Le matériau principal des masques esttissu non tissé en polypropylèneLe tissu non tissé (également appelé non-tissé) est un produit fin ou feutré, fabriqué à partir de fibres textiles par collage, fusion ou d'autres procédés chimiques et mécaniques. Les masques chirurgicaux sont généralement composés de trois couches de non-tissé : une couche de type spunbond S, une couche de type meltblown M et une couche de type spunbond S, formant une structure SMS. La couche intérieure est en non-tissé ordinaire, doux pour la peau et absorbant l'humidité. La couche extérieure est en non-tissé imperméable, conçu pour bloquer les projections de liquides, notamment celles provenant du porteur ou d'autres personnes. La couche filtrante intermédiaire est généralement en polypropylène meltblown polarisé électrostatiquement, capable de filtrer les bactéries et jouant un rôle essentiel dans la filtration.
La ligne de production automatisée de masques améliore considérablement l'efficacité de la production. De grands rouleaux de polypropylène non tissé sont découpés en petits rouleaux et placés sur la ligne. La machine, inclinée légèrement, les resserre progressivement en les assemblant de gauche à droite. La surface du masque est aplatie par une tablette, puis des opérations telles que la découpe, le scellage des bords et le pressage sont réalisées. Grâce à l'automatisation, une chaîne de production fabrique un masque en seulement 0,5 seconde en moyenne. Après la production, les masques sont désinfectés à l'oxyde d'éthylène et laissés à reposer pendant 7 jours avant d'être scellés, emballés, mis en boîte et expédiés pour la vente.
Le matériau de base des masques est la fibre de polypropylène.
La couche filtrante (couche M) centrale des masques médicaux est constituée d'un tissu filtrant non tissé soufflé à l'état fondu. Cette couche, la plus importante, est principalement composée de polypropylène non tissé soufflé à l'état fondu. Ce matériau se caractérise par une fluidité ultra-élevée, une faible volatilité et une distribution granulométrique étroite. La couche filtrante ainsi formée offre d'excellentes propriétés de filtration, de protection, d'isolation et d'absorption des huiles, répondant aux différentes normes relatives au nombre de fibres par unité de surface et à la surface de la couche centrale des masques médicaux. Une tonne de fibres de polypropylène à point de fusion élevé permet de fabriquer près de 250 000 masques de protection médicale N95 en polypropylène, ou entre 900 000 et 1 million de masques chirurgicaux jetables.
La structure du matériau filtrant en polypropylène soufflé à l'état fondu est composée de nombreuses fibres entrecroisées, empilées de manière aléatoire, d'un diamètre moyen de 1,5 à 3 μm, soit environ 1/30e du diamètre d'un cheveu. Le mécanisme de filtration de ce matériau repose principalement sur deux aspects : la barrière mécanique et l'adsorption électrostatique. Grâce à la finesse de ses fibres, sa grande surface spécifique, sa porosité élevée et la petite taille moyenne de ses pores, le polypropylène soufflé à l'état fondu offre une excellente barrière bactérienne et une filtration efficace. Après traitement électrostatique, il présente également une capacité d'adsorption électrostatique.
Le nouveau coronavirus mesure environ 100 nm (0,1 μm) et ne peut exister de manière isolée. Il se présente principalement dans les sécrétions et les gouttelettes émises lors d'éternuements, ces dernières mesurant environ 5 μm. Lorsque des gouttelettes contenant le virus entrent en contact avec le tissu non tissé soufflé à l'état fondu, elles sont adsorbées électrostatiquement à sa surface, les empêchant ainsi de pénétrer la couche intermédiaire dense et créant un effet barrière. Cependant, comme le virus est très difficile à détacher après avoir été capturé par les fibres électrostatiques ultrafines, et que le lavage peut altérer cette capacité d'adsorption, ce type de masque est à usage unique.
Compréhension des fibres de polypropylène
La fibre de polypropylène, également appelée fibre PP, est généralement désignée sous le nom de polypropylène en Chine. Cette fibre est obtenue par polymérisation du propylène, matière première, suivie d'une série d'étapes de filage. Les principales variétés de polypropylène comprennent le filament, la fibre courte, la fibre fendue, le filament expansé (BCF), le fil industriel, le tissu non tissé et le ruban de cigarettes.
La fibre de polypropylène est principalement utilisée pour les tapis (sous-couches et suède), les tissus d'ameublement, les cordes, les filets de pêche, les feutres absorbants d'huile, les matériaux de renforcement pour la construction, les matériaux d'emballage et les textiles industriels tels que les toiles filtrantes et les toiles pour sacs. Le polypropylène peut également servir à la fabrication de filtres à cigarettes et de matériaux sanitaires non tissés. Les fibres ultrafines de polypropylène permettent de produire des tissus d'habillement haut de gamme. La couette en fibres creuses de polypropylène est légère, chaude et élastique.
Développement de la fibre de polypropylène
La fibre de polypropylène est une variété de fibre dont la production industrielle a débuté dans les années 1960. En 1957, les Italiens Natta et al. ont mis au point le polypropylène isotactique et en ont réalisé la production industrielle. Peu après, la société Montecatini l'a utilisé pour la production de fibres de polypropylène. Entre 1958 et 1960, cette société a produit des fibres de polypropylène sous le nom de Meraklon. Par la suite, la production a également débuté aux États-Unis et au Canada. Après 1964, des fibres de polypropylène issues de films minces ont été développées pour le regroupement en faisceaux et transformées en fibres textiles et en fils pour tapis par fibrillation de films minces.
Dans les années 1970, le procédé et l'équipement de filage à courte portée ont amélioré la production de fibres de polypropylène. Parallèlement, l'utilisation du filament continu expansé a commencé dans l'industrie du tapis, et la production de fibres de polypropylène s'est rapidement développée. Après 1980, le développement du polypropylène et de nouvelles technologies de fabrication de fibres de polypropylène, notamment l'invention des catalyseurs métallocènes, a considérablement amélioré la qualité de la résine de polypropylène. Grâce à l'amélioration de sa stéréorégularité (isotropie jusqu'à 99,5 %), la qualité intrinsèque des fibres de polypropylène a été grandement améliorée.
Au milieu des années 1980, les fibres ultrafines de polypropylène ont remplacé certaines fibres de coton dans la fabrication de textiles et de non-tissés. Aujourd'hui, la recherche et le développement des fibres de polypropylène sont toujours très actifs dans de nombreux pays. La diffusion et l'amélioration des techniques de production de fibres différenciées ont considérablement élargi les domaines d'application des fibres de polypropylène.
Structure des fibres de polypropylène
Le polypropylène est une grande molécule dont la chaîne principale est constituée d'atomes de carbone. Selon l'agencement spatial de ses groupes méthyle, il existe trois types de structures tridimensionnelles : aléatoire, isorégulière et métarégulière. Les atomes de carbone de la chaîne principale des molécules de polypropylène sont coplanaires, et leurs groupes méthyle latéraux peuvent s'agencer de différentes manières dans et sous le plan de la chaîne principale.
La production de fibres de polypropylène utilise du polypropylène isotactique d'isotropie supérieure à 95 %, caractérisé par une haute cristallinité. Sa structure est une chaîne spirale régulière présentant une régularité tridimensionnelle. La chaîne principale de la molécule est composée de chaînes d'atomes de carbone torsadées dans un même plan, les groupes méthyle latéraux étant situés du même côté de ce plan. Cette cristallisation présente non seulement une structure régulière des chaînes individuelles, mais également un empilement régulier des chaînes perpendiculairement à leur axe. La cristallinité des fibres de polypropylène primaires est de 33 % à 40 %. Après étirage, elle passe à 37 %-48 %. Après traitement thermique, elle peut atteindre 65 %-75 %.
Les fibres de polypropylène sont généralement fabriquées par filage à l'état fondu. Elles sont généralement lisses et rectilignes dans le sens longitudinal, sans stries, et présentent une section transversale circulaire. Elles peuvent également être filées en fibres irrégulières et en fibres composites.
Caractéristiques de performance des fibres de polypropylène
Texture
Le principal atout du polypropylène réside dans sa légèreté. Avec une densité de 0,91 g/cm³, il est plus léger que l'eau et ne pèse que 60 % du poids du coton. C'est la fibre chimique la plus légère parmi les fibres courantes : 20 % plus légère que le nylon, 30 % que le polyester et 40 % que la viscose. Il est particulièrement adapté à la confection de vêtements pour sports nautiques.
propriétés physiques
Le polypropylène possède une résistance élevée et un allongement à la rupture de 20 % à 80 %. Sa résistance diminue avec l'augmentation de la température, et il présente un module d'élasticité initial élevé. Son élasticité est comparable à celle du nylon 66 et du polyester, et supérieure à celle de l'acrylique. En particulier, sa capacité de récupération élastique rapide est plus importante, ce qui confère au tissu en polypropylène une meilleure résistance à l'usure. Le tissu en polypropylène ne se froisse pas, ce qui le rend durable ; la taille des vêtements est relativement stable et il ne se déforme pas facilement.
performances d'absorption d'humidité et de teinture
Parmi les fibres synthétiques, le polypropylène présente la plus faible absorption d'humidité, avec une reprise d'humidité quasi nulle dans des conditions atmosphériques normales. De ce fait, sa résistance à sec et à l'état humide, ainsi que sa résistance à la rupture, sont presque identiques, ce qui le rend particulièrement adapté à la fabrication de filets de pêche, de cordes, de toiles filtrantes et de gaze désinfectante pour le secteur médical. Le polypropylène est sensible à l'électricité statique et au boulochage à l'usage, et son taux de rétrécissement est faible. Le tissu est facile à laver et sèche rapidement, et est relativement rigide. En raison de sa faible absorption d'humidité et de la sensation d'étouffement qu'il peut provoquer au contact de la peau, le polypropylène est souvent mélangé à des fibres à forte absorption d'humidité pour la confection de vêtements.
Le polypropylène possède une structure macromoléculaire régulière et une haute cristallinité, mais est dépourvu de groupes fonctionnels capables de se lier aux molécules de colorant, ce qui rend la teinture difficile. Les colorants ordinaires ne peuvent le colorer. L'utilisation de colorants dispersés pour teindre le polypropylène ne permet d'obtenir que des couleurs très pâles et une faible tenue des couleurs. L'amélioration des performances de teinture du polypropylène peut être obtenue par des méthodes telles que la copolymérisation par greffage, la coloration liquide et la modification par des composés métalliques.
propriétés chimiques
Le polypropylène présente une excellente résistance aux produits chimiques, aux infestations d'insectes et aux moisissures. Sa stabilité face aux acides, aux bases et autres agents chimiques est supérieure à celle des autres fibres synthétiques. Le polypropylène offre une bonne résistance à la corrosion chimique, à l'exception de l'acide nitrique concentré et de la soude caustique concentrée. Sa bonne résistance aux acides et aux bases le rend particulièrement adapté à une utilisation comme matériau filtrant.Matériaux d'emballage.Cependant, sa stabilité aux solvants organiques est légèrement faible.
résistance à la chaleur
Le polypropylène est une fibre thermoplastique dont le point de ramollissement et le point de fusion sont inférieurs à ceux d'autres fibres. Sa température de ramollissement est de 10 à 15 °C inférieure à son point de fusion, ce qui lui confère une faible résistance à la chaleur. Lors de la teinture, de l'apprêt et de l'utilisation du polypropylène, il est essentiel de contrôler la température afin d'éviter toute déformation. Chauffé à sec (à des températures supérieures à 130 °C, par exemple), le polypropylène se fissure par oxydation. C'est pourquoi un agent anti-vieillissement (stabilisant thermique) est souvent ajouté lors de la production de fibres de polypropylène afin d'améliorer leur stabilité. Le polypropylène présente toutefois une excellente résistance à l'humidité et à la chaleur. Il peut être immergé dans l'eau bouillante pendant plusieurs heures sans se déformer.
Autres performances
Le polypropylène présente une faible résistance à la lumière et aux intempéries, est sujet au vieillissement, ne résiste pas au repassage et doit être stocké à l'abri de la lumière et de la chaleur. Cependant, ses propriétés anti-vieillissement peuvent être améliorées par l'ajout d'un agent anti-vieillissement lors du filage. De plus, le polypropylène possède de bonnes propriétés d'isolation électrique, mais il est sensible à l'électricité statique lors de sa transformation. Le polypropylène est difficilement inflammable. Lorsque les fibres se rétractent et fondent au contact d'une flamme, celle-ci s'éteint d'elle-même. En cas de combustion, il forme un bloc dur et transparent dégageant une légère odeur d'asphalte.
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 : 14 octobre 2024