Certo, vamos explicar em detalhes o princípio da modificação de elastômeros para melhorar a resistência detecidos não tecidos spunbondEste é um exemplo típico de como alcançar alto desempenho "maximizando os pontos fortes e minimizando os pontos fracos" por meio de materiais compósitos.
Conceitos básicos: resistência versus fragilidade
Primeiramente, vamos entender o que é "tenacidade". Tenacidade é a capacidade de um material absorver energia e sofrer deformação plástica até se fraturar sob tensão. Um material com boa tenacidade é forte e resiliente, exigindo uma quantidade significativa de energia para se fraturar.
Materiais frágeis (como o polipropileno não modificado): Sob força externa, as cadeias moleculares não têm tempo para se rearranjar, a tensão se concentra nos defeitos, levando diretamente à fratura rápida e baixa elongação na ruptura.
Materiais resistentes: sob força externa, eles podem ceder e sofrer deformação plástica, consumindo uma grande quantidade de energia no processo, resistindo assim à fratura.
O principal objetivo da modificação de elastômeros é transformar polímeros semicristalinos, como o polipropileno, de um comportamento de fratura frágil para um comportamento de fratura dúctil.
Princípios detalhados da modificação de elastômeros
O princípio pode ser compreendido tanto em nível microscópico quanto macroscópico. A essência reside nas partículas de elastômero que atuam como pontos de concentração de tensão e absorvedores de energia.
1. Mecanismo Mecânico Microscópico: Indução e Terminação de Fissuração, Promoção do Escoamento ao Cisalhamento
Este é o princípio mais crucial. Quando o tecido spunbond é submetido a forças externas (como rasgos ou impactos), os seguintes processos ocorrem internamente:
a) Estresse, Concentração e Início da Perturbação
Os elastômeros (como EPDM e POE) são tipicamente incompatíveis ou parcialmente compatíveis com a matriz de polipropileno. Portanto, após a mistura, eles se distribuem como pequenas estruturas dispersas, semelhantes a "ilhas", dentro de uma fase contínua de polipropileno, que funciona como um "mar".
Como o módulo do elastômero é muito menor que o do polipropileno, ocorre uma grande concentração de tensão na interface entre as duas fases quando submetidas a forças externas.
Esses pontos de concentração de tensão tornam-se os pontos de iniciação para o craqueamento. O craqueamento não é uma trinca, mas sim uma estrutura de feixe de fibras microporosas perpendicular à direção da tensão, ainda conectada internamente por fibras de polímero. A formação do craqueamento absorve uma grande quantidade de energia.
b) Terminação de fissuras e formação de bandas de cisalhamento
A segunda função essencial das partículas de elastômero é interromper a formação de microfissuras. Quando uma microfissuração encontra partículas flexíveis de elastômero durante sua propagação, o campo de alta tensão em sua extremidade é atenuado, impedindo que a microfissuração se transforme em fissuras macroscópicas fatais.
Simultaneamente, a concentração de tensão também induz o escoamento por cisalhamento na matriz de polipropileno. Isso se refere ao deslizamento relativo e à reorientação das cadeias moleculares de polipropileno sob tensão de cisalhamento, formando bandas de cisalhamento; esse processo também requer uma quantidade significativa de energia.
c) Mecanismo de Dissipação de Energia Sinérgica
Em última análise, a energia aplicada externamente é dissipada principalmente através dos seguintes caminhos:
Gerando inúmeros problemas: consumo de energia.
Deformação e fratura das próprias partículas de elastômero: consumo de energia.
Deformação plástica por cisalhamento da matriz: consumo de energia.
Descolamento interfacial: as partículas de elastômero se desprendem da matriz, consumindo energia.
Este processo aumenta significativamente o trabalho necessário para a fratura do material, manifestando-se macroscopicamente como uma melhoria significativa na resistência ao impacto e ao rasgo, além de aumentar substancialmente o alongamento na ruptura.
2. Alterações na estrutura de fase: afetando o comportamento de cristalização
A adição de elastômeros não atua apenas como um "aditivo" físico, mas também afeta a microestrutura do polipropileno.
Refinamento de esferulitos: Partículas de elastômero podem atuar como sítios de nucleação heterogênea, interrompendo o arranjo regular das cadeias moleculares de polipropileno e fazendo com que elas se cristalizem em estruturas de esferulitos mais finas e densas.
Melhorando a interface: Ao utilizar compatibilizantes, a adesão interfacial entre o elastômero e a matriz de polipropileno pode ser melhorada, garantindo que a tensão seja transferida de forma eficaz da matriz para as partículas de elastômero, induzindo, assim, de forma mais eficaz, fissuras e bandas de cisalhamento.
Aplicações específicas na produção de tecido não tecido spunbond
A aplicação dos princípios acima à produção de tecidos não tecidos spunbond tem os seguintes efeitos:
Maior resistência das fibras individuais:
Durante o processo de fiação, o polipropileno fundido contendo elastômeros é esticado em fibras. As fibras modificadas tornam-se mais resistentes. Sob força externa, as fibras são menos propensas à fratura frágil e podem sofrer maior deformação plástica, absorvendo mais energia.
Fortalecimento e reforço da estrutura da rede de fibra óptica:
Durante o reforço por laminação a quente, as fibras se fundem no ponto de laminação. Fibras com maior tenacidade têm menor probabilidade de se romperem instantaneamente no ponto de laminação quando submetidas a forças de tração.
As forças externas podem ser redistribuídas de forma mais eficaz por toda a rede de fibras. Quando uma fibra é submetida a uma tensão significativa, ela pode transferir essa tensão para as fibras vizinhas por meio de deformação, evitando falhas rápidas causadas pela concentração de tensão.
Um grande avanço na resistência a rasgos e perfurações:
Resistência ao rasgo: O rasgo é o processo de propagação de fissuras. As partículas de elastômero iniciam e interrompem eficazmente inúmeras microfissuras, impedindo que se unam em fissuras macroscópicas, o que retarda significativamente o processo de rasgo.
Resistência à perfuração: A perfuração é uma combinação complexa de impacto e rasgo. Materiais de alta tenacidade podem sofrer deformação e cedência significativas quando um objeto estranho os perfura, encapsulando o objeto perfurante em vez de serem perfurados diretamente.
Conclusão
Resumo: O princípio da modificação de elastômeros para melhorar a resistência de não tecidos spunbond consiste essencialmente em combinar uma matriz de polipropileno rígida, porém quebradiça, com uma borracha macia e altamente elástica, construindo um sistema eficiente de dissipação de energia dentro do material.
Ao induzir fissuras, interromper trincas e promover o escoamento por cisalhamento através de mecanismos mecânicos microscópicos, a energia destrutiva (impacto, rasgo) aplicada externamente é convertida em uma grande quantidade de trabalho de deformação minúsculo e não destrutivo. Isso melhora macroscopicamente a resistência ao impacto, a resistência ao rasgo e o alongamento na ruptura do material, transformando o tecido não tecido spunbond de "frágil" para "resistente". Isso é semelhante a adicionar barras de aço ao cimento, o que não apenas aumenta a resistência, mas, mais importante, proporciona tenacidade crucial.
Tecnologia não tecida Co. de Dongguan Liansheng, Ltd.Foi fundada em maio de 2020. É uma empresa de produção em larga escala de tecido não tecido, integrando pesquisa e desenvolvimento, produção e vendas. Ela pode produzir tecidos não tecidos spunbond de PP em diversas cores, com largura inferior a 3,2 metros e gramaturas de 9 a 300 gramas.
Data da publicação: 16/11/2025