U redu, detaljno objasnimo princip modifikacije elastomera radi poboljšanja žilavostispunbond netkane tkanineOvo je tipičan primjer postizanja visokih performansi „maksimiziranjem snaga i minimiziranjem slabosti“ putem kompozitnih materijala.
Osnovni koncepti: Žilavost vs. krhkost
Prvo, shvatimo pojam „žilavost“. Žilavost je sposobnost materijala da apsorbira energiju i podvrgne se plastičnoj deformaciji dok se ne slomi pod naprezanjem. Materijal s dobrom žilavošću je i čvrst i otporan, te zahtijeva značajnu količinu rada za lomljenje.
Krhki materijali (kao što je nemodificirani polipropilen): Pod djelovanjem vanjske sile, molekularni lanci nemaju vremena za preuređenje, naprezanje se koncentrira na defektima, što izravno dovodi do brzog loma i niskog istezanja pri lomu.
Žilavi materijali: Pod utjecajem vanjske sile mogu popustiti i plastično se deformirati, trošeći pritom veliku količinu energije, te se tako odupiru lomu.
Osnovna svrha modifikacije elastomera je transformacija polukristalnih polimera poput polipropilena iz stanja krhkog loma u stanje duktilnog loma.
Detaljni principi modifikacije elastomera
Princip se može razumjeti i s mikroskopske i s makroskopske razine. Jezgra leži u česticama elastomera koje djeluju kao točke koncentracije naprezanja i apsorberi energije.
1. Mikroskopski mehanički mehanizam: Indukcija i prekid pukotina, poticanje smicanja pri razvlačenju
Ovo je najvažniji princip. Kada je spunbond tkanina izložena vanjskim silama (kao što su kidanje ili udar), sljedeći procesi se odvijaju unutar nje:
a) Koncentracija naprezanja i inicijacija pukotina
Elastomeri (kao što su EPDM, POE) obično su nekompatibilni ili djelomično kompatibilni s polipropilenskom matricom. Stoga se nakon miješanja distribuiraju kao sitne, dispergirane "otočne" strukture unutar kontinuirane polipropilenske "morske" faze.
Budući da je modul elastomera znatno niži od modula polipropilena, na granici između dvije faze javlja se velika koncentracija naprezanja kada su izložene vanjskim silama.
Ove točke koncentracije naprezanja postaju početne točke za nastanak pukotina. Nastanak pukotina nije pukotina, već mikroporozna struktura snopa vlakana okomita na smjer naprezanja, još uvijek interno povezana polimernim vlaknima. Nastanak pukotina apsorbira veliku količinu energije.
b) Završetak pukotina i stvaranje smičnih pojaseva
Druga ključna uloga elastomernih čestica je zaustavljanje pucanja. Kada pukotina naiđe na fleksibilne elastomerne čestice tijekom svog širenja, polje visokog naprezanja na njegovom vrhu se otupljuje, sprječavajući razvoj pukotine u fatalne makroskopske pukotine.
Istovremeno, koncentracija naprezanja također izaziva smično popuštanje u polipropilenskoj matrici. To se odnosi na relativno klizanje i preusmjeravanje molekularnih lanaca polipropilena pod smičnim naprezanjem, stvarajući smične vrpce; ovaj proces također zahtijeva značajnu količinu energije.
c) Sinergijski mehanizam disipacije energije
U konačnici, izvana primijenjena energija se raspršuje prvenstveno kroz sljedeće putove:
Stvaranje brojnih pukotina: potrošnja energije.
Deformacija i lom samih elastomernih čestica: potrošnja energije.
Smično popuštanje matrice: potrošnja energije.
Međufazno odvajanje: čestice elastomera se ljušte s matrice, potrošnja energije.
Ovaj proces značajno povećava rad potreban za lom materijala, što se makroskopski manifestira kao značajno poboljšanje udarne čvrstoće i otpornosti na kidanje, a istovremeno znatno povećava i prekidno istezanje.
2. Promjene fazne strukture: Utjecaj na ponašanje kristalizacije
Dodavanje elastomera ne djeluje samo kao fizički "aditiv", već utječe i na mikrostrukturu polipropilena.
Rafiniranje sferulita: Čestice elastomera mogu djelovati kao heterogena mjesta nukleacije, narušavajući pravilan raspored molekularnih lanaca polipropilena i uzrokujući njihovu kristalizaciju u finije, gušće strukture sferulita.
Poboljšanje međupovršine: Korištenjem kompatibilizatora može se poboljšati međupovršinska adhezija između elastomera i polipropilenske matrice, osiguravajući učinkovit prijenos naprezanja s matrice na čestice elastomera, čime se učinkovitije induciraju pukotine i smične trake.
Specifične primjene u proizvodnji spunbond netkanih tkanina
Primjena gore navedenih principa na proizvodnju spunbond netkanih tkanina ima sljedeće učinke:
Povećana žilavost pojedinačnih vlakana:
Tijekom procesa predenja, talina polipropilena koja sadrži elastomere rasteže se u vlakna. Modificirana vlakna sama postaju čvršća. Pod utjecajem vanjske sile, vlakna su manje sklona krhkom lomu i mogu se podvrgnuti većoj plastičnoj deformaciji, apsorbirajući više energije.
Jačanje i učvršćivanje strukture optičke mreže:
Tijekom vrućeg valjanja armature, vlakna se stapaju u točki valjanja. Vlakna s boljom žilavošću imaju manju vjerojatnost da će se trenutno slomiti u točki valjanja kada su izložena silama kidanja.
Vanjske sile mogu se učinkovitije preraspodijeliti kroz mrežu vlakana. Kada je vlakno izloženo značajnom naprezanju, ono može prenijeti naprezanje na okolna vlakna putem deformacije, sprječavajući brzi lom uzrokovan koncentracijom naprezanja.
Skorak naprijed u otpornosti na kidanje i probijanje:
Otpornost na kidanje: Kidanje je proces širenja pukotine. Čestice elastomera učinkovito iniciraju i prekidaju brojne mikropukotine, sprječavajući njihovo spajanje u makroskopske pukotine, što uvelike usporava proces kidanja.
Otpornost na probijanje: Probijanje je složena kombinacija udara i kidanja. Materijali visoke žilavosti mogu se znatno saviti i deformirati kada ih probije strani predmet, koji ga okružuje umjesto da bude izravno probušen.
Zaključak
Sažetak: Princip modifikacije elastomera radi poboljšanja žilavosti spunbond netkanih materijala u biti je kombiniranje krute, ali krhke polipropilenske matrice s mekom, visoko elastičnom gumom, čime se stvara učinkovit sustav za disipaciju energije unutar materijala.
Izazivanjem pukotina, prekidanjem pukotina i poticanjem smicanja putem mikroskopskih mehaničkih mehanizama, destruktivna energija (udar, kidanje) primijenjena izvana pretvara se u veliku količinu sitnog, nerazornog deformacijskog rada. To makroskopski poboljšava otpornost materijala na udarce, otpornost na kidanje i istezanje pri prekidu, pretvarajući netkani materijal od spunbonda iz "krhkog" u "žilav". To je slično dodavanju čeličnih šipki u cement, što ne samo da povećava čvrstoću već, što je još važnije, pruža ključnu žilavost.
Dongguan Liansheng Non woven Technology Co., Ltd.osnovano je u svibnju 2020. To je veliko poduzeće za proizvodnju netkanih tkanina koje integrira istraživanje i razvoj, proizvodnju i prodaju. Može proizvoditi PP spunbond netkane tkanine različitih boja širine manje od 3,2 metra, od 9 grama do 300 grama.
Vrijeme objave: 16. studenog 2025.