最近、マスクの素材が大きな注目を集めており、私たちのポリマー製造工場は、この感染症対策において支障なく稼働しています。本日は、メルトブローンPP素材の製造方法をご紹介します。
高融点PPに対する市場の需要
ポリプロピレンの溶融流動性は分子量と密接に関連しています。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重量平均分子量は、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一般的に低く、その用途範囲は限られています。
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ました。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最適です。社会の発展に伴い、不織布の応用分野は医療・健康分野、不織布不織布は、隔離ガウン、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の製造に使用できます。建築および土木材料として、不織布は屋根防水、道路建設、水利プロジェクトに使用でき、スパンボンドとニードルパンチ複合技術を使用して高度なルーフフェルトを製造できます。その耐用年数は従来のアスファルトフェルトの5〜10倍です。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1つであり、化学、製薬、食品などの業界でガスおよび液体のろ過に使用でき、大きな市場性があります。さらに、不織布は、日常生活や家庭用の合成皮革、バッグ、衣類の裏地、装飾布、ワイピングクロスの製造にも使用できます。
不織布の継続的な発展に伴い、メルトブローン、高速生産、薄肉製品など、その生産・応用に対する要求はますます高まっています。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には、ポリプロピレン樹脂に良好な溶融流動性が求められます。また、高温に耐えられない一部の顔料は、ポリプロピレンをキャリアとして比較的低温で加工する必要があります。これらすべてにおいて、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、標準ダイキャピラリーを10分間に通過する溶融材料の質量を指します。値が大きいほど、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、吹き出される繊維は細くなり、製造される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、水素などの阻害剤の濃度を高めることでポリマーの分子量を低下させ、それによってメルトインデックスを高める方法が挙げられる。この方法は、触媒システム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、実施することが困難である。
燕山石油化工はここ数年、メルトインデックス1000以上のメルトブローン材料の直接重合にメタロセン触媒を用いてきましたが、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試験を実施し、製品はすでに生産され、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、従来の重合によって得られたポリプロピレンの劣化を制御し、分子量を下げて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、熱分解、プロセスの不安定性など、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の存在を必要とすることが多く、プロセスの難易度とコストが上昇します。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メルトインデックス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、そして製造プロセスが簡便で実現可能という利点があり、大規模な工業生産を容易に行うことができます。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
高融点とは、通常のPP改質装置とは全く異なる設備を指します。溶融材料を噴霧する装置は、アスペクト比が長く、垂直型の機械ヘッド、または水中造粒法（無錫華辰も同様の水中切断技術を採用）を必要とします。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には、押出機の切断速度が毎分70メートル必要ですが、高融点ポリプロピレンの製造には毎分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性が速いため、冷却距離も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、スクリュー部品にはより多くのせん断ブロックが使用されます。
1：PP、DCPなどの材料のスムーズな供給を確保します。
2：複合配合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： 許容範囲内で溶融フィンガーの高い歩留まりを確保する（完成したストリップが 12 個のストリップよりも 30 個以上の場合の方がコスト効率とブレンドの基準が高くなります）。
4：専用の水中鋳型ヘッドを装備し、溶融金属と熱を均一に分散させ、無駄を最小限に抑える必要があります。
5： 完成した顆粒の品質と高い収率を確保するために、業界で評判の良い、成熟したメルトブローン材料用の冷間造粒機を装備することをお勧めします。
6：オンライン検出フィードバックがあればさらに良いでしょう。
また、液状でサイドフィードに添加する分解開始剤は、添加比率が低いため、より高い精度が求められます。輸入のブラベンダ、クボタ、国産のマツナガなどのサイドフィード装置向けです。
現在使用されている分解触媒
1：ジ-t-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および加硫剤dTBPとして知られ、無色からわずかに黄色の透明液体で、水には不溶性で、ベンゼン、トルエン、アセトンなどの有機溶剤とは混和します。酸化力が強く、可燃性があり、室温では比較的安定しており、衝撃に弱い性質があります。
2：DBPHは、2,5-ジメチル-2,5-ビス（tert-ブチルペルオキシ）ヘキサンと略され、分子量は290.44です。淡黄色の液体、ペースト状、乳白色の粉末で、比重は0.8650です。凝固点は8℃です。沸点は50～52℃（13Pa）。屈折率は1.418～1.419です。液体粘度は6.5mPa・sです。引火点（開放式）は58℃です。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: 指融解テスト
メルトフィンガー試験は、GB/T 30923-2014ポリプロピレン溶融スプレー特殊材料規格に準拠して実施する必要があります。一般的な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することを意味します。
東莞連盛不織布技術有限公司2020年5月に設立されました。研究開発、生産、販売を一体化した大規模な不織布生産企業です。幅3.2メートル未満、9グラムから300グラムまで、様々な色のPPスパンボンド不織布を生産できます。
投稿日時: 2024年11月8日