כיצד מיוצר חומר PP מפוח עם נקודת התכה גבוהה?

לאחרונה, חומרי מסכות זכו לתשומת לב רבה, ועובדי הפולימרים שלנו לא נתקלו בבעיה במאבק זה נגד המגיפה. היום נציג כיצד מייצרים חומר PP מפוח.

ביקוש שוק לפוליפרופילן פוליפרופילן בעל נקודת התכה גבוהה

יכולת הזרימה בהיתוך של פוליפרופילן קשורה קשר הדוק למשקל המולקולרי שלו. המשקל המולקולרי הממוצע של שרף פוליפרופילן מסחרי שהוכן על ידי מערכת קטליטית קונבנציונלית של זיגלר נטא הוא בדרך כלל בין 3 × 105 ל-7 × 105. מקדם ההיתוך של שרפי פוליפרופילן קונבנציונליים אלה הוא בדרך כלל נמוך, דבר המגביל את טווח היישום שלהם.

עם ההתפתחות המהירה של תעשיית הסיבים הכימיים ותעשיית מכונות הטקסטיל, תעשיית הבדים הלא ארוגים עלתה במהירות. סדרת היתרונות של פוליפרופילן הופכת אותו לחומר הגלם המועדף לבדים לא ארוגים. עם התפתחות החברה, תחומי היישום של בדים לא ארוגים נוטים להיות רחבים: בתחום הרפואה והבריאות,בדים לא ארוגיםניתן להשתמש בו לייצור חלוקי בידוד, מסכות, חלוקי ניתוח, תחבושות היגייניות לנשים, חיתולי תינוקות וכן הלאה; כחומר בנייה וגיאוטכני, ניתן להשתמש בבדים לא ארוגים לאיטום גגות, בניית כבישים ופרויקטים של שימור מים, או שניתן לייצר לבד גגות מתקדם באמצעות טכנולוגיית ספון-בונד וטכנולוגיית ניקוב מחט. אורך חייו ארוך פי 5-10 מבדי אספלט מסורתיים; חומרי סינון הם גם אחד המוצרים המתפתחים ביותר בבדים לא ארוגים, אשר ניתן להשתמש בהם לסינון גז ונוזלים בתעשיות כמו כימיקלים, תרופות ומזון, ובעלי פוטנציאל שוק גדול; בנוסף, ניתן להשתמש בבדים לא ארוגים לייצור עור סינתטי, תיקים, בטנות לבגדים, בדים דקורטיביים ומטליות ניגוב בחיי היומיום ובשימוש ביתי.

עקב הפיתוח המתמשך של בדים לא ארוגים, הדרישות לייצורם ויישומם עולות בהתמדה, כגון ניפוח בהמסה, ייצור במהירות גבוהה ומוצרים דקים. לכן, גם הדרישות לביצועי העיבוד של שרף פוליפרופילן, חומר הגלם העיקרי לבדים לא ארוגים, גדלו בהתאם; בנוסף, ייצור של ספינינג במהירות גבוהה או סיבי פוליפרופילן דנייר עדינים דורש גם משרף פוליפרופילן תכונות זרימת התכה טובות; פיגמנטים מסוימים שאינם עומדים בטמפרטורות גבוהות דורשים עיבוד של פוליפרופילן כנשא בטמפרטורות נמוכות יחסית. כל אלה דורשים שימוש בשרף פוליפרופילן בעל אינדקס התכה גבוה במיוחד כחומר גלם שניתן לעבד בטמפרטורות נמוכות יותר.

החומר המיוחד לבדים המותכים הוא פוליפרופילן בעל אינדקס התכה גבוה. אינדקס ההיתוך מתייחס למסה של חומר מותך העובר דרך נימי תבנית סטנדרטי כל 10 דקות. ככל שהערך גדול יותר, כך נוזליות העיבוד של החומר טובה יותר. ככל שמדד ההיתוך של פוליפרופילן גבוה יותר, כך הסיבים המותכים עדינים יותר, וכך ביצועי הסינון של הבד המותך המיוצר טובים יותר.

שיטה להכנת שרף פוליפרופילן בעל אינדקס התכה גבוה

אחת מהן היא לשלוט במשקל המולקולרי ובפיזור המשקל המולקולרי של פוליפרופילן על ידי שליטה בתהליך תגובת הפולימריזציה, כגון שימוש בשיטות להגדלת ריכוז מעכבים כמו מימן כדי להפחית את המשקל המולקולרי של הפולימר, ובכך להגדיל את מדד ההיתוך. שיטה זו מוגבלת על ידי גורמים כמו מערכת קטליטית ותנאי תגובה, מה שמקשה על השליטה ביציבות מדד ההיתוך ויישומו.

חברת יאנשאן פטרוכימיקלים משתמשת בשנים האחרונות בזרזים מטאלוצן לפולימריזציה ישירה של חומרים מפוחים בהתכה עם מדד התכה של מעל 1000. עקב הקושי בשליטה על היציבות, לא בוצעה פילמור בקנה מידה גדול. מאז פרוץ המגיפה השנה, יאנשאן פטרוכימיקלים אימצה את טכנולוגיית ייצור החומר המפוח בפוליפרופילן המפוח בהתכה הניתנת לפירוק נשלט שפותחה בשנת 2010 כדי לייצר בד מיוחד לא ארוג מפוליפרופילן המפוח ב-12 בפברואר. במקביל, נערכו ניסויים תעשייתיים על המכשיר באמצעות זרזים מטאלוצן. המוצר יוצר ונשלח כעת למשתמשים במורד הזרם לצורך ניסוי.

שיטה נוספת היא לשלוט בפירוק של פוליפרופילן המתקבל באמצעות פולימריזציה קונבנציונלית, הפחתת המשקל המולקולרי שלו והגדלת מקדם ההיתוך שלו.

בעבר, שיטות פירוק בטמפרטורה גבוהה היו נפוצות להפחתת המשקל המולקולרי של פוליפרופילן, אך לשיטת פירוק מכנית זו בטמפרטורה גבוהה יש חסרונות רבים, כגון אובדן תוספים, פירוק תרמי ותהליכים לא יציבים. בנוסף, קיימות שיטות כמו פירוק באולטרסאונד, אך שיטות אלו דורשות לעתים קרובות נוכחות של ממסים, מה שמגדיל את הקושי והעלות של התהליך. בשנים האחרונות, שיטת הפירוק הכימי של פוליפרופילן יושמה בהדרגה באופן נרחב.

ייצור PP בעל אינדקס התכה גבוה בשיטת פירוק כימית

שיטת הפירוק הכימי כוללת תגובה של פוליפרופילן עם חומרי פירוק כימיים כגון מי חמצן אורגניים במכונת אקסטרודר בורגית, מה שגורם לשבירת שרשראות המולקולריות של הפוליפרופילן ולהפחתת משקלן המולקולרי. בהשוואה לשיטות פירוק אחרות, יש לה יתרונות של פירוק מלא, זרימת התכה טובה ותהליך הכנה פשוט ובר ביצוע, מה שמקל על ביצוע ייצור תעשייתי בקנה מידה גדול. זוהי גם השיטה הנפוצה ביותר על ידי יצרני פלסטיק שעבר שינוי.

דרישות ציוד

נקודת התכה גבוהה מתייחסת לציוד השונה לחלוטין מציוד רגיל לשינוי PP. הציוד המשמש לריסוס חומרים מותכים דורש יחס גובה-רוחב ארוך יותר וראש מכונה אנכי, או משתמש בגרגורים תת-ימיים (לווושי הואצ'ן יש חיתוך תת-ימי דומה); החומר דק מאוד וצריך לבוא במגע עם מים מיד לאחר יציאתו מראש המכונה לצורך קירור קל;

ייצור פוליפרופילן קונבנציונלי דורש מהירות חיתוך של 70 מטרים לדקה במכונת אקסטרודר, בעוד שפוליפרופילן בעל נקודת התכה גבוהה דורש מהירות חיתוך של מעל 120 מטרים לדקה. בנוסף, בשל קצב הזרימה המהיר של פוליפרופילן בעל נקודת התכה גבוהה, יש צורך גם להגדיל את מרחק הקירור שלו מ-4 מטרים ל-12 מטרים.

המכונה לייצור חומרים מנופחים דורשת החלפת רשת רציפה, בדרך כלל באמצעות מחליף רשת בעל שתי תחנות. דרישת כוח המנוע גבוהה בהרבה, ומשתמשים ביותר בלוקי גזירה ברכיבי הבורג;

1: יש להבטיח הזנה חלקה של חומרים כגון PP ו-DCP;

2: קבע את יחס הממדים והמיקום הצירי המתאימים של הפתח בהתבסס על זמן מחצית החיים של הנוסחה המורכבת (אשר התפתחה לדור השלישי כדי להבטיח שחול חלק של תגובת CR-PP);

3: כדי להבטיח תפוקה גבוהה של אצבעות מותכות בטווח הסבילות (ליותר מ-30 רצועות גמורות יש יעילות עלות ובסיס ערבוב גבוהים יותר בהשוואה לתריסר רצועות בלבד);

4: יש להצטייד בראשי תבנית מיוחדים לעיצוב תת-ימי. יש לחלק את ההיתוך והחום באופן שווה, וכמות הפסולת צריכה להיות מינימלית;

5: מומלץ לצייד גרנולטור קר בוגר לחומרים מפוחים (בעל מוניטין טוב בתעשייה) כדי להבטיח את איכות הגרגירים המוגמרים ושיעור תשואה גבוה יותר;

6: אם יש משוב זיהוי מקוון, זה יהיה אפילו טוב יותר.

בנוסף, יוזם הפירוק שנוסף להזנה הצדדית עם הנוזל דורש דיוק גבוה יותר עקב יחס ההוספה הקטן. עבור ציוד הזנה צדדי כגון Brabenda, Kubota מיובאים ומאטסונאגה המיוצרים מקומית.

זרז הפירוק המשמש כיום

1: די-t-בוטיל פרוקסיד, הידוע גם כדי-טרט בוטיל פרוקסיד, יוזם a וחומר גיפור dTBP, הוא נוזל שקוף חסר צבע עד צהוב קלות שאינו מסיס במים וניתן לערבוב עם ממסים אורגניים כמו בנזן, טולואן ואצטון. מחמצן מאוד, דליק, יציב יחסית בטמפרטורת החדר, חסין לפגיעות.

2: DBPH, בקיצור 2,5-דימתיל-2,5-ביס (טרט בוטילפראוקסי) הקסאן, בעל משקל מולקולרי של 290.44. נוזל צהוב בהיר, אבקה דמוית משחה ולבנה חלבית, עם צפיפות יחסית של 0.8650. נקודת קיפאון 8 ℃. נקודת רתיחה: 50-52 ℃ (13Pa). מקדם שבירה 1.418~1.419. צמיגות הנוזל היא 6.5 מיליאמפאסקל לשנייה. נקודת הבזק (בכוס פתוחה) 58 ℃. מסיס ברוב הממסים האורגניים כגון אלכוהולים, אתרים, קטונים, אסטרים ופחמימנים ארומטיים, בלתי מסיס במים.

3: מבחן התכה באצבעות

יש לבצע את בדיקת אצבע ההיתוך בהתאם לתקן GB/T 30923-2014 פוליפרופילן בהתזה עם ריסוס מיוחד; לא ניתן לבדוק בודקי אצבע ההיתוך רגילים. נקודת התכה גבוהה מתייחסת לשימוש בשיטת הנפח ולא בשיטת המסה לבדיקה.

Dongguan Liansheng Non woven Technology Co., Ltd.הוקמה במאי 2020. זהו מפעל ייצור בקנה מידה גדול של בדים לא ארוגים המשלב מחקר ופיתוח, ייצור ומכירות. הוא יכול לייצר צבעים שונים של בדים לא ארוגים מצופים PP spunbond ברוחב של פחות מ-3.2 מטרים, החל מ-9 גרם ועד 300 גרם.