Được rồi, chúng ta hãy giải thích chi tiết nguyên lý biến tính chất đàn hồi để cải thiện độ dẻo dai củavải không dệt spunbond. Đây là một ví dụ điển hình về việc đạt được hiệu suất cao bằng cách “phát huy tối đa điểm mạnh và giảm thiểu điểm yếu” thông qua vật liệu composite.
Các khái niệm cốt lõi: Độ bền so với độ giòn
Trước tiên, hãy cùng tìm hiểu về "độ dẻo". Độ dẻo là khả năng hấp thụ năng lượng và chịu biến dạng dẻo của vật liệu cho đến khi bị gãy dưới ứng suất. Một vật liệu có độ dẻo tốt vừa bền vừa đàn hồi, đòi hỏi một lực tác động đáng kể mới có thể gãy.
Vật liệu giòn (như polypropylen chưa biến tính): Dưới tác động của lực bên ngoài, các chuỗi phân tử không có thời gian để sắp xếp lại, ứng suất tập trung tại các khuyết tật, dẫn trực tiếp đến gãy nhanh và độ giãn dài thấp khi đứt.
Vật liệu cứng: Dưới tác động của ngoại lực, chúng có thể bị biến dạng dẻo, tiêu tốn một lượng lớn năng lượng trong quá trình này, do đó chống lại được hiện tượng gãy.
Mục đích cốt lõi của quá trình biến đổi elastomer là chuyển đổi các polyme bán tinh thể như polypropylene từ trạng thái gãy giòn sang trạng thái gãy dẻo.
Nguyên tắc chi tiết về sửa đổi chất đàn hồi
Nguyên lý này có thể được hiểu từ cả cấp độ vi mô và vĩ mô. Cốt lõi nằm ở các hạt elastomer đóng vai trò là điểm tập trung ứng suất và hấp thụ năng lượng.
1. Cơ chế cơ học vi mô: Gây ra và chấm dứt hiện tượng nứt, thúc đẩy khả năng chịu cắt
Đây là nguyên tắc quan trọng nhất. Khi vải spunbond chịu tác động của ngoại lực (như rách hoặc va đập), các quá trình sau sẽ diễn ra bên trong:
a) Tập trung ứng suất và khởi tạo nứt
Các chất đàn hồi (như EPDM, POE) thường không tương thích hoặc tương thích một phần với nền polypropylene. Do đó, sau khi pha trộn, chúng được phân bố dưới dạng các cấu trúc "đảo" nhỏ, phân tán trong pha "biển" polypropylene liên tục.
Do mô đun đàn hồi của chất đàn hồi thấp hơn nhiều so với polypropylen nên ứng suất tập trung lớn sẽ xảy ra tại giao diện giữa hai pha khi chịu tác động của lực bên ngoài.
Những điểm tập trung ứng suất này trở thành điểm khởi đầu cho quá trình nứt nẻ. Nứt nẻ không phải là một vết nứt, mà là một cấu trúc bó sợi vi xốp vuông góc với phương ứng suất, vẫn được kết nối bên trong bằng các sợi polymer. Sự hình thành nứt nẻ hấp thụ một lượng lớn năng lượng.
b) Sự kết thúc nứt nẻ và sự hình thành dải cắt
Vai trò quan trọng thứ hai của các hạt elastomer là ngăn chặn hiện tượng nứt. Khi vết nứt tiếp xúc với các hạt elastomer linh hoạt trong quá trình lan truyền, trường ứng suất cao ở đầu vết nứt sẽ bị cùn đi, ngăn ngừa vết nứt phát triển thành các vết nứt vĩ mô nguy hiểm.
Đồng thời, sự tập trung ứng suất cũng gây ra hiện tượng chảy trượt trong ma trận polypropylene. Điều này đề cập đến sự trượt và định hướng lại tương đối của các chuỗi phân tử polypropylene dưới ứng suất trượt, tạo thành các dải trượt; quá trình này cũng đòi hỏi một lượng năng lượng đáng kể.
c) Cơ chế tiêu tán năng lượng hiệp đồng
Cuối cùng, năng lượng được sử dụng bên ngoài chủ yếu được phân tán thông qua các con đường sau:
Hình thành nhiều vết nứt: tiêu thụ năng lượng.
Sự biến dạng và gãy vỡ của các hạt elastomer: tiêu thụ năng lượng.
Độ biến dạng cắt của ma trận: mức tiêu thụ năng lượng.
Tách liên kết giao diện: các hạt elastomer bong ra khỏi ma trận, tiêu thụ năng lượng.
Quá trình này làm tăng đáng kể công việc cần thiết để phá vỡ vật liệu, biểu hiện ở mức độ vĩ mô là sự cải thiện đáng kể về độ bền va đập và khả năng chống rách, đồng thời cũng làm tăng đáng kể độ giãn dài khi đứt.
2. Thay đổi cấu trúc pha: Ảnh hưởng đến hành vi kết tinh
Việc bổ sung chất đàn hồi không chỉ đóng vai trò là “chất phụ gia” vật lý mà còn ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô của polypropylen.
Tinh chế Spherulite: Các hạt elastomer có thể hoạt động như các vị trí hình thành hạt không đồng nhất, phá vỡ sự sắp xếp thông thường của các chuỗi phân tử polypropylene và khiến chúng kết tinh thành các cấu trúc spherulite mịn hơn, đặc hơn.
Cải thiện Giao diện: Bằng cách sử dụng chất tương thích, độ bám dính giao diện giữa chất đàn hồi và ma trận polypropylen có thể được cải thiện, đảm bảo rằng ứng suất có thể được truyền hiệu quả từ ma trận sang các hạt chất đàn hồi, do đó tạo ra các vết nứt và dải cắt hiệu quả hơn.
Ứng dụng cụ thể trong sản xuất vải không dệt Spunbond
Việc áp dụng các nguyên tắc trên vào sản xuất vải không dệt spunbond có những tác dụng sau:
Tăng cường độ bền của từng sợi riêng lẻ:
Trong quá trình kéo sợi, vật liệu đàn hồi chứa polypropylen nóng chảy được kéo thành sợi. Bản thân các sợi biến tính trở nên bền chắc hơn. Dưới tác động của ngoại lực, các sợi ít bị gãy giòn hơn và có thể chịu biến dạng dẻo lớn hơn, hấp thụ nhiều năng lượng hơn.
Tăng cường và gia cố cấu trúc mạng lưới sợi quang:
Trong quá trình gia cố cán nóng, các sợi liên kết với nhau tại điểm cán. Sợi có độ dẻo dai tốt hơn ít có khả năng bị đứt ngay tại điểm cán khi chịu lực xé.
Lực bên ngoài có thể được phân phối lại hiệu quả hơn trên toàn bộ mạng lưới sợi quang. Khi một sợi quang chịu ứng suất đáng kể, nó có thể truyền ứng suất sang các sợi xung quanh thông qua biến dạng, ngăn ngừa hư hỏng nhanh chóng do tập trung ứng suất.
Một bước tiến vượt bậc về khả năng chống rách và chống đâm thủng:
Khả năng chống rách: Rách là quá trình lan truyền vết nứt. Các hạt đàn hồi có tác dụng khởi tạo và chấm dứt hiệu quả nhiều vết nứt nhỏ, ngăn chúng kết tụ thành các vết nứt lớn, làm chậm đáng kể quá trình rách.
Khả năng chống đâm thủng: Đâm thủng là sự kết hợp phức tạp giữa va đập và rách. Vật liệu có độ bền cao có thể bị biến dạng và biến dạng đáng kể khi có vật lạ đâm thủng, bao bọc vật đâm thủng thay vì bị đâm thủng trực tiếp.
Phần kết luận
Tóm tắt: Nguyên lý biến đổi chất đàn hồi để cải thiện độ dẻo dai của vải không dệt spunbond về cơ bản là kết hợp một ma trận polypropylene cứng nhưng giòn với cao su mềm, có độ đàn hồi cao, tạo nên một hệ thống tản nhiệt năng lượng hiệu quả bên trong vật liệu.
Bằng cách tạo ra các vết nứt, che phủ các vết nứt và thúc đẩy quá trình biến dạng cắt thông qua các cơ chế cơ học vi mô, năng lượng phá hủy (va đập, rách) tác động bên ngoài được chuyển đổi thành một lượng lớn công biến dạng nhỏ, không phá hủy. Điều này cải thiện đáng kể khả năng chống va đập, chống rách và độ giãn dài khi đứt của vật liệu, biến vải không dệt spunbond từ "mỏng manh" thành "cứng cáp". Điều này tương tự như việc thêm thanh thép vào xi măng, không chỉ tăng cường độ bền mà quan trọng hơn là mang lại độ dẻo dai cần thiết.
Công ty TNHH Công nghệ vải không dệt Đông Quan LianshengĐược thành lập vào tháng 5 năm 2020, đây là doanh nghiệp sản xuất vải không dệt quy mô lớn, tích hợp nghiên cứu phát triển, sản xuất và kinh doanh. Công ty có thể sản xuất vải không dệt PP spunbond nhiều màu sắc với chiều rộng dưới 3,2 mét, định lượng từ 9 gram đến 300 gram.
Thời gian đăng: 16-11-2025