פירוט על עקרון שיפור הקשיחות של בדים לא ארוגים מסוג spunbond באמצעות שינוי אלסטומר.

אוקיי, בואו נסביר בפירוט את עקרון שינוי האלסטומר כדי לשפר את הקשיחות שלבדים לא ארוגים ספונבונדזוהי דוגמה אופיינית להשגת ביצועים גבוהים על ידי "מיקסום חוזקות ומזעור חולשות" באמצעות חומרים מרוכבים.

מושגי ליבה: קשיחות לעומת שבירות

ראשית, בואו נבין את המונח "קשיחות". קשיחות היא יכולתו של חומר לספוג אנרגיה ולעבור דפורמציה פלסטית עד שהוא נשבר תחת מאמץ. חומר בעל קשיחות טובה הוא גם חזק וגם גמיש, ודורש כמות משמעותית של עבודה כדי להישבר.

חומרים שבירים (כגון פוליפרופילן לא משופר): תחת כוח חיצוני, לשרשראות המולקולריות אין זמן להסתדר מחדש, הלחץ מתרכז בפגמים, מה שמוביל ישירות לשבר מהיר ולהארכה נמוכה בעת השבירה.

חומרים קשיחים: תחת כוח חיצוני, הם יכולים להתכופף ולעבור דפורמציה פלסטית, תוך צריכת אנרגיה רבה בתהליך, ובכך להתנגד לשבר.

המטרה העיקרית של שינוי אלסטומר היא להפוך פולימרים חצי-גבישיים כמו פוליפרופילן מהתנהגות שבר שביר להתנהגות שבר גמישה.

עקרונות מפורטים של שינוי אלסטומר

ניתן להבין את העיקרון הן מרמה המיקרוסקופית והן מרמה המקרוסקופית. הליבה טמונה בחלקיקי האלסטומר הפועלים כנקודות ריכוז מאמץ וסופגי אנרגיה.

1. מנגנון מכני מיקרוסקופי: אינדוקציה וסיום של סדקים, קידום תפוקת גזירה

זהו העיקרון החשוב ביותר. כאשר בד ספון-בונד נתון לכוחות חיצוניים (כגון קריעה או פגיעה), התהליכים הבאים מתרחשים באופן פנימי:

א) ריכוז לחץ וייזום קרייזינג

אלסטומרים (כגון EPDM, POE) בדרך כלל אינם תואמים או תואמים חלקית למטריצת פוליפרופילן. לכן, לאחר הערבוב, הם מפוזרים כמבנים זעירים ומפוזרים של "אי" בתוך פאזה רציפה של "ים" מפוליפרופילן.

מכיוון שהמודול של האלסטומר נמוך בהרבה מזה של פוליפרופילן, מתרחש ריכוז מאמץ גדול בממשק בין שתי הפאזות כאשר הן נתונות לכוחות חיצוניים.

נקודות ריכוז מאמץ אלו הופכות לנקודות ההתחלה של הסדקים. הסדקים אינם סדק, אלא מבנה צרור סיבים מיקרופורוזי הניצב לכיוון המאמץ, שעדיין מחובר פנימית על ידי סיבי פולימר. היווצרות הסדקים סופגת כמות גדולה של אנרגיה.

ב) סיום סדקים ויצירת פס גזירה

התפקיד המרכזי השני של חלקיקי אלסטומר הוא לסיים את הסדקים. כאשר הסדקים נתקלים בחלקיקי אלסטומר גמישים במהלך התפשטותם, שדה המאמץ הגבוה בקצהם קהה, ומונע מהסדקים להתפתח לסדקים מקרוסקופיים קטלניים.

בו זמנית, ריכוז מאמץ גורם גם לכיווץ גזירה במטריצת פוליפרופילן. משמעות הדבר היא החלקה וכיוון מחדש של שרשראות מולקולריות פוליפרופילן תחת מאמץ גזירה, ויוצרות רצועות גזירה; תהליך זה דורש גם כמות משמעותית של אנרגיה.

ג) מנגנון פיזור אנרגיה סינרגטי

בסופו של דבר, האנרגיה המופעלת מבחוץ מתפזרת בעיקר דרך המסלולים הבאים:

יצירת סדקים רבים: צריכת אנרגיה.

דפורמציה ושבר של חלקיקי האלסטומר עצמם: צריכת אנרגיה.

כניעת גזירה של המטריצה: צריכת אנרגיה.

התנתקות בין-פנימית: חלקיקי האלסטומר מתקלפים מהמטריקס, צריכת אנרגיה.

תהליך זה מגדיל משמעותית את העבודה הנדרשת לשבירת החומר, המתבטאת באופן מקרוסקופי כשיפור משמעותי בחוזק הפגיעה ובעמידות בפני קריעה, תוך הגדלה משמעותית של ההתארכות בזמן השבירה.

2. שינויים במבנה הפאזה: השפעה על התנהגות הגיבוש

תוספת האלסטומרים לא רק משמשת כ"תוסף" פיזיקלי, אלא גם משפיעה על המיקרו-מבנה של פוליפרופילן.

זיקוק ספרוליטים: חלקיקי אלסטומר יכולים לשמש כאתרי התגרענות הטרוגניים, לשבש את הסידור הרגיל של שרשראות מולקולריות פוליפרופילן ולגרום להן להתגבש למבנים ספרוליטים עדינים וצפופים יותר.

שיפור הממשק: באמצעות שימוש בחומרי קומפטיביליזציה, ניתן לשפר את הידבקות הממשק בין האלסטומר למטריצת הפוליפרופילן, ובכך להבטיח העברת מאמץ ביעילות מהמטריצה ​​לחלקיקי האלסטומר, ובכך לגרום בצורה יעילה יותר לסדקים ולפסים גזירה.

יישומים ספציפיים בייצור בדים לא ארוגים מסוג Spunbond

יישום העקרונות הנ"ל לייצור בדים לא ארוגים מסוג spunbond מביא לתוצאות הבאות:

קשיחות משופרת של סיבים בודדים:

במהלך תהליך הספיגה, הפוליפרופילן המותך המכיל אלסטומרים נמתח לסיבים. הסיבים המעובדים עצמם הופכים קשוחים יותר. תחת כוח חיצוני, הסיבים פחות נוטים לשבר שביר ויכולים לעבור דפורמציה פלסטית גדולה יותר, תוך ספיגת אנרגיה רבה יותר.

חיזוק והקשחת מבנה רשת הסיבים:

במהלך חיזוק בגלגול חם, הסיבים מתמזגים בנקודת הגלגול. סיבים בעלי קשיחות גבוהה יותר נוטים פחות להישבר באופן מיידי בנקודת הגלגול כאשר הם נתונים לכוחות קריעה.

ניתן לפזר מחדש כוחות חיצוניים בצורה יעילה יותר ברחבי רשת הסיבים. כאשר סיב נתון למאמץ משמעותי, הוא יכול להעביר את המאמץ לסיבים הסובבים אותו באמצעות עיוות, ובכך למנוע כשל מהיר הנגרם מריכוז מאמץ.

קפיצת מדרגה בעמידות בפני קרעים ודקירה:

עמידות בפני קריעה: קריעה היא תהליך של התפשטות סדקים. חלקיקי אלסטומר יוזמים ומסיימים ביעילות סדקים מיקרוסקופיים רבים, מונעים מהם להתגבש לסדקים מקרוסקופיים, ובכך מאט מאוד את תהליך הקריעה.

עמידות בפני ניקוב: ניקוב הוא שילוב מורכב של פגיעה וקריעה. חומרים בעלי קשיחות גבוהה יכולים לעבור כניעה ועיוות נרחבים כאשר גוף זר חודר, ועוטפים את העצם החותך במקום להידקר ישירות.

מַסְקָנָה

סיכום: העיקרון של שינוי אלסטומר לשיפור הקשיחות של בדים לא ארוגים מסוג spunbond הוא בעיקרו שילוב של מטריצת פוליפרופילן קשיחה אך שבירה עם גומי רך ואלסטי ביותר, ובכך בניית מערכת פיזור אנרגיה יעילה בתוך החומר.

על ידי גרימת סדקים, סיום סדקים וקידום כניעה של גזירה באמצעות מנגנונים מכניים מיקרוסקופיים, האנרגיה ההרסנית (פגיעה, קריעה) המופעלת חיצונית מומרת לכמות גדולה של עבודת דפורמציה זעירה ולא הרסנית. זה משפר באופן מקרוסקופי את עמידות החומר בפני פגיעה, עמידות לקרע והתארכות בשבירה, והופך את הבד הלא ארוג מסוג spunbond מ"שביר" ל"קשוח". זה דומה להוספת מוטות פלדה למלט, מה שלא רק מגביר את החוזק, אלא, חשוב מכך, מספק קשיחות מכרעת.

Dongguan Liansheng Non woven Technology Co., Ltd.הוקמה במאי 2020. זהו מפעל ייצור בקנה מידה גדול של בדים לא ארוגים המשלב מחקר ופיתוח, ייצור ומכירות. הוא יכול לייצר צבעים שונים של בדים לא ארוגים מצופים PP spunbond ברוחב של פחות מ-3.2 מטרים, החל מ-9 גרם ועד 300 גרם.