Hogyan kell országom üvegszálas papíriparának áttörést és stratégiai tervet elérnie a jövőre nézve?
Az elmúlt években a gazdasági fejlődés és a társadalmi fejlődés következtében az új anyagok iránti kereslet mind az ipari termelésben, mind a mindennapi életben folyamatosan bővült, mind a választék, mind a funkcionalitás tekintetében. A papíriparban is bővült a speciális papír alapanyagok köre. Az üvegszál, mint a szervetlen szálak tipikus képviselője, a növényi rostokhoz és más szintetikus szálakhoz képest egyedülálló tulajdonságai miatt fokozatosan felkeltette a széleskörű figyelmet a papíriparban, új nyersanyaggá vált a speciális papírtermékek fejlesztéséhez és gyártásához.
1. Üvegszál jellemzői
Az üvegszál egy új típusú funkcionális és szerkezeti anyag a szervetlen nem{0}}fémes anyagok között. Fő összetevője a szilícium-dioxid, emellett számos más makrotápanyag oxidjait is tartalmazza, mint például a kalcium, a bór, a nátrium, a kálium és az alumínium. Jelenleg az üvegszál fő gyártási módszerei a tégelyes módszer és a tartálykemencés módszer. Az üvegszál általában átlátszó és sima hengeres megjelenésű, tökéletesen kör keresztmetszetű-. Sűrűsége általában 2,50–2,70 g/cm³, főként az üveg összetételétől függően. Az üvegszál szakítószilárdsága messze meghaladja a többi természetes szálat, szintetikus szálat és különféle ötvözött anyagokat, vízfelvétele pedig jóval alacsonyabb, mint a természetes és{9}}műszálaké. Az üvegszál magas hőállósággal is rendelkezik, 550-750 fokos lágyulási hőmérséklettel. Kiváló elektromos szigetelési és dielektromos tulajdonságokkal is rendelkezik, így alkalmas különféle szigetelőanyagokhoz, radomokhoz stb. Ezen túlmenően kiváló hangszigetelő és hangelnyelő tulajdonságai lehetővé teszik termékei különféle akusztikai eszközökben történő felhasználását. Az üvegszál azonban törékeny anyag, nagyon csekély a szakadási nyúlása, ami viszonylag alacsony rugalmasságot vagy nagy ridegséget eredményez – ez kulcsfontosságú jellemző.
Üveggyapotlúgtartalma alapján alkáli-mentes szálra (közismert nevén E-üvegre), közepes-alkáliszálra, magas-alkáliszálra és speciális üvegszálra osztható. Az első három típust általában a papíriparban használják. Az alkáli-mentes üvegszál alkalmas epoxiréz-bevonatú laminátumokhoz és elektromos szigetelő termékekhez; közepes-alkáli üvegszál alkalmas folyamatos gépi működésre vagy kézi fektetésre-lapok, csövek, tartályok, edények, fürdőkádak stb. előállítására; magas-lúgtartalmú üvegszál alkalmas akkumulátorleválasztókhoz, tetőfedő vízszigetelő anyagokhoz stb.
2. Üvegszálas papír gyártása
2.1 Üvegszálas papír formázási folyamata
A nedves papírgyártással előállított üvegszál{0}}alapú vékony funkcionális anyagokat üvegszálas papírnak is nevezhetjük. Ennek a papírnak a gyártási folyamata némileg eltér a szokásos papírgyártástól. Üvegszálakat használ, amelyeket enyhén meglazítanak, és kötőanyagokat adnak hozzá, vagy valamilyen vegyi fapépet. Ezután négydrinieres vagy hengeres papírgyártó gépen alakítják ki. Szilikagél vagy kolloid alumínium-oxid is hozzáadható a kész papír szilárdságának javítására. Az üvegszálas papír általában nem igényel pépesítést a gyártás során; csak diszperzióra van szükség. Az üvegszálak viszonylag törékeny természete miatt a papírformázás után általában nincs szükség préselésre.
Mikroszkóp alatt az üvegszálak üvegrudakhoz hasonlítanak; mindegyik szál merev, karcsú, és nagy a hossz-/-szélesség aránya. Ezen szálak felülete elektromos töltést is hordoz. Ezért a papírgyártás előtt, a pép előkészítésekor a szálak könnyen összegabalyodnak, és nagyszámú nehezen--eloszlatható rostcsomót képeznek. Rövid ülepedés után is flokkuláció lép fel, ami befolyásolja az üvegszálas papír egyenletességét. Az üvegszál-szuszpenzió jó diszperziójának biztosítására a papírgyártás során általában a következő intézkedéseket lehet tenni: (1) Állítsa be a szuszpenzió pH-ját híg savval, általában a pH =2.5~3,0 megfelelő; (2) Csökkentse a szuszpenzió koncentrációját körülbelül 0,2%-ra; (3) Javítsa az üvegszál felületének nedvesedési állapotát diszpergálószerekkel vagy más vegyszerekkel; (4) Állítsa be a fehérvíz keringtető rendszert.
Az üvegszál felülete sima, nem törik a szál, és nincsenek -OH-csoportok, amelyek hidrogénkötéseket hoznának létre a szál felületén. Ezért nem tud természetes módon szilárdságot létrehozni a papírban az alakítás és a szárítás során. Annak biztosítására, hogy a papírgyártás során az üvegszálat szilárdan össze lehessen szőni a kevert szálakkal, az üvegszálat gyakran előkezelik, vagy a kialakított papírszalagot ragasztóval szórják vagy impregnálják. Az előkezelés fő funkciója, hogy az üvegszálas papír jó egyenletességet, egyenletes vastagságot biztosítson, és ne legyenek kiálló szálcsoportok a felületen. Az utólagos kezelés, például a permetezés vagy az impregnálás főként jobb szilárdságot vagy más különleges tulajdonságokat kölcsönöz a papírnak. Liao He et al. tanulmányozta az üvegszálak felületkezelésének különböző fizikai és kémiai módszereit, és ezzel egyidejűleg megerősítette az üvegszálas papírt sav hozzáadásával, péppézett növényi rostok és erősítőszerek hozzáadásával. A pépesített növényi rostok és erősítőszerek hozzáadása jelentősen megerősítette az üvegszálas papírt. Luo Guo et al. feltárta az üvegszál és növényi rost keverékek teljesítményét, és levezette az optimális összefüggést a kezelőszer koncentrációja, az üvegszálak keverési aránya és a kész papír fizikai tulajdonságai között.
2.2 Az üvegszálas papír szárítási folyamata
Mivel az üvegszálak törékenyek és törékenyek, az üvegszálas papír ritkán esik át préselési folyamaton. Ez nedves papírszalagot eredményez, amelyben nagy mennyiségű nedvesség lép be a szárítási folyamatba. A szárítás során fellépő magas nedvességtartalom problémájának megoldására általában vákuumszívást alkalmaznak a nedvesség eltávolítására, mielőtt a nedves papírszalag belép a szárítási folyamatba.
A szilárdság javítása vagy más speciális alkalmazási teljesítménykövetelmények teljesítése érdekében az üvegszálas papírhoz gyakran kötőanyagok hozzáadása szükséges a papírgyártási folyamat során, vagy az alakítás utáni gyanta impregnálása, ami bonyolultabbá teszi a nedves papírszalag összetételét. Speciális szárítási eljárások szükségesek ahhoz, hogy rövid időn belül nagy mennyiségű nedvességet távolítsunk el az üvegszálas papírról, miközben egyenletes, erős papírt biztosítunk, egyenletes eloszlással és magas kötőanyag- vagy gyantavisszatartással. A mikrohullámú szárítás és a forró levegős szárítás az üvegszálas papír szárításának két általánosan használt módszere.
A mikrohullámú szárítás gyorsan elérhet bizonyos fokú szárazságot a nedves papírszalagon belül. Ennek az az oka, hogy a mikrohullámú szárítás során a hőmérséklet- és a nedvességgradiens azonos irányú, ami egyenletes hő- és tömegátadást eredményez. Ez elősegíti a nedvesség gyors elpárolgását az üvegszálas papíron belül, és belső nyomásgradiens jön létre, amely lehetővé teszi, hogy a nedvesség gyorsan szétterjedjen a felületre és elpárologjon, jelentősen lerövidítve a száradási időt. Fontos azonban megjegyezni, hogy a mikrohullámú száradási idő nem lehet túl hosszú, jellemzően 30 másodpercen belül, mivel a hosszan tartó mikrohullámú expozíció a papír zsugorodását és deformációját okozhatja, ami felületi ráncokhoz vezethet, és befolyásolja a kész papír minőségét. Az üvegszál hidrofób, a keletkező papír porózus és rossz hővezető. Az üvegszálas papír tényleges körülményei alapján, kihasználva alacsony légáteresztő képességét, a forró levegő áthatol a papírszalagon, és közvetlenül érintkezik az üvegszálas papír felületén adszorbeált nedvességgel. A forró levegő bizonyos sebességgel csökkenti a gőz parciális nyomását a határfelületen, elősegítve a nedvesség elpárolgását. A forró levegő azonnal elvezeti az elpárolgott nedvességet, és a határfelületen nincs telített gőzréteg, amely akadályozza a nedvesség elpárolgását; ezt "penetrációs szárításnak" nevezik, ami nagy szárítási hatékonyságot eredményez. A forró levegő hőmérsékletének kiválasztása a forró levegős szárítás során is rendkívül fontos. A különböző kötőanyagok vagy erősítőgyanták optimális hatásának biztosítása érdekében a szárítási hőmérséklet változó a különböző típusú üvegszálas papíroknál. Általában az üvegszálas papír szárítási hőmérséklete nem alacsonyabb, mint 130 fok, és néhányhoz még 180-200 fok is szükséges.
3. Közönséges üvegszálas papírok
Az üvegszálas szőnyeget, más néven üvegszálas papírt, rövid üvegszálszálakból készítik, amelyeket papírgyártási eljárással véletlenszerűen és egyenletesen osztanak szét folyamatos üvegszálas lapok között, majd emulzióval kötik össze.
3.1 Ultrafinom üvegszálas szűrőpapír
Az ultrafinom üvegszálas szűrőpapír a csúcstechnológiás{0}}szűrőpapír új típusa. Ellentétben a hagyományos, elsősorban növényi rostokból készült szűrőpapírral, az üvegszálas szűrőpapír egy speciális papír, amelyet főleg ultra-finom üvegszálakból készítenek speciális papírgyártási eljárással és azt követő feldolgozással. Elsősorban légtisztításra használják. Az üvegszálas szűrőpapír jó izotrópiával, egyenletes pórusméret-eloszlással, kis alaptömeg-eltéréssel, hőállósággal, lángállósággal, vízállósággal és nagy szennyeződés-megtartó képességgel rendelkezik.
Az üvegszálas légszűrőpapír elsősorban üvegszálakból készül nedves{0}}formázási eljárással, így ideális levegőszűrő anyag. A termékek három fő sorozatba sorolhatók a szűrés hatékonysága alapján: szellőztetés (ASHRAE); közepes és nagy hatékonyságú (HEPA); és az ultra-nagy hatékonyságú (ULPA). Az általános szellőztető üvegszálas szűrőpapírt és a közepes hatékonyságú levegős üvegszálas szűrőpapírt főként általános légkondicionáló rendszerekben, gázturbinákban és légkompresszorokban használják. Ezt a fajta üvegszálas szűrőpapírt úgy állítják elő, hogy a rostfelületet vegyi adalékanyagokkal kezelik és a precíz pépformálást kombinálják. Az így kapott termékek nagy hatékonyságot, alacsony ellenállást és hajtogatási ellenállást mutatnak. Különösen alacsony ellenállás mellett a szűrési hatékonyság elérheti a 60–95%-ot, és bizonyos fokú vízállósággal is rendelkezik, így alkalmas magas páratartalmú környezetre is. A nagy-hatékonyságú részecskelevegő- (HEPA) légszűrőpapírt főként tisztaterekben vagy 10 000-től 100 000 osztályig terjedő munkapadokban, atomerőművek kipufogórendszereiben, csúcskategóriás háztartási porszívókban, légtisztítókban és légzőkészülékekben használják. Ez a termék kiváló nedvesség- és vízállósággal rendelkezik, 99,9% és 99,9999% közötti szűrési hatékonysággal. Az ultra-nagy hatékonyságú-részecskés levegő (UHEPA) légszűrőpapírt főként chipgyárakban, valamint 100., 10. és 1. osztályú tisztaterekben használják.
A közönséges növényi rostos szűrőpapír szűrési hatékonysága mindössze 16-87%, a legjobb áteresztőképessége pedig 13%. Ezzel szemben az ultra-finom üvegszálas szűrőpapír 99,99995%-os szűrési hatékonysággal és 0,00005%-os áteresztőképességgel rendelkezik. Ezért az ultra-finom üvegszálas szűrőpapír szűrési hatékonysága kivételesen magas.
3.2 Üvegszálas elemelválasztó papír
Az üvegszál-leválasztó papír 0,5–4 μm átmérőjű, ultrafinom üvegszálakból áll, amelyek nem tartalmaznak szerves kötőanyagot. A papírgyártási eljárással előállított, tömörítetlen üvegszálas papír több-nemez-szerű szerkezettel rendelkezik, amelyet véletlenszerűen elrendezett üvegszálak alkotnak, és viszonylag kicsi, nagy{6}}nyomatékmentes csatornákat hoznak létre. Ez a szeparátor számos szempontból lényegesen jobb teljesítményt nyújt a hagyományos akkumulátorleválasztókhoz képest, például nagy folyadékabszorpciós kapacitás, gyors folyadékabszorpciós sebesség, jó hidrofilitás, az akkumulátor névleges kapacitásához szükséges elektrolit felszívódása és visszatartása, valamint magas folyadékabszorpciós sebességének fenntartása az élettartama során. Eközben az üvegszál-leválasztók nagy felülettel, nagy porozitással, kis pórusmérettel, nagy kémiai tisztasággal és kevés káros szennyeződéssel rendelkeznek, kiváló sav- és oxidációs ellenállást mutatnak. A kapcsolódó szabadalmak üvegszálas kompozit anyagok felhasználását írják le az akkumulátor-leválasztó papír szubsztrátumaként, teljes mértékben kihasználva az üvegszál korrózióállóságát és az üvegszál hordozó jó pórusméretét, lehetővé téve az elektrolit bőséges áthatolását.
Az üvegszál-leválasztó papír teljesítménye szorosan összefügg magának az üvegszálnak a tulajdonságaival. Az ultrafinom üvegszálak kis átmérőjűek, nagy felületűek és nagy a nedvesíthetőségük, ami nagy folyadékabszorpciós sebességet és kis pórusméretet eredményez a szeparátorban, ami erős ellenállást biztosít a dendrit behatolásával szemben. Ez azonban növeli az ellenállást is, ami szükségessé teszi az optimális kombináció kiválasztását. Az üvegszálak hossza szintén befolyásolja a szeparátor teljesítményét; A túl hosszú szálak nehezen oszlanak el, és flokkulálódhatnak, ami egyenetlen elválasztáshoz vezet. Ha a membrán túl rövid, a membrán egyenletessége javul, de a szilárdság alacsony; ezért optimális hossztartományt kell kiválasztani.
3.3 Üvegszálas, rézzel bevont laminált papír
Az üvegszállal bevont, rézzel bevont laminált papírt főként rézzel bevont laminátumok hordozójaként használják. Egységes megjelenésű, kiváló elektromos tulajdonságokkal, hőállósággal, oldószerállósággal és kiválóan kompatibilis az epoxigyantával. Az üvegszálas papír felhasználásával előállított rézbevonatú laminátumok az üvegszövet-laminátumokhoz hasonló teljesítményszintet érhetnek el, így alkalmasak ipari elektronikai termékekhez. Különösen az üvegszálas papír kiváló utófeldolgozási -tulajdonságai teszik még népszerűbbé a piacon. Az epoxigyantával történő impregnálás kulcsfontosságú folyamat az üvegszálas rézzel bevont laminált papír gyártásában. Az impregnálás két lépésből áll: először a gyanta bizonyos fokú szárazsággal aggregálódik az üvegszálas papír felületén; majd a papír felületén aggregált gyanta fokozatosan az üvegszálak felé áramlik. Az enyvezés folyamata magában foglalja az enyvező oldat behatolását az üvegszálas papírba, és kiszorítja a nedvességet a nedves papírszalagból. A behatolási folyamat jelentős hatással van a méretezési tulajdonságokra. Kísérletek kimutatták, hogy a behatolási sebesség fordítottan arányos a szálvastagság kockájával; ezért az enyvező oldat üvegszálas papírba való behatolási sebességének növelése az alapvető módszer az enyvezési hatás javítására. A „vákuum{10}}méretezési módszer” jelenleg viszonylag fejlett technológia. Ennek a módszernek a lényege az impregnálás előtti-szakaszban használt speciális berendezésekben rejlik. Elve: az elő-impregnálás során vákuumszívással gyorsan behatol az enyvező oldat az üvegszálas papír felületéről a papírba, miközben egyidejűleg eltávolítja a légbuborékokat az enyvező oldatból és a szálakból.
4. Új üvegszálas papír fejlesztése
Az üvegszálat puhafa rosttal kombinálják, és az üvegszál vázként működik, javítva a kész papír szilárdsági tulajdonságait. Kísérletek kimutatták, hogy 10% üvegszál hozzáadása a puhafa péphez jelentősen javíthatja a papír szilárdságát. A kiváló minőségű-papír kiváló szakító- és szakítószilárdsággal rendelkezik. A további feldolgozások, mint például a ragasztószórással, impregnálással, többrétegű laminálás lehetővé teszik építőanyagként való felhasználását.
Az üvegszálas papír jó hangelnyelő tulajdonságokkal rendelkezik. Az üvegszálas alappapír felületének pigmentekkel, ragasztókkal, égésgátlókkal és kötőanyagokkal való bevonása, majd szárítása és kikeményítése lehetővé teszi, hogy hangszigetelő-és égésgátló-anyagként használják az épületek falaiban és belső dekorációjában. A festett üvegszálas papír fokozott dekoratív tulajdonságokkal is rendelkezik. A kutatások azt találták, hogy a Johns On{5}}Allard modell továbbfejlesztésével a különböző porozitású, sőt eltérő szálhosszúságú üvegszálas papírszőnyegek hangelnyelő hatása is mérhető.
Egy japán cég papírgyártási eljárással sikeresen kifejlesztett egy üvegszálas papírt, amely tömítőanyagként használható autókban és ipari berendezésekben. Ez a papír 6 μm és 0,16 μm átmérőjű kalcium-karbonát bajuszokból áll. μm-es üvegszálból, szepiolitból, cellulózpépből stb. áll, és sztirol-butadién gumival és flokkulálószerekkel megerősítve.
Egy másik japán cég porózus üvegszál erősítésű műanyag csövet fejlesztett ki nedves papírgyártási eljárással. A gyártási folyamat során az apróra vágott üvegszálakat vizet tartalmazó gyantában-eloszlatják, lapokká dehidratálják, csőre tekerik, hengeres formába helyezik, hevítik, hogy kitáguljanak, majd porózus üvegszállal erősített műanyag csövet állítanak elő belőle. Ez az üvegszál erősítésű műanyag cső kiváló szilárdsági tulajdonságokkal rendelkezik, és felhasználható építőiparban, szűrésben és egyéb területeken.
Az üvegszállal megerősített padlórétegek hatékonyan megakadályozhatják a padló megrepedését vagy zsugorodását a használat során. A formált üveg... A lapokra vágás után az üvegszálas papírt polimer ragasztóval összeragasztják. A gyakorlati alkalmazásokban az üvegszálas papír növeli a padlóréteg szilárdságát, keménységét és merevségét, míg a polimer ragasztó bizonyos fokú rugalmassággal rendelkezik, megakadályozva a hőtágulás és összehúzódás okozta deformációt. Ez újszerű és ideális padlóanyaggá teszi.
Egy amerikai szabadalom eljárást ismertet üvegszálas papír{0}}gipszkarton használatára a házak padlójának vagy mennyezetének díszítésére. Ezt az üvegszálas papírt átlagosan 8–17 μm átmérőjű üvegszálak és más, 5,5 μm-nél kisebb átmérőjű műszálak{4}}keverésével állítják elő, és az üvegszál a termék teljes tömegének több mint 30%-át teszi ki.
A csillám fontos nem{0}}fémes ásvány. A cellulóz- és papírgyártási technológia segítségével a csillámtöredékek alapanyagként felhasználhatók különféle... Különféle csillámpapírok kaphatók. A jelenleg gyártott csillámpapír azonban általában alacsony szilárdságú, ami megnehezíti a nagy szilárdságú alkalmazási környezetekhez való alkalmazkodást. A szabadalmak leírják aramid kicsapott szálak, rövid aramid szálak használatát, vagy ömlesztett szálak hozzáadását a porított csillámpapír rétegei közé annak megerősítésére. Maga az üvegszál kiváló szigetelő tulajdonságokkal és nagy szilárdsággal rendelkezik, így kiváló erősítőanyag, és az aramidszálak potenciális helyettesítője. Kutatások folynak a csillámpapírra gyakorolt erősítő hatásáról.
5. Összegzés és kitekintés
Az elmúlt évtizedben hazám üvegszál-ipara gyorsan fejlődött, és Kína folyamatosan megőrizte pozícióját a világ legnagyobb üvegszál-gyártója és -felhasználójaként. Az üvegszál alkalmazása a papírgyártásban fokozatosan népszerűvé vált az üvegszál-ipar gyors fejlődésével. Ez jelentős közfigyelmet keltett. hazám „12. öt-éves terve” az üvegszál-ipar fejlesztésére kifejezetten hangsúlyozza az üvegszálas termékek alkalmazási területeinek erőteljes fejlesztésének szükségességét, folyamatosan bővítve az üvegszál alkalmazási körét, különösen olyan területeken, mint a tűzállóság, hőállóság és megerősítés. A terv a felhasználást elősegítő különféle termékformák fejlesztését, az alkalmazási piac bővítésével az üvegszál ipar minőségének alapvető javítását, az alkalmazási területek szélesítését, elmélyítését szorgalmazza. Ez megkönnyíti az üvegszálas vállalkozások és a downstream iparágak közötti kapcsolatot, elősegítve az üvegszál-ipari lánc fejlődését és növekedését. Ez magasabb követelményeket támaszt az üvegszálas papírtípusok fejlesztésével és minőségi optimalizálásával szemben.
Az üvegszál rejlő tulajdonságainak funkcionális kiaknázása és a különféle papírgyártási alapanyagokkal való kombinációjának feltárása lehetővé teszi, hogy nagyobb sikereket érjen el a speciális papírtermékek terén.
