Demande du marché pour le PP à point de fusion élevé
Les propriétés d'écoulement à l'état fondu du polypropylène sont étroitement liées à sa masse moléculaire. La masse moléculaire moyenne des résines de polypropylène commerciales préparées par le système catalytique Ziegler-Natta conventionnel se situe généralement entre 3 × 10⁵ et 7 × 10⁵. L'indice de fluidité à l'état fondu de ces résines conventionnelles est également indiqué.résines de polypropylèneest généralement faible, ce qui limite leur champ d'application.
Avec le développement rapide des industries des fibres chimiques et des machines textiles, le secteur des non-tissés a connu une croissance fulgurante. Les nombreux avantages du polypropylène en font la matière première de choix pour les non-tissés. Le développement de la société élargit les domaines d'application de ces matériaux. Dans le secteur médical et sanitaire, les non-tissés servent à la fabrication de combinaisons d'isolation, de masques, de blouses chirurgicales, de serviettes hygiéniques, de couches pour bébés, etc. En tant que matériau de construction et géotechnique, ils sont utilisés pour l'étanchéité des toitures, la construction de routes, les travaux hydrauliques, ou encore pour la production de feutres bitumineux de haute performance grâce aux technologies de spunbond et d'aiguilletage. Leur durée de vie est 5 à 10 fois supérieure à celle des feutres bitumineux traditionnels. Les matériaux filtrants constituent également un segment de marché en forte croissance pour les non-tissés. Utilisés pour la filtration des gaz et des liquides dans des secteurs tels que la chimie sèche, la pharmacie et l'agroalimentaire, ils présentent un fort potentiel commercial. De plus, les tissus non tissés peuvent être utilisés dans la fabrication de cuir synthétique, de bagages, de doublures de vêtements, de tissus décoratifs et de chiffons d'essuyage à usage domestique.
C'est précisément en raison du développement continu detissus non tissésLes exigences relatives à la production et à l'application des non-tissés sont en constante augmentation (fusion-soufflage, production à grande vitesse, produits fins, etc.). Par conséquent, les exigences concernant la mise en œuvre de la résine de polypropylène, principale matière première des non-tissés, ont également augmenté. De plus, la production de fibres de polypropylène à filage à grande vitesse ou à denier fin exige une résine de polypropylène présentant une bonne fluidité à l'état fondu. Certains pigments sensibles aux hautes températures nécessitent du polypropylène comme support, avec des températures de mise en œuvre relativement basses. Tous ces éléments requièrent l'utilisation d'une résine de polypropylène à indice de fluidité à l'état fondu ultra-élevé, transformable à basse température.
Le matériau spécifique utilisé pour le tissu soufflé à l'état fondu est le polypropylène à indice de fluidité élevé. Cet indice correspond à la masse de matériau fondu traversant un tube capillaire standard toutes les 10 minutes. Plus sa valeur est élevée, meilleure est la fluidité de mise en œuvre du matériau. Un indice de fluidité élevé du polypropylène permet d'obtenir des fibres plus fines et un tissu soufflé à l'état fondu aux performances de filtration supérieures.
Procédé de préparation de résine de polypropylène à indice de fusion élevé
Une méthode consiste à contrôler la masse moléculaire et sa distribution du polypropylène en maîtrisant la réaction de polymérisation, par exemple en réduisant la masse moléculaire du polymère par augmentation de la concentration d'agents cationiques tels que l'hydrogène gazeux, ce qui améliore l'indice de fluidité. Cette méthode est toutefois limitée par des facteurs comme le système catalytique et les conditions de réaction, ce qui rend difficile le contrôle de la stabilité de l'indice de fluidité et sa mise en œuvre.
Depuis quelques années, Yanshan Petrochemical polymérise directement des matériaux non tissés soufflés à l'état fondu présentant un indice de fluidité supérieur à 1000, en utilisant des catalyseurs métallocènes. La difficulté à maîtriser la stabilité du procédé a toutefois empêché sa mise en œuvre à grande échelle. Face à l'épidémie de cette année, Yanshan Petrochemical a adopté, le 12 février, la technologie de production de polypropylène non tissé soufflé à l'état fondu à dégradation contrôlée développée en 2010, afin de produire un matériau spécial. Parallèlement, des essais industriels ont été menés sur l'équipement utilisant des catalyseurs métallocènes. Le produit est désormais fabriqué et est actuellement expédié à des utilisateurs finaux pour des tests.
Une autre méthode consiste à contrôler la dégradation du polypropylène obtenu par polymérisation conventionnelle, à réduire son poids moléculaire et à augmenter son indice de fusion.
Auparavant, les méthodes de dégradation à haute température étaient couramment utilisées pour réduire la masse moléculaire du polypropylène. Cependant, cette méthode de dégradation mécanique à haute température présente de nombreux inconvénients, tels que la perte d'additifs, la décomposition thermique et une instabilité du procédé. Par ailleurs, des méthodes comme la dégradation par ultrasons existent, mais elles nécessitent souvent la présence de solvants, ce qui complexifie et renchérit le procédé. Ces dernières années, les méthodes de dégradation chimique du polypropylène se sont progressivement généralisées.
Production de PP à point de fusion élevé par méthode de dégradation chimique
La méthode de dégradation chimique consiste à faire réagir le polypropylène avec des agents de dégradation chimique, tels que des peroxydes organiques, dans une extrudeuse à vis. Ce procédé provoque la rupture de la chaîne moléculaire du polypropylène et la réduction de sa masse moléculaire. Comparée à d'autres méthodes de dégradation, elle présente l'avantage d'une dégradation complète, d'une bonne fluidité à l'état fondu, d'un procédé de préparation simple et réalisable, et se prête facilement à une production industrielle à grande échelle. C'est d'ailleurs la méthode la plus couramment utilisée par les fabricants de plastiques modifiés.
Exigences en matière d'équipement
Le point de fusion élevé est totalement différent des équipements de modification PP ordinaires. L'équipement de projection de matériaux fondus nécessite un rapport d'aspect plus élevé, et la tête de machine doit être verticale ou utiliser la granulation sous-marine (Wuxi Huachen dispose d'une découpe sous-marine similaire) ; le matériau est très fin et doit entrer en contact avec l'eau immédiatement après sa sortie de la tête de machine pour un refroidissement facile ;
Pour la production de polypropylène conventionnel, la vitesse de coupe de l'extrudeuse est de 70 mètres par minute, tandis que pour le polypropylène à point de fusion élevé, elle doit être supérieure à 120 mètres par minute. De plus, en raison de la fluidité élevée de ce dernier, la distance de refroidissement doit être augmentée de 4 à 12 mètres.
La machine de fabrication de matériaux soufflés à l'état fondu nécessite un changement continu de la toile, généralement à l'aide d'un changeur de toile à double station. La puissance moteur requise est nettement supérieure et davantage de blocs de cisaillement sont utilisés dans les composants de la vis. Selon Koyapan, la ligne à double vis pour la fabrication de matériaux spéciaux soufflés à l'état fondu présente des caractéristiques uniques.
1. Assurer une alimentation stable (PP, DCP, etc.) ;
2. Déterminer le rapport d'aspect et la position axiale appropriés de l'ouverture en fonction de la demi-vie de la formule composite (évoluée à la troisième génération pour assurer une extrusion en douceur de la réaction CR-PP) ;
3. Afin de garantir que le doigt de fusion ait un rendement élevé dans la plage de tolérance (plus de 30 bandes finies présentent une rentabilité et une base de mélange supérieures à celles d'une douzaine seulement) ;
4. Des têtes de moule de drainage spéciales doivent être installées. La fusion et le chauffage doivent être uniformes, et la quantité de déchets doit être faible ;
5. Il est préférable d'être équipé d'un granulateur à coupe à froid éprouvé pour les matériaux soufflés fondus (qui jouit d'une bonne réputation dans l'industrie) afin de garantir la qualité des particules finies et un taux de qualité plus élevé ;
6. Un système de retour d'information sur les tests en ligne serait encore plus avantageux. De plus, l'ajout d'initiateurs de dégradation liquide à l'alimentation latérale exige une précision accrue en raison de la faible proportion d'additifs. Ceci concerne les équipements à alimentation latérale, tels que les marques importées Brabenda et Kubota, ou encore les machines de fabrication locale Matsunai.
Les catalyseurs de dégradation actuellement utilisés
1 : Le peroxyde de dit-butyle, également appelé peroxyde de di-tert-butyle, initiateur a ou agent de vulcanisation dTBP, est un liquide transparent incolore à légèrement jaune, insoluble dans l'eau et miscible avec des solvants organiques tels que le benzène, le toluène et l'acétone. Puissant oxydant, inflammable, relativement stable à température ambiante et insensible aux chocs.
2 : Le sulfure de tert-butyle (DBPH), de nom chimique 2,5-diméthyl-2,5-bis(tert-butylperoxy)hexane, de masse moléculaire 290,44 g/mol, se présente sous forme de poudre fine et laiteuse, dans un liquide jaune pâle de densité relative 0,8650. Son point de congélation est de 8 °C et son point d'ébullition de 50 à 52 °C (13 Pa). Son indice de réfraction est compris entre 1,418 et 1,419. Sa viscosité est de 6,5 mPa·s et son point d'éclair (vase ouvert) est de 58 °C. Il est soluble dans la plupart des solvants organiques tels que les alcools, les éthers, les cétones, les esters, les hydrocarbures aromatiques, etc., mais insoluble dans l'eau.
3 : Test des doigts soudés
L'essai de fusion par doigt doit être réalisé conformément à la norme GBIT 30923-2014 relative aux matériaux spéciaux pour projection par fusion du polypropylène ; les appareils de mesure de fusion par doigt ordinaires ne sont pas adaptés. Le terme « fusion élevée » fait référence à l'utilisation de la méthode volumétrique plutôt que de la méthode massique pour cet essai.
L'équipement national comprend des fabricants tels que Chengde Youte, Guangxin Electronic Technology, Hangzhou Jinmai et Jilin Science and Education Instrument Factory. L'équipement importé inclut notamment Zwick. Chengde Jinjian Testing Instrument Co., Ltd. produit un débitmètre à l'état fondu MFL-2322H, spécialement conçu pour la mesure de l'indice NVR des polypropylènes à très haute fluidité. Cet appareil répond aux exigences de la norme GB/T 30923:2014 relative aux matériaux spéciaux pour projection à l'état fondu de polypropylène. Sa plage de mesure est de 500 à 2 500 cm³/10 min.
Actuellement, il y a :
1. Shandong Daoen Polymer Materials Co., Ltd
2. Hunan Shengjin nouveaux matériaux Co., Ltd
3. Jinfa Technology Co., Ltd
4. Beijing Yishitong New Materials Development Co., Ltd
5. Matériaux composites Cie., Ltd de Shanghai Huahe
6. Hangzhou Chenda nouveaux matériaux Co., Ltd
7. Bâle, Dalin, Corée du Sud
Date de publication : 1er avril 2024