폴리페닐렌 에테르(PPO) 수지 필터 세척 정제 실린더 콘 2-in-1

폴리페닐렌 에테르(PPO) 수지는 5대 엔지니어링 플라스틱에 속하는 열가소성 수지입니다. 뛰어난 물리적, 기계적 특성, 내열성 및 절연성을 지니고 있으며, 낮은 흡습성, 높은 강도, 우수한 치수 안정성 및 고온에서의 크리프 저항성은 모든 열가소성 엔지니어링 플라스틱 중에서 최고 수준입니다.

현재 블렌딩 개질은 폴리페닐렌 에테르의 중요한 개질 방법 중 하나입니다. 블렌딩 개질은 우수한 종합 성능을 보여 자동차, 전기전자, 사무기기, 정밀기기, 섬유 장비 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

특히 고성능 회로기판 산업에서 폴리페닐렌 에테르는 상당한 응용 가능성을 가지고 있습니다.

혼합 성분으로서, 이 물질은 유전 특성이 불량하고, 내열성이 떨어지며, 열팽창률이 높고, 내습성이 낮은 등 일반적인 회로 기판 기판의 결함(예: 고리형 수소 및 페놀 수지)을 효과적으로 개선합니다. 특히, 저분자량 수지는 수지의 습윤성을 향상시키고, 상온 함침을 가능하게 하며, 성형 시 수지의 유동성을 크게 개선할 뿐만 아니라 원료의 사전 기능화가 필요하지 않습니다. 저분자량 에폭시 수지를 개질하면 특정 온도에서 액상 에폭시 수지에 비교적 빠르게 용해되어 적절한 점도의 시스템을 얻을 수 있고, 보강재의 함침성을 향상시키며, 접착 시트의 유동성을 개선하여 가공성이 우수한 고함량 에폭시 수지 시스템을 구현할 수 있습니다. 경화된 시스템은 우수한 내열성, 유전 특성 및 파괴 인성을 나타냅니다.

따라서 고순도 및 저분자량의 폴리페닐렌 에테르를 제조하는 것은 실질적인 의미가 매우 크다.

폴리페닐렌 에테르(PPO) 수지의 기존 여과 및 세척 공정 분석

폴리페닐렌 에테르가 분리된 후, 건조기에 투입하기 전에 여과 및 세척 과정을 거쳐야 합니다. 공정 요구사항은 다음과 같습니다. 1. 여과 케이크 내 총 휘발성 물질 함량은 총 중량의 60% 미만으로, 우수 용매(예: 톨루엔) 함량은 총 중량의 10% 미만으로 감소시켜야 합니다. 10% 미만으로 감소시킬 경우, 우수 용매 함량이 과도하면 건조 과정 중 폴리페닐렌 에테르가 건조기 내벽에 달라붙어 건조 효율이 저하되고 건조기가 손상될 수 있습니다. 2. 여과 및 세척 과정에서 입자 파쇄를 최소화해야 하며, 특히 100μm 미만의 입자는 15% 이내로 제어해야 합니다. 미세 분말이 과다하게 존재하면 후처리 공정에서 분진 오염 및 분진 폭발 가능성이 높아집니다.

기존 기술에서 폴리페닐렌 에테르의 후처리 공정은 일반적으로 고액 분리(여과) → 분산 및 세척(일반적으로 교반 분산) → 2차 고액 분리(재여과) → 건조 등의 단계를 거칩니다. 대부분의 경우, 고액 분리(여과)를 최소 2~3회, 분산 세척을 1~2회, 건조를 1~2회 수행하는데, 이 공정은 많은 장비와 긴 처리 시간(분산 시간 > 10분)을 필요로 하며, 효율이 낮고 입자 파쇄율이 높습니다. 또한, 톨루엔과 같은 양호한 용매의 농도를 최대한 낮추는 전제 하에 입자 파쇄율 증가를 방지하기 어렵습니다.

또한, 여과 케이크 내 양호한 용매 함량을 줄이기 위해 세척 횟수 증가, 메탄올 양 증가, 세척 시간 연장, 교반 강도 증가 등의 방법을 흔히 사용합니다.

그 결과, 재료 처리 시간이 길어지고 효율이 낮아지며 파쇄율이 증가하여 미세 분말 발생률이 높아지는 문제가 발생합니다. 따라서 기존 기술에서는 폴리페닐렌 에테르의 양호한 용매(톨루엔) 농도를 낮추는 것과 미세 입자 함량을 낮추는 것 사이에 모순이 존재합니다.

폴리페닐렌 에테르(PPO) 수지의 압력 여과 및 세척 공정에서 원뿔형 필터 2개와 필터 1개의 기술적 분석

기존 공정은 여러 장비가 분산되어 있어 비효율적입니다. 여러 장비에 분산된 생산 공정을 원뿔형 2-in-1 필터 하나로 통합할 수 있으며, 이를 통해 단계별 생산이 가능해집니다. 즉, 고액 분리는 한 장비에서 이루어지고, 이후 여러 차례의 분산 및 세척을 거친 후 마지막으로 건조를 진행합니다. 분산 및 세척 과정에서 물질 전달 증진 및 교반으로 인한 과도한 분쇄 문제를 방지하고, 동시에 생산 연속성을 유지할 수 있습니다.

전체 생산 공정 동안 자재의 2차 이송이 없어 자재 이송으로 인한 시간 낭비를 줄일 수 있습니다. 일반적으로 정상적인 생산 과정에서는 자재 이송에 많은 시간이 소요되지 않지만, 실제 생산에서는 파이프라인 막힘 문제가 발생하여 전체 생산 주기가 길어지는 경우가 많습니다.

(1) 고체-액체 분리 공정

슬러리 액체에 대해 고액 분리를 수행하여 폴리페닐렌 에테르 필터 케이크를 얻습니다. 분리 공정은 가압 여과법을 채택하며, 가압 여과를 통해 저비점 용매의 비등을 방지할 수 있습니다. 폴리페닐렌 에테르 필터 케이크의 두께는 10~50mm로 제어되며, 박막 필터 케이크 여과법을 적용하여 고효율 여과를 달성합니다.

(2) 세척 과정

고액 분리 공정에서 얻은 필터 케이크에 세척액을 분사하여 세척하고, 분사된 세척액은 동시에 배출합니다. 세척액의 양, 온도 및 압력을 조절함으로써 더욱 우수한 세척 효과를 얻을 수 있습니다.

(3) 예비 건조

예비 건조 공정에서는 가스 퍼지 건조 또는 원심 건조와 같은 기존 건조 방법을 사용하여 필터 케이크 표면의 용매를 제거할 수 있습니다. 가스 퍼지 및 건조 방법의 예로는 불활성 가스를 사용하여 정제 및 건조하는 방법이 있으며, 건조 가스의 온도는 1~200°C 사이로 설정할 수 있습니다.

원뿔형 2-in-1 필터는 폴리페닐렌 에테르(PPO) 수지 생산 공정에서 여과와 세척을 통합하여 파이프라인을 단순화하고 고분자 정제의 어려움을 줄이며 제품 순도를 향상시키고 제품 품질 안정성을 높이는 데 도움이 됩니다. 또한 용매, 촉매 등의 재활용을 가능하게 하여 에너지 절약 및 환경 보호 효과를 얻을 수 있습니다.

원뿔형 2-in-1 필터의 작동 원리

원뿔형 2-in-1 필터의 원뿔 또는 배럴 부분에는 다층 오리피스 플레이트와 여과 매체가 겹쳐진 여과 장치가 장착되어 있습니다. 내부에는 교반축과 다각도 가변 리드 스크류 교반 장치가 있어 재료를 여과합니다. 교반, 인양 및 스크레이핑 작업을 통해 배출 시 여과 케이크를 자동으로 밀어내므로 진공 여과 또는 압력 여과에 사용할 수 있습니다. 여과 과정에서 기계 내부의 스크레이퍼가 필터 스크린 위의 여과 케이크를 지속적으로 긁어내어 재료가 얇은 여과 케이크 층 상태에서 여과되도록 함으로써 여과 효율을 극대화합니다.

재료를 세척해야 하는 경우, 먼저 기계에서 슬러리를 여과 및 건조한 다음 세척액을 첨가하고, 스크레이퍼, 교반기 및 압출 스크류를 이용하여 여과 케이크를 다시 슬러리화한 후, 가압하거나 진공 여과를 통해 다시 슬러리를 여과 케이크로 만들 수 있습니다.

이와 같이 재슬러리 여과를 여러 번 반복하여 재료를 철저히 세척하고, 마지막으로 모든 필터 케이크를 기계 밖으로 배출합니다.

(1) 압력 여과 또는 진공 여과

상류 반응기 또는 결정화 장비에서 생성된 고체-액체 혼합물을 하나의 장비에 있는 두 세트의 탱크에 투입하고, 하부 여과액 배출구를 열고, 압축 공기 또는 암모니아 가스를 장비에 주입하여 반응된 고체-액체 혼합물을 가압 여과합니다. 장비 내용물이 완전히 건조될 때까지 여과합니다. 여과액 배출구에서 진공을 걸어 여과액이 완전히 배출될 때까지 진공 여과할 수도 있습니다.

여과 시, 속이 빈 축과 속이 빈 나선형 벨트를 시계 방향(위에서 봤을 때)으로 회전시켜 재료를 들어올릴 수 있으며, 회전 시 속이 빈 나선형 벨트는 여과 케이크 층의 두께를 제한하여 재료가 얇고 빠른 케이크 형태로 쌓이도록 합니다. 과도한 속도로 인해 케이크 층이 형성되지 않도록 하여 여과 속도를 높일 수 있습니다. 여과가 용이한 재료의 경우, 여과 중에 재료를 휘젓지 않고 바로 건조할 수 있습니다.

(2) 여러 번 세척 및 여과할 수 있습니다.

일부 재료는 여과 후 여러 번 세척해야 합니다. 기계 내에서 재료가 건조되면 상단 세척액 주입구에 세척액을 넣고 중공축과 중공 리본을 교반하여 여과 케이크를 고르게 재분쇄합니다. 다시 슬러리를 만들고 고르게 교반한 후 재료를 건조합니다. 한 번 세척으로 충분하지 않으면 여러 번 세척할 수 있으며, 위의 단계를 여러 번 반복할 수 있습니다. 작업이 편리하고 노동 강도가 매우 낮습니다.

위와 같은 방법으로 재료를 세척하는 것을 간헐 세척법이라고 합니다. 이 방법은 재료를 매번 압착 건조하고 세척액을 첨가하여 세척하기 때문에 작동 중 밸브를 더 자주 열고 닫지만 세척액 사용량은 적습니다. 또한, 기계는 연속 세척 방식도 수행할 수 있습니다. 즉, 펌프 등의 방법을 통해 세척액을 연속적으로 주입하고, 세척액의 압력을 이용하여 여과하고, 중공축과 중공 리본을 지속적으로 교반하며, 여과액을 여과액 배출구를 통해 연속적으로 배출합니다. 세척 요구 사항이 충족될 때까지 이 과정을 반복한 후, 여과 케이크를 마지막으로 압착 건조합니다. 이 연속 세척 방식은 일반적으로 간헐 세척 방식보다 더 많은 세척액을 필요로 하지만, 작동이 더 편리합니다.