OK, la oss forklare i detalj prinsippet for elastomermodifisering for å forbedre seigheten tilspunnede ikke-vevde stofferDette er et typisk eksempel på å oppnå høy ytelse ved å «maksimere styrker og minimere svakheter» gjennom materialkompositter.
Kjernebegreper: Seighet vs. sprøhet
La oss først forstå «seighet». Seighet er et materiales evne til å absorbere energi og gjennomgå plastisk deformasjon inntil det brister under belastning. Et materiale med god seighet er både sterkt og spenstig, og krever en betydelig mengde arbeid for å briste.
Sprø materialer (som umodifisert polypropylen): Under ytre påvirkning har ikke molekylkjedene tid til å omorganisere seg, spenningen konsentreres ved defekter, noe som direkte fører til rask brudd og lav forlengelse ved brudd.
Tøffe materialer: Under ytre krefter kan de gi etter og gjennomgå plastisk deformasjon, noe som forbruker mye energi i prosessen, og dermed motstår brudd.
Kjerneformålet med elastomermodifisering er å transformere semikrystallinske polymerer som polypropylen fra sprø bruddatferd til duktil bruddatferd.
Detaljerte prinsipper for elastomermodifisering
Prinsippet kan forstås fra både mikroskopisk og makroskopisk nivå. Kjernen ligger i elastomerpartiklene som fungerer som spenningskonsentrasjonspunkter og energiabsorbenter.
1. Mikroskopisk mekanisk mekanisme: Induksjon og avslutning av sprekkdannelser, fremme av skjærutbytte
Dette er det viktigste prinsippet. Når spunbond-stoff utsettes for ytre krefter (som riving eller støt), skjer følgende prosesser internt:
a) Stresskonsentrasjon og initiering av galskap
Elastomerer (som EPDM, POE) er vanligvis inkompatible eller delvis kompatible med polypropylenmatrisen. Derfor fordeles de etter blanding som små, spredte «øy»-strukturer i en kontinuerlig polypropylen-«sjø»-fase.
Siden elastomerens modul er mye lavere enn polypropylens, oppstår det en stor spenningskonsentrasjon ved grenseflaten mellom de to fasene når de utsettes for ytre krefter.
Disse spenningskonsentrasjonspunktene blir startpunktene for krakelering. Krakkelering er ikke en sprekk, men snarere en mikroporøs fiberbuntstruktur vinkelrett på spenningsretningen, fortsatt forbundet internt med polymerfibre. Dannelsen av krakelering absorberer en stor mengde energi.
b) Sprekkdannelse og dannelse av skjærbånd
Den andre viktige rollen til elastomerpartikler er å stoppe oppsprekking. Når oppsprekking møter fleksible elastomerpartikler under forplantningen, blir høyspenningsfeltet i spissen avstumpet, noe som forhindrer at oppsprekkingen utvikler seg til fatale makroskopiske sprekker.
Samtidig induserer spenningskonsentrasjon også skjærflyt i polypropylenmatrisen. Dette refererer til den relative glidningen og reorienteringen av polypropylenmolekylkjeder under skjærspenning, og danner skjærbånd; denne prosessen krever også en betydelig mengde energi.
c) Synergistisk energispredningsmekanisme
Til syvende og sist blir den eksternt tilførte energien hovedsakelig forsvunnet gjennom følgende veier:
Danner en rekke krakeleringer: energiforbruk.
Deformasjon og brudd i selve elastomerpartiklene: energiforbruk.
Skjærutbytte av matrisen: energiforbruk.
Grensesnittavbinding: elastomerpartiklene løsner fra matrisen, energiforbruk.
Denne prosessen øker arbeidet som kreves for materialbrudd betydelig, noe som makroskopisk manifesteres som en betydelig forbedring i slagfasthet og rivemotstand, samtidig som det øker bruddforlengelsen betydelig.
2. Endringer i fasestruktur: Påvirkning av krystalliseringsatferd
Tilsetningen av elastomerer fungerer ikke bare som et fysisk «additiv», men påvirker også mikrostrukturen til polypropylen.
Raffinering av sfærulitter: Elastomerpartikler kan fungere som heterogene kimdannelsessteder, forstyrre den regelmessige ordningen av polypropylenmolekylkjeder og få dem til å krystallisere til finere, tettere sfærulittstrukturer.
Forbedring av grensesnittet: Ved å bruke kompatibilisatorer kan grensesnittadhesjonen mellom elastomeren og polypropylenmatrisen forbedres, noe som sikrer at spenninger kan overføres effektivt fra matrisen til elastomerpartiklene, og dermed mer effektivt indusere sprekker og skjærbånddannelse.
Spesifikke bruksområder i produksjon av spunbond-ikke-vevd stoff
Anvendelse av prinsippene ovenfor på produksjon av spunbond-ikke-vevde stoffer har følgende effekter:
Forbedret seighet av individuelle fibre:
Under spinningsprosessen strekkes polypropylensmelten som inneholder elastomerer til fibre. De modifiserte fibrene blir selv hardere. Under ytre påvirkning er fibrene mindre utsatt for sprøbrudd og kan gjennomgå større plastisk deformasjon, noe som absorberer mer energi.
Styrking og herding av fibernettstrukturen:
Under varmvalsingsarmering smelter fibrene sammen ved valsepunktet. Fibre med bedre seighet har mindre sannsynlighet for å brekke umiddelbart ved valsepunktet når de utsettes for rivekrefter.
Eksterne krefter kan omfordeles mer effektivt gjennom fibernettverket. Når en fiber utsettes for betydelig belastning, kan den overføre belastningen til omkringliggende fibre gjennom deformasjon, noe som forhindrer rask svikt forårsaket av belastningskonsentrasjon.
Et sprang fremover innen rive- og punkteringsmotstand:
Rivemotstand: Riving er prosessen med sprekkforplantning. Elastomerpartikler initierer og avslutter effektivt en rekke mikrosprekker, og hindrer dem i å samle seg til makroskopiske sprekker, noe som reduserer riveprosessen betraktelig.
Punkteringsmotstand: Punktering er en kompleks kombinasjon av støt og riving. Materialer med høy seighet kan gjennomgå omfattende flyt og deformasjon når et fremmedlegeme gjennomborer, og innkapsler det gjennomborende objektet i stedet for å bli direkte punktert.
Konklusjon
Sammendrag: Prinsippet bak elastomermodifisering for å forbedre seigheten til spunbond nonwovens er i hovedsak å kombinere en stiv, men sprø polypropylenmatrise med en myk, svært elastisk gummi, og dermed konstruere et effektivt energispredningssystem i materialet.
Ved å indusere krakelering, avslutte sprekker og fremme skjærflyt gjennom mikroskopiske mekaniske mekanismer, omdannes den destruktive energien (støt, riving) som påføres eksternt til en stor mengde lite, ikke-destruktivt deformasjonsarbeid. Dette forbedrer makroskopisk materialets slagfasthet, rivemotstand og bruddforlengelse, og transformerer spunnbundet ikke-vevd stoff fra "skjørt" til "seigt". Dette ligner på å tilsette stålstenger til sement, noe som ikke bare øker styrken, men enda viktigere, gir avgjørende seighet.
Dongguan Liansheng Non Woven Technology Co., Ltd.ble etablert i mai 2020. Det er en storstilt produksjonsbedrift for ikke-vevde stoffer som integrerer forskning og utvikling, produksjon og salg. Den kan produsere PP spunbond ikke-vevde stoffer i forskjellige farger med en bredde på mindre enn 3,2 meter, fra 9 gram til 300 gram.
Publisert: 16. november 2025