Jak by měl papírenský průmysl ze skleněných vláken v mé zemi dělat průlomy a strategické plány do budoucna?
V posledních letech s ekonomickým rozvojem a společenským pokrokem neustále roste poptávka po nových materiálech jak v průmyslové výrobě, tak v každodenním životě, a to jak z hlediska rozmanitosti, tak i funkčnosti. V papírenském průmyslu se také rozšířil sortiment surovin pro speciální papír. Skleněné vlákno, jako typický představitel anorganických vláken, si postupně získalo širokou pozornost v papírenském průmyslu pro své jedinečné vlastnosti ve srovnání s rostlinnými vlákny a jinými syntetickými vlákny a stalo se novou surovinou pro vývoj a výrobu speciálních papírových produktů.
1. Charakteristika sklolaminátu
Sklolaminát je nový typ funkčního a strukturálního materiálu mezi anorganickými ne-kovovými materiály. Jeho hlavní složkou je oxid křemičitý a obsahuje také oxidy mnoha dalších makroživin, jako je vápník, bor, sodík, draslík a hliník. V současné době jsou hlavními výrobními metodami pro skleněné vlákno metoda kelímku a metoda tankové pece. Skleněné vlákno má obvykle průhledný a hladký válcovitý vzhled s dokonale kruhovým průřezem-. Jeho hustota se obecně pohybuje kolem 2,50–2,70 g/cm³, především v závislosti na složení skla. Pevnost v tahu skleněného vlákna daleko převyšuje pevnost jiných přírodních vláken, syntetických vláken a různých slitinových materiálů, zatímco jeho absorpce vody je mnohem nižší než u přírodních a umělých vláken. Skleněné vlákno má také vysokou tepelnou odolnost s teplotou měknutí 550–750 stupňů. Vykazuje také vynikající elektrické izolační a dielektrické vlastnosti, díky čemuž je vhodný pro různé izolační materiály, kryty krytů atd. Navíc jeho vynikající zvukově izolační a absorpční vlastnosti umožňují použití jeho výrobků v různých akustických zařízeních. Skleněné vlákno je však křehký materiál s velmi malým prodloužením při přetržení, což má za následek relativně nízkou flexibilitu nebo vysokou křehkost – klíčovou charakteristiku.
Laminátlze podle obsahu alkálií rozdělit na vlákna bez alkálií- (běžně známá jako E-sklo), středně -alkalická vlákna, vysoce-alkalická vlákna a speciální skelná vlákna. První tři typy se běžně používají v papírenském průmyslu. Skleněné vlákno-bez alkálií je vhodné pro lamináty potažené epoxidovou mědí-a elektrické izolační výrobky; středně-alkalické skleněné vlákno je vhodné pro nepřetržitý strojní provoz nebo ruční pokládání-k výrobě plechů, trubek, nádrží, nádob, van atd.; vysoce-alkalické skleněné vlákno je vhodné pro separátory baterií, střešní hydroizolační materiály atd.
2. Výroba sklolaminátového papíru
2.1 Proces tvarování papíru ze skelných vláken
Tenké funkční materiály na bázi sklolaminátu- vyrobené mokrou výrobou papíru lze také nazvat papírem ze skleněných vláken. Výrobní proces tohoto papíru se poněkud liší od běžné výroby papíru. Používá skleněná vlákna, která se lehce uvolní a přidají se pojiva, případně se přidá nějaká chemická dřevní hmota. Poté se formuje na papírenském stroji fourdrinier nebo válcovém papírenském stroji. Pro zlepšení pevnosti hotového papíru lze také přidat silikagel nebo koloidní oxid hlinitý. Papír ze skelných vláken obvykle během výroby nevyžaduje rozvlákňování; stačí jen disperze. Vzhledem k poměrně křehké povaze skleněných vláken není po formování papíru obvykle nutné lisování.
Pod mikroskopem skleněná vlákna připomínají skleněné tyčinky; každé vlákno je tuhé, štíhlé a má velký poměr délky-k{1}}šířce. Povrch těchto vláken také nese elektrický náboj. Před výrobou papíru, při přípravě buničiny, se proto vlákna snadno zapletou a vytvoří velké množství --obtížně rozptýlených shluků vláken. I po krátké době usazování dochází k flokulaci, která ovlivňuje stejnoměrnost papíru ze skleněných vláken. K zajištění dobrého rozptýlení kaše ze skleněných vláken během výroby papíru lze obecně provést následující opatření: (1) Upravte pH suspenze pomocí zředěné kyseliny, obecně je vhodné pH=2.5~3,0; (2) Snížení koncentrace suspenze na přibližně 0,2 %; (3) Zlepšit podmínky smáčení povrchu skleněného vlákna pomocí dispergačních činidel nebo jiných chemikálií; (4) Nastavte systém cirkulace bílé vody.
Sklolaminát má hladký povrch, žádné lámání vlákna a žádné -OH skupiny, které by mohly tvořit vodíkové vazby na povrchu vlákna. Proto nemůže přirozeně vytvářet pevnost v papíru během tvarování a sušení. Aby se zajistilo, že skleněné vlákno může být při výrobě papíru pevně propleteno se smíšenými vlákny, je skleněné vlákno často předzpracováno nebo se vytvořený papírový pás nastříká nebo napustí lepidlem. Hlavní funkcí předúpravy je poskytnout papíru ze skelných vláken dobrou jednotnost, stejnoměrnou tloušťku a žádné vyčnívající shluky vláken na povrchu. Následná-úprava, jako je stříkání nebo impregnace, dodává papíru lepší pevnost nebo jiné speciální vlastnosti. Liao He a kol. studoval různé fyzikální a chemické metody povrchové úpravy skleněných vláken a současně vyztužený papír ze skelných vláken přidáním kyseliny, rozvlákněných rostlinných vláken a ztužujících činidel. Přidání rozvlákněných rostlinných vláken a ztužujících látek papír ze skelných vláken výrazně zpevnilo. Luo Guo a kol. prozkoumal výkonnost směsí skleněných vláken a rostlinných vláken a odvodil optimální vztah mezi koncentrací upravovacího činidla, poměrem míšení skelných vláken a fyzikálními vlastnostmi hotového papíru.
2.2 Proces sušení papíru ze skleněných vláken
Protože skleněná vlákna jsou křehká a křehká, papír ze skleněných vláken jen zřídka prochází procesem lisování. To má za následek vlhký papírový pás s velkým množstvím vlhkosti vstupujícím do sušícího procesu. K vyřešení problému vysokého obsahu vlhkosti během sušení se obvykle používá vakuové sání k odstranění určité vlhkosti předtím, než mokrý papírový pás vstoupí do procesu sušení.
Aby se zlepšila pevnost nebo splnily jiné speciální požadavky na aplikační výkon, papír ze skelných vláken často vyžaduje přidání pojiv během procesu výroby papíru nebo impregnaci pryskyřicí po tvarování, což činí složení mokrého papírového pásu složitější. K odstranění velkého množství vlhkosti ze sklovláknitého papíru v krátkém čase při zajištění hladkého, pevného papíru s rovnoměrnou distribucí a vysokým zadržením pojiv nebo pryskyřic jsou nutné speciální metody sušení. Mikrovlnné sušení a penetrační sušení horkým vzduchem jsou dvě běžně používané metody sušení papíru ze skleněných vláken.
Mikrovlnným sušením lze rychle dosáhnout určitého stupně suchosti v mokrém papírovém pásu. Je to proto, že během mikrovlnného sušení jsou teplotní gradient a gradient vlhkosti ve stejném směru, což má za následek konzistentní přenos tepla a hmoty. To podporuje rychlé odpařování vlhkosti v papíru ze skleněných vláken, vytváří vnitřní tlakový gradient, který umožňuje vlhkosti rychle difundovat na povrch a odpařovat se, což výrazně zkracuje dobu schnutí. Je však důležité poznamenat, že doba sušení v mikrovlnné troubě by neměla být příliš dlouhá, obvykle do 30 sekund, protože delší vystavení mikrovlnné troubě může způsobit smrštění a deformaci papíru, což vede k pomačkání povrchu a ovlivňuje kvalitu hotového papíru. Sklolaminát je hydrofobní a výsledný papír je porézní a špatně vede teplo. Na základě skutečných podmínek papíru ze skleněných vláken, s využitím jeho nízké odolnosti vůči propustnosti vzduchu, je umožněno horkému vzduchu pronikat papírovým pásem a přímo kontaktovat vlhkost adsorbovanou na povrchu papíru ze skleněných vláken. Horký vzduch při určité rychlosti snižuje parciální tlak páry na rozhraní a usnadňuje odpařování vlhkosti. Horký vzduch okamžitě odvádí odpařenou vlhkost a na rozhraní není žádná vrstva nasycené páry, která by bránila odpařování vlhkosti; toto je známé jako "penetrační sušení", což má za následek vysokou účinnost sušení. Volba teploty horkého vzduchu je také extrémně důležitá při sušení horkým vzduchem. Pro zajištění optimálního účinku různých pojiv nebo výztužných pryskyřic se teplota sušení u různých typů papíru ze skleněných vláken liší. Obecně platí, že teplota sušení papíru ze skleněných vláken není nižší než 130 stupňů a některé dokonce vyžadují 180-200 stupňů.
3. Běžné sklolaminátové papíry
Rohož ze skleněných vláken, také známá jako papír ze skleněných vláken, je vyrobena z krátkých pramenů vláken ze skleněných vláken náhodně a rovnoměrně rozložených do kontinuálních skleněných vláken pomocí procesu výroby papíru a poté spojena dohromady emulzí.
3.1 Ultrajemný filtrační papír ze skleněných vláken
Filtrační papír s ultrajemným skleněným vláknem je novým typem vysoce{0}}filtračního papíru. Na rozdíl od běžného filtračního papíru vyrobeného převážně z rostlinných vláken je filtrační papír ze skleněných vláken speciální papír vyrobený převážně z ultra-jemných skleněných vláken pomocí speciálního procesu výroby papíru a následného zpracování. Používá se především k čištění vzduchu. Filtrační papír ze skelných vláken se vyznačuje dobrou izotropií, rovnoměrnou distribucí velikosti pórů, malou odchylkou plošné hmotnosti, tepelnou odolností, zpomalením hoření, odolností proti vodě a vysokou kapacitou zadržování nečistot.
Vzduchový filtrační papír ze skelných vláken se vyrábí primárně ze skleněných vláken za použití mokrého-procesu tvarování, což z něj činí ideální materiál pro filtraci vzduchu. Produkty jsou rozděleny do tří hlavních řad na základě účinnosti filtrace: ventilace (ASHRAE); střední a vysoká účinnost (HEPA); a ultra-vysokou účinností (ULPA). Obecný ventilační filtrační papír ze skleněných vláken a středně účinný vzduchový filtrační papír ze skleněných vláken se používají hlavně v obecných klimatizačních systémech, plynových turbínách a vzduchových kompresorech. Tento typ filtračního papíru ze skleněných vláken se vyrábí ošetřením povrchu vlákna chemickými přísadami a kombinací přesného složení buničiny. Výsledné produkty vykazují vysokou účinnost, nízkou odolnost a odolnost proti skládání. Zejména při nízkém odporu může účinnost filtrace dosáhnout 60 %–95 % a má také určitý stupeň odolnosti proti vodě, takže je vhodný do prostředí s vysokou-vlhkostí. Vzduchový filtrační papír-vysokoúčinné částice vzduchu (HEPA) se používá hlavně v čistých prostorách nebo na pracovních stolech od třídy 10 000 do třídy 100 000, výfukových systémech jaderných elektráren, špičkových{16}}domácích vysavačích, čističkách vzduchu a respirátorech. Tento produkt má vynikající odolnost proti vlhkosti a vodě s účinností filtrace 99,9 % až 99,9999 %. Vzduchový filtrační papír pro vzduch s ultra-vysokou-účinností (UHEPA) se používá hlavně v továrnách na třísky a v čistých prostorách třídy 100, třídy 10 a třídy 1.
Běžný filtrační papír z rostlinných vláken má filtrační účinnost pouze 16 % až 87 %, s nejlepší propustností 13 %. Naproti tomu ultra-jemný filtrační papír ze skelných vláken má účinnost filtrace 99,99995 % a propustnost 0,00005 %. Proto je filtrační účinnost ultra-jemného filtračního papíru ze skleněných vláken výjimečně vysoká.
3.2 Oddělovací papír pro baterie ze skleněných vláken
Separační papír ze skleněných vláken se skládá z ultra-jemných skleněných vláken o průměru 0,5 až 4 μm, která neobsahují žádná organická pojiva. Nestlačený papír ze skleněných vláken, vyrobený procesem výroby papíru, má více-vrstvou plstěnou- strukturu tvořenou náhodně uspořádanými skleněnými vlákny vytvářejícími relativně malé kanály bez vysokého-točivého momentu. Tento separátor vykazuje výrazně lepší výkon ve srovnání s běžnými separátory baterií v mnoha ohledech, jako je vysoká kapacita absorpce kapaliny, vysoká rychlost absorpce kapaliny, dobrá hydrofilita, absorpce a zadržení elektrolytu potřebného pro jmenovitou kapacitu baterie a udržení její vysoké míry absorpce kapaliny po celou dobu její životnosti. Mezitím separátory ze skleněných vláken mají velký povrch, vysokou pórovitost, malou velikost pórů, vysokou chemickou čistotu a málo škodlivých nečistot, vykazují vynikající odolnost proti kyselinám a odolnost proti oxidaci. Související patenty popisují použití kompozitních materiálů ze skleněných vláken jako substrátu pro papír pro separaci baterií, plně využívající odolnost skleněného vlákna proti korozi a dobrou velikost pórů substrátu ze skleněných vláken, což umožňuje dostatečnou permeaci elektrolytu.
Výkon separačního papíru ze skleněných vláken úzce souvisí s vlastnostmi samotného skleněného vlákna. Ultrajemná skleněná vlákna mají malý průměr, velký povrch a vysokou smáčivost, což má za následek vysokou rychlost absorpce kapaliny a malou velikost pórů v separátoru, což poskytuje silnou odolnost proti pronikání dendritů. To však také zvyšuje měrný odpor, což vyžaduje výběr optimální kombinace. Délka skelných vláken také ovlivňuje výkon separátoru; příliš dlouhá vlákna se obtížně dispergují a mohou flokulovat, což vede k nerovnoměrnému oddělování. Pokud je membrána příliš krátká, jednotnost membrány se zlepší, ale pevnost je nízká; proto by měl být zvolen optimální rozsah délek.
3.3 Laminátový papír plátovaný mědí ze skelných vláken
Laminátový papír plátovaný mědí ze skelných vláken se používá hlavně jako substrát pro lamináty plátované mědí. Má jednotný vzhled, vynikající elektrické vlastnosti, tepelnou odolnost, odolnost proti rozpouštědlům a vynikající kompatibilitu s epoxidovou pryskyřicí. Lamináty potažené mědí vyrobené za použití papíru ze skleněných vláken mohou dosahovat úrovně výkonu srovnatelné s lamináty ze skleněné tkaniny, díky čemuž jsou vhodné pro průmyslové elektronické produkty. Zejména díky vynikajícím vlastnostem papíru ze skleněných vláken po zpracování-je na trhu ještě populárnější. Impregnace epoxidovou pryskyřicí je zásadní proces při výrobě laminátového papíru plátovaného mědí ze skelných vláken. Impregnace zahrnuje dva kroky: za prvé, pryskyřice agreguje na povrchu papíru ze skleněných vláken s určitým stupněm suchosti; poté pryskyřice agregovaná na povrchu papíru postupně proudí směrem ke skleněným vláknům. Proces klížení zahrnuje pronikání klížícího roztoku do papíru ze skleněných vláken, čímž se vytlačuje vlhkost z mokrého pásu papíru. Proces penetrace má významný vliv na vlastnosti klížení. Experimenty ukázaly, že rychlost průniku je nepřímo úměrná třetí mocnině tloušťky vlákna; proto je zvýšení rychlosti pronikání klížícího roztoku do papíru ze skleněných vláken základní metodou pro zlepšení klížícího účinku. „Vakuová{10} metoda dimenzování je v současnosti poměrně pokročilou technologií. Jádro této metody spočívá ve speciálním vybavení použitém ve fázi před{12}}impregnací. Jeho princip spočívá v tom, že během před-impregnace se používá vakuové odsávání k rychlému proniknutí klížícího roztoku z povrchu papíru ze skleněných vláken do papíru a současně odstranění vzduchových bublin z klížícího roztoku a vláken.
4. Vývoj nového skleněného papíru
Sklolaminát je kombinován s vláknem z měkkého dřeva, přičemž skleněné vlákno působí jako kostra pro zlepšení pevnostních vlastností hotového papíru. Experimenty ukázaly, že přidání 10 % skleněných vláken do buničiny z měkkého dřeva může výrazně zlepšit pevnost papíru. Vysoce-kvalitní papír vykazuje vynikající pevnost v tahu a roztržení. Další zpracování, jako je nástřik lepidla, impregnace a vícevrstvá laminace, umožňuje jeho použití jako stavební výplňový materiál.
Papír ze skelných vláken má dobré vlastnosti pohlcování zvuku. Potažení povrchu základního papíru ze skleněných vláken pigmenty, lepidly, retardéry hoření a spojovacími činidly s následným sušením a vytvrzením umožňuje jeho použití jako zvukově -izolační a hoření- materiál ve stěnách budov a při výzdobě interiérů. Barvený papír ze skleněných vláken také nabízí vylepšené dekorativní vlastnosti. Výzkum zjistil, že vylepšením modelu Johns On{5}}Allard lze měřit účinek pohlcování zvuku papírových rohoží ze skleněných vláken s různou porézností a dokonce i různými délkami vláken.
Japonská společnost úspěšně vyvinula papír ze skelných vláken pomocí procesu výroby papíru, který lze použít jako těsnicí materiál v automobilech a průmyslových zařízeních. Tento papír se skládá z whiskerů uhličitanu vápenatého o průměrech 6 μm a 0,16 μm. Skládá se z μm skelných vláken, sepiolitu, celulózové buničiny atd. a je vyztužený styren-butadienovým kaučukem a flokulanty.
Jiná japonská společnost vyvinula porézní plastovou trubici vyztuženou skleněnými vlákny za použití mokrého procesu výroby papíru. Výrobní proces zahrnuje rozptýlení nasekaných skleněných vláken v pryskyřici-obsahující vodu, jejich vysušení na pláty, jejich navinutí na trubici, její vložení do válcové formy, její zahřátí, aby se roztáhla, a její použití k získání porézní plastové trubice vyztužené skleněnými vlákny. Tato plastová trubice vyztužená skelnými vlákny vykazuje vynikající pevnostní vlastnosti a lze ji použít ve stavebnictví, filtraci a dalších oblastech.
Podlahové vrstvy vyztužené skelnými vlákny mohou účinně zabránit praskání nebo smršťování podlahy během používání. Vytvarované sklo... Po rozřezání na pláty se sklolaminátový papír slepí polymerovým lepidlem. V praktických aplikacích papír ze skelných vláken zvyšuje pevnost, tvrdost a tuhost podlahové vrstvy, zatímco polymerní lepidlo má určitý stupeň elasticity, což zabraňuje deformaci způsobené tepelnou roztažností a kontrakcí. To z něj dělá nový a ideální podlahový materiál.
Americký patent popisuje způsob použití sádrokartonové desky-potažené papírem ze skleněných vláken k podpoře dekorace podlah nebo stropů domů. Tento papír ze skleněných vláken se vyrábí smícháním skleněných vláken o průměrném průměru 8–17 μm a jiných umělých vláken o průměru menším než 5,5 μm, přičemž skleněné vlákno musí tvořit více než 30 % celkové hmotnosti produktu.
Slída je důležitý ne{0}}kovový minerál. Pomocí technologie výroby buničiny a papíru lze úlomky slídy použít jako suroviny k výrobě různých... K dispozici jsou různé typy slídového papíru. V současnosti vyráběný slídový papír má však obecně nízkou pevnost, takže je obtížné se přizpůsobit prostředím aplikací s vysokou-pevností. Patenty popisují použití aramidových vysrážených vláken, krátkých aramidových vláken nebo přidání objemných vláken mezi vrstvy práškového slídového papíru pro jeho vyztužení. Samotné skleněné vlákno má vysoké izolační vlastnosti a vysokou pevnost, díky čemuž je vynikajícím vyztužujícím materiálem a potenciální náhradou aramidových vláken. Probíhá výzkum jeho zpevňujícího účinku na slídový papír.
5. Shrnutí a výhled
V posledním desetiletí se průmysl skleněných vláken v mé zemi rychle rozvinul a Čína si trvale udržela pozici největšího světového výrobce a uživatele skleněných vláken. Aplikace skleněných vláken v papírenském průmyslu si postupně získala oblibu s rychlým rozvojem průmyslu skleněných vláken. To si získalo značnou pozornost veřejnosti. „12. pětiletý-plán“ mé země pro rozvoj průmyslu skleněných vláken výslovně zdůrazňuje potřebu energicky rozvíjet oblasti použití výrobků ze skleněných vláken a neustále rozšiřovat rozsah použití skleněných vláken, zejména v oblastech, jako je odolnost proti ohni, tepelná odolnost a vyztužení. Plán vyžaduje vývoj různých forem produktů pro usnadnění použití, zásadní zlepšení kvality průmyslu skleněných vláken rozšířením aplikačního trhu a rozšířením a prohloubením aplikačních oblastí. To usnadní spojení mezi podniky se skleněnými vlákny a navazujícími průmyslovými odvětvími a podpoří rozvoj a růst řetězce průmyslu skleněných vláken. To klade vyšší nároky na vývoj a optimalizaci kvality typů papíru ze skleněných vláken.
Funkční využití přirozených vlastností skleněného vlákna a zkoumání jeho kombinace s různými papírenskými surovinami mu umožní dosáhnout většího úspěchu ve speciálních papírových produktech.
