Gerai, išsamiai paaiškinkime elastomero modifikavimo principą, siekiant pagerinti tvirtumąneaustiniai audiniai su susuktais rišikliaisTai tipiškas pavyzdys, kaip pasiekti aukštą našumą „maksimaliai padidinant stipriąsias puses ir sumažinant silpnąsias puses“ naudojant medžiagų kompozitus.
Pagrindinės sąvokos: tvirtumas ir trapumas
Pirmiausia supraskime, kas yra „tvirtumas“. Tvirtumas – tai medžiagos gebėjimas sugerti energiją ir plastiškai deformuotis, kol ji lūžta veikiama įtempio. Medžiaga, pasižyminti geru tvirtumu, yra tvirta ir atspari, todėl jai lūžti reikia daug darbo.
Trapios medžiagos (pvz., nemodifikuotas polipropilenas): Veikiamos išorinės jėgos, molekulinės grandinės nespėja persitvarkyti, įtempiai susikaupia defektuose, o tai tiesiogiai lemia greitą lūžį ir mažą pailgėjimą lūžio metu.
Tvirtos medžiagos: Veikiamos išorinės jėgos, jos gali deformuotis ir plastiškai deformuotis, sunaudodamos daug energijos ir taip atsparios lūžiams.
Pagrindinis elastomerų modifikavimo tikslas yra pakeisti pusiau kristalinius polimerus, tokius kaip polipropilenas, iš trapios lūžio elgsenos į duktilio lūžio elgseną.
Išsamūs elastomerų modifikavimo principai
Principą galima suprasti tiek mikroskopiniu, tiek makroskopiniu lygmenimis. Šerdis yra elastomero dalelės, kurios veikia kaip įtempių koncentracijos taškai ir energijos sugėrikliai.
1. Mikroskopinis mechaninis mechanizmas: įtrūkimų atsiradimas ir nutraukimas, šlyties našumo skatinimas
Tai yra svarbiausias principas. Kai susukto pluošto audinys yra veikiamas išorinių jėgų (pvz., plyšimo ar smūgio), viduje vyksta šie procesai:
a) Streso koncentracija ir įtrūkimų inicijavimas
Elastomerai (pvz., EPDM, POE) paprastai yra nesuderinami arba iš dalies suderinami su polipropileno matrica. Todėl po sumaišymo jie pasiskirsto kaip mažytės, išsklaidytos „salelių“ struktūros ištisinėje polipropileno „jūros“ fazėje.
Kadangi elastomero modulis yra daug mažesnis nei polipropileno, veikiant išorinėms jėgoms, dviejų fazių sąsajoje susidaro didelė įtempių koncentracija.
Šie įtempių koncentracijos taškai tampa įtrūkimų atsiradimo taškais. Įtrūkimas nėra pats įtrūkimas, o mikroporinė pluošto struktūra, statmena įtempio krypčiai, viduje vis dar sujungta polimeriniais pluoštais. Įtrūkimų susidarymas sugeria didelį energijos kiekį.
b) Įtrūkimų nutraukimas ir šlyties juostos susidarymas
Antras svarbus elastomerinių dalelių vaidmuo – sustabdyti įtrūkimų susidarymą. Kai įtrūkimas sklinda susidūręs su lanksčiomis elastomerinėmis dalelėmis, jo gale esantis didelis įtempių laukas susilpnėja, neleisdamas įtrūkimams išsivystyti į mirtinus makroskopinius įtrūkimus.
Tuo pačiu metu įtempių koncentracija taip pat sukelia polipropileno matricos šlyties deformaciją. Tai reiškia santykinį polipropileno molekulinių grandinių slydimą ir perorientaciją veikiant šlyties įtempiui, sudarant šlyties juostas; šiam procesui taip pat reikia daug energijos.
c) Sinerginis energijos išsklaidymo mechanizmas
Galiausiai išoriškai tiekiama energija išsklaidoma daugiausia šiais būdais:
Daugybės įtrūkimų susidarymas: energijos suvartojimas.
Pačių elastomero dalelių deformacija ir lūžis: energijos suvartojimas.
Matricos šlyties takumas: energijos suvartojimas.
Tarpfazinis atsiskyrimas: elastomero dalelių atsiskyrimas nuo matricos, energijos suvartojimas.
Šis procesas žymiai padidina medžiagos lūžiui reikalingą darbą, o makroskopiškai tai pasireiškia kaip reikšmingas smūgio stiprumo ir plyšimo atsparumo pagerėjimas, taip pat žymiai padidėja pailgėjimas plyšimo metu.
2. Fazės struktūros pokyčiai: įtaka kristalizacijos elgsenai
Elastomerų pridėjimas veikia ne tik kaip fizinis „priedas“, bet ir veikia polipropileno mikrostruktūrą.
Sferulitų rafinavimas: Elastomerų dalelės gali veikti kaip heterogeninės branduolio susidarymo vietos, sutrikdančios reguliarų polipropileno molekulinių grandinių išsidėstymą ir sukeldamos jų kristalizaciją į smulkesnes, tankesnes sferulito struktūras.
Sąsajos gerinimas: Naudojant suderinamumo priemones, galima pagerinti elastomero ir polipropileno matricos sukibimą tarp paviršiaus, užtikrinant, kad įtempis būtų efektyviai perduotas iš matricos į elastomero daleles, taip efektyviau sukeliant įtrūkimus ir šlyties juostavimą.
Specifinės taikymo sritys neaustinių audinių gamyboje su „Spunbond“ technologija
Taikant aukščiau nurodytus principus neaustinių audinių, pagamintų iš susuktų pluoštų, gamybai, gaunamas toks poveikis:
Padidintas atskirų pluoštų tvirtumas:
Verpimo proceso metu polipropileno lydalas, kuriame yra elastomerų, ištempiamas į pluoštus. Modifikuoti pluoštai patys tampa kietesni. Veikiami išorinės jėgos, pluoštai yra mažiau linkę į trapius lūžius ir gali labiau plastiškai deformuotis, sugerdami daugiau energijos.
Šviesolaidinio tinklo struktūros stiprinimas ir grūdinimas:
Karšto valcavimo metu armatūros pluoštai susilieja valcavimo taške. Didesnio tvirtumo pluoštai yra mažiau linkę akimirksniu lūžti valcavimo taške, veikiami plyšimo jėgų.
Išorinės jėgos gali būti efektyviau paskirstytos visame pluošto tinkle. Kai pluoštas patiria didelį įtempį, jis gali perduoti įtempį aplinkiniams pluoštams deformacijos būdu, taip užkertant kelią greitam gedimui, kurį sukelia įtempių koncentracija.
Didelis šuolis į priekį atsparumo plyšimams ir pradūrimams srityje:
Atsparumas plyšimui: Plyšimas yra įtrūkimo plitimo procesas. Elastomero dalelės efektyviai inicijuoja ir užbaigia daugybę mikroįtrūkimų, neleisdamos jiems susilieti į makroskopinius įtrūkimus ir labai sulėtindamos plyšimo procesą.
Atsparumas pradūrimui: Pradurimas yra sudėtingas smūgio ir plyšimo derinys. Didelio tvirtumo medžiagos gali smarkiai deformuotis ir skilinėti, kai į jas praduria svetimkūnis, apgaubdamas pradurtą objektą, užuot tiesiogiai pradurtos.
Išvada
Santrauka: Elastomerų modifikavimo, siekiant pagerinti neaustinių medžiagų tvirtumą, principas iš esmės yra sujungti standžią, bet trapią polipropileno matricą su minkšta, labai elastinga guma, sukuriant efektyvią energijos išsklaidymo sistemą medžiagoje.
Mikroskopiniais mechaniniais mechanizmais sukeldamas įtrūkimus, užkirsdamas kelią įtrūkimams ir skatindamas šlyties takumą, išoriškai veikianti destruktyvi energija (smūgis, plyšimas) paverčiama dideliu kiekiu mažyčio, neardomojo deformacinio darbo. Tai makroskopiškai pagerina medžiagos atsparumą smūgiams, atsparumą plyšimui ir pailgėjimą plyšimo metu, paversdama susukto rišimo neaustinį audinį iš „trapaus“ į „tvirtą“. Tai panašu į plieninių strypų pridėjimą prie cemento, kuris ne tik padidina stiprumą, bet, dar svarbiau, suteikia jam esminį tvirtumą.
Dongguan Liansheng Neaustinės technologijos Co., Ltd.buvo įkurta 2020 m. gegužės mėn. Tai didelio masto neaustinių audinių gamybos įmonė, integruojanti mokslinius tyrimus ir plėtrą, gamybą ir pardavimus. Ji gali gaminti įvairių spalvų PP neaustinius audinius, kurių plotis mažesnis nei 3,2 metro, nuo 9 gramų iki 300 gramų.
Įrašo laikas: 2025 m. lapkričio 16 d.