Bien, vamos a explicar en detalle el principio de modificación del elastómero para mejorar la tenacidad detelas no tejidas spunbondEste es un ejemplo típico de cómo lograr un alto rendimiento al maximizar las fortalezas y minimizar las debilidades mediante materiales compuestos.
Conceptos básicos: tenacidad vs. fragilidad
Primero, entendamos la "tenacidad". La tenacidad es la capacidad de un material para absorber energía y experimentar deformación plástica hasta fracturarse bajo tensión. Un material con buena tenacidad es fuerte y resiliente, y requiere un trabajo considerable para fracturarse.
Materiales frágiles (como polipropileno no modificado): bajo fuerza externa, las cadenas moleculares no tienen tiempo de reorganizarse, la tensión se concentra en los defectos, lo que conduce directamente a una fractura rápida y un bajo alargamiento en la rotura.
Materiales tenaces: Bajo fuerza externa, pueden ceder y sufrir deformación plástica, consumiendo una gran cantidad de energía en el proceso, resistiendo así la fractura.
El objetivo principal de la modificación de elastómeros es transformar polímeros semicristalinos como el polipropileno de un comportamiento de fractura frágil a un comportamiento de fractura dúctil.
Principios detallados de la modificación de elastómeros
El principio puede comprenderse tanto a nivel microscópico como macroscópico. La clave reside en las partículas de elastómero, que actúan como puntos de concentración de tensiones y absorbedores de energía.
1. Mecanismo mecánico microscópico: inducción y terminación del agrietamiento, promoción del rendimiento por corte
Este es el principio más crucial. Cuando el tejido spunbond se somete a fuerzas externas (como desgarros o impactos), se producen internamente los siguientes procesos:
a) Concentración de estrés e iniciación del agrietamiento
Los elastómeros (como EPDM y POE) suelen ser incompatibles o parcialmente compatibles con la matriz de polipropileno. Por lo tanto, tras la mezcla, se distribuyen como diminutas estructuras de "islas" dispersas dentro de una fase continua de "mar" de polipropileno.
Dado que el módulo del elastómero es mucho menor que el del polipropileno, se produce una gran concentración de tensiones en la interfaz entre las dos fases cuando se someten a fuerzas externas.
Estos puntos de concentración de tensiones se convierten en los puntos de inicio del agrietamiento. El agrietamiento no es una grieta, sino una estructura microporosa de haces de fibras perpendicular a la dirección de la tensión, aún conectada internamente por fibras de polímero. La formación del agrietamiento absorbe una gran cantidad de energía.
b) Terminación de grietas y formación de bandas de corte
La segunda función clave de las partículas de elastómero es detener el agrietamiento. Cuando el agrietamiento choca con partículas de elastómero flexibles durante su propagación, el campo de alta tensión en su extremo se atenúa, lo que evita que el agrietamiento se convierta en grietas macroscópicas fatales.
Simultáneamente, la concentración de tensiones también induce fluencia por cizallamiento en la matriz de polipropileno. Esto se refiere al deslizamiento relativo y la reorientación de las cadenas moleculares de polipropileno bajo tensión de cizallamiento, formando bandas de cizallamiento. Este proceso también requiere una cantidad considerable de energía.
c) Mecanismo de disipación de energía sinérgica
En última instancia, la energía aplicada externamente se disipa principalmente a través de las siguientes vías:
Formación de numerosas grietas: consumo energético.
Deformación y fractura de las propias partículas de elastómero: consumo energético.
Cedencia por esfuerzo cortante de la matriz: consumo energético.
Desprendimiento interfacial: las partículas de elastómero se desprenden de la matriz, consumo de energía.
Este proceso aumenta significativamente el trabajo necesario para la fractura del material, lo que se manifiesta macroscópicamente como una mejora significativa en la resistencia al impacto y al desgarro, al tiempo que aumenta sustancialmente el alargamiento de rotura.
2. Cambios en la estructura de fases: que afectan el comportamiento de la cristalización
La adición de elastómeros no sólo actúa como un “aditivo” físico sino que también afecta la microestructura del polipropileno.
Refinamiento de esferulitas: Las partículas de elastómero pueden actuar como sitios de nucleación heterogéneos, alterando la disposición regular de las cadenas moleculares de polipropileno y provocando que cristalicen en estructuras de esferulitas más finas y densas.
Mejora de la interfaz: mediante el uso de compatibilizadores, se puede mejorar la adhesión interfacial entre el elastómero y la matriz de polipropileno, lo que garantiza que la tensión se pueda transferir de manera efectiva desde la matriz a las partículas de elastómero, induciendo así grietas y bandas de corte de manera más efectiva.
Aplicaciones específicas en la producción de telas no tejidas spunbond
La aplicación de los principios anteriores a la producción de telas no tejidas hiladas tiene los siguientes efectos:
Mayor dureza de las fibras individuales:
Durante el proceso de hilado, la masa fundida de polipropileno que contiene elastómeros se estira formando fibras. Las fibras modificadas se vuelven más tenaces. Bajo la acción de fuerzas externas, las fibras son menos propensas a la fractura frágil y pueden experimentar una mayor deformación plástica, absorbiendo más energía.
Fortalecimiento y endurecimiento de la estructura de la red de fibra:
Durante el refuerzo por laminado en caliente, las fibras se fusionan en el punto de laminación. Las fibras con mayor tenacidad tienen menos probabilidad de romperse instantáneamente en el punto de laminación al ser sometidas a fuerzas de desgarro.
Las fuerzas externas se pueden redistribuir con mayor eficacia a lo largo de la red de fibras. Cuando una fibra se somete a una tensión significativa, puede transferirla a las fibras circundantes mediante deformación, lo que evita fallos rápidos causados por la concentración de tensiones.
Un salto adelante en resistencia al desgarro y a la perforación:
Resistencia al desgarro: El desgarro es el proceso de propagación de grietas. Las partículas de elastómero inician y eliminan eficazmente numerosas microfisuras, impidiendo que se fusionen y formen grietas macroscópicas, lo que ralentiza considerablemente el proceso de desgarro.
Resistencia a la perforación: La perforación es una combinación compleja de impacto y desgarro. Los materiales de alta tenacidad pueden sufrir una gran deformación y fluencia cuando un objeto extraño los perfora, encapsulando el objeto perforante en lugar de ser perforado directamente.
Conclusión
Resumen: El principio de modificación de elastómeros para mejorar la tenacidad de los no tejidos hilados es esencialmente combinar una matriz de polipropileno rígida pero quebradiza con un caucho suave y altamente elástico, construyendo un sistema de disipación de energía eficiente dentro del material.
Al inducir el agrietamiento, eliminar las grietas y promover la fluencia por cizallamiento mediante mecanismos mecánicos microscópicos, la energía destructiva (impacto, desgarro) aplicada externamente se convierte en una gran cantidad de trabajo de deformación minúsculo y no destructivo. Esto mejora macroscópicamente la resistencia al impacto, al desgarro y la elongación a la rotura del material, transformando la tela no tejida spunbond de frágil a resistente. Esto es similar a añadir barras de acero al cemento, lo que no solo aumenta la resistencia, sino que, aún más importante, proporciona una tenacidad crucial.
Dongguan Liansheng Tecnología no tejida Co., Ltd.Se fundó en mayo de 2020. Es una empresa de producción de telas no tejidas a gran escala que integra investigación, desarrollo, producción y ventas. Produce telas no tejidas spunbond de PP de varios colores con un ancho inferior a 3,2 metros, desde 9 gramos hasta 300 gramos.
Hora de publicación: 16 de noviembre de 2025