In letzter Zeit haben Maskenmaterialien viel Aufmerksamkeit erregt, und unsere Polymerfachkräfte haben sich im Kampf gegen die Epidemie unermüdlich engagiert. Heute stellen wir Ihnen die Herstellung von schmelzgeblasenem PP-Material vor.
Marktnachfrage nach PP mit hohem Schmelzpunkt
Die Schmelzfließfähigkeit von Polypropylen hängt eng mit seinem Molekulargewicht zusammen. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht von handelsüblichem Polypropylenharz, hergestellt mit dem herkömmlichen Ziegler-Natta-Katalysatorsystem, liegt üblicherweise zwischen 3 × 10⁵ und 7 × 10⁵. Der Schmelzindex dieser herkömmlichen Polypropylenharze ist im Allgemeinen niedrig, was ihren Anwendungsbereich einschränkt.
Mit der rasanten Entwicklung der Chemiefaser- und Textilmaschinenindustrie erlebte auch die Vliesstoffindustrie einen rasanten Aufschwung. Die zahlreichen Vorteile von Polypropylen machen es zum bevorzugten Rohstoff für Vliesstoffe. Mit der gesellschaftlichen Entwicklung erweitern sich auch die Anwendungsbereiche von Vliesstoffen: im Medizin- und Gesundheitswesen,VliesstoffeVliesstoffe eignen sich zur Herstellung von Schutzkitteln, Masken, OP-Kitteln, Damenbinden, Babywindeln usw. Als Bau- und Geotechnikmaterial finden sie Anwendung bei Dachabdichtungen, im Straßenbau und bei Wasserbauprojekten. Mithilfe von Spinnvlies- und Nadelvlies-Verbundtechnologie lassen sich zudem moderne Dachpappen herstellen. Ihre Lebensdauer ist 5- bis 10-mal länger als die herkömmlicher Bitumenpappe. Auch Filtermaterialien zählen zu den am schnellsten wachsenden Produkten im Bereich der Vliesstoffe. Sie werden zur Gas- und Flüssigkeitsfiltration in Branchen wie der Chemie-, Pharma- und Lebensmittelindustrie eingesetzt und bieten großes Marktpotenzial. Darüber hinaus können Vliesstoffe zur Herstellung von Kunstleder, Taschen, Futterstoffen für Kleidung, Dekostoffen und Wischtüchern für den täglichen Gebrauch und den Haushalt verwendet werden.
Aufgrund der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Vliesstoffen steigen die Anforderungen an deren Herstellung und Anwendung stetig an, beispielsweise hinsichtlich Schmelzblasverfahren, Hochgeschwindigkeitsproduktion und dünnerer Produkte. Entsprechend haben sich auch die Anforderungen an die Verarbeitungseigenschaften von Polypropylenharz, dem Hauptrohstoff für Vliesstoffe, erhöht. Darüber hinaus erfordert die Herstellung von Polypropylenfasern für Hochgeschwindigkeitsspinnen oder feine Feinheitsfasern gute Schmelzfließeigenschaften des Polypropylenharzes. Einige Pigmente, die hohen Temperaturen nicht standhalten, benötigen Polypropylen als Trägermaterial bei relativ niedrigen Temperaturen. All dies erfordert den Einsatz von Polypropylenharz mit ultrahohem Schmelzindex als Rohmaterial, das bei niedrigeren Temperaturen verarbeitet werden kann.
Das Spezialmaterial für Meltblown-Vliesstoffe ist Polypropylen mit hohem Schmelzindex. Der Schmelzindex gibt die Masse des geschmolzenen Materials an, die alle 10 Minuten durch eine Standarddüsenkapillare fließt. Je höher der Wert, desto besser die Verarbeitungseigenschaften des Materials. Je höher der Schmelzindex von Polypropylen ist, desto feiner sind die ausgeblasenen Fasern und desto besser ist die Filtrationsleistung des hergestellten Meltblown-Vliesstoffs.
Verfahren zur Herstellung von Polypropylenharz mit hohem Schmelzindex
Eine Möglichkeit besteht darin, das Molekulargewicht und die Molekulargewichtsverteilung von Polypropylen durch Steuerung des Polymerisationsprozesses zu beeinflussen. Dies kann beispielsweise durch Erhöhung der Konzentration von Inhibitoren wie Wasserstoff erreicht werden, um das Molekulargewicht des Polymers zu senken und dadurch den Schmelzindex zu erhöhen. Diese Methode ist jedoch durch Faktoren wie das Katalysatorsystem und die Reaktionsbedingungen begrenzt, was die Kontrolle der Schmelzindexstabilität und die praktische Anwendung erschwert.
Yanshan Petrochemical nutzt seit einigen Jahren Metallocenkatalysatoren für die Direktpolymerisation von Schmelzblasmaterialien mit einem Schmelzindex von über 1000. Aufgrund der Schwierigkeiten bei der Stabilitätskontrolle wurde die Polymerisation im großen Maßstab bisher nicht durchgeführt. Seit dem Ausbruch der Pandemie in diesem Jahr hat Yanshan Petrochemical am 12. Februar die 2010 entwickelte Technologie zur Herstellung von Polypropylen-Schmelzblasmaterial mit kontrolliertem Abbau zur Produktion von Polypropylen-Schmelzblasvliesstoffen eingeführt. Gleichzeitig wurden industrielle Tests mit der Anlage unter Verwendung von Metallocenkatalysatoren durchgeführt. Das Produkt wurde hergestellt und wird derzeit an nachgelagerte Anwender zur Erprobung ausgeliefert.
Eine weitere Methode besteht darin, den Abbau von Polypropylen, das durch konventionelle Polymerisation gewonnen wird, zu kontrollieren, indem dessen Molekulargewicht reduziert und sein Schmelzindex erhöht wird.
Früher wurden Hochtemperatur-Abbauverfahren häufig zur Reduzierung des Molekulargewichts von Polypropylen eingesetzt. Diese mechanischen Hochtemperatur-Abbauverfahren weisen jedoch zahlreiche Nachteile auf, wie beispielsweise den Verlust von Additiven, thermische Zersetzung und instabile Prozesse. Auch Verfahren wie der Ultraschallabbau sind möglich, erfordern aber oft den Einsatz von Lösungsmitteln, was den Prozess aufwändiger und teurer macht. In den letzten Jahren hat sich daher die chemische Zersetzung von Polypropylen zunehmend durchgesetzt.
Herstellung von PP mit hohem Schmelzindex durch chemisches Abbauverfahren
Bei der chemischen Abbaumethode wird Polypropylen in einem Schneckenextruder mit chemischen Abbaumitteln wie organischen Peroxiden umgesetzt. Dies führt zum Aufbrechen der Polypropylen-Molekülketten und damit zu einer Reduzierung des Molekulargewichts. Im Vergleich zu anderen Abbaumethoden bietet sie die Vorteile eines vollständigen Abbaus, guter Schmelzfließfähigkeit sowie eines einfachen und praktikablen Herstellungsverfahrens und eignet sich daher für die industrielle Massenproduktion. Sie ist zudem die am häufigsten angewandte Methode bei Herstellern von modifizierten Kunststoffen.
Ausrüstungsanforderungen
Hochschmelzpunktanlagen erfordern Ausrüstung, die sich grundlegend von herkömmlichen PP-Modifizierungsanlagen unterscheidet. Die zum Sprühen geschmolzener Materialien eingesetzten Anlagen benötigen ein größeres Aspektverhältnis und einen vertikalen Maschinenkopf oder nutzen Unterwassergranulation (Wuxi Huachen verfügt über ein ähnliches Unterwasserschneidverfahren). Das Material ist sehr dünn und muss unmittelbar nach dem Austritt aus dem Maschinenkopf mit Wasser in Kontakt kommen, um eine schnelle Kühlung zu gewährleisten.
Für die Herstellung von herkömmlichem Polypropylen ist eine Extruder-Schneidgeschwindigkeit von 70 Metern pro Minute erforderlich, während für Polypropylen mit hohem Schmelzpunkt eine Schneidgeschwindigkeit von über 120 Metern pro Minute notwendig ist. Aufgrund der hohen Fließgeschwindigkeit von Polypropylen mit hohem Schmelzpunkt muss zudem der Kühlabstand von 4 Metern auf 12 Meter erhöht werden.
Die Maschine zur Herstellung von Schmelzblasmaterialien erfordert einen kontinuierlichen Siebwechsel, üblicherweise mittels eines Zweistationen-Siebwechslers. Der Leistungsbedarf des Motors ist wesentlich höher, und in den Schneckenkomponenten werden mehr Scherblöcke eingesetzt;
1： Gewährleisten Sie eine reibungslose Zuführung von Materialien wie PP und DCP;
2： Bestimmen Sie das geeignete Seitenverhältnis und die axiale Position der Öffnung auf der Grundlage der Halbwertszeit der Kompositformel (die zur dritten Generation weiterentwickelt wurde, um eine reibungslose Extrusion der CR-PP-Reaktion zu gewährleisten);
3: Um eine hohe Ausbeute an geschmolzenen Fingern innerhalb des Toleranzbereichs zu gewährleisten (mehr als 30 fertige Streifen bieten eine höhere Kosteneffizienz und Mischbasis im Vergleich zu nur einem Dutzend Streifen);
4: Es müssen spezielle Unterwasser-Formköpfe verwendet werden. Die Schmelze und die Wärme sollten gleichmäßig verteilt sein, und die Abfallmenge sollte minimal sein;
5: Es wird empfohlen, für Schmelzblasmaterialien einen ausgereiften Kaltgranulator (der in der Branche einen guten Ruf genießt) einzusetzen, um die Qualität des fertigen Granulats und eine höhere Ausbeute zu gewährleisten.
6: Noch besser wäre es, wenn es eine Online-Erkennungsrückmeldung gäbe.
Darüber hinaus erfordert die Zugabe des Abbauinitiators über die Seitenzufuhr mit Flüssigkeit aufgrund des geringen Dosierungsverhältnisses eine höhere Genauigkeit. Dies gilt für Seitenzufuhrsysteme wie die importierten Modelle von Brabenda und Kubota sowie die inländischen Anlagen von Matsunaga.
Der derzeit verwendete Abbaukatalysator
1: Di-tert-butylperoxid, auch bekannt als Initiator A und Vulkanisationsmittel dTBP, ist eine farblose bis leicht gelbliche, transparente Flüssigkeit, die in Wasser unlöslich und mit organischen Lösungsmitteln wie Benzol, Toluol und Aceton mischbar ist. Es ist stark oxidierend, entzündlich, bei Raumtemperatur relativ stabil und schlagunempfindlich.
2: DBPH, abgekürzt 2,5-Dimethyl-2,5-bis(tert-butylperoxy)hexan, hat eine molare Masse von 290,44 g/mol. Es ist eine hellgelbe, pastenartige Flüssigkeit und ein milchig-weißes Pulver mit einer relativen Dichte von 0,8650. Der Gefrierpunkt liegt bei 8 °C. Der Siedepunkt beträgt 50–52 °C (13 Pa). Der Brechungsindex liegt zwischen 1,418 und 1,419. Die Viskosität der Flüssigkeit beträgt 6,5 mPa·s. Der Flammpunkt (offener Tiegel) liegt bei 58 °C. DBPH ist in den meisten organischen Lösungsmitteln wie Alkoholen, Ethern, Ketonen, Estern und aromatischen Kohlenwasserstoffen löslich, jedoch unlöslich in Wasser.
3: Fingerschmelztest
Der Schmelzfingertest muss gemäß GB/T 30923-2014 „Polypropylen-Schmelzspritzverfahren für Spezialwerkstoffe“ durchgeführt werden; herkömmliche Schmelzfingerprüfgeräte sind nicht geeignet. Ein hoher Schmelzpunkt erfordert die Anwendung des Volumenverfahrens anstelle des Massenverfahrens.
Dongguan Liansheng Vliesstofftechnologie Co., Ltd.Das Unternehmen wurde im Mai 2020 gegründet. Es handelt sich um einen Großbetrieb für die Herstellung von Vliesstoffen, der Forschung und Entwicklung, Produktion und Vertrieb vereint. Es produziert PP-Spinnvliesstoffe in verschiedenen Farben mit einer Breite von unter 3,2 Metern und einem Gewicht von 9 bis 300 Gramm.
Veröffentlichungsdatum: 08.11.2024