Oke, mari kita jelaskan secara rinci prinsip modifikasi elastomer untuk meningkatkan ketangguhankain nonwoven spunbondIni adalah contoh umum pencapaian kinerja tinggi dengan "memaksimalkan kekuatan dan meminimalkan kelemahan" melalui material komposit.
Konsep Inti: Ketangguhan vs. Kerapuhan
Pertama, mari kita pahami "ketangguhan". Ketangguhan adalah kemampuan material untuk menyerap energi dan mengalami deformasi plastis hingga patah di bawah tekanan. Material dengan ketangguhan yang baik bersifat kuat dan ulet, sehingga membutuhkan usaha yang signifikan untuk mematahkannya.
Bahan rapuh (seperti polipropilena yang tidak dimodifikasi): Di bawah tekanan eksternal, rantai molekul tidak punya waktu untuk mengatur ulang, tegangan terpusat pada cacat, yang secara langsung menyebabkan keretakan cepat dan perpanjangan rendah saat putus.
Bahan kuat: Di bawah tekanan eksternal, bahan dapat melunak dan mengalami deformasi plastik, yang menghabiskan banyak energi dalam prosesnya, sehingga tidak mudah patah.
Tujuan inti dari modifikasi elastomer adalah untuk mengubah polimer semi-kristalin seperti polipropilena dari perilaku patah getas menjadi perilaku patah ulet.
Prinsip Detail Modifikasi Elastomer
Prinsipnya dapat dipahami baik dari tingkat mikroskopis maupun makroskopis. Intinya terletak pada partikel elastomer yang bertindak sebagai titik konsentrasi tegangan dan penyerap energi.
1. Mekanisme Mekanik Mikroskopis: Induksi dan Penghentian Crazing, Peningkatan Hasil Geser
Ini adalah prinsip yang paling krusial. Ketika kain spunbond terkena gaya eksternal (seperti robek atau benturan), proses-proses berikut terjadi secara internal:
a) Konsentrasi Tegangan dan Inisiasi Crazing
Elastomer (seperti EPDM, POE) biasanya tidak kompatibel atau sebagian kompatibel dengan matriks polipropilena. Oleh karena itu, setelah pencampuran, mereka terdistribusi sebagai struktur "pulau" kecil yang tersebar di dalam fase "lautan" polipropilena yang kontinu.
Karena modulus elastomer jauh lebih rendah daripada polipropilena, konsentrasi tegangan besar terjadi pada antarmuka antara dua fase saat mengalami gaya eksternal.
Titik-titik konsentrasi tegangan ini menjadi titik awal terjadinya crazing. Crazing bukanlah retakan, melainkan struktur bundel serat mikropori yang tegak lurus terhadap arah tegangan, yang masih terhubung secara internal oleh serat polimer. Pembentukan crazing menyerap sejumlah besar energi.
b) Terminasi Crazing dan Pembentukan Pita Geser
Peran kunci kedua partikel elastomer adalah menghentikan keretakan. Ketika keretakan bertemu dengan partikel elastomer fleksibel selama perambatannya, medan tegangan tinggi di ujungnya akan tumpul, mencegah keretakan berkembang menjadi retakan makroskopis yang fatal.
Pada saat yang sama, konsentrasi tegangan juga menginduksi luluh geser dalam matriks polipropilena. Hal ini mengacu pada pergeseran relatif dan reorientasi rantai molekul polipropilena di bawah tegangan geser, yang membentuk pita geser; proses ini juga membutuhkan energi yang signifikan.
c) Mekanisme Disipasi Energi Sinergis
Pada akhirnya, energi yang diterapkan secara eksternal dihamburkan terutama melalui jalur berikut:
Membentuk banyak crazing: konsumsi energi.
Deformasi dan fraktur partikel elastomer itu sendiri: konsumsi energi.
Hasil geser matriks: konsumsi energi.
Pelepasan antarmuka: partikel elastomer terkelupas dari matriks, konsumsi energi.
Proses ini secara signifikan meningkatkan pekerjaan yang dibutuhkan untuk mematahkan material, yang secara makroskopis terwujud sebagai peningkatan signifikan dalam kekuatan benturan dan ketahanan sobek, sementara juga secara substansial meningkatkan perpanjangan saat putus.
2. Perubahan Struktur Fase: Mempengaruhi Perilaku Kristalisasi
Penambahan elastomer tidak hanya bertindak sebagai “aditif” fisik tetapi juga memengaruhi struktur mikro polipropilena.
Pemurnian Sferulit: Partikel elastomer dapat bertindak sebagai tempat nukleasi heterogen, mengganggu susunan teratur rantai molekul polipropilena dan menyebabkannya mengkristal menjadi struktur sferulit yang lebih halus dan lebih padat.
Meningkatkan Antarmuka: Dengan menggunakan kompatibilizer, adhesi antarmuka antara elastomer dan matriks polipropilena dapat ditingkatkan, memastikan bahwa tegangan dapat ditransfer secara efektif dari matriks ke partikel elastomer, sehingga lebih efektif dalam menginduksi keretakan dan pita geser.
Aplikasi Spesifik dalam Produksi Kain Nonwoven Spunbond
Penerapan prinsip-prinsip di atas pada produksi kain spunbond nonwoven mempunyai efek sebagai berikut:
Peningkatan Ketangguhan Serat Individu:
Selama proses pemintalan, lelehan polipropilena yang mengandung elastomer diregangkan menjadi serat. Serat yang dimodifikasi itu sendiri menjadi lebih kuat. Di bawah tekanan eksternal, serat-serat tersebut tidak mudah patah getas dan dapat mengalami deformasi plastis yang lebih besar, sehingga menyerap lebih banyak energi.
Penguatan dan Penguatan Struktur Jaringan Serat:
Selama proses penggulungan panas, serat-serat akan menyatu pada titik penggulungan. Serat dengan ketangguhan yang lebih baik cenderung tidak mudah putus secara instan pada titik penggulungan ketika mengalami gaya sobek.
Gaya eksternal dapat didistribusikan ulang secara lebih efektif ke seluruh jaringan serat. Ketika serat mengalami tekanan yang signifikan, serat dapat mentransfer tekanan tersebut ke serat di sekitarnya melalui deformasi, sehingga mencegah kegagalan cepat akibat konsentrasi tegangan.
Sebuah lompatan maju dalam ketahanan terhadap sobekan dan tusukan:
Ketahanan sobek: Sobekan adalah proses perambatan retak. Partikel elastomer secara efektif memulai dan mengakhiri banyak retakan mikro, mencegahnya menyatu menjadi retakan makroskopis, sehingga sangat memperlambat proses sobekan.
Ketahanan tusuk: Tusukan merupakan kombinasi kompleks antara benturan dan sobekan. Material dengan ketangguhan tinggi dapat mengalami pelelehan dan deformasi yang ekstensif ketika benda asing menembus, sehingga membungkus benda yang tertusuk alih-alih tertusuk secara langsung.
Kesimpulan
Ringkasan: Prinsip modifikasi elastomer untuk meningkatkan ketangguhan kain nonwoven spunbond pada dasarnya adalah menggabungkan matriks polipropilena yang kaku tetapi rapuh dengan karet yang lembut dan sangat elastis, membangun sistem pembuangan energi yang efisien dalam material tersebut.
Dengan menginduksi crazing, menghentikan retakan, dan mendorong shear yielding melalui mekanisme mekanis mikroskopis, energi destruktif (impaksi, sobekan) yang diterapkan secara eksternal diubah menjadi sejumlah besar kerja deformasi kecil yang tidak merusak. Hal ini secara makroskopis meningkatkan ketahanan impak, ketahanan sobek, dan perpanjangan putus material, mengubah kain spunbond nonwoven dari "rapuh" menjadi "tangguh". Hal ini serupa dengan menambahkan batang baja ke dalam semen, yang tidak hanya meningkatkan kekuatan tetapi, yang lebih penting, memberikan ketangguhan yang krusial.
Dongguan Liansheng bukan tenunan Technology Co, Ltd.Didirikan pada Mei 2020, perusahaan ini merupakan produsen kain non-woven berskala besar yang mengintegrasikan penelitian dan pengembangan, produksi, dan penjualan. Perusahaan ini dapat memproduksi kain non-woven PP spunbond berbagai warna dengan lebar kurang dari 3,2 meter, mulai dari 9 gram hingga 300 gram.
Waktu posting: 16-Nov-2025