Dobre, poďme si podrobne vysvetliť princíp modifikácie elastoméru na zlepšenie húževnatostinetkané textílie spunbondToto je typický príklad dosiahnutia vysokého výkonu „maximalizáciou silných stránok a minimalizáciou slabých stránok“ prostredníctvom materiálových kompozitov.
Základné koncepty: Húževnatosť vs. krehkosť
Najprv si vysvetlime pojem „húževnatosť“. Húževnatosť je schopnosť materiálu absorbovať energiu a podliehať plastickej deformácii, až kým sa pod napätím nerozbije. Materiál s dobrou húževnatosťou je pevný aj pružný, čo si vyžaduje značné množstvo práce na rozlomenie.
Krehké materiály (ako napríklad nemodifikovaný polypropylén): Pri vonkajšej sile sa molekulárne reťazce nestihnú preskupiť, napätie sa koncentruje v miestach defektov, čo priamo vedie k rýchlemu lomu a nízkemu predĺženiu pri pretrhnutí.
Húževnaté materiály: Pod vplyvom vonkajšej sily sa môžu poddať a podrobiť plastickej deformácii, pričom pri tomto procese spotrebúvajú veľké množstvo energie, a tým odolávajú lomu.
Hlavným účelom modifikácie elastomérov je transformácia semikryštalických polymérov, ako je polypropylén, z krehkého lomu na tvárny lom.
Podrobné princípy modifikácie elastomérov
Princíp možno pochopiť z mikroskopickej aj makroskopickej úrovne. Jadro spočíva v časticiach elastoméru, ktoré pôsobia ako body koncentrácie napätia a absorbéry energie.
1. Mikroskopický mechanický mechanizmus: Indukcia a ukončenie praskania, podpora šmykového klzu
Toto je najdôležitejší princíp. Keď je spunbondová tkanina vystavená vonkajším silám (ako je roztrhnutie alebo náraz), prebiehajú v nej nasledujúce procesy:
a) Koncentrácia napätia a iniciácia praskania
Elastoméry (ako napríklad EPDM, POE) sú typicky nekompatibilné alebo čiastočne kompatibilné s polypropylénovou matricou. Preto sú po zmiešaní distribuované ako drobné, dispergované „ostrovčekové“ štruktúry v rámci súvislej polypropylénovej „morskej“ fázy.
Keďže modul elastoméru je oveľa nižší ako modul polypropylénu, na rozhraní medzi týmito dvoma fázami dochádza pri pôsobení vonkajších síl k veľkej koncentrácii napätia.
Tieto body koncentrácie napätia sa stávajú iniciačnými bodmi pre vznik trhlín. Trhlina nie je trhlina, ale skôr mikroporézna štruktúra zväzkov vlákien kolmá na smer napätia, ktorá je vnútorne stále spojená polymérnymi vláknami. Vznik trhlín absorbuje veľké množstvo energie.
b) Ukončenie praskania a tvorba šmykového pásu
Druhou kľúčovou úlohou elastomérových častíc je ukončenie tvorby trhlín. Keď sa trhlina počas svojho šírenia stretne s flexibilnými elastomérovými časticami, pole vysokého napätia na jej hrote sa otupí, čím sa zabráni jej premene na fatálne makroskopické trhliny.
Súčasne koncentrácia napätia vyvoláva aj šmykové deformácie v polypropylénovej matrici. To sa týka relatívneho posunu a preorientovania molekulárnych reťazcov polypropylénu pod šmykovým napätím, čím sa vytvárajú šmykové pásy; tento proces si tiež vyžaduje značné množstvo energie.
c) Synergický mechanizmus rozptylu energie
V konečnom dôsledku sa externe aplikovaná energia rozptyľuje predovšetkým nasledujúcimi cestami:
Tvorba početných prasklín: spotreba energie.
Deformácia a lom samotných elastomérových častíc: spotreba energie.
Šmykové deformovanie matrice: spotreba energie.
Oddeľovanie medzifázových vrstiev: častice elastoméru sa odlupujú od matrice, spotreba energie.
Tento proces výrazne zvyšuje prácu potrebnú na lom materiálu, čo sa makroskopicky prejavuje ako výrazné zlepšenie rázovej húževnatosti a odolnosti proti roztrhnutiu, pričom sa zároveň podstatne zvyšuje predĺženie pri pretrhnutí.
2. Zmeny fázovej štruktúry: Ovplyvnenie správania sa kryštalizácie
Pridanie elastomérov nielenže pôsobí ako fyzikálna „prísada“, ale ovplyvňuje aj mikroštruktúru polypropylénu.
Rafinácia sférolitov: Častice elastoméru môžu pôsobiť ako heterogénne nukleačné miesta, čím narúšajú pravidelné usporiadanie molekulárnych reťazcov polypropylénu a spôsobujú ich kryštalizáciu do jemnejších a hustejších sférolitov.
Zlepšenie rozhrania: Použitím kompatibilizátorov je možné zlepšiť medzifázovú adhéziu medzi elastomérom a polypropylénovou matricou, čím sa zabezpečí efektívny prenos napätia z matrice na častice elastoméru, čím sa účinnejšie vyvolávajú trhliny a šmykové pásy.
Špecifické aplikácie pri výrobe netkaných textílií typu Spunbond
Aplikácia vyššie uvedených princípov na výrobu netkaných textílií typu spunbond má nasledujúce účinky:
Zvýšená húževnatosť jednotlivých vlákien:
Počas procesu spriadania sa polypropylénová tavenina obsahujúca elastoméry naťahuje do vlákien. Modifikované vlákna sa stávajú tuhšími. Vplyvom vonkajšej sily sú vlákna menej náchylné na krehký lom a môžu podliehať väčšej plastickej deformácii, čím absorbujú viac energie.
Posilnenie a spevnenie štruktúry optickej siete:
Počas valcovania výstuže za tepla sa vlákna spájajú v mieste valcovania. Vlákna s lepšou húževnatosťou sa s menšou pravdepodobnosťou okamžite pretrhnú v mieste valcovania, keď sú vystavené trhacím silám.
Vonkajšie sily sa dajú efektívnejšie prerozdeliť v celej optickej sieti. Keď je vlákno vystavené značnému namáhaniu, môže preniesť toto namáhanie na okolité vlákna prostredníctvom deformácie, čím sa zabráni rýchlemu zlyhaniu spôsobenému koncentráciou napätia.
Skok vpred v odolnosti proti roztrhnutiu a prepichnutiu:
Odolnosť proti roztrhnutiu: Roztrhnutie je proces šírenia trhlín. Častice elastoméru účinne iniciujú a ukončujú početné mikrotrhliny, čím bránia ich zlúčeniu do makroskopických trhlín, čím výrazne spomaľujú proces roztrhnutia.
Odolnosť proti prepichnutiu: Prepichnutie je zložitá kombinácia nárazu a roztrhnutia. Vysokopevnostné materiály môžu podliehať rozsiahlej deformácii a poddajnosti, keď ich prepichne cudzí predmet, čím ho zapuzdria namiesto priameho prepichnutia.
Záver
Súhrn: Princíp modifikácie elastomérov na zlepšenie húževnatosti netkaných textílií vyrobených metódou spunbond spočíva v podstate v kombinácii tuhej, ale krehkej polypropylénovej matrice s mäkkou, vysoko elastickou gumou, čím sa v materiáli vytvorí efektívny systém na rozptyl energie.
Vyvolaním praskania, ukončením trhlín a podporovaním šmykového deformovania prostredníctvom mikroskopických mechanických mechanizmov sa deštruktívna energia (náraz, trhanie) aplikovaná zvonku premieňa na veľké množstvo drobnej, nedeštruktívnej deformačnej práce. To makroskopicky zlepšuje odolnosť materiálu proti nárazu, odolnosť proti roztrhnutiu a predĺženie pri pretrhnutí, čím sa netkaná textília typu spunbond mení z „krehkej“ na „húževnatú“. Je to podobné ako pridanie oceľových tyčí do cementu, čo nielen zvyšuje pevnosť, ale čo je dôležitejšie, poskytuje kľúčovú húževnatosť.
Dongguan Liansheng Non woven Technology Co., Ltd.bola založená v máji 2020. Je to rozsiahly podnik na výrobu netkaných textílií, ktorý integruje výskum a vývoj, výrobu a predaj. Dokáže vyrábať rôzne farby netkaných textílií z PP spunbond so šírkou menšou ako 3,2 metra od 9 gramov do 300 gramov.
Čas uverejnenia: 16. novembra 2025