Très bien, expliquons en détail le principe de la modification des élastomères pour améliorer leur ténacité.tissus non tissés spunbondIl s'agit d'un exemple typique de l'obtention de hautes performances en « maximisant les points forts et en minimisant les points faibles » grâce aux matériaux composites.
Concepts fondamentaux : Robustesse vs. Fragilité
Commençons par définir la « ténacité ». La ténacité est la capacité d'un matériau à absorber de l'énergie et à subir une déformation plastique jusqu'à sa rupture sous contrainte. Un matériau ténace est à la fois résistant et résilient, et sa rupture nécessite une énergie importante.
Matériaux fragiles (comme le polypropylène non modifié) : sous l’effet d’une force extérieure, les chaînes moléculaires n’ont pas le temps de se réorganiser, les contraintes se concentrent au niveau des défauts, ce qui entraîne directement une rupture rapide et un faible allongement à la rupture.
Matériaux résistants : sous l’effet d’une force extérieure, ils peuvent se déformer plastiquement, consommant une grande quantité d’énergie au cours du processus, et résistant ainsi à la rupture.
L'objectif principal de la modification des élastomères est de transformer les polymères semi-cristallins comme le polypropylène, passant d'un comportement de rupture fragile à un comportement de rupture ductile.
Principes détaillés de la modification des élastomères
Ce principe peut être compris à l'échelle microscopique comme à l'échelle macroscopique. Il repose essentiellement sur les particules d'élastomère qui agissent comme points de concentration des contraintes et absorbeurs d'énergie.
1. Mécanisme mécanique microscopique : induction et arrêt de la fissuration, promotion de la limite d’élasticité en cisaillement
Il s'agit du principe le plus fondamental. Lorsqu'un tissu spunbond est soumis à des forces extérieures (telles qu'une déchirure ou un impact), les processus suivants se produisent en interne :
a) Concentration des contraintes et initiation des fissures
Les élastomères (tels que l'EPDM et le POE) sont généralement incompatibles ou partiellement compatibles avec la matrice de polypropylène. Par conséquent, après mélange, ils se répartissent sous forme de minuscules structures « îlotaires » dispersées au sein d'une phase continue de polypropylène appelée « mer ».
Étant donné que le module de l'élastomère est beaucoup plus faible que celui du polypropylène, une forte concentration de contraintes se produit à l'interface entre les deux phases lorsqu'il est soumis à des forces extérieures.
Ces points de concentration de contraintes amorcent la fissuration. La fissuration ne correspond pas à une fissure, mais plutôt à une structure de faisceaux de fibres microporeuses perpendiculaire à la direction de la contrainte, toujours reliées intérieurement par des fibres polymères. La formation de la fissuration absorbe une grande quantité d'énergie.
b) Arrêt de la fissuration et formation de bandes de cisaillement
Le second rôle clé des particules d'élastomère est d'empêcher la fissuration. Lorsque la fissuration rencontre des particules d'élastomère flexibles lors de sa propagation, le champ de contraintes élevé à son extrémité est atténué, empêchant ainsi la fissuration de se transformer en fissures macroscopiques critiques.
Simultanément, la concentration des contraintes induit également un phénomène de cisaillement dans la matrice de polypropylène. Ce phénomène correspond au glissement relatif et à la réorientation des chaînes moléculaires de polypropylène sous l'effet de la contrainte de cisaillement, formant ainsi des bandes de cisaillement ; ce processus requiert également une quantité d'énergie importante.
c) Mécanisme de dissipation d'énergie synergique
En définitive, l'énergie appliquée de l'extérieur est dissipée principalement par les voies suivantes :
Formation de nombreuses crises : consommation d'énergie.
Déformation et rupture des particules d'élastomère elles-mêmes : consommation d'énergie.
Déformation par cisaillement de la matrice : consommation d'énergie.
Décollement interfacial : les particules d'élastomère se détachent de la matrice, consommation d'énergie.
Ce procédé augmente considérablement le travail nécessaire à la rupture du matériau, ce qui se manifeste macroscopiquement par une amélioration significative de la résistance aux chocs et à la déchirure, tout en augmentant sensiblement l'allongement à la rupture.
2. Changements de structure de phase : influence sur le comportement de cristallisation
L’ajout d’élastomères n’agit pas seulement comme un « additif » physique, mais affecte également la microstructure du polypropylène.
Raffinement des sphérulites : Les particules d'élastomère peuvent agir comme sites de nucléation hétérogènes, perturbant l'agencement régulier des chaînes moléculaires de polypropylène et les amenant à cristalliser en structures sphérulites plus fines et plus denses.
Amélioration de l'interface : L'utilisation de compatibilisants permet d'améliorer l'adhérence interfaciale entre l'élastomère et la matrice de polypropylène, assurant ainsi un transfert efficace des contraintes de la matrice aux particules d'élastomère et induisant plus efficacement des craquelures et des bandes de cisaillement.
Applications spécifiques dans la production de tissus non tissés spunbond
L'application des principes ci-dessus à la production de tissus non tissés spunbond a les effets suivants :
Résistance accrue des fibres individuelles :
Lors du filage, le polypropylène fondu contenant des élastomères est étiré pour former des fibres. Ces fibres modifiées deviennent plus résistantes. Sous l'effet d'une force extérieure, elles sont moins sujettes à la rupture fragile et peuvent subir une plus grande déformation plastique, absorbant ainsi davantage d'énergie.
Renforcement et durcissement de la structure du réseau de fibres :
Lors du renforcement par laminage à chaud, les fibres fusionnent au point de laminage. Les fibres présentant une meilleure ténacité sont moins susceptibles de se rompre instantanément à ce point lorsqu'elles sont soumises à des forces de déchirure.
Les forces extérieures peuvent être redistribuées plus efficacement au sein du réseau de fibres. Lorsqu'une fibre est soumise à une contrainte importante, elle peut la transmettre aux fibres environnantes par déformation, évitant ainsi une rupture rapide due à la concentration des contraintes.
Un bond en avant en matière de résistance aux déchirures et aux perforations :
Résistance à la déchirure : La déchirure est le processus de propagation des fissures. Les particules d’élastomère initient et arrêtent efficacement de nombreuses microfissures, les empêchant de fusionner en fissures macroscopiques et ralentissant considérablement le processus de déchirure.
Résistance à la perforation : La perforation résulte d’une combinaison complexe d’impact et de déchirure. Les matériaux à haute ténacité peuvent subir une déformation importante lorsqu’un corps étranger les perfore, en encapsulant ce dernier au lieu d’être directement perforés.
Conclusion
Résumé : Le principe de la modification des élastomères pour améliorer la ténacité des non-tissés spunbond consiste essentiellement à combiner une matrice de polypropylène rigide mais fragile avec un caoutchouc souple et très élastique, construisant ainsi un système de dissipation d'énergie efficace au sein du matériau.
En induisant un microfissuration, en interrompant les fissures et en favorisant la déformation par cisaillement grâce à des mécanismes mécaniques microscopiques, l'énergie destructive (impact, déchirure) appliquée de l'extérieur est convertie en une grande quantité de travail de déformation non destructif, de l'ordre de la microstructure. Ce processus améliore macroscopiquement la résistance aux chocs, la résistance à la déchirure et l'allongement à la rupture du matériau, transformant ainsi le tissu non tissé spunbond de « fragile » à « résistant ». On peut comparer ce phénomène à l'ajout d'armatures en acier au ciment, qui non seulement augmente sa résistance, mais surtout lui confère une ténacité essentielle.
Dongguan Liansheng Non tissé Technology Co., Ltd.Fondée en mai 2020, cette entreprise est spécialisée dans la production de tissus non tissés à grande échelle. Elle intègre la recherche et le développement, la production et la vente. Elle peut produire des tissus non tissés spunbond en PP de différentes couleurs, d'une largeur inférieure à 3,2 mètres et d'un grammage allant de 9 à 300 grammes.
Date de publication : 16 novembre 2025