Tác dụng của tỷ lệ bổ sung của masterbatch carbon đen đến sức mạnh và tính linh hoạt của sợi là gì?

Trong việc sản xuất các sản phẩm không dệt spunbond, tỷ lệ bổ sung của carbon đen masterbatch có ảnh hưởng đáng kể đến sức mạnh và tính linh hoạt của sợi. Là một phụ gia chức năng, carbon đen không chỉ có thể tạo cho sợi một màu đen, mà còn cải thiện các tính chất vật lý và khả năng kháng thời tiết của sợi. Sau đây là phân tích chi tiết về tác động của tỷ lệ bổ sung đối với hiệu suất của sợi:

Vải không được dệt

1. Ảnh hưởng của masterbatch carbon đen đến sức mạnh sợi

Tỷ lệ bổ sung thấp (0,5% - 2%):
Cải thiện sức mạnh hạn chế: Ở tỷ lệ bổ sung thấp, sự phân bố các hạt đen carbon trong ma trận sợi tương đối thưa thớt và ảnh hưởng đến việc cải thiện sức mạnh tổng thể của sợi bị hạn chế.
Sự phân tán tốt: Tỷ lệ bổ sung thấp giúp các hạt đen carbon được phân tán tốt hơn trong ma trận polypropylen, giảm tập hợp hạt, do đó tránh các điểm nồng độ ứng suất gây ra bởi sự kết tập hạt và cường độ sợi tương đối ổn định.

Tỷ lệ bổ sung trung bình (2% - 5%):
Sức mạnh được cải thiện đáng kể: Khi tỷ lệ bổ sung tăng lên, các hạt đen carbon hình thành nhiều điểm kết nối vật lý hơn trong ma trận sợi, có thể tăng cường độ bền kéo và mô đun của sợi.
Phạm vi bổ sung tối ưu: Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi tỷ lệ bổ sung là từ 2% đến 5%, độ bền và độ bền của sợi thường có thể đạt được sự cân bằng tốt. Tại thời điểm này, sự phân tán của các hạt đen carbon vẫn tốt và hiệu ứng gia cố trên sợi là có ý nghĩa nhất.

Tỷ lệ bổ sung cao (> 5%):
Sức mạnh có thể giảm: Khi tỷ lệ bổ sung quá cao, các hạt đen carbon có thể tổng hợp để tạo thành các cụm lớn hơn. Các cụm này sẽ trở thành các điểm nồng độ ứng suất bên trong sợi, khiến sợi bị vỡ dễ dàng hơn trong quá trình kéo dài, và sức mạnh sẽ giảm thay thế.
Khó khăn trong quá trình xử lý tăng: tỷ lệ bổ sung cao có thể gây ra các vấn đề như tắc nghẽn các spinnerets trong quá trình xử lý sợi, ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất và chất lượng sợi.

2. Ảnh hưởng của masterbatch đen carbon đối với tính linh hoạt của sợi
Tỷ lệ bổ sung thấp (0,5% - 2%):
Tính linh hoạt không thay đổi nhiều: ở tỷ lệ bổ sung thấp, các hạt đen carbon ít ảnh hưởng đến tính linh hoạt của sợi và tính linh hoạt của sợi tương tự như không có sự bổ sung màu đen carbon.

Tỷ lệ bổ sung trung bình (2% - 5%):
Tính linh hoạt giảm nhẹ: khi tỷ lệ bổ sung tăng lên, các hạt đen carbon tạo thành nhiều điểm kết nối hơn trong ma trận sợi, điều này sẽ hạn chế tính linh hoạt của sợi ở một mức độ nhất định. Tuy nhiên, hiệu ứng này thường nằm trong một phạm vi chấp nhận được và sợi vẫn có thể duy trì sự linh hoạt tốt.

Tỷ lệ bổ sung cao (> 5%):
Tính linh hoạt giảm đáng kể: Tỷ lệ bổ sung quá cao sẽ khiến các hạt đen carbon tổng hợp, tạo thành các khu vực khó khăn hơn bên trong sợi, làm giảm đáng kể tính linh hoạt của sợi. Các sợi như vậy có thể bị giới hạn trong phạm vi sử dụng của chúng trong các ứng dụng thực tế do không đủ tính linh hoạt.

3. Phạm vi bổ sung tối ưu
Dựa trên phân tích trên, phạm vi bổ sung tối ưu của masterbatch carbon đen thường nằm trong khoảng từ 2% đến 5%. Trong phạm vi này, sức mạnh và tính linh hoạt của sợi có thể đạt được sự cân bằng tốt, và sự phân tán của các hạt đen carbon cũng tốt, có thể chơi đầy đủ cho các hiệu ứng củng cố và chức năng của nó.

4. Đề xuất tối ưu hóa trong sản xuất thực tế
Tối ưu hóa phân tán: Trong sản xuất thực tế, cần đảm bảo rằng carbon đen masterbatch có sự phân tán tốt. Thiết bị trộn hiệu quả (chẳng hạn như máy đùn tay đôi) và các quy trình sản xuất được tối ưu hóa có thể được sử dụng để đảm bảo các hạt đen carbon được phân phối đều trong ma trận sợi.
Kiểm tra chất lượng: Độ bền và tính linh hoạt của sợi được theo dõi trong thời gian thực thông qua thiết bị thử nghiệm trực tuyến để đảm bảo rằng tỷ lệ bổ sung nằm trong phạm vi tối ưu và quy trình sản xuất được điều chỉnh theo thời gian theo kết quả kiểm tra.
Kết hợp nhu cầu ứng dụng: Theo các yêu cầu ứng dụng cụ thể của các sản phẩm không dệt spunbond (như bao bì, nông nghiệp, chăm sóc y tế và sức khỏe, v.v.), tỷ lệ bổ sung của Black carbon được điều chỉnh. Ví dụ, đối với các kịch bản ứng dụng đòi hỏi sức mạnh cao hơn, tỷ lệ bổ sung có thể được tăng lên một cách thích hợp; Mặc dù đối với các kịch bản có yêu cầu linh hoạt cao hơn, nó cần được kiểm soát ở tỷ lệ thấp hơn.