高融点PPに対する市場の需要
ポリプロピレンのメルトフロー性能は分子量と密接に関係しています。従来のチーグラー・ナッタ触媒システムで製造された市販のポリプロピレン樹脂の平均分子量は、一般的に3×105～7×105です。これらの従来のポリプロピレン樹脂のメルトインデックスは、ポリプロピレン樹脂一般的に低いため、適用範囲が制限されます。
化学繊維産業と繊維機械産業の急速な発展に伴い、不織布産業も急速に発展しています。ポリプロピレンは数々の利点を有し、不織布の原料として好まれています。社会の発展に伴い、不織布の応用分野はますます広がっています。医療・健康分野では、不織布は防護服、マスク、手術着、女性用生理用ナプキン、ベビー用おむつなどに利用されています。建築・土木材料としては、屋根防水、道路工事、水利工事などに利用されるほか、スパンボンドとニードルパンチの複合技術を用いて先進的な屋根用フェルトを製造することも可能です。その耐用年数は、従来のアスファルトフェルトよりも5～10倍長くなっています。フィルター材料も不織布の中で最も急速に発展している製品の一つで、ドライケミカル、製薬、食品などの業界でガスや液体のろ過に利用されており、大きな市場性を秘めています。さらに、不織布は合成皮革、旅行カバン、衣類の裏地、装飾布、家庭用ワイピングクロスなどの製造にも使用できます。
それはまさに、不織布メルトブローン、高速生産、薄肉製品など、その生産と応用に対する要求は絶えず高まっています。そのため、不織布の主原料であるポリプロピレン樹脂の加工性能に対する要求もそれに応じて高まっています。さらに、高速紡糸や細デニールのポリプロピレン繊維の生産では、ポリプロピレン樹脂に良好なメルトフロー性能が求められます。高温に耐えられない一部の顔料は、比較的低い加工温度でキャリアとしてポリプロピレンを必要とします。これらすべてにおいて、より低温で加工できる超高メルトインデックスポリプロピレン樹脂を原料として使用する必要があります。
メルトブローン織物に用いられる特殊素材は、高メルトインデックスポリプロピレンです。メルトインデックスとは、標準的な毛細管を10分間に通過する溶融材料の質量を指します。値が高いほど、材料の加工流動性が良好です。ポリプロピレンのメルトインデックスが高いほど、噴出される繊維は細くなり、メルトブローン織物の濾過性能が向上します。
高メルトインデックスポリプロピレン樹脂の製造方法
一つは、重合反応プロセスを制御することでポリプロピレンの分子量と分子量分布を制御する方法であり、例えば、水素ガスなどのカチオン剤の濃度を高めることでポリマーの分子量を低下させ、メルトインデックスを向上させる。この方法は、触媒系や反応条件などの要因によって制限されるため、メルトインデックスの安定性を制御し、実現することが困難である。
燕山石油化工はここ数年、メタロセン触媒を用いてメルトインデックス1000以上のメルトブローン材料を直接重合してきましたが、安定性の制御が難しいため、大規模な重合は実施されていませんでした。今年の疫病発生以降、燕山石油化工は2010年に開発した制御分解ポリプロピレンメルトブローン材料製造技術を採用し、2月12日にポリプロピレンメルトブローン不織布専用材料を生産しました。同時に、メタロセン触媒を用いた装置の工業化テストを実施し、製品はすでに生産されており、現在、下流ユーザーに送られて試用されています。
もう一つの方法は、従来の重合法で得られたポリプロピレンの劣化を制御し、分子量を下げ、メルトインデックスを上げることです。
かつては、ポリプロピレンの分子量を低減するために高温分解法が一般的に用いられていましたが、この高温機械的分解法には、添加剤の損失や熱分解、不安定なプロセスなど、多くの欠点がありました。また、超音波分解法などの方法もありますが、これらの方法は溶媒を必要とすることが多く、プロセスの難易度とコストが高くなります。近年、ポリプロピレンの化学的分解法が徐々に広く応用されつつあります。
化学分解法による高融点フィンガーPPの製造
化学分解法は、ポリプロピレンをスクリュー押出機内で有機過酸化物などの化学分解剤と反応させることで、ポリプロピレンの分子鎖を切断し、分子量を低下させる方法です。他の分解法と比較して、完全な分解、良好な溶融流動性、製造プロセスが簡便で実現可能、大規模な工業生産が容易などの利点があります。また、改質プラスチックメーカーで最も一般的に使用されている方法でもあります。
機器要件
高融点は、通常のPP改質設備とは全く異なります。溶融材料を噴霧する設備では、アスペクト比が長く、機械ヘッドを垂直に設置するか、水中造粒方式を採用する必要があります（無錫華辰も同様の水中造粒技術を採用しています）。材料は非常に薄いため、機械ヘッドから出た直後に水と接触させて冷却しやすくする必要があります。
従来のポリプロピレンの製造では、押出機の切断速度は毎分70メートルですが、高融点ポリプロピレンの場合は毎分120メートル以上の切断速度が必要です。さらに、高融点ポリプロピレンは流動速度が速いため、冷却距離を4メートルから12メートルに延長する必要があります。
メルトブローン材料を製造する機械では、連続的なメッシュ交換が必要であり、通常はデュアルステーションメッシュチェンジャーが使用されます。モーターの所要電力ははるかに高く、スクリュー部品内にはより多くのせん断ブロックが使用されます。Koyapan氏によると、メルトブローン特殊材料を製造するツインスクリューラインには、かなりの独自性があります。
1. 安定した給餌（PP、DCPなど）を確保する。
2. 複合処方の半減期に基づいて、開口部の適切なアスペクト比と軸位置を決定します（CR-PP反応のスムーズな押し出しを確保するために第3世代に進化しました）。
3. メルト フィンガーが許容範囲内で高い歩留まりを持つことを保証します (完成したストリップが 30 個を超えると、12 個のみの場合に比べてコスト効率とブレンド ベースが高くなります)。
4. 専用の排水モールドヘッドを装備し、溶融と加熱を均一にし、廃棄物の量を最小限に抑える必要があります。
5. 完成した粒子の品質とより高いグレード率を確保するために、メルトブローン材料用の成熟したコールドカット造粒機（業界では評判が良い）を装備することが望ましい。
6. オンライン試験のフィードバックがあればさらに良いでしょう。また、液状分解開始剤を副原料に添加する場合は、添加剤の含有量が少ないため、より高い精度が求められます。輸入のブラベンダ、クボタ、国産のマツナイなどの副原料供給装置では、
現在使用されている分解触媒
1：ジ-tert-ブチルペルオキシド（ジ-tert-ブチルペルオキシドとも呼ばれる）は、開始剤a、加硫剤dTBPであり、無色からわずかに黄色の透明液体で、水には不溶で、ベンゼン、トルエン、アセトンなどの有機溶剤と混和します。強い酸化力、可燃性を持ち、室温では比較的安定で、衝撃に弱い性質があります。
2：双五硫化剤、略称DBPH、化学名2,5-ジメチル-2,5-ビス（tert-ブチルペルオキシ）ヘキサン、分子量290.44。淡黄色の液体で、比重は0.8650、乳白色の粉末状。凝固点は8℃。沸点は50～52℃（13Pa）。屈折率は1.418～1.419。液体の粘度は6.5mPa・s。引火点（開放式）は58℃。アルコール、エーテル、ケトン、エステル、芳香族炭化水素など、ほとんどの有機溶媒に溶け、水には溶けません。
3: 癒合した指の検査
メルトフィンガー試験は、GBIT 30923-2014ポリプロピレンメルトスプレー特殊材料規格に従って実施する必要があります。通常のメルトフィンガー試験機では試験できません。高融点とは、質量法ではなく体積法を用いて試験を行うことを指します。
国産設備には承徳有特、広鑫電子科技、杭州金邁、吉林科学教育機器廠などがあり、輸入設備にはZwickなどがあります。承徳金建試験設備有限公司は、超高流動ポリプロピレン材料のNVR測定用に特別に設計されたMFL-2322Hメルトフローレートメーターを製造しており、GB/T 309232014ポリプロピレンメルトスプレー特殊材料の工場試験要件を満たしています。試験範囲は（500～2500）cm/10分です。
現在、次のものがあります:
1. 山東道恩ポリマー材料有限公司
2. 湖南盛金新材料有限公司
3. 金発テクノロジー株式会社
4. 北京易世通新材料開発有限公司
5. 上海華和複合材料有限公司
6. 杭州成達新材料有限公司
7. バーゼル、大林、韓国
投稿日時: 2024年4月1日