Ok, spieghiamo in dettaglio il principio della modifica dell'elastomero per migliorare la tenacità ditessuti non tessuti spunbondQuesto è un tipico esempio di come ottenere prestazioni elevate “massimizzando i punti di forza e minimizzando i punti deboli” attraverso materiali compositi.
Concetti fondamentali: tenacità vs. fragilità
Innanzitutto, cerchiamo di capire cosa sia la "tenacità". La tenacità è la capacità di un materiale di assorbire energia e di subire una deformazione plastica fino a fratturarsi sotto sforzo. Un materiale con una buona tenacità è sia resistente che resiliente, e richiede una notevole quantità di lavoro per fratturarsi.
Materiali fragili (come il polipropilene non modificato): sotto l'azione di una forza esterna, le catene molecolari non hanno il tempo di riorganizzarsi, lo stress si concentra sui difetti, causando direttamente una rapida frattura e un basso allungamento alla rottura.
Materiali resistenti: sotto l'azione di una forza esterna, possono cedere e subire una deformazione plastica, consumando una grande quantità di energia nel processo e resistendo così alla frattura.
Lo scopo principale della modifica degli elastomeri è quello di trasformare i polimeri semicristallini come il polipropilene da un comportamento di frattura fragile a un comportamento di frattura duttile.
Principi dettagliati della modifica dell'elastomero
Il principio può essere compreso sia a livello microscopico che macroscopico. Il nucleo risiede nelle particelle di elastomero che fungono da punti di concentrazione delle sollecitazioni e da assorbitori di energia.
1. Meccanismo meccanico microscopico: induzione e cessazione delle screpolature, promozione della resa al taglio
Questo è il principio più importante. Quando un tessuto spunbond è sottoposto a forze esterne (come strappi o urti), al suo interno si verificano i seguenti processi:
a) Concentrazione dello stress e inizio delle screpolature
Gli elastomeri (come EPDM e POE) sono tipicamente incompatibili o parzialmente compatibili con la matrice in polipropilene. Pertanto, dopo la miscelazione, si distribuiscono come piccole strutture "a isola" disperse all'interno di una fase continua di polipropilene.
Poiché il modulo dell'elastomero è molto inferiore a quello del polipropilene, si verifica una grande concentrazione di sollecitazioni all'interfaccia tra le due fasi quando sono sottoposte a forze esterne.
Questi punti di concentrazione delle sollecitazioni diventano i punti di innesco della screpolatura. La screpolatura non è una crepa, ma piuttosto una struttura di fasci di fibre microporose perpendicolari alla direzione delle sollecitazioni, ancora connesse internamente da fibre polimeriche. La formazione della screpolatura assorbe una grande quantità di energia.
b) Terminazione della screpolatura e formazione della banda di taglio
Il secondo ruolo chiave delle particelle di elastomero è quello di arrestare la formazione di crepe. Quando la formazione di crepe incontra particelle di elastomero flessibile durante la sua propagazione, l'elevato campo di sollecitazione sulla sua punta viene attenuato, impedendo alla formazione di crepe macroscopiche fatali.
Allo stesso tempo, la concentrazione degli sforzi induce anche cedimento per taglio nella matrice di polipropilene. Questo si riferisce allo slittamento relativo e al riorientamento delle catene molecolari di polipropilene sottoposte a sforzo di taglio, formando bande di taglio; questo processo richiede anche una notevole quantità di energia.
c) Meccanismo di dissipazione dell'energia sinergica
In definitiva, l'energia applicata esternamente viene dissipata principalmente attraverso i seguenti percorsi:
Formazione di numerose screpolature: consumo di energia.
Deformazione e frattura delle particelle elastomeriche stesse: consumo di energia.
Snervamento al taglio della matrice: consumo di energia.
Debonding interfacciale: le particelle di elastomero si staccano dalla matrice, consumo di energia.
Questo processo aumenta significativamente il lavoro necessario per la frattura del materiale, manifestandosi macroscopicamente come un miglioramento significativo della resistenza all'impatto e alla lacerazione, aumentando al contempo in modo sostanziale l'allungamento a rottura.
2. Cambiamenti nella struttura di fase: influenzano il comportamento della cristallizzazione
L'aggiunta di elastomeri non agisce solo come un "additivo" fisico, ma influisce anche sulla microstruttura del polipropilene.
Raffinazione degli sferuliti: le particelle di elastomero possono agire come siti di nucleazione eterogenei, interrompendo la disposizione regolare delle catene molecolari di polipropilene e provocandone la cristallizzazione in strutture sferulitiche più fini e dense.
Miglioramento dell'interfaccia: utilizzando compatibilizzanti, è possibile migliorare l'adesione interfacciale tra l'elastomero e la matrice di polipropilene, garantendo che lo stress possa essere trasferito efficacemente dalla matrice alle particelle di elastomero, inducendo così in modo più efficace crepe e bande di taglio.
Applicazioni specifiche nella produzione di tessuti non tessuti spunbond
L'applicazione dei principi sopra menzionati alla produzione di tessuti non tessuti spunbond produce i seguenti effetti:
Maggiore tenacità delle singole fibre:
Durante il processo di filatura, il polipropilene fuso contenente elastomeri viene stirato in fibre. Le fibre modificate diventano più resistenti. Sottoposte a forze esterne, le fibre sono meno soggette a fratture fragili e possono subire una maggiore deformazione plastica, assorbendo più energia.
Rafforzamento e rafforzamento della struttura della rete in fibra:
Durante la laminazione a caldo del rinforzo, le fibre si fondono nel punto di laminazione. Le fibre con maggiore tenacità hanno meno probabilità di rompersi istantaneamente nel punto di laminazione quando sottoposte a forze di strappo.
Le forze esterne possono essere ridistribuite in modo più efficace lungo la rete di fibre. Quando una fibra è sottoposta a sollecitazioni significative, può trasferirle alle fibre circostanti attraverso la deformazione, prevenendo così il rapido cedimento causato dalla concentrazione delle sollecitazioni.
Un passo avanti nella resistenza a strappi e forature:
Resistenza allo strappo: lo strappo è il processo di propagazione delle crepe. Le particelle di elastomero innescano e interrompono efficacemente numerose microfessure, impedendo loro di fondersi in crepe macroscopiche e rallentando notevolmente il processo di strappo.
Resistenza alla perforazione: la perforazione è una complessa combinazione di impatto e lacerazione. I materiali ad alta tenacità possono subire notevoli deformazioni e snervamenti quando un corpo estraneo li perfora, incapsulando l'oggetto perforato anziché essere perforati direttamente.
Conclusione
Riepilogo: Il principio della modifica dell'elastomero per migliorare la tenacità dei tessuti non tessuti spunbond consiste essenzialmente nel combinare una matrice di polipropilene rigida ma fragile con una gomma morbida e altamente elastica, creando un efficiente sistema di dissipazione dell'energia all'interno del materiale.
Inducendo screpolature, terminando le crepe e promuovendo la resistenza al taglio attraverso meccanismi meccanici microscopici, l'energia distruttiva (impatto, lacerazione) applicata esternamente viene convertita in una grande quantità di lavoro di deformazione minuscolo e non distruttivo. Questo migliora macroscopicamente la resistenza all'impatto, la resistenza allo strappo e l'allungamento a rottura del materiale, trasformando il tessuto non tessuto spunbond da "fragile" a "resistente". Questo è simile all'aggiunta di barre d'acciaio al cemento, che non solo aumenta la resistenza ma, cosa ancora più importante, fornisce una tenacità cruciale.
Dongguan Liansheng Non tessuto Technology Co., Ltd.Fondata nel maggio 2020, è un'azienda di produzione di tessuti non tessuti su larga scala che integra ricerca e sviluppo, produzione e vendita. È in grado di produrre tessuti non tessuti spunbond in PP di vari colori, con una larghezza inferiore a 3,2 metri, da 9 a 300 grammi.
Data di pubblicazione: 16-11-2025