Oké, laten we het principe van elastomeermodificatie om de taaiheid vanspingebonden non-woven stoffenDit is een typisch voorbeeld van het bereiken van hoge prestaties door ‘het maximaliseren van sterke punten en het minimaliseren van zwakke punten’ door middel van composietmaterialen.
Kernconcepten: Taaiheid versus broosheid
Laten we eerst eens kijken naar "taaiheid". Taaiheid is het vermogen van een materiaal om energie te absorberen en plastisch te vervormen totdat het onder spanning breekt. Een materiaal met een goede taaiheid is zowel sterk als veerkrachtig, en vereist veel arbeid om te breken.
Broze materialen (zoals ongemodificeerd polypropyleen): Onder invloed van externe krachten krijgen de moleculaire ketens geen tijd om zich te herschikken. De spanning concentreert zich op defecten, wat direct leidt tot snelle breuk en lage rek bij breuk.
Sterke materialen: Onder invloed van externe krachten kunnen ze meegeven en plastisch vervormen. Hierbij is veel energie nodig, waardoor ze breukbestendig zijn.
Het hoofddoel van elastomeermodificatie is om semi-kristallijne polymeren zoals polypropyleen te transformeren van bros breukgedrag naar ductiel breukgedrag.
Gedetailleerde principes van elastomeermodificatie
Het principe kan zowel op microscopisch als macroscopisch niveau worden begrepen. De kern ligt in de elastomeerdeeltjes die fungeren als spanningsconcentratiepunten en energieabsorbeerders.
1. Microscopisch mechanisch mechanisme: inductie en beëindiging van craqueleren, bevordering van de schuifopbrengst
Dit is het meest cruciale principe. Wanneer spingebonden textiel wordt blootgesteld aan externe krachten (zoals scheuren of stoten), vinden de volgende processen intern plaats:
a) Stressconcentratie en het ontstaan van craquelé
Elastomeren (zoals EPDM en POE) zijn doorgaans niet of slechts gedeeltelijk compatibel met de polypropyleenmatrix. Na het mengen worden ze daarom verdeeld als kleine, verspreide "eilandstructuren" binnen een continue polypropyleen "zee"-fase.
Omdat de modulus van het elastomeer veel lager is dan die van polypropyleen, ontstaat er een grote spanningsconcentratie op het grensvlak tussen de twee fasen wanneer er externe krachten op worden uitgeoefend.
Deze spanningsconcentratiepunten worden de startpunten voor haarscheurtjes. Haarscheurtjes zijn geen scheur, maar een microporeuze vezelbundelstructuur loodrecht op de spanningsrichting, intern nog steeds verbonden door polymeervezels. De vorming van haarscheurtjes absorbeert een grote hoeveelheid energie.
b) Crazing-beëindiging en vorming van schuifbanden
De tweede belangrijke rol van elastomeerdeeltjes is het stoppen van haarscheurvorming. Wanneer haarscheurvorming tijdens de voortplanting in aanraking komt met flexibele elastomeerdeeltjes, wordt het hoge spanningsveld aan de punt afgestompt, waardoor wordt voorkomen dat de haarscheurvorming zich ontwikkelt tot fatale macroscopische scheuren.
Tegelijkertijd induceert spanningsconcentratie ook schuifspanning in de polypropyleenmatrix. Dit verwijst naar de relatieve slip en heroriëntatie van polypropyleenmolecuulketens onder schuifspanning, waardoor schuifbanden ontstaan; dit proces vereist ook een aanzienlijke hoeveelheid energie.
c) Synergetisch energieafvoermechanisme
Uiteindelijk wordt de extern toegepaste energie voornamelijk via de volgende routes afgevoerd:
Vorming van talrijke haarscheurtjes: energieverbruik.
Vervorming en breuk van de elastomeerdeeltjes zelf: energieverbruik.
Schuifvloeiing van de matrix: energieverbruik.
Loslaten van de grensvlakken: de elastomeerdeeltjes laten zich los van de matrix, energieverbruik.
Door dit proces is er aanzienlijk meer werk nodig om het materiaal te laten breken. Dit uit zich macroscopisch in een duidelijke verbetering van de slagvastheid en scheurweerstand. Ook de breukrek neemt hierdoor aanzienlijk toe.
2. Fasestructuurveranderingen: invloed op kristallisatiegedrag
De toevoeging van elastomeren fungeert niet alleen als een fysiek ‘additief’, maar beïnvloedt ook de microstructuur van polypropyleen.
Sferulieten verfijnen: Elastomeerdeeltjes kunnen fungeren als heterogene nucleatieplaatsen, waardoor de regelmatige rangschikking van de moleculaire ketens van polypropyleen wordt verstoord en deze kristalliseren tot fijnere, dichtere sferulietstructuren.
Verbetering van de interface: Door gebruik te maken van compatibilizers kan de hechting aan het grensvlak tussen het elastomeer en de polypropyleenmatrix worden verbeterd. Hierdoor kan spanning effectiever worden overgedragen van de matrix naar de elastomeerdeeltjes en kunnen er effectiever crazes en schuifbanden worden veroorzaakt.
Specifieke toepassingen in de productie van spingebonden non-woven stoffen
Wanneer bovenstaande principes worden toegepast op de productie van spingebonden non-wovens, ontstaan de volgende effecten:
Verbeterde taaiheid van individuele vezels:
Tijdens het spinproces wordt de polypropyleensmelt met elastomeren uitgerekt tot vezels. De gemodificeerde vezels zelf worden taaier. Onder invloed van externe krachten zijn de vezels minder vatbaar voor brosse breuk en kunnen ze meer plastisch vervormen, waardoor ze meer energie absorberen.
Versterking en versteviging van de glasvezelnetwerkstructuur:
Bij het warmwalsen van wapening smelten de vezels samen op het walspunt. Vezels met een hogere taaiheid breken minder snel bij het walspunt wanneer ze worden blootgesteld aan scheurkrachten.
Externe krachten kunnen effectiever over het hele glasvezelnetwerk worden verdeeld. Wanneer een glasvezel aan aanzienlijke spanning wordt blootgesteld, kan deze de spanning door vervorming overbrengen op omliggende vezels, waardoor snelle breuk door spanningsconcentratie wordt voorkomen.
Een sprong voorwaarts in scheur- en perforatieweerstand:
Scheurweerstand: Scheurvorming is het proces van scheurvoortplanting. Elastomeerdeeltjes initiëren en beëindigen effectief talrijke microscheuren, waardoor wordt voorkomen dat ze samensmelten tot macroscopische scheuren, wat het scheurproces aanzienlijk vertraagt.
Perforatieweerstand: Perforatie is een complexe combinatie van impact en scheuren. Materialen met een hoge taaiheid kunnen sterk vervormen wanneer een vreemd voorwerp doordringt, waardoor het doordringende voorwerp wordt ingekapseld in plaats van direct te worden doorboord.
Conclusie
Samenvatting: Het principe van elastomeermodificatie om de taaiheid van spingebonden non-wovens te verbeteren, bestaat in essentie uit het combineren van een stijve maar broze polypropyleenmatrix met een zacht, zeer elastisch rubber, waardoor een efficiënt energieafvoersysteem in het materiaal ontstaat.
Door het veroorzaken van haarscheurtjes, het stoppen van scheuren en het bevorderen van schuifvloeiing via microscopische mechanische mechanismen, wordt de extern toegepaste destructieve energie (impact, scheuren) omgezet in een grote hoeveelheid kleine, niet-destructieve vervorming. Dit verbetert macroscopisch de slagvastheid, scheurweerstand en breukrek van het materiaal, waardoor spingebonden non-woven textiel van "kwetsbaar" in "taai" verandert. Dit is vergelijkbaar met het toevoegen van stalen staven aan cement, wat niet alleen de sterkte verhoogt, maar, belangrijker nog, zorgt voor cruciale taaiheid.
Dongguan Liansheng Non-woven Technology Co., Ltd.werd opgericht in mei 2020. Het is een grootschalige productieonderneming voor non-woven stoffen die onderzoek en ontwikkeling, productie en verkoop integreert. Het kan verschillende kleuren PP spingebonden non-wovens produceren met een breedte van minder dan 3,2 meter, van 9 gram tot 300 gram.
Plaatsingstijd: 16-11-2025