Okej, låt oss förklara i detalj principen för elastomermodifiering för att förbättra segheten hosspunbond nonwoven-tygerDetta är ett typiskt exempel på hur man uppnår hög prestanda genom att ”maximera styrkor och minimera svagheter” med hjälp av materialkompositer.
Kärnbegrepp: Seghet kontra sprödhet
Låt oss först förstå "seghet". Seghet är ett materials förmåga att absorbera energi och genomgå plastisk deformation tills det spricker under spänning. Ett material med god seghet är både starkt och elastiskt, vilket kräver en betydande mängd arbete för att spricka.
Sköra material (såsom omodifierad polypropen): Under yttre kraft hinner molekylkedjorna inte omorganiseras, spänningen koncentreras vid defekter, vilket direkt leder till snabb brottförlängning och låg brottöjning.
Tuffa material: Under yttre kraft kan de ge efter och genomgå plastisk deformation, vilket förbrukar en stor mängd energi i processen och därmed motstår brott.
Kärnsyftet med elastomermodifiering är att omvandla halvkristallina polymerer som polypropen från sprött brottbeteende till duktilt brottbeteende.
Detaljerade principer för elastomermodifiering
Principen kan förstås från både mikroskopisk och makroskopisk nivå. Kärnan ligger i elastomerpartiklarna som fungerar som spänningskoncentrationspunkter och energiabsorbenter.
1. Mikroskopisk mekanisk mekanism: Induktion och avslutning av sprickbildning, främjande av skjuvutbyte
Detta är den viktigaste principen. När spunbondtyg utsätts för yttre krafter (såsom rivning eller stötar) sker följande processer internt:
a) Stresskoncentration och initiering av krackelering
Elastomerer (såsom EPDM, POE) är vanligtvis inkompatibla eller delvis kompatibla med polypropenmatrisen. Därför distribueras de efter blandning som små, dispergerade "ö"-strukturer inom en kontinuerlig polypropen-"havs"-fas.
Eftersom elastomerens modul är mycket lägre än polypropens, uppstår en stor spänningskoncentration vid gränssnittet mellan de två faserna när den utsätts för yttre krafter.
Dessa spänningskoncentrationspunkter blir initieringspunkterna för sprickbildning. Sprickbildning är inte en spricka, utan snarare en mikroporös fiberbuntstruktur vinkelrät mot spänningsriktningen, fortfarande internt sammankopplad av polymerfibrer. Bildningen av sprickbildning absorberar en stor mängd energi.
b) Sprickbildning och skjuvbandsbildning
Elastomerpartiklarnas andra viktiga roll är att stoppa sprickbildning. När sprickbildningen stöter på flexibla elastomerpartiklar under sin utbredning, avtrubbas högspänningsfältet vid dess spets, vilket förhindrar att sprickbildningen utvecklas till dödliga makroskopiska sprickor.
Samtidigt inducerar spänningskoncentrationen även skjuvböjning i polypropenmatrisen. Detta hänvisar till den relativa glidningen och omorienteringen av polypropenmolekylkedjor under skjuvspänning, vilket bildar skjuvband; denna process kräver också en betydande mängd energi.
c) Synergistisk energiförlustmekanism
I slutändan avleds den externt applicerade energin huvudsakligen genom följande vägar:
Bildar många sprickbildningar: energiförbrukning.
Deformation och brott i själva elastomerpartiklarna: energiförbrukning.
Skjuvutbyte av matrisen: energiförbrukning.
Gränssnittsavbindning: elastomerpartiklarna lossnar från matrisen, energiförbrukning.
Denna process ökar avsevärt det arbete som krävs för materialbrott, vilket makroskopiskt manifesteras som en betydande förbättring av slaghållfasthet och rivmotstånd, samtidigt som den avsevärt ökar brottöjningen.
2. Förändringar i fasstruktur: Påverkan på kristallisationsbeteendet
Tillsatsen av elastomerer fungerar inte bara som ett fysiskt "additiv" utan påverkar även polypropenens mikrostruktur.
Raffinering av sfäroliter: Elastomerpartiklar kan fungera som heterogena kärnbildningsställen, vilket stör det regelbundna arrangemanget av polypropenmolekylkedjor och får dem att kristallisera till finare, tätare sfärolitstrukturer.
Förbättra gränssnittet: Genom att använda kompatibiliserande medel kan gränssnittsvidhäftningen mellan elastomeren och polypropenmatrisen förbättras, vilket säkerställer att spänningar effektivt kan överföras från matrisen till elastomerpartiklarna, vilket mer effektivt framkallar sprickor och skjuvbandning.
Specifika tillämpningar inom produktion av spunbond-fibertyg
Att tillämpa ovanstående principer på produktion av spunbond-fiberdukar har följande effekter:
Förbättrad seghet hos enskilda fibrer:
Under spinningsprocessen sträcks polypropensmältan som innehåller elastomerer till fibrer. De modifierade fibrerna blir själva segare. Under yttre kraft är fibrerna mindre benägna att spricka och kan genomgå större plastisk deformation, vilket absorberar mer energi.
Förstärkning och härdning av fibernätstrukturen:
Under varmvalsningsarmering smälter fibrerna samman vid valsningspunkten. Fibrer med bättre seghet är mindre benägna att gå sönder direkt vid valsningspunkten när de utsätts för rivkrafter.
Externa krafter kan omfördelas mer effektivt i hela fibernätet. När en fiber utsätts för betydande stress kan den överföra stressen till omgivande fibrer genom deformation, vilket förhindrar snabba fel orsakade av stresskoncentration.
Ett steg framåt inom riv- och punkteringsmotstånd:
Rivhållfasthet: Rivning är processen där sprickor fortplantar sig. Elastomerpartiklar initierar och avslutar effektivt ett flertal mikrosprickor, vilket förhindrar att de bildar makroskopiska sprickor, vilket avsevärt saktar ner rivningsprocessen.
Punkteringsmotstånd: Punktering är en komplex kombination av slag och rivmotstånd. Höghållfasta material kan utsättas för omfattande flytningar och deformationer när ett främmande föremål genomborras, vilket inkapslar det genomborrande föremålet istället för att punkteras direkt.
Slutsats
Sammanfattning: Principen för elastomermodifiering för att förbättra segheten hos spunbond nonwovens är i huvudsak att kombinera en styv men spröd polypropenmatris med ett mjukt, mycket elastiskt gummi, vilket skapar ett effektivt energiavledningssystem i materialet.
Genom att framkalla sprickbildning, avsluta sprickor och främja skjuvböjning genom mikroskopiska mekaniska mekanismer omvandlas den destruktiva energin (slag, rivning) som appliceras externt till en stor mängd liten, icke-destruktiv deformationskraft. Detta förbättrar makroskopiskt materialets slaghållfasthet, rivhållfasthet och brottöjning, vilket omvandlar spunbond nonwoven-tyg från "ömtåligt" till "segt". Detta liknar att lägga stålstänger till cement, vilket inte bara ökar styrkan utan, ännu viktigare, ger avgörande seghet.
Dongguan Liansheng Non Woven Technology Co., Ltd.grundades i maj 2020. Det är ett storskaligt företag för produktion av non-woven-tyger som integrerar forskning och utveckling, produktion och försäljning. Det kan producera olika färger av PP spunbond non-woven-tyger med en bredd på mindre än 3,2 meter, från 9 gram till 300 gram.
Publiceringstid: 16 november 2025