plastista muodonmuutosta, kunnes se murtuu jännityksen alaisena. Hyvä sitkeyslujuus omaava materiaali on sekä vahvaa että kimmoisaa, ja sen murtuminen vaatii merkittävän määrän työtä.
Hauraat materiaalit (kuten muokkaamaton polypropeeni): Ulkoisen voiman vaikutuksesta molekyyliketjuilla ei ole aikaa järjestyä uudelleen, jännitys keskittyy virhekohtiin, mikä johtaa suoraan nopeaan murtumiseen ja alhaiseen murtovenymään.
Kestävät materiaalit: Ulkoisen voiman vaikutuksesta ne voivat antaa periksi ja käydä läpi plastisen muodonmuutoksen, kuluttaen prosessissa paljon energiaa ja vastustaen siten murtumista.
Elastomeerimodifikaation ydintarkoitus on muuttaa puolikiteisten polymeerien, kuten polypropeenin, haurasmurtuma-asento duktiilimurtuma-asenteeksi.
Elastomeerien modifioinnin yksityiskohtaiset periaatteet
Periaate voidaan ymmärtää sekä mikroskooppisella että makroskooppisella tasolla. Ydin sijaitsee elastomeerihiukkasissa, jotka toimivat jännityksen keskittymispisteinä ja energian absorboijina.
1. Mikroskooppinen mekaaninen mekanismi: Halkeamien syntyminen ja lopettaminen, leikkausmyötöstä johtuvan vaikutuksen edistäminen
Tämä on tärkein periaate. Kun kehrättyyn kankaaseen kohdistuu ulkoisia voimia (kuten repeämistä tai iskuja), seuraavat prosessit tapahtuvat sisäisesti:
a) Stressin keskittyminen ja särön alkaminen
Elastomeerit (kuten EPDM, POE) ovat tyypillisesti yhteensopimattomia tai osittain yhteensopivia polypropeenimatriisin kanssa. Siksi sekoittamisen jälkeen ne jakautuvat pieniksi, hajallaan oleviksi "saari"-rakenteiksi jatkuvan polypropeeni"meri"faasin" sisällä.
Koska elastomeerin moduuli on paljon pienempi kuin polypropeenin, kahden faasin rajapinnalle muodostuu suuri jännityspitoisuus, kun siihen kohdistuu ulkoisia voimia.
Näistä jännityskeskittymistä tulee halkeamien syntymisen lähtökohtia. Halkeama ei ole halkeama, vaan pikemminkin mikrohuokoinen kuitukimppurakenne, joka on kohtisuorassa jännityksen suuntaan nähden ja edelleen sisäisesti yhdistetty polymeerikuiduilla. Halkeaman muodostuminen absorboi suuren määrän energiaa.
b) Halkeaman päättyminen ja leikkausvyöhykkeen muodostuminen
Elastomeerihiukkasten toinen keskeinen tehtävä on estää halkeilu. Kun halkeilu kohtaa joustavia elastomeerihiukkasia etenemisensä aikana, sen kärjessä oleva voimakas jännityskenttä tylsistyy, mikä estää halkeilua kehittymästä kohtalokkaiksi makroskooppisiksi halkeamiksi.
Samanaikaisesti jännityskeskittyminen aiheuttaa myös leikkausmyötöä polypropeenimatriisissa. Tämä viittaa polypropeenimolekyyliketjujen suhteelliseen liukumiseen ja uudelleen suuntautumiseen leikkausjännityksen alaisena, jolloin muodostuu leikkausnauhoja; tämä prosessi vaatii myös merkittävän määrän energiaa.
c) Synergistinen energian häviömekanismi
Ulkoisesti käytetty energia häviää lopulta pääasiassa seuraavien reittien kautta:
Lukuisten halkeamien muodostuminen: energiankulutus.
Elastomeerihiukkasten itsensä muodonmuutos ja murtuminen: energiankulutus.
Matriisin leikkausmyötö: energiankulutus.
Rajapinnan irtoaminen: elastomeerihiukkasten irtoaminen matriisista, energiankulutus.
Tämä prosessi lisää merkittävästi materiaalin murtumiseen tarvittavaa työtä, mikä makroskooppisesti ilmenee merkittävänä iskunkestävyyden ja repäisylujuuden paranemisena, samalla kun se myös lisää huomattavasti murtovenymää.
2. Faasirakenteen muutokset: Kiteytymiskäyttäytymiseen vaikuttavat tekijät
Elastomeerien lisääminen ei ainoastaan toimi fyysisenä "lisäaineena", vaan se vaikuttaa myös polypropeenin mikrorakenteeseen.
Sferuliittien jalostus: Elastomeerihiukkaset voivat toimia heterogeenisinä ydintymiskohtina, häiriten polypropeenin molekyyliketjujen säännöllistä järjestystä ja aiheuttaen niiden kiteytymisen hienommiksi, tiheämmiksi sferuliittirakenteiksi.
Rajapinnan parantaminen: Käyttämällä yhteensopivuutta parantavia aineita voidaan parantaa elastomeerin ja polypropeenimatriisin välistä rajapinta-adheesiota, mikä varmistaa, että jännitys voidaan siirtää tehokkaasti matriisista elastomeerihiukkasiin, mikä aiheuttaa tehokkaammin halkeamia ja leikkausvyöhykkeitä.
Erityisiä sovelluksia Spunbond-kuitukankaiden tuotannossa
Yllä mainittujen periaatteiden soveltaminen kehrättyjen kuitukankaiden valmistukseen tuottamaan tuottaa seuraavia tuloksia:
Yksittäisten kuitujen parannettu sitkeys:
Kehruuprosessissa elastomeerejä sisältävä polypropeenisula venytetään kuiduiksi. Modifioiduista kuiduista itsestään tulee sitkeämpiä. Ulkoisen voiman vaikutuksesta kuidut ovat vähemmän alttiita haurasmurtumille ja voivat läpikäydä suuremman plastisen muodonmuutoksen, jolloin ne absorboivat enemmän energiaa.
Kuituverkon rakenteen vahvistaminen ja karkaisu:
Kuumavalssauksen aikana raudoituskuidut sulautuvat yhteen valssauskohdassa. Sitkeämmät kuidut rikkoutuvat epätodennäköisemmin valssauskohdassa repimisvoimien vaikutuksesta.
Ulkoiset voimat voidaan jakaa tehokkaammin kuituverkostossa. Kun kuituun kohdistuu merkittävää rasitusta, se voi siirtää rasituksen ympäröiviin kuituihin muodonmuutoksen kautta, mikä estää jännityksen keskittymisestä johtuvan nopean pettämisen.
Repäisy- ja pistonkestävyyden harppaus eteenpäin:
Repäisylujuus: Repäisy on halkeaman etenemisprosessi. Elastomeerihiukkaset käynnistävät ja lopettavat tehokkaasti lukuisia mikrohalkeamia estäen niitä kasaantumasta makroskooppisiksi halkeamiksi ja hidastaen huomattavasti repeytymisprosessia.
Lävistyskestävyys: Lävistyskestävyys on monimutkainen yhdistelmä iskuja ja repeämiä. Erittäin sitkeät materiaalit voivat joutua voimakkaaseen myötä ja muuttaa muotoaan, kun vieras esine lävistää ne. Tämä kapseloi lävistävän esineen sen sijaan, että se lävistäisi ne suoraan.
Johtopäätös
Yhteenveto: Kehrättyjen kuitukankaiden sitkeyttä parantavan elastomeerimodifikaation periaate on yhdistää jäykkä mutta hauras polypropeenimatriisi pehmeään, erittäin elastiseen kumiin, jolloin materiaaliin rakennetaan tehokas energianpoistojärjestelmä.
Muodostamalla halkeamia, lopettamalla halkeamat ja edistämällä leikkausmyötäilyä mikroskooppisten mekaanisten mekanismien avulla, ulkoisesti kohdistettu tuhoava energia (isku, repeäminen) muunnetaan suureksi määräksi pientä, rikkomatonta muodonmuutostyötä. Tämä parantaa makroskooppisesti materiaalin iskunkestävyyttä, repäisylujuutta ja murtovenymää, muuttaen kehrätyn kuitukankaan "hauraasta" "sitkeäksi". Tämä on samanlaista kuin terästankojen lisääminen sementtiin, mikä ei ainoastaan lisää lujuutta, vaan mikä tärkeämpää, antaa ratkaisevan sitkeyttä.
Dongguan Liansheng Nonwoven Technology Co., Ltd.perustettiin toukokuussa 2020. Se on laajamittainen kuitukankaiden tuotantoyritys, joka yhdistää tutkimuksen ja kehityksen, tuotannon ja myynnin. Se voi tuottaa eri värejä PP-kehruumenetelmällä valmistettuja kuitukankaita, joiden leveys on alle 3,2 metriä ja paino 9 grammasta 300 grammaan.
Julkaisuaika: 16.11.2025