تأثیر پارچه غیر بافته شده با هوای گرم رسانا بر خصوصیات رسانا و قدرت مکانیکی آن چیست؟

خصوصیات رسانا و استحکام مکانیکی پارچه غیر بافته هوای گرم رسانا شاخص های عملکرد اصلی آن هستند که به طور مستقیم بر عملکرد آن در برنامه های عملی تأثیر می گذارد. به عنوان یکی از روشهای اصلی تولید آن ، فرآیند پیوند هوای گرم تأثیر قابل توجهی بر این دو خاصیت دارد. در زیر ، تجزیه و تحلیل مفصلی از تأثیر آن بر خصوصیات رسانا و استحکام مکانیکی از جنبه های اصل فرآیند ، انتخاب مواد ، طراحی ساختاری و غیره آورده شده است.

1. اصول اساسی فرآیند پیوند هوای گرم
پیوند هوای گرم فرایندی است که از هوای گرم درجه حرارت بالا برای ذوب و پیوند دادن نقاط تماس بین الیاف با یکدیگر استفاده می کند. این فرآیند ویژگی های زیر را دارد:
مزایای:
از چسب های شیمیایی استفاده نمی شود ، که سازگار با محیط زیست و بهداشتی است.
می تواند یک شبکه فیبر یکنواخت ایجاد کند و خصوصیات فیزیکی کلی را بهبود بخشد.
مضرات:
درجه حرارت بالا ممکن است باعث بدتر شدن عملکرد برخی از مواد رسانا (مانند ذرات کربن یا روکش های فلزی) شود.
فرآیند ذوب فیبر ممکن است تخلخل پارچه غیر بافته شده را تغییر داده و از این طریق بر هدایت و نفوذپذیری هوا تأثیر بگذارد.
2. تأثیر بر خواص رسانا
(1) توزیع فیبر و مسیر رسانا
تداوم مسیر رسانا: عملکرد رسانا بستگی به این دارد که آیا ذرات رسانا یا الیاف به طور مساوی در پارچه غیر بافته توزیع می شوند. اگر الیاف در حین پیوند هوای گرم بیش از حد ذوب شوند ، ذرات رسانا ممکن است به طور ناهموار جمع شوند یا پراکنده شوند ، بنابراین بر تداوم مسیر رسانا تأثیر می گذارد.
تغییر تخلخل: فرآیند پیوند هوای گرم باعث کاهش تخلخل پارچه غیر بافته شده و تراکم فیبر را افزایش می دهد. این ممکن است ناحیه تماس بین ذرات رسانا را افزایش دهد ، در نتیجه هدایت را بهبود بخشد ، اما ممکن است باعث افزایش مقاومت موضعی به دلیل چگالی بیش از حد شود.
(2) تأثیر دما بر روی مواد رسانا
پایداری ذرات رسانا: برخی از ذرات رسانا (مانند پودر سیاه یا پودر فلزی کربن) ممکن است در دماهای بالا اکسیده یا تجزیه شوند ، در نتیجه عملکرد رسانا را کاهش می دهد.
مقاومت در برابر حرارت مواد روکش: اگر سطح پارچه غیر بافته شده با یک لایه رسانا (مانند آبکاری فلزی) پوشش داده شود ، دمای بالا ممکن است باعث شود که پوشش یا سقوط از بین برود و بر عملکرد رسانا تأثیر بگذارد.
(3) بهینه سازی پارامترهای فرآیند
کنترل دما: دمای هوای گرم بسیار زیاد ممکن است باعث خرابی مواد رسانا شود ، در حالی که دمای بیش از حد پایین نمی تواند به پیوند فیبر خوبی برسد. بنابراین ، دمای هوای گرم باید با توجه به مقاومت حرارتی مواد رسانا بهینه شود.
کنترل زمان: زمان قرار گرفتن در معرض هوای گرم بیش از حد ممکن است باعث ذوب بیش از حد الیاف و آسیب رساندن به مسیر رسانا شود. مدت زمان خیلی کوتاه ممکن است منجر به پیوند کافی شود و بر عملکرد کلی تأثیر بگذارد.
3. تأثیر بر قدرت مکانیکی
(1) قدرت پیوند بین الیاف
تعداد و کیفیت نقاط پیوند: پیوند هوای گرم از طریق نقاط تماس الیاف مذاب اوراق قرضه ایجاد می کند. تعداد و کیفیت نقاط اتصال به طور مستقیم استحکام مکانیکی پارچه غیر بافته را تعیین می کند. اگر دمای هوای گرم خیلی زیاد باشد یا زمان خیلی طولانی باشد ، ممکن است الیاف بیش از حد ذوب شوند که به نوبه خود باعث کاهش استحکام پیوند می شود.
انتخاب انواع فیبر: الیاف مختلف دارای نقاط ذوب و ترموپلاستیک متفاوت هستند. به عنوان مثال ، الیاف پلی پروپیلن (PP) و پلی استر (PET) خصوصیات پیوند متفاوتی را در پیوند هوای گرم نشان می دهند. انتخاب نوع فیبر مناسب می تواند قدرت مکانیکی را بهینه کند.
(2) چگالی و ضخامت مواد
رابطه بین چگالی و استحکام: پیوند هوای گرم باعث افزایش چگالی پارچه غیر بافته شده و در نتیجه قدرت کششی و قدرت اشک آن را بهبود می بخشد. با این حال ، چگالی بیش از حد زیاد ممکن است باعث شود پارچه غیر بافته سخت تر و انعطاف پذیر شود.
تأثیر ضخامت: پارچه های غیر بافته ضخیم تر به طور کلی از استحکام مکانیکی بالاتری برخوردار هستند ، اما به دلیل توزیع فیبر داخلی ناهموار ممکن است عملکرد ناپایدار داشته باشند.
(3) ترتیب و جهت گیری فیبر
مزایای ترتیب تصادفی: پیوند هوای گرم به طور کلی برای شبکه های فیبر به طور تصادفی مناسب است ، که می تواند خصوصیات مکانیکی ایزوتروپیک را فراهم کند.
تأثیر ترتیب جهت: اگر الیاف از یک جهت بسیار گرا باشند ، ممکن است منجر به تفاوت در قدرت مکانیکی در جهات مختلف شود (یعنی ناهمسانگردی).

4. تعادل بین هدایت و قدرت مکانیکی
(1) تجارت پارامترهای فرآیند
در حالی که بهینه سازی رسانایی ، قدرت مکانیکی باید در نظر گرفته شود. به عنوان مثال ، دمای مناسب و زمان هوای گرم می تواند ضمن جلوگیری از آسیب به عملکرد مواد رسانا ، پیوند خوبی از الیاف را تضمین کند.
(2) استفاده از مواد کامپوزیت
با افزودن مواد تقویت کننده (مانند الیاف با استحکام بالا یا نانومواد) ، می توان در حالی که دارای هدایت خوب است ، قدرت مکانیکی بهبود یابد.
(3) فناوری تصفیه سطح
پوشش یک لایه رسانا (مانند گرافن یا فیلم فلزی) بر روی سطح پارچه های غیر بافته شده می تواند بدون تأثیر بر قدرت مکانیکی ، هدایت را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.
5. عملکرد در برنامه های عملی
(1) میدان محافظ الکترونیکی
در کاربردهای محافظ الکترومغناطیسی ، پارچه های غیر بافته شده با هوای گرم رسانا باید برای محافظت از امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بالا یا با فرکانس پایین ، دارای هدایت پایدار باشند و برای مقاومت در برابر استرس در طول پردازش و استفاده به مقاومت مکانیکی خاصی نیاز دارند.
(2) زمینه های پزشکی و محافظ
در پوشاک محافظ پزشکی ، پارچه های غیر بافته شده برای جلوگیری از تجمع برق استاتیک و فراهم آوردن یک تجربه راحت ، باید از رسانایی و انعطاف پذیری خوبی برخوردار باشند.
(3) زمینه تصفیه صنعتی
در کاربردهای تصفیه صنعتی ، پارچه های غیر بافته شده رسانا باید برای مقاومت در برابر تأثیر جریان هوای پر فشار و در عین حال حفظ هدایت خوب برای جلوگیری از تجمع برق استاتیک ، از قدرت مکانیکی کافی برخوردار باشند.

فرآیند پیوند هوای گرم تأثیر بسزایی بر روی خواص رسانا و استحکام مکانیکی پارچه غیر بافته شده هوای گرم دارد. با بهینه سازی پارامترهای فرآیند (مانند دما و زمان) ، انتخاب انواع فیبر مناسب و مواد رسانا و استفاده از مواد کامپوزیت یا فناوری تصفیه سطح ، می توان تعادل خوبی بین هدایت و استحکام مکانیکی حاصل کرد.