Ces derniers temps, les matériaux pour masques ont fait l'objet d'une attention particulière, et nos ouvriers spécialisés dans les polymères n'ont pas été inactifs dans cette lutte contre l'épidémie. Aujourd'hui, nous allons vous présenter le procédé de fabrication du polypropylène soufflé à l'état fondu.
Demande du marché pour le PP à point de fusion élevé
La fluidité à l'état fondu du polypropylène est étroitement liée à sa masse moléculaire. La masse moléculaire moyenne en poids 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 généralement faible, ce qui limite leur champ d'application.
Avec le développement rapide de l'industrie des fibres chimiques et de l'industrie des machines textiles, l'industrie des non-tissés a connu une croissance fulgurante. Les nombreux avantages du polypropylène en font la matière première de choix pour les non-tissés. Avec l'évolution de la société, les domaines d'application des non-tissés se diversifient : dans le secteur médical et de la santé,tissus non tissésLes non-tissés peuvent servir à la fabrication de blouses d'isolement, de masques, de blouses chirurgicales, de serviettes hygiéniques, de couches pour bébés, etc. Utilisés comme matériaux de construction et géotechniques, ils permettent l'étanchéité des toitures, la construction de routes et les travaux d'aménagement hydraulique. On peut également produire des feutres de toiture de haute qualité 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 l'un des segments les plus dynamiques des non-tissés. Utilisables pour la filtration des gaz et des liquides dans des secteurs tels que la chimie, la pharmacie et l'agroalimentaire, ils présentent un fort potentiel commercial. Enfin, les non-tissés servent à la fabrication de cuir synthétique, de sacs, de doublures de vêtements, de tissus d'ameublement et de chiffons d'entretien pour un usage quotidien et domestique.
En raison du développement continu des non-tissés, les exigences relatives à leur production et à leurs applications ne cessent de croître : fabrication par fusion-soufflage, production à grande vitesse et produits fins, par exemple. Par conséquent, les exigences concernant les performances de transformation de la résine de polypropylène, principale matière première des non-tissés, ont également augmenté. De plus, la production de fibres de polypropylène filées à grande vitesse ou à denier fin exige que la résine de polypropylène présente de bonnes propriétés de fluidité à l'état fondu. Certains pigments sensibles aux hautes températures nécessitent une transformation du polypropylène comme support à des températures relativement basses. Tous ces éléments requièrent l'utilisation d'une résine de polypropylène à indice de fluidité à ultra-élevé, transformable à basse température.
Le matériau spécifique utilisé pour les tissus meltblown est le polypropylène à indice de fluidité élevé. Cet indice correspond à la masse de matériau fondu traversant une filière 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 soufflées plus fines et de meilleures performances de filtration du tissu meltblown produit.
Procédé de préparation d'une résine de polypropylène à indice de fusion élevé
Une méthode consiste à contrôler la masse moléculaire et sa distribution du polypropylène en maîtrisant le processus de polymérisation, notamment en augmentant la concentration d'inhibiteurs tels que l'hydrogène pour réduire la masse moléculaire du polymère et ainsi améliorer son indice de fluidité. Cette méthode est toutefois limitée par des facteurs comme le système catalytique et les conditions réactionnelles, ce qui rend difficile le contrôle de la stabilité de l'indice de fluidité et sa mise en œuvre.
Yanshan Petrochemical utilise depuis quelques années des catalyseurs métallocènes pour la polymérisation directe de matériaux non tissés soufflés à l'état fondu présentant un indice de fluidité supérieur à 1000. 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. 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, en réduisant son poids moléculaire et en augmentant 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 l'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, la méthode de dégradation chimique du polypropylène s'est progressivement généralisée.
Production de PP à indice de fluidité 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 des chaînes moléculaires 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 et d'un processus de préparation simple et réalisable, facilitant ainsi la production industrielle à grande échelle. C'est également la méthode la plus couramment utilisée par les fabricants de plastiques modifiés.
Exigences en matière d'équipement
Le terme « point de fusion élevé » désigne un équipement totalement différent des équipements de modification du PP ordinaires. L'équipement utilisé pour la projection de matériaux fondus requiert un rapport d'aspect plus élevé et une tête de machine verticale, ou utilise la granulation sous-marine (Wuxi Huachen dispose d'un procédé de découpe sous-marine similaire). Le matériau, très fin, doit être mis en contact avec l'eau immédiatement après sa sortie de la tête de machine pour un refroidissement rapide.
La production de polypropylène conventionnel requiert une vitesse d'extrusion de 70 mètres par minute, tandis que celle du polypropylène à point de fusion élevé exige une vitesse supérieure à 120 mètres par minute. De plus, en raison de son débit élevé, la distance de refroidissement du polypropylène à point de fusion élevé 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 maille, généralement à l'aide d'un changeur de maille à double station. La puissance moteur requise est beaucoup plus élevée et davantage de blocs de cisaillement sont utilisés dans les composants de la vis ;
1 : Assurez une alimentation régulière en matériaux tels que le PP et le DCP ;
2 : Déterminer le rapport d'aspect et la position axiale appropriés de l'ouverture en fonction de la demi-vie de la formule composite (qui a évolué vers la troisième génération pour assurer une extrusion en douceur de la réaction CR-PP) ;
3 : Afin de garantir un rendement élevé de doigts fondus dans la plage de tolérance (plus de 30 bandes finies présentent une rentabilité et une base de mélange supérieures à celles d'une douzaine de bandes seulement) ;
4 : Des têtes de moule sous-marines spéciales doivent être installées. La fusion et la chaleur doivent être réparties uniformément, et la quantité de déchets doit être minimale ;
5 : Il est recommandé d'équiper les matériaux meltblown d'un granulateur à froid éprouvé (qui jouit d'une bonne réputation dans l'industrie) afin de garantir la qualité des granulés finis et un taux de rendement plus élevé ;
6 : Si un retour d'information sur la détection en ligne est disponible, ce serait encore mieux.
De plus, l'ajout de l'initiateur de dégradation au circuit d'alimentation latérale liquide exige une précision accrue en raison du faible dosage. Ceci concerne les équipements à alimentation latérale tels que les marques importées Brabenda et Kubota, ainsi que la marque locale Matsunaga.
Le catalyseur de dégradation actuellement utilisé
1 : Le peroxyde de di-tert-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. Il est fortement oxydant, inflammable, relativement stable à température ambiante et insensible aux chocs.
2 : Le DBPH, abréviation de 2,5-diméthyl-2,5-bis(tert-butylperoxy)hexane, a une masse moléculaire de 290,44 g/mol. Il se présente sous forme de liquide jaune clair, de pâte ou de poudre blanc laiteux, avec une densité relative de 0,8650. Son point de congélation est de 8 °C. Son point d'ébullition est de 50-52 °C (13 Pa). Son indice de réfraction est de 1,418 à 1,419. Sa viscosité est de 6,5 mPa·s. 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 et les hydrocarbures aromatiques, mais insoluble dans l'eau.
3 : Test de fonte des doigts
L'essai de fusion par contact doit être réalisé conformément à la norme GB/T 30923-2014 relative aux matériaux spéciaux en polypropylène projeté à l'état fondu ; les appareils de mesure de fusion par contact ordinaires ne conviennent pas. Le point de fusion élevé fait référence à l'utilisation de la méthode volumique plutôt que de la méthode massique.
Dongguan Liansheng Non tissé Technology Co., Ltd.Fondée en mai 2020, cette entreprise est spécialisée dans la production de non-tissés à grande échelle. Elle intègre la recherche et le développement, la production et la vente. Elle fabrique des non-tissés spunbond en polypropylène (PP) de différentes couleurs, d'une largeur inférieure à 3,2 mètres et d'un grammage allant de 9 à 300 grammes.
Date de publication : 8 novembre 2024