تخلخل پارچه نبافته چیست؟

تخلخل درصدی از حجم کل مواد نبافته است که از فضای خالی (هوا) به جای الیاف جامد تشکیل شده است.تخلخل بیشتر به معنای هوای بیشتر نسبت به فیبر است. تخلخل کمتر به معنای ساختار متراکم تر و محکم تر است. این یکی از معیارهای کلیدی است که برای ارزیابی عملکرد پارچه نبافته در فیلتراسیون، عایق کاری، جذب و کاربردهای حفاظتی استفاده می شود.

فرمول

تخلخل معمولاً به صورت زیر محاسبه می شود:

تخلخل (%)=[1 − (چگالی ظاهری پارچه ÷ چگالی الیاف)] × 100

کجا:

جرم ظاهری پارچهجرم در واحد حجم پارچه (g/cm³)، حاصل از وزن پایه (g/m²) تقسیم بر ضخامت است.

تراکم فیبرچگالی خود ماده الیاف خام است (به عنوان مثال، پلی پروپیلن تقریباً 0.91 گرم در سانتی متر مکعب است، پلی استر تقریباً 1.38 گرم در سانتی متر مکعب است)

تخلخل را می توان مستقیماً با استفاده از تخلخل سنجی مایع، تخلخل سنجی جریان مویرگی یا آنالیز تصویر اندازه گیری کرد. این روش‌ها مزیت اضافه‌تری در آشکار کردن اندازه منافذ و توزیع اندازه منافذ دارند، نه فقط کسر خالی کل.

محدوده تخلخل معمولی

تخلخل با روش اتصال و استفاده نهایی به طور قابل توجهی متفاوت است. محدوده‌های زیر منعکس‌کننده ارقام صنعتی است که معمولاً ذکر می‌شود و باید به‌عنوان نقاط مرجع عمومی به‌جای مشخصات ثابت در نظر گرفته شوند. - مقادیر واقعی به فرمول‌بندی خاص، فرآیند تولید و روش آزمایش مورد استفاده بستگی دارد.

توجه: اینها محدوده‌های مرجعی هستند که به طور گسترده برای طراحی مراحل اولیه-استفاده می‌شوند. ارقام دقیق می تواند بسته به استاندارد آزمایش اعمال شده متفاوت باشد (به عنوان مثال، روش های ASTM یا ISO). برای یک محصول خاص، همیشه به گزارش تست یا برگه اطلاعات فنی آن مراجعه کنید.

چگونه تخلخل بر عملکرد تأثیر می گذارد

چه چیزی تخلخل را کنترل می کند

1. روش باندینگ (بزرگترین عامل)

سوزن زدن-: سوزن های خاردار به طور مکانیکی الیاف را در هم می بندند و ساختاری حجیم-تخلخل ایجاد می کنند

پیوند حرارتی: الیاف فیوز حرارتی و فشاری را با هم ترکیب می‌کند و پارچه‌ای متراکم‌تر و با تخلخل کمتر-

پیوند شیمیایی/چسب: معمولاً بین این دو قرار می گیرد

2. وزن پایه (گرم در متر مربع)در یک ضخامت معین، پارچه سنگین‌تر فیبر بیشتری را در همان حجم قرار می‌دهد که تخلخل را کاهش می‌دهد.

3. نوع فیبر و تشکیل وبپلی استر، پلی پروپیلن، پنبه و ابریشم مصنوعی هر کدام خواص فیزیکی متفاوتی دارند و ظرافت الیاف بر نحوه بسته بندی الیاف تاثیر می گذارد. روش تشکیل وب - کارتی، spunbond یا airlaid - نیز ساختار منافذ اولیه را شکل می‌دهد.

4. پارامترهای پردازشدما، فشار و سرعت خط در حین ساخت{0}}برای رسیدن به تخلخل هدف به خوبی تنظیم شده است، به همین دلیل است که دو پارچه با وزن و روش چسبندگی یکسان می‌توانند بین دوره‌های تولید کمی متفاوت باشند.

ساده--از دست دادن جزئیات: تخلخل یکسان به معنای عملکرد یکسان نیست

تخلخل فقط فضای خالی کل را اندازه گیری می کند - چیزی در مورد اندازه منافذ یا میزان به هم پیوستگی منافذ نمی گوید. دو پارچه هر دو می‌توانند 75 درصد تخلخل را اندازه‌گیری کنند در حالی که رفتار بسیار متفاوتی دارند: یکی ممکن است دارای منافذ کوچک و پرپیچ‌وخم زیادی باشد که جریان هوا را محدود می‌کند، در حالی که دیگری دارای منافذ بزرگ‌تر، بازتر و به خوبی متصل-که اجازه می‌دهد هوا به راحتی از آن عبور کند.

در نتیجه:

عملکرد فیلتراسیونمعمولاً بیشتر توسط اندازه متوسط ​​منافذ نسبت به تخلخل کل هدایت می شود

عایق حرارتیارتباط مستقیم تری با خود تخلخل دارد

جریان هوا از طریق کامپوزیت هاگاهی اوقات بیشتر به چگالی ظاهری بستگی دارد تا تخلخل به تنهایی

به همین دلیل است که مهندسان اغلب تخلخل سنجی مایع، آزمایش جریان مویرگی، و تجزیه و تحلیل تصویر - را ترکیب می کنند تا نه تنها میزان فضای خالی، بلکه ساختار آن فضا را نیز درک کنند.

مبادلات طراحی

انتخاب تخلخل هدف همیشه شامل موارد زیر است:

تخلخل بیشتر → مواد کمتر استفاده شده، هزینه کمتر، اما کاهش مقاومت و حفاظت از مانع

تخلخل کمتر ← قوی تر، محافظ تر، اما جریان هوا را محدود می کند و معمولا هزینه بیشتری برای تولید دارد

تخلخل بالاتر ← عموماً برای پوشیدن یا استفاده راحت تر است، اما محافظت کمتری ارائه می دهد

طراحان این عوامل را بر اساس آنچه که برای کاربرد خاص - دقت فیلتراسیون، عملکرد حرارتی، جذب، یا حفاظت از مانع بسیار مهم است، متعادل می‌کنند.

سوالات متداول

س: محدوده تخلخل معمولی برای پارچه نبافته چیست؟

پاسخ: بیشتر پارچه‌های نبافته استاندارد بین 50% و 80% تخلخل دارند، اگرچه محدوده دقیق به شدت به فرآیند اتصال و استفاده مورد نظر بستگی دارد - برای جزئیات به جدول بالا مراجعه کنید.

س: آیا تخلخل بالاتر همیشه به معنای فیلتراسیون بهتر است؟

پاسخ: نه لزوما. عملکرد فیلتراسیون بیشتر به دلیل اندازه منافذ و توزیع اندازه منافذ است تا تخلخل کل. تخلخل بسیار بالا در واقع می تواند دقت فیلتراسیون را کاهش دهد.

س: تخلخل نبافته چگونه اندازه گیری می شود؟

پاسخ: روش های رایج شامل تخلخل سنجی مایع، تخلخل سنجی جریان مویرگی و تجزیه و تحلیل تصویر میکروسکوپی است. هر کدام اطلاعات متفاوتی را ارائه می‌دهند - کل کسر خالی، توزیع اندازه منافذ، یا جزئیات ساختاری.