Kako naj papirna industrija iz steklenih vlaken v moji državi naredi preboj in strateške načrte za prihodnost?

V zadnjih letih se z gospodarskim razvojem in družbenim napredkom povpraševanje po novih materialih tako v industrijski proizvodnji kot v vsakdanjem življenju nenehno širi, tako v smislu raznolikosti kot funkcionalnosti. V papirni industriji se je razširila tudi ponudba surovin za specialni papir. Steklena vlakna, kot tipičen predstavnik anorganskih vlaken, so zaradi svojih edinstvenih lastnosti v primerjavi z rastlinskimi vlakni in drugimi sintetičnimi vlakni postopoma pritegnila vsesplošno pozornost v papirni industriji in tako postala nova surovina za razvoj in proizvodnjo specialnih papirnih izdelkov.

1. Značilnosti steklenih vlaken

Steklena vlakna so nova vrsta funkcionalnega in strukturnega materiala med anorganskimi nekovinskimi materiali. Njegova glavna sestavina je silicijev dioksid, vsebuje pa tudi okside številnih drugih makrohranil, kot so kalcij, bor, natrij, kalij in aluminij. Trenutno sta glavni metodi izdelave steklenih vlaken metoda lončka in metoda rezervoarske peči. Običajno imajo steklena vlakna prozoren in gladek cilindričen videz s popolnoma okroglim-prerezom. Njegova gostota je običajno okoli 2,50–2,70 g/cm³, predvsem odvisno od sestave stekla. Natezna trdnost steklenih vlaken daleč presega natezno trdnost drugih naravnih vlaken, sintetičnih vlaken in različnih zlitin, medtem ko je njihova vpojnost vode veliko manjša kot pri naravnih in-umetnih vlaknih. Steklena vlakna imajo tudi visoko toplotno odpornost, s temperaturo mehčanja 550–750 stopinj. Ima tudi odlične električne izolacijske in dielektrične lastnosti, zaradi česar je primeren za različne izolacijske materiale, kupole itd. Poleg tega njegove odlične lastnosti zvočne izolacije in absorpcije omogočajo uporabo njegovih izdelkov v različnih akustičnih napravah. Vendar so steklena vlakna krhek material z zelo majhnim raztezkom ob pretrgu, kar ima za posledico relativno nizko prožnost ali visoko krhkost – ključna značilnost.

Steklena vlaknalahko razvrstimo glede na vsebnost alkalij v brezalkalna-vlakna (splošno znana kot E-steklo), srednje-alkalna vlakna, visoko-alkalna vlakna in posebna steklena vlakna. Prve tri vrste se običajno uporabljajo v papirni industriji. Steklena vlakna brez-alkalij so primerna za laminate, prevlečene z-epoksidnim bakrom, in izdelke za električno izolacijo; srednja-alkalna steklena vlakna so primerna za neprekinjeno strojno delovanje ali ročno polaganje-za izdelavo plošč, cevi, rezervoarjev, posod, kopalnih kadi itd.; visoko{11}}alkalna steklena vlakna so primerna za separatorje baterij, hidroizolacijske materiale za strehe itd.

2. Proizvodnja papirja iz steklenih vlaken

2.1 Postopek oblikovanja papirja iz steklenih vlaken

Tanke funkcionalne materiale-na osnovi steklenih vlaken, proizvedene z mokro izdelavo papirja, lahko imenujemo tudi papir iz steklenih vlaken. Postopek izdelave tega papirja se nekoliko razlikuje od izdelave navadnega papirja. Uporablja steklena vlakna, ki jih rahlo zrahljamo in dodamo veziva ali dodamo nekaj kemične lesne mase. Nato se oblikuje na fourdrinier ali cilindričnem stroju za izdelavo papirja. Za izboljšanje trdnosti končnega papirja se lahko doda tudi silikagel ali koloidni aluminijev oksid. Običajno papir iz steklenih vlaken med proizvodnjo ne potrebuje celuloze; potrebna je samo disperzija. Zaradi razmeroma krhke narave steklenih vlaken stiskanje po oblikovanju papirja običajno ni potrebno.

Pod mikroskopom so steklena vlakna podobna steklenim palicam; vsako vlakno je togo, vitko in ima veliko razmerje med dolžino-in-širino. Tudi površina teh vlaken nosi električni naboj. Zato se pred izdelavo papirja pri pripravi celuloze vlakna zlahka zapletajo in tvorijo veliko število težko{4}}-razpršljivih grudic vlaken. Že po kratkem času usedanja pride do flokulacije, ki vpliva na enakomernost papirja iz steklenih vlaken. Da zagotovimo dobro disperzijo gošče iz steklenih vlaken med izdelavo papirja, lahko na splošno sprejmemo naslednje ukrepe: (1) Prilagodite pH suspenzije z uporabo razredčene kisline, na splošno je primeren pH=2.5~3,0; (2) Zmanjšajte koncentracijo gnojevke na približno 0,2 %; (3) Izboljšajte navlaženost površine steklenih vlaken z uporabo disperzij ali drugih kemikalij; (4) Prilagodite sistem kroženja bele vode.

Steklena vlakna imajo gladko površino, vlakna se ne lomijo in nima -OH skupin, ki bi lahko tvorile vodikove vezi na površini vlaken. Zato ne more naravno ustvarjati trdnosti v papirju med oblikovanjem in sušenjem. Da bi zagotovili, da so steklena vlakna med izdelavo papirja trdno prepletena z mešanimi vlakni, se steklena vlakna pogosto predhodno obdelajo ali pa se oblikovan papirni trak razprši ali impregnira z lepilom. Glavna naloga predobdelave je, da se papirju iz steklenih vlaken zagotovi dobra enotnost, enakomerna debelina in brez štrlečih grozdov vlaken na površini. Naknadna -obdelava, kot je pršenje ali impregnacija, večinoma daje papirju boljšo trdnost ali druge posebne lastnosti. Liao He et al. proučevali različne fizikalne in kemijske metode površinske obdelave steklenih vlaken ter sočasno armirali papir iz steklenih vlaken z dodajanjem kisline, rastlinskih vlaken v kašo in ojačevalcev. Dodajanje rastlinskih vlaken iz celuloze in ojačitvenih sredstev je bistveno okrepilo papir iz steklenih vlaken. Luo Guo idr. raziskali učinkovitost mešanic steklenih in rastlinskih vlaken ter izpeljali optimalno razmerje med koncentracijo sredstva za obdelavo, razmerjem mešanja steklenih vlaken in fizikalnimi lastnostmi končnega papirja.

2.2 Postopek sušenja papirja iz steklenih vlaken

Ker so steklena vlakna krhka in lomljiva, je papir iz steklenih vlaken redko podvržen postopku stiskanja. Posledica tega je moker papirni trak z veliko količino vlage, ki vstopi v proces sušenja. Da bi rešili problem visoke vsebnosti vlage med sušenjem, se običajno uporablja vakuumsko sesanje, da se odstrani nekaj vlage, preden moker papirni trak vstopi v proces sušenja.

Za izboljšanje trdnosti ali izpolnjevanje drugih posebnih zahtev glede učinkovitosti uporabe papir iz steklenih vlaken pogosto zahteva dodajanje veziv med postopkom izdelave papirja ali impregnacijo s smolo po oblikovanju, zaradi česar je sestava mokrega papirnega traku bolj zapletena. Za odstranitev velike količine vlage s papirja iz steklenih vlaken v kratkem času, hkrati pa zagotoviti gladek, močan papir z enakomerno porazdelitvijo in visokim zadrževanjem veziv ali smol, so potrebne posebne metode sušenja. Sušenje v mikrovalovni pečici in sušenje s prodorom vročega zraka sta dve pogosto uporabljeni metodi za sušenje papirja iz steklenih vlaken.

Sušenje v mikrovalovni pečici lahko hitro doseže določeno stopnjo suhosti v mokrem papirju. To je zato, ker sta med sušenjem v mikrovalovni temperaturni gradient in gradient vlage v isti smeri, kar ima za posledico dosleden prenos toplote in mase. To spodbuja hitro izhlapevanje vlage v papirju iz steklenih vlaken, kar ustvarja notranji gradient tlaka, ki omogoča, da vlaga hitro difundira na površino in izhlapi, kar bistveno skrajša čas sušenja. Vendar je pomembno upoštevati, da čas sušenja v mikrovalovni pečici ne sme biti predolg, običajno v 30 sekundah, saj lahko dolgotrajna izpostavljenost mikrovalovni pečici povzroči krčenje in deformacijo papirja, kar povzroči gubanje površine in vpliva na kakovost končnega papirja. Steklena vlakna so hidrofobna, nastali papir pa je porozen in slab prevodnik toplote. Na podlagi dejanskih pogojev papirja iz steklenih vlaken, izkoriščanja nizke odpornosti proti prepustnosti zraka, lahko vroč zrak prodre skozi papirni trak in neposredno pride v stik z vlago, adsorbirano na površini papirja iz steklenih vlaken. Vroč zrak z določeno hitrostjo zniža parcialni tlak na meji, kar olajša izhlapevanje vlage. Vroč zrak takoj odnese izhlapelo vlago in na meji ni nasičene parne plasti, ki bi ovirala izhlapevanje vlage; to je znano kot "penetracijsko sušenje", kar ima za posledico visoko učinkovitost sušenja. Pri sušenju z vročim zrakom je izjemno pomembna tudi izbira temperature vročega zraka. Da bi zagotovili optimalen učinek različnih veziv ali ojačitvenih smol, se temperatura sušenja razlikuje za različne vrste papirja iz steklenih vlaken. Na splošno temperatura sušenja za papir iz steklenih vlaken ni nižja od 130 stopinj, nekateri pa zahtevajo celo 180-200 stopinj.

3. Skupni papirji iz steklenih vlaken

Podloga iz steklenih vlaken, znana tudi kot papir iz steklenih vlaken, je izdelana iz kratkih pramenov filamentov iz steklenih vlaken, ki so naključno in enakomerno porazdeljeni v neprekinjene liste iz steklenih vlaken s postopkom izdelave papirja in nato povezani z emulzijo.

3.1 Ultrafini filtrirni papir iz steklenih vlaken

Ultrafini filtrirni papir iz steklenih vlaken je nova vrsta visoko{0}}tehnološkega filtrirnega papirja. Za razliko od običajnega filtrirnega papirja, izdelanega predvsem iz rastlinskih vlaken, je filtrirni papir iz steklenih vlaken poseben papir, izdelan predvsem iz ultra-finih steklenih vlaken s posebnim postopkom izdelave papirja in naknadno obdelavo. Uporablja se predvsem za čiščenje zraka. Filtrirni papir iz steklenih vlaken ima dobro izotropijo, enakomerno porazdelitev velikosti por, majhno odstopanje osnovne teže, toplotno odpornost, odpornost na gorenje, vodoodpornost in visoko-zmožnost zadrževanja umazanije.

Zračni filtrirni papir iz steklenih vlaken je izdelan predvsem iz steklenih vlaken s postopkom mokrega{0}}oblikovanja, zaradi česar je idealen material za filtriranje zraka. Izdelki so glede na učinkovitost filtracije razvrščeni v tri glavne serije: prezračevanje (ASHRAE); srednja in visoka učinkovitost (HEPA); in ultra-visoko učinkovitost (ULPA). Filtrirni papir iz steklenih vlaken za splošno prezračevanje in filtrirni papir iz steklenih vlaken za zrak srednje učinkovitosti se večinoma uporabljata v splošnih klimatskih sistemih, plinskih turbinah in zračnih kompresorjih. Ta vrsta filtrirnega papirja iz steklenih vlaken se proizvaja z obdelavo površine vlaken s kemičnimi dodatki in kombiniranjem natančne formulacije celuloze. Nastali izdelki kažejo visoko učinkovitost, nizko odpornost in odpornost na zlaganje. Zlasti pri nizkem uporu lahko učinkovitost filtracije doseže 60 %–95 %, ima pa tudi določeno stopnjo vodoodpornosti, zaradi česar je primeren za okolja z visoko-vlažnostjo. Zračni filtrirni papir z visoko{11}}učinkovitostjo delcev (HEPA) se večinoma uporablja v čistih sobah ali delovnih mizah od razreda 10.000 do razreda 100.000, izpušnih sistemih jedrske elektrarne,-hišnih gospodinjskih sesalnikih, čistilcih zraka in respiratorjih. Ta izdelek ima odlično odpornost proti vlagi in vodi, z učinkovitostjo filtracije od 99,9 % do 99,9999 %. Zračni filtrirni papir z ultra--učinkovitostjo delcev (UHEPA) se večinoma uporablja v tovarnah čipov in čistih prostorih razreda 100, razreda 10 in razreda 1.

Navadni filtrirni papir iz rastlinskih vlaken ima učinkovitost filtracije le 16 % do 87 % z najboljšo prepustnostjo 13 %. V nasprotju s tem ima ultra-filtrirni papir iz steklenih vlaken učinkovitost filtracije 99,99995 % in prepustnost 0,00005 %. Zato je učinkovitost filtracije ultra-filtrirnega papirja iz steklenih vlaken izjemno visoka.

3.2 Ločevalni papir za baterije iz steklenih vlaken

Ločevalni papir iz steklenih vlaken je sestavljen iz ultra-finih steklenih vlaken s premerom od 0,5 do 4 μm, ki ne vsebujejo organskih veziv. Nestisnjen papir iz steklenih vlaken, proizveden s postopkom izdelave papirja, ima več{4}}slojno klobučevino-strukturo, ki jo tvorijo naključno razporejena steklena vlakna, ki ustvarjajo razmeroma majhne, ​​-kanale brez navora. Ta separator kaže bistveno boljšo zmogljivost v primerjavi z običajnimi baterijskimi separatorji v številnih vidikih, kot so visoka zmogljivost absorpcije tekočine, hitra hitrost absorpcije tekočine, dobra hidrofilnost, absorpcija in zadrževanje elektrolita, ki je potreben za nazivno zmogljivost baterije, in ohranjanje njene visoke stopnje absorpcije tekočine skozi celotno življenjsko dobo. Medtem imajo separatorji iz steklenih vlaken veliko površino, visoko poroznost, majhno velikost por, visoko kemično čistost in malo škodljivih nečistoč, ki kažejo odlično kislinsko odpornost in odpornost proti oksidaciji. Povezani patenti razkrivajo uporabo kompozitnih materialov iz steklenih vlaken kot substrata za papir za ločevanje baterij, kar v celoti izkorišča odpornost steklenih vlaken proti koroziji in dobro velikost por substrata iz steklenih vlaken, kar omogoča zadostno prepustnost elektrolitov.

Učinkovitost ločevalnega papirja iz steklenih vlaken je tesno povezana z lastnostmi samih steklenih vlaken. Ultrafina steklena vlakna imajo majhne premere, velike površine in visoko omočljivost, kar ima za posledico visoko stopnjo absorpcije tekočine in majhne velikosti por v separatorju, kar zagotavlja močno odpornost proti prodiranju dendritov. Vendar pa se s tem poveča tudi upornost, zaradi česar je treba izbrati optimalno kombinacijo. Dolžina steklenih vlaken prav tako vpliva na delovanje separatorja; predolga vlakna je težko razpršiti in lahko flokulirajo, kar povzroči neenakomeren separator. Če je diafragma prekratka, se enakomernost diafragme izboljša, vendar je moč nizka; zato je treba izbrati optimalno območje dolžine.

3.3 Laminatni papir iz steklenih vlaken, prevlečen z bakrom

Laminatni papir iz steklenih vlaken, prevlečen z bakrom, se v glavnem uporablja kot podlaga za laminate, prevlečene z bakrom. Ima enoten videz, odlične električne lastnosti, toplotno odpornost, odpornost na topila in odlično združljivost z epoksi smolo. Laminati, prevlečeni z bakrom, proizvedeni s papirjem iz steklenih vlaken, lahko dosežejo ravni zmogljivosti, primerljive z laminati iz steklene tkanine, zaradi česar so primerni za industrijske elektronske izdelke. Zlasti zaradi vrhunskih lastnosti po-obdelave papirja iz steklenih vlaken je še bolj priljubljen na trgu. Impregnacija z epoksi smolo je ključni postopek pri proizvodnji laminatnega papirja, prevlečenega s steklenimi vlakni in bakrom. Impregnacija vključuje dva koraka: najprej se smola zbere na površini papirja iz steklenih vlaken z določeno stopnjo suhosti; nato pa smola, ki se nabere na površini papirja, postopoma teče proti steklenim vlaknom. Postopek lepljenja vključuje prodiranje raztopine za lepljenje v papir iz steklenih vlaken, s čimer se izpodrine vlaga iz mokrega papirnega traku. Postopek penetracije pomembno vpliva na lastnosti dimenzioniranja. Poskusi so pokazali, da je stopnja penetracije obratno sorazmerna s kubom debeline vlakna; zato je povečanje stopnje prodiranja raztopine za lepljenje v papir iz steklenih vlaken temeljna metoda za izboljšanje učinka lepljenja. »Vakuumsko{10}}metoda dimenzioniranja« je trenutno razmeroma napredna tehnologija. Jedro te metode je posebna oprema, ki se uporablja v fazi pred-impregnacije. Njegovo načelo je: med pred-impregnacijo se uporablja vakuumsko sesanje za hitro prodiranje raztopine za lepljenje s površine papirja iz steklenih vlaken v papir, hkrati pa se odstranijo zračni mehurčki iz raztopine za lepljenje in vlaken.

4. Razvoj novega papirja iz steklenih vlaken

Steklena vlakna so kombinirana z vlakni iz mehkega lesa, pri čemer steklena vlakna delujejo kot okostje za izboljšanje lastnosti trdnosti končnega papirja. Poskusi so pokazali, da lahko dodajanje 10 % steklenih vlaken celulozi mehkega lesa bistveno izboljša trdnost papirja. Visoko{3}}kakovosten papir ima odlično natezno in trgalno trdnost. Nadaljnja obdelava, kot je brizganje z lepilom, impregnacija in večslojna laminacija, omogoča uporabo kot gradbeno polnilo.

Papir iz steklenih vlaken ima dobre lastnosti absorpcije zvoka. Prevleka površine osnovnega papirja iz steklenih vlaken s pigmenti, lepili, zaviralci gorenja in spojnimi sredstvi, čemur sledi sušenje in utrjevanje, omogoča uporabo kot zvočno{1}}izolacijski in{2}}ognjevarni material pri gradnji sten in notranji dekoraciji. Barvan papir iz steklenih vlaken nudi tudi izboljšane dekorativne lastnosti. Raziskava je pokazala, da je mogoče z izboljšanjem modela Johns On-Allard izmeriti učinek absorpcije zvoka papirnih preprog iz steklenih vlaken z različnimi poroznostmi in celo različnimi dolžinami vlaken.

Japonsko podjetje je s postopkom izdelave papirja uspešno razvilo papir iz steklenih vlaken, ki se lahko uporablja kot tesnilni material v avtomobilih in industrijski opremi. Ta papir je sestavljen iz laskov kalcijevega karbonata s premeroma 6 μm in 0,16 μm. Sestavljen iz μm steklenih vlaken, sepiolita, celulozne pulpe itd. in ojačen s stiren-butadien kavčukom in flokulantom.

Drugo japonsko podjetje je razvilo porozno plastično cev, ojačano s steklenimi vlakni, z uporabo mokrega postopka izdelave papirja. Proizvodni proces vključuje dispergiranje sesekljanih steklenih vlaken v smolo,-ki vsebuje vodo, njihovo dehidracijo v plošče, navijanje na cev, vstavljanje v cilindrični kalup, segrevanje, da se razširi, in nato uporabo za pridobitev porozne plastične cevi, ojačane s steklenimi vlakni. Ta plastična cev, ojačana s steklenimi vlakni, ima odlične lastnosti trdnosti in se lahko uporablja v gradbeništvu, filtraciji in na drugih področjih.

Talne obloge, ojačane s steklenimi vlakni, lahko učinkovito preprečijo razpoke ali krčenje tal med uporabo. Oblikovano steklo ... Ko je papir iz steklenih vlaken razrezan na plošče, se zlepi skupaj s polimernim lepilom. V praktičnih aplikacijah papir iz steklenih vlaken poveča trdnost, trdoto in togost talne obloge, medtem ko ima polimerno lepilo določeno stopnjo elastičnosti, ki preprečuje deformacijo, ki jo povzroči toplotno raztezanje in krčenje. Zaradi tega je nov in idealen material za tla.

Patent v ZDA razkriva metodo za uporabo mavčne plošče, obložene s papirjem-iz steklenih vlaken, za podporo dekoracije hišnih tal ali stropov. Ta papir iz steklenih vlaken je izdelan z mešanjem steklenih vlaken s povprečnim premerom 8–17 μm in drugih umetnih-vlaken s premerom manj kot 5,5 μm, pri čemer morajo steklena vlakna predstavljati več kot 30 % celotne mase izdelka.

Sljuda je pomemben nekovinski mineral-. S tehnologijo izdelave celuloze in papirja se lahko delci sljude uporabijo kot surovine za proizvodnjo različnih... Na voljo so različne vrste papirja iz sljude. Vendar ima trenutno proizvedeni papir iz sljude na splošno nizko trdnost, zaradi česar se težko prilagaja -okoljom uporabe z visoko trdnostjo. Patenti so razkrili uporabo oborjenih aramidnih vlaken, kratkih aramidnih vlaken ali dodajanje velikih vlaken med plasti sljudnega papirja v prahu za njegovo ojačitev. Steklena vlakna sama po sebi imajo visoke izolacijske lastnosti in visoko trdnost, zaradi česar so odličen ojačitveni material in potencialni nadomestek za aramidna vlakna. Raziskave potekajo o njegovem ojačevalnem učinku na papir iz sljude.

5. Povzetek in obeti

V zadnjem desetletju se je industrija steklenih vlaken v moji državi hitro razvila in Kitajska je dosledno ohranila svoj položaj največje svetovne proizvajalke in uporabnice steklenih vlaken. Uporaba steklenih vlaken v papirni industriji je s hitrim razvojem industrije steklenih vlaken postopoma postala priljubljena. To je pritegnilo veliko pozornost javnosti. "12. pet-letni načrt" moje države za razvoj industrije steklenih vlaken izrecno poudarja potrebo po močnem razvoju področij uporabe izdelkov iz steklenih vlaken, pri čemer nenehno širi obseg uporabe steklenih vlaken, zlasti na področjih, kot so požarna odpornost, toplotna odpornost in ojačitev. Načrt zahteva razvoj različnih oblik izdelkov za lažjo uporabo, temeljno izboljšanje kakovosti industrije steklenih vlaken s širitvijo trga aplikacij ter razširitvijo in poglobitvijo področij uporabe. To bo olajšalo povezavo med podjetji iz steklenih vlaken in panogami na koncu proizvodne verige ter spodbujalo razvoj in rast verige industrije steklenih vlaken. To postavlja višje zahteve pri razvoju in optimizaciji kakovosti vrst papirja iz steklenih vlaken.

Funkcionalno izkoriščanje inherentnih lastnosti steklenih vlaken in raziskovanje njihove kombinacije z različnimi surovinami za izdelavo papirja bo omogočilo večji uspeh pri izdelkih iz posebnega papirja.