聚苯硫醚(PPS)纖維於高溫濾袋除塵應用

 

刊登日期:2019/8/5
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全球對環境保護的意識越來越強烈,各國對於產業推行環保的力度也越來越大。鋼鐵、水泥、發電、焚化等工業對於耐高溫過濾的需求將會逐步增加,而耐高溫纖維濾材是消耗品,市場對其必有一個持續且穩定的需求量。此外,聚苯硫醚(PPS)材料目前主要應用領域包括塗料、環保產業(過濾除塵袋)、機械加工、化工防腐蝕、電子電氣元件和汽車零部件等,而臺灣在自主原料端及產品端仍多仰賴進口,因此耐高溫原料聚苯硫醚,如何朝向高純度(低/無鹵素與金屬鹽殘留)、低副產物、聚合轉化率高於90%的製程,以及國內企業如何擴大產能、降低價格,將會是聚苯硫醚材料下一步發展的重點。
 
本文將從以下大綱,介紹聚苯硫醚(PPS)纖維於高溫濾袋除塵的應用。
‧前言
‧聚苯硫醚樹脂市場
‧耐高溫纖維之袋式除塵材料介紹
 1. 聚四氟乙烯(PTFE)纖維
 2. 聚醯亞胺(PI)纖維
 3. 芳香族聚醯胺(Aramid)纖維
 4. 聚苯硫醚(PPS)纖維
‧高溫過濾產業的應用現況
‧高溫袋式除塵過濾檢測實驗室技術
‧聚苯硫醚高溫濾袋式除塵的現況及挑戰
‧結語
 
【內文精選】
前言
隨著人們對環境要求的日益提高,治理大氣汙染、防止廢氣對人類健康造成的危害,在冶金、鋼鐵、發電、碳黑、水泥等行業高溫煙塵過濾要求越來越嚴苛,其除塵率須高達99.99%,排放量濃度標準已由原來的 200mg/m3降低到 30~50mg/m3,基本可以達到零排放,這些環保要求給耐高溫阻燃纖維及過濾材料提供了巨大的應用市場。
 
高溫袋式除塵濾袋(Bag Filters)(180˚C~200˚C以上)所使用的纖維材料,主要分為合成纖維和玻璃纖維兩類。目前市售耐高溫濾材多採用耐高溫合成纖維製成的針軋不織布(Nonwoven)過濾氈材料,這類產品具有耐高溫、耐化學、耐腐蝕等優異特性,可以滿足環境複雜的高溫粉塵過濾要求,如圖一所示。另外,合成纖維濾袋耐磨、耐折、耐撓曲性能優於玻纖材質,因此發展耐高溫熱塑性工程塑膠的纖維及濾材,有著重要的意義。
 
圖一、(a)工業用高溫袋式除塵器示意圖;(b)袋式除塵濾袋過濾機制示意圖
圖一、(a)工業用高溫袋式除塵器示意圖;(b)袋式除塵濾袋過濾機制示意圖
 
國外從70年代開始致力於研究開發耐高溫合成纖維,較著名的公司有美國杜邦(DuPont)、奧地利蘭精(Lenzing)、日本帝人(Teijin)、德國巴斯夫(BASF)等。開發並得以廣泛應用的耐高溫纖維有芳香族聚醯胺(Poly-metaphenylene Isophthalamides)、聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide; PPS)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene; PTFE)及聚醯亞胺(Polyimide; PI)等。近幾年來,中國大陸也先後研製成功各種耐高溫阻燃纖維,如芳碸綸(Polysulfonamide)、聚醯亞胺纖維及間位芳香族聚醯胺等。而在國內,一方面研製開發的高溫合成纖維品種較少,另一方面對環境治理的要求也大大低於國外,因此耐高溫濾材的發展尚屬起步。
 
聚苯硫醚樹脂市場
聚苯硫醚(PPS)是一種綜合性能優良的高分子材料,因其優異的物理/化學性能、低密度、耐熱性、尺寸穩定性、材料剛性強、硬度高、耐形變與耐疲勞性佳,是適合高階應用的工程塑膠。全球聚苯硫醚市場主要分為電氣和電子、汽車、工業、過濾和過濾袋、塗料等應用。隨著未來熱塑材料代替金屬部件,且朝向輕量化的發展,聚苯硫醚在全球的需求量仍持續提升。2015年聚苯硫醚需求量已達到10萬公噸,符合成為泛用工程塑膠的需求量門檻值(10萬公噸)。根據Grand View Research, Inc.的評估報告,全球聚苯硫醚市場預計到2020年將達到15.7億美元,如圖二所示。目前聚苯硫醚在車用市場每年約有4.5萬噸的需求量,惟其售價約介於NT$200~250/kg,但幾乎被Solvay、Toray、Ticona及DIC等國外大廠壟斷,臺灣廠商切入不易。其次為電子用途的4萬噸,其中以電子材料應用為高附加價值產品,且國際大廠仍競相開發中,因此值得國內廠商及時投入。此外,燃煤發電廠、煤鍋爐和除塵過濾器中的濾袋在2016年占全球聚苯硫醚市場的較大份額,預計在不久的將來會增加市場需求。估計其他應用也將在預測期內推動市場對聚苯硫醚的需求。
 
圖二、全球聚苯硫醚市場規模
圖二、全球聚苯硫醚市場規模
 
高溫袋式除塵過濾檢測實驗室技術
高溫可清潔式過濾材的檢測系統,主要是模擬袋式過濾器於袋式集塵器內所使用時的壽命測試,符合ISO 11057-2011、VDI 3926及ASTM 6830-02等國際測試標準。目前臺灣紡織產業綜合研究所(TTRI)具有技術能量可提供高溫濾材檢測服務,如圖三所見,該系統以濾袋及其使用的材料進行試驗。
 
聚苯硫醚高溫濾袋式除塵的現況及挑戰
由於原物料價格的波動,造成塑料市場不穩定狀況普遍存在。因此,較低成本的硫化鈉(Na2S)及對-二氯苯(C6H4Cl2)是合成聚苯硫醚的原料,為可熱塑性工程塑膠市場提供具有競爭力的…以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
作者:戴崇峰/紡織產業綜合研究所
★本文節錄自「工業材料雜誌」392期,更多資料請見下方附檔。

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