1、減粘裂化新工藝改善熔噴無紡布性能減粘裂化新工藝改善熔噴無紡布性能作者：M.Roth,J.Leukel,D.M煌ler,J.R.Pauquet汽巴精細化工公司H.G.Geus萊芬豪舍公司熔噴無紡布的質量和性能取決于聚丙烯原料(熔融指數)的正確選擇和加工條件的優化。目前，熔噴廠家主要采用的是高融指的聚丙烯原料，但缺乏必要的靈活性以適應不同的市場需求，同時還存在著高成本的壓力。在這種情況下，使用低融指的紡粘級聚丙烯原料(MFI=2050),再配合使用斷鏈技術”的塑料添加劑，可以生產出高品質的熔噴無紡布，為熔噴廠家提供了更靈活的操作空間。通過加入IRGATECCR76添加劑,在熔噴紡絲過程中使得樹脂發

2、生可控性的降解，得到相對分子量分布較窄的無紡布產品，從而提高產品的物理性能和有效降低生產以及倉儲成本。采用新型添加劑得到的紡熔產品具有獨特性能，極大增加了無紡布纖維原料選擇的多樣性（圖片由汽巴精化公司提供）汽巴精細化工公司精心研制成功的新型添加劑Ciba?IRGATECCR76（注：由于公司內部編號為EB43-76,故圖片數據以該編號標注）不含任何過氧化物，是新一代的自由基生成劑，它完全避免了目前工藝中使用過氧化物的缺點，即使在傳統加工溫度的條件下，聚合物也能夠產生有效的降解，弁最終將聚合物相對分子量分布控制在比較窄的范圍內。與現有技術生產的產品相比，采用新型添加劑加工的熔噴產品及其紡熔復合產

3、品（例如SMS）在靜水壓高度和機械性能上有很大改善。對產品進行的測試表明，采用新型添加劑得到的紡熔產品具有獨特性能，極大增加了無紡布纖維原料選擇的多樣性，特別是紡粘和紡熔復合非織造布廢料都可以經過轉換變成熔噴級原料使用，本文中所有實驗均在德國萊芬豪舍熔噴和SMS生產線上完成。圖1:兩種不同PP熔噴產品的靜水壓高度測試結果對比圖2:兩種不同PP熔噴產品的透氣性能測試結果對比圖3:兩種不同PP熔噴產品的拉伸強力和斷裂伸長率測試結果對比高品質無紡布產品主要取決于加工設備和采用原料的一致連續性，兩項技術的良好結合是獲得優質產品的保證，本文以卜部分對新型添加劑的應用及與商業級熔噴產品對比情況進行aabv

4、n窗。圖4:兩種不同PP熔噴產品的長效熱穩定性了詳細介紹。1ITiOJK.I.，；：j測試結果如何改善熔噴產品質量最早期的熔噴工藝是由VanVente先生在1946年發明的，產品主要應用領域有：過濾，對纖網均勻度要求較高；隔離，對纖網的連續一致性要求較高，網面不能有破洞或沒有牽伸好的團塊出現；保暖，對纖網的蓬松性要求高。網面有破洞或出現沒有牽伸的團塊將降低纖網的整體質量，熔噴產品中通常所說的“sho就是指沒有經過牽伸的小塊薄膜，在出現“sho由勺區域水滲透速度要比其它區域快的多，這種疵點可以通過測量靜水壓高度進行檢查。因此，如何進一步提高紡熔產品的靜水壓高度是產品設計開發的一個追求目標，一方面

5、可通過對生產過程控制的改進，如對設備參數以及生產步驟的優化，避免纖網中纖維出現團塊；另一方面從改變切片質量入手，為此，汽巴精細化工公司對無紡布使用的PP樹脂以及PP終端產品方面做了很多研究工作，弁取得了初步成效。圖5:兩種不同SMS產品的靜水壓高度測試結果圖6:兩個商業級規格熔噴布MB3和MB4的MWD測試結果（高溫GPC）圖7:紡粘級PP樹脂(MFI25)與添加1.5%CR76熔噴非織造布MWD測試結果(高溫GPC)新型樹脂改進劑Ciba?IRGATECCR76一般PP熔噴非織造布采用的原料是高熔融指數(MFI>400g/10min.)和相對分子量分布較窄的樹脂，可以生產出纖網勻度好、

6、纖維細和輕質的產品，這是獲得具有良好阻隔性能產品，如靜水壓或透氣性的最基本要求。目前市場上的熔噴級PP切片是通過添加烷基化的過氧化物，在擠出加工時，在超過PP熔點的溫度下，過氧化物經熱分解而產生可導致減粘裂化作用的自由基，把高相對分子質量的PP降解變成低相對分子質量的樹脂，從而生產出設定目標的產品。此類過氧化物對工作環境污染嚴重，對工人的身體造成傷害；技術上來講，過氧化物的斷鏈效果不易控制，波動嚴重，降解后的樹脂分子量變化不均勻，最終導致無紡布產品質量的不均勻性。同時，由于過氧化物本身的不穩定性，導致經過氧化物改性后的聚丙烯原料倉儲期有限制，一般在半年左右，隨著時間的延長，原料的熔融指數會發生

7、一定程度的變化。汽巴精化研制的一種新型添加劑Ciba?I圖8:兩種不同PP熔噴產品的電鏡照片對比（面密度25g/m2,阻隔性能分別見前頁的圖1和圖2）RGATECCR76,是新一代的自由基生成劑，完全克服了目前過氧化物工藝的缺點，環保、高效，對熔融指數的可控性，通過優化工藝，可以用最佳的添加量較準確地提高紡粘聚丙烯原料的熔融指數，以生產出更佳品質的熔噴無紡布。實驗數據表明，無紡布的靜水壓和機械強度、纖維柔軟度都得到了很大的改善。1 .良好的阻隔性能添力口IRGATECCR76之后，用紡粘級PP就可以生產熔噴非織造布，具產品在阻隔性能上有很明顯的改進。圖1和圖2是商業級熔噴PP樹脂為原料和標準紡

8、粘級(MFI25)樹脂添加三種不同比例EB43-76生產的熔噴非織造布的比較。從圖中可以看出，用2.1%的添加劑能夠把靜水壓從450mm增加到超過800mm；用較低的添加量如0.9%生產非織造布的靜水壓與目前工藝產品相似，而透氣性則顯示出反向效果，在實驗中值得注意的是，當EB43-76用量為0.9%時，與正常生產的熔噴非織造布相比，采用添加劑的熔噴產品在透氣性和靜水壓兩項指標上都有增加。2 .增強的機械性能用MFI為25的PP樹脂添加IRGATECCR76生產出來的熔噴非織造布，其杰出的阻隔性能表明纖網不但具有增強的機械性能，且纖維分布更加均勻。圖3是不同熔噴產品的拉伸性能測試結果，與采用MF

9、I1800的PP樹脂生產出來的熔噴非織造布相比，添加0.9%的CR76可以把25g/m2的熔噴產品強度提高一倍，斷裂伸長率提高了400%;添加了1.5%的CR76可將斷裂伸長率提高一倍，拉伸強度提高到400%,顯然，將CR76用于一般PP樹脂來改善非織造布機械性能的靈活性是成品設計中提高品質的關鍵。3 .改善的熱穩定性能熔噴非織造布的長效熱穩定性是非常重要的，尤其是在工程應用上(如過濾材料)。如圖4所示，對添加CR76樹脂生產的熔噴非織造布和商業級熔噴產品，在溫度為90c烘箱中測試老化性能，結果表明改進后的熔噴布耐老化穩定性明顯改善,該試驗結果也顯示出與拉伸強度及斷裂伸長率測試結果相一致在大圖

10、9:兩種不同紡粘非織造布的機械性能對比部分的SMS復合非織造布中，熔噴層比紡粘層薄。由于熔噴層由超細纖維組成，因此在紡粘層能提供足夠應用強度的基礎上，改善中間熔噴層的靜水壓就足以改變復合非織造布的阻隔性能。圖5用17g/m2的衛材(7/3/7g/m2)來探討阻隔性能，熔噴層是以紡粘樹脂添加1.5%的CR76生產，雖然熔噴層的面密度只有3g/m2,當使用CR76為樹脂改性劑時，SMS的阻隔能力可增加20%以上。凸.稀收45-F60率45-2so-林ffl券slkJ434%MMH/22»IIrrrrap圖10：兩種不同紡粘非織造布的機械性能與軋輻溫度之間的關系熔噴樹脂的分子特性一一凝膠色

11、譜分析法（GPC）在纖維加工中，重均相對分子質量（Mw）和分子量分布MWD（Mw/Mn）是對PP樹脂加工影響最大的分子特性，而樹脂的質量是生產高品質非織造布決定性因素。MWD寬的樹脂，同時存在相對分子質量較高和較低的鏈段，在加工時可以形成凝膠弁容易在布面上產生硬塊或破洞等瑕疵，為了改善加工性能，要求樹脂原料有穩定的熔融粘度（MFI）和窄的MWD,添加劑CR76的最大優點在于其可控反應能力，生成具有窄分子量分布的PP樹脂，比熔噴級PP樹脂均勻度高的多，在理論上與茂聚丙烯（m-PP）的MWD相等。圖6是兩個商業級規格熔噴布MB3和MB4的GPC分子量分布，比較有特色的是出現了雙峰的MWD以及大量分

12、子質量較高和較低的鏈段，甚至還有低聚物出現，這種低聚物片斷的形成是紡絲過程中纖維出現斷裂、布面出現團塊疵點、產品機械和阻隔性能下降的主要原因。圖7是紡粘級PP樹脂（MFI25）與添加CR76熔噴布的GPC比較，圖中表明加入CR76后，在降解樹脂時并沒有形成大量的低分子鏈段，這種單峰窄的MWD的形成證明CR76具有高可控性的減粘裂化能力，同時不會有任行量網TO耳“叩用，4，M何其他副反應發生。電鏡分析微觀性能從上述分析結果得知，添加CR76后，熔噴非圖11:三種不同非織造布的靜水壓測試結果織造布在宏觀性能上有顯著改善，包括阻隔性能、機械強度和熱穩定性，為了探尋在微觀性能上產生的變化，我們專門拍攝

13、了電鏡圖（SEM）,圖8是商業級（MFI1800）和紡粘級樹脂（MFI25）添加1.5%CR76生產的熔噴非織造布電鏡圖（靜水壓數據見圖1）o從圖中可看到，商業級熔噴非織造布中有你硬纖維出現（在高分辨率下可看到纖維斷裂，圖中畫圈的地方），還有一些薄膜狀區域，而紡粘級樹脂在加入CR76后纖維變得更加細小和柔軟，薄膜狀區域也很少出現。與現有熔噴技術相比,添加CR76后，纖維的長度增加了，表明改進后的紡粘級PP熔噴非織造布具有更好的微觀性能O性能得到改進的紡粘非織造布紡粘級PP樹脂MFI在2535范圍內，是廣泛用于生產紡粘非織造布的標準材料，由于較高的商業級MFI很難得到，因而CR76的研制成功為改

14、善紡粘非織造布性能提供了良好機遇（如柔軟的手感）。圖9是兩種紡粘非織造布的機械性能差異對比，一種是商業級的紡粘非織造布（聚合物1）,另一種是MFI改進型紡粘非織造布（添加0.5%CR76,MFI為60,軋輻溫度為145C）。從圖中可以看出，MFI改進型紡粘非織造布在拉伸強力和斷裂伸長率都高于對比產品，主要原因是在給定溫度下，產品在軋點處產生了更好的粘結。圖10是在不同軋輻溫度下兩種紡粘非織造布的機械性能，對比的第一種產品是商業級的紡粘非織造布（聚合物2）,第二種是MFI改進型紡粘非織造布（0.5%CR76,MFI=45）,在各種軋輻溫度下，后者都比前者表現出了更好的拉伸強度和斷裂伸長率，止匕外

15、，產生粘合溫度范圍的拓寬為改善紡粘產品的加工性能提供了更大的優勢。回收料的再利用性和環保優勢從前面的大量實驗可以得到結論：采用CR76改進紡粘級PP生產的熔噴非織造布在宏觀和微觀性能上都有很大改善。更進一步的研究包括使用回收級的PP原料，因為在大部分情況下,紡絲時產生的PP纖維廢料是不能或只有少量可用于二次纖維加工的。圖11是以三種不同PP級樹脂為原料的熔噴非織造布靜水壓測試結果，三種材料分別是兩種添加CR76的紡粘非織造布（新料和回收料），第三種是商業級熔噴樹脂制造的非織造布，圖中數據顯示，前二者具有極好的阻隔性能，表明可選用低MFI的回收料生產高端的熔噴樹脂，對于回料的價值再創性和環境保護

16、是非常有益的。使用安全性我們為了進一步探討IRGATECCR76在衛材領域使用的安全性，就PP熔噴非織造布對皮膚過敏性及毒性進行了測試，結果表明含2.25%CR76的非織造布經過B塌ler試驗后證實，該添加劑沒有任何導致皮膚過敏/發炎的可能，含2.1%CR76的熔噴非織造布經過MEMElutionL929毒性測試后也證實了不會產生毒性（結果為0,屬最好結果）此外，IRGATECCR76產品外觀呈粒狀，在歐盟指令（1999/45/EC）未將其歸于有毒一類，不需要特殊的防護和儲存。結論IRGATECCR76是一種用于生產PP非織造布的獨特改性劑，能夠有效改善熔噴、紡粘非織造布及SMS復合非織造布的性能，可為生產商帶來的主要優點如下：增強熔噴及SMS復合非織造布的阻隔性能；改進熔噴非織造布的機械性能；有更寬的粘合溫度范圍，可改