Kuidas peaks minu riigi klaaskiudpaberitööstus tegema läbimurdeid ja tegema strateegilisi tulevikuplaane?
Viimastel aastatel on majandusarengu ja sotsiaalse progressiga pidevalt kasvanud nõudlus uute materjalide järele nii tööstuslikus tootmises kui ka igapäevaelus, seda nii mitmekesisuse kui ka funktsionaalsuse osas. Paberitööstuses on laienenud ka eripaberi tooraine valik. Klaaskiud kui tüüpiline anorgaaniliste kiudude esindaja on tänu oma ainulaadsetele omadustele võrreldes taimsete kiudude ja muude sünteetiliste kiududega järk-järgult pälvinud laialdast tähelepanu paberitööstuses, muutudes uueks tooraineks paberi eritoodete arendamiseks ja tootmiseks.
1. Klaaskiu omadused
Klaaskiud on uut tüüpi funktsionaalne ja struktuurne materjal anorgaaniliste mitte-metalliliste materjalide hulgas. Selle põhikomponent on ränidioksiid ja see sisaldab ka paljude teiste makrotoitainete, näiteks kaltsiumi, boori, naatriumi, kaaliumi ja alumiiniumi oksiide. Praegu on klaaskiu peamised tootmismeetodid tiigli meetod ja paakahju meetod. Tavaliselt on klaaskiud läbipaistva ja sileda silindrilise välimusega täiuslikult ümmarguse ristlõikega. Selle tihedus on tavaliselt 2,50–2,70 g/cm³, olenevalt klaasi koostisest. Klaaskiu tõmbetugevus ületab tunduvalt teiste looduslike kiudude, sünteetiliste kiudude ja mitmesuguste legeermaterjalide oma, samas kui selle veeimavus on palju madalam kui looduslikel ja keemilistel{9}}kiududel. Klaaskiul on ka kõrge kuumuskindlus, mille pehmenemistemperatuur on 550–750 kraadi. Sellel on ka suurepärased elektriisolatsiooni- ja dielektrilised omadused, mistõttu sobib see erinevate isolatsioonimaterjalide, radoomide jms jaoks. Lisaks võimaldavad selle suurepärased heliisolatsiooni- ja neeldumisomadused kasutada selle tooteid erinevates akustilistes seadmetes. Klaaskiud on aga habras materjal, millel on väga väike purunemispikenemine, mille tulemuseks on suhteliselt madal painduvus või suur rabedus, mis on peamine omadus.
Klaaskiudvõib leelisesisalduse järgi klassifitseerida leelis-vabaks kiuks (üldtuntud kui E-klaasiks), keskmiseks-leeliskiuks, kõrge-leeliskiuks ja spetsiaalseks klaaskiuks. Paberitööstuses kasutatakse tavaliselt kolme esimest tüüpi. Leelise{6}}vaba klaaskiud sobib epoksüvask-kattega laminaatide ja elektriisolatsioonitoodete jaoks; keskmine-leeliseline klaaskiud sobib pidevaks masinatööks või käsitsi paigaldamiseks-kuni lehtede, torude, paakide, anumate, vannide jms tootmiseks; kõrge-leelisesisaldusega klaaskiud sobib patareide eraldamiseks, katuse hüdroisolatsioonimaterjalideks jne.
2. Klaaskiudpaberi tootmine
2.1 Klaaskiudpaberi vormimisprotsess
Klaaskiud{0}}põhiseid õhukesi funktsionaalseid materjale, mis on toodetud märgpaberi valmistamisel, võib nimetada ka klaaskiudpaberiks. Selle paberi tootmisprotsess erineb mõnevõrra tavalisest paberi valmistamisest. See kasutab klaaskiudu, mis on kergelt kobestatud, ja lisatakse sideaineid või keemilist puidumassi. Seejärel vormitakse see nelja- või silindrilises paberivalmistusmasinas. Valmis paberi tugevuse parandamiseks võib lisada ka silikageeli või kolloidset alumiiniumoksiidi. Tavaliselt ei vaja klaaskiudpaber tootmise ajal tselluloosimassi; vaja on ainult hajutamist. Klaaskiudude suhteliselt rabeduse tõttu ei ole pärast paberi vormimist tavaliselt pressimine vajalik.
Mikroskoobi all meenutavad klaaskiud klaasvardaid; iga kiud on jäik, peenike ja suure pikkuse{0}}--suhe. Nende kiudude pinnal on ka elektrilaeng. Seetõttu takerduvad kiud enne paberi valmistamist paberimassi valmistamisel kergesti kokku, moodustades suure hulga raskesti --hajutatavaid kiutükke. Isegi pärast lühikest settimisperioodi toimub flokulatsioon, mis mõjutab klaaskiudpaberi ühtlust. Klaaskiu lobri hea dispergeerumise tagamiseks paberi valmistamisel võib üldiselt võtta järgmisi meetmeid: (1) Reguleerige suspensiooni pH-d lahjendatud happega, üldiselt sobib pH =2.5~3,0; (2) Vähendage läga kontsentratsiooni umbes 0,2%-ni; (3) Klaaskiu pinna märgumisseisundi parandamine dispergeerivate ainete või muude kemikaalide abil; (4) Reguleerige valge vee tsirkulatsioonisüsteemi.
Klaaskiul on sile pind, kiud ei purune ja puuduvad -OH-rühmad, mis võivad moodustada kiu pinnal vesiniksidemeid. Seetõttu ei saa see vormimise ja kuivatamise ajal paberis loomulikult tugevust tekitada. Tagamaks, et klaaskiud saaks paberi valmistamisel segatud kiududega kindlalt põimuda, töödeldakse klaaskiudu sageli eeltöödeldud või pritsitakse või immutatakse vormitud paberivõrk liimiga. Eeltöötluse põhiülesanne on anda klaaskiudpaberile hea ühtlus, ühtlane paksus ja väljaulatuvate kiukogumite puudumine pinnal. Järeltöötlus, nagu pihustamine või immutamine, annab paberile peamiselt parema tugevuse või muud erilised omadused. Liao He jt. uuris erinevaid füüsikalisi ja keemilisi meetodeid klaaskiudude pinnatöötluseks ning samaaegselt tugevdas klaaskiudpaberit happe, tselluloosi taimsete kiudude ja tugevdusainete lisamisega. Tselluloosi taimsete kiudude ja tugevdusainete lisamine tugevdas oluliselt klaaskiudpaberit. Luo Guo et al. uuris klaaskiu ja taimse kiu segude toimivust ning tuletas optimaalse seose töötlemisaine kontsentratsiooni, klaaskiudude segamissuhte ja valmispaberi füüsikaliste omaduste vahel.
2.2 Klaaskiudpaberi kuivatamise protsess
Kuna klaaskiud on rabedad ja haprad, läbib klaaskiudpaberi pressimise protsessi harva. Selle tulemuseks on märg paberkangas, mille kuivatusprotsessi siseneb suur hulk niiskust. Kuivatamise ajal tekkiva kõrge niiskusesisalduse probleemi lahendamiseks kasutatakse tavaliselt vaakum-imemist, et eemaldada osa niiskusest enne, kui märg paberkangas kuivatusprotsessi siseneb.
Tugevuse parandamiseks või muude rakenduste erinõuete täitmiseks nõuab klaaskiudpaber sageli sideainete lisamist paberi valmistamise protsessis või vaiguga immutamist pärast vormimist, muutes märja paberivõrgu koostise keerukamaks. Suure hulga niiskuse eemaldamiseks klaaskiudpaberist lühikese aja jooksul, tagades samal ajal ühtlase jaotuse ja ühtlaselt tugeva paberi ning sideainete või vaikude kõrge säilivuse, on vaja spetsiaalseid kuivatamismeetodeid. Mikrolaineahjus kuivatamine ja kuuma õhu läbitungimiskuivatus on kaks klaaskiudpaberi kuivatamiseks tavaliselt kasutatavat meetodit.
Mikrolaineahjus kuivatamine võib kiiresti saavutada märja paberivõrgu teatud kuivusastme. Seda seetõttu, et mikrolaineahjus kuivatamise ajal on temperatuurigradient ja niiskuse gradient samas suunas, mille tulemuseks on ühtlane soojus- ja massiülekanne. See soodustab niiskuse kiiret aurustumist klaaskiudpaberi sees, luues sisemise rõhugradiendi, mis võimaldab niiskusel kiiresti pinnale hajuda ja aurustuda, lühendades oluliselt kuivamisaega. Siiski on oluline märkida, et mikrolaineahjus kuivamise aeg ei tohiks olla liiga pikk, tavaliselt 30 sekundi jooksul, kuna pikaajaline mikrolaineahjus võib põhjustada paberi kokkutõmbumist ja deformatsiooni, mis põhjustab pinna kortsude teket ja mõjutab valmis paberi kvaliteeti. Klaaskiud on hüdrofoobne ning sellest tulenev paber on poorne ja halb soojusjuht. Klaaskiudpaberi tegelikest tingimustest lähtuvalt, kasutades ära selle madalat õhuläbilaskvuse takistust, lastakse kuumal õhul tungida paberivõrku ja puutuda otse kokku klaaskiudpaberi pinnale adsorbeerunud niiskusega. Kuum õhk alandab teatud kiirusel auru osarõhku liideses, hõlbustades niiskuse aurustumist. Kuum õhk kannab aurustunud niiskuse kohe minema ja liidesel puudub küllastunud aurukiht, mis takistab niiskuse aurustumist; seda tuntakse kui läbitungimiskuivatust, mille tulemuseks on kõrge kuivatamise efektiivsus. Kuuma õhu temperatuuri valik on ka kuuma õhu kuivatamise ajal äärmiselt oluline. Erinevate sideainete või tugevdusvaikude optimaalse efekti tagamiseks on erinevat tüüpi klaaskiudpaberi kuivatamistemperatuur erinev. Üldiselt ei ole klaaskiudpaberi kuivatustemperatuur madalam kui 130 kraadi ja mõned nõuavad isegi 180–200 kraadi.
3. Tavalised klaaskiudpaberid
Klaaskiudmatt, tuntud ka kui klaaskiudpaber, on valmistatud lühikestest klaaskiudfilamentkiududest, mis jaotatakse juhuslikult ja ühtlaselt pidevateks klaaskiudlehtedeks, kasutades paberitootmisprotsessi, ning ühendatakse seejärel emulsiooniga.
3.1 Ülipeen klaaskiust filterpaber
Ülipeen klaaskiust filterpaber on uut tüüpi kõrgtehnoloogiline{0}}filterpaber. Erinevalt tavalisest peamiselt taimsetest kiududest valmistatud filterpaberist on klaaskiust filterpaber spetsiaalne paber, mis on valmistatud peamiselt ülipeenest klaaskiust, kasutades spetsiaalset paberivalmistusprotsessi ja sellele järgnevat töötlemist. Seda kasutatakse peamiselt õhu puhastamiseks. Klaaskiust filterpaberil on hea isotroopsus, ühtlane pooride suuruse jaotus, väike ruutmassi kõrvalekalle, kuumakindlus, leegiaeglustus, veekindlus ja suur mustuse{5}}hoidmisvõime.
Klaaskiust õhufiltripaber valmistatakse peamiselt klaaskiududest märgvormimisprotsessiga{0}}, mistõttu on see ideaalne õhufiltreerimismaterjal. Tooted jaotatakse filtreerimise efektiivsuse alusel kolme põhiseeriasse: ventilatsioon (ASHRAE); keskmise ja kõrge efektiivsusega (HEPA); ja üli-kõrge efektiivsusega (ULPA). Üldventilatsiooni klaaskiudfilterpaberit ja keskmise efektiivsusega õhuklaaskiudfilterpaberit kasutatakse peamiselt üldistes kliimaseadmetes, gaasiturbiinides ja õhukompressorites. Seda tüüpi klaaskiust filterpaberit toodetakse kiu pinna töötlemisel keemiliste lisanditega ja paberimassi täpse koostise kombineerimisega. Saadud toodetel on kõrge efektiivsus, madal vastupidavus ja voltimiskindlus. Eriti madala takistuse korral võib filtreerimise efektiivsus ulatuda 60%–95%ni ja sellel on ka teatud veekindlus, mis muudab selle sobivaks kõrge-niiskusega keskkondades. Kõrge -tõhusat tahkete osakeste õhu (HEPA) õhufiltripaberit kasutatakse peamiselt puhastes ruumides või töölaudades klassist 10 000 kuni 100 000 klassini, tuumaelektrijaamade väljalaskesüsteemides, kvaliteetsetes{16}olmuimejates, õhupuhastites ja respiraatorites. Sellel tootel on suurepärane niiskus- ja veekindlus, filtreerimise efektiivsus on 99,9% kuni 99,9999%. Üli-kõrge-tõhususega tahkete osakeste õhufiltripaberit (UHEPA) kasutatakse peamiselt laastude tehastes ning klassi 100, 10 ja 1. klassi puhasruumides.
Tavalise taimekiust filterpaberi filtreerimise efektiivsus on vaid 16% kuni 87%, parim läbilaskvus on 13%. Seevastu ülipeene klaaskiust filterpaberi filtreerimise efektiivsus on 99,99995% ja läbilaskvus 0,00005%. Seetõttu on ülipeene klaaskiust filterpaberi filtreerimise efektiivsus erakordselt kõrge.
3.2 Klaaskiust patarei eraldaja paber
Klaaskiust separaatorpaber koosneb ülipeentest klaaskiududest läbimõõduga 0,5–4 μm, mis ei sisalda orgaanilisi sideaineid. Paberitootmisprotsessis toodetud kokkusurumata klaaskiudpaberil on mitmekihiline vilditaoline struktuur, mille moodustavad juhuslikult paigutatud klaaskiud, mis loovad suhteliselt väikesed, suure pöördemomendivabad kanalid. Sellel separaatoril on tavaliste akuseparaatoritega võrreldes märkimisväärselt parem jõudlus paljudes aspektides, nagu kõrge vedeliku neeldumisvõime, kiire vedeliku neeldumiskiirus, hea hüdrofiilsus, aku nimimahtuvuse jaoks vajaliku elektrolüüdi neeldumine ja säilitamine ning aku kõrge vedeliku neeldumiskiiruse säilitamine kogu selle eluea jooksul. Samal ajal on klaaskiust eraldajatel suur pindala, kõrge poorsus, väike pooride suurus, kõrge keemiline puhtus ja vähe kahjulikke lisandeid, millel on suurepärane happekindlus ja oksüdatsioonikindlus. Seotud patendid avalikustavad klaaskiudkomposiitmaterjalide kasutamise akueralduspaberi substraadina, kasutades täielikult ära klaaskiu korrosioonikindlust ja klaaskiust substraadi head pooride suurust, võimaldades elektrolüütide rohket läbitungimist.
Klaaskiust eraldava paberi jõudlus on tihedalt seotud klaaskiu enda omadustega. Ülipeentel klaaskiududel on väike läbimõõt, suured pindalad ja kõrge märguvus, mille tulemuseks on kõrge vedeliku neeldumiskiirus ja väikesed poorid separaatoris, mis tagab tugeva vastupidavuse dendriidi läbitungimisele. Kuid see suurendab ka takistust, mistõttu on vaja valida optimaalne kombinatsioon. Klaaskiudude pikkus mõjutab ka separaatori jõudlust; liiga pikki kiude on raske hajutada ja need võivad helvestada, mis toob kaasa ebaühtlase eraldaja. Kui diafragma on liiga lühike, paraneb diafragma ühtlus, kuid tugevus on madal; seetõttu tuleks valida optimaalne pikkusevahemik.
3.3 Klaaskiuga vasega plakeeritud laminaatpaber
Klaaskiuga vasega plakeeritud laminaatpaberit kasutatakse peamiselt vasega plakeeritud laminaatide substraadina. Sellel on ühtlane välimus, suurepärased elektrilised omadused, kuumakindlus, lahustikindlus ja suurepärane ühilduvus epoksüvaiguga. Klaaskiudpaberist valmistatud vasega plakeeritud laminaadid võivad saavutada klaasriidest laminaatidega võrreldavat jõudlust, muutes need sobivaks tööstuslike elektroonikatoodete jaoks. Eelkõige muudavad klaaskiudpaberi suurepärased järel{3}}töötlusomadused selle turul veelgi populaarsemaks. Epoksüvaiguga immutamine on klaaskiust vasega plakeeritud laminaatpaberi tootmisel ülioluline protsess. Immutamine koosneb kahest etapist: esiteks, vaik agregeerub klaaskiudpaberi pinnale teatud kuivusastmega; seejärel voolab paberipinnale agregeerunud vaik järk-järgult klaaskiudude suunas. Liimimisprotsess hõlmab liimimislahuse tungimist klaaskiudpaberisse, tõrjudes niiskust märjast paberivõrgust välja. Tungimisprotsessil on suur mõju suuruse omadustele. Katsed on näidanud, et läbitungimiskiirus on pöördvõrdeline kiu paksuse kuubikuga; seetõttu on liimimislahuse klaaskiudpaberisse tungimise kiiruse suurendamine põhiline meetod liimiefekti parandamiseks. Vaakum{10}}suuruse määramise meetod on praegu suhteliselt arenenud tehnoloogia. Selle meetodi tuum seisneb spetsiaalses varustuses, mida kasutatakse immutamise{12}eelses etapis. Selle põhimõte on järgmine: eelimmutamise ajal{14}}kasutatakse vaakumimumist, et liimimislahus tungida kiiresti klaaskiudpaberi pinnalt paberisse, eemaldades samal ajal liimimislahusest ja kiududest õhumullid.
4. Uue klaaskiudpaberi väljatöötamine
Klaaskiud on kombineeritud okaspuukiuga, kusjuures klaaskiud toimib karkassina, et parandada valmispaberi tugevusomadusi. Katsed on näidanud, et 10% klaaskiu lisamine okaspuumassile võib oluliselt parandada paberi tugevust. Kvaliteetne-paber on suurepärase tõmbe- ja rebenemistugevusega. Edasine töötlemine, nagu liimiga pihustamine, immutamine ja mitmekihiline lamineerimine, võimaldab seda kasutada ehituse täitematerjalina.
Klaaskiudpaberil on head heli neeldumisomadused. Klaaskiudpaberi aluspinna katmine pigmentide, liimide, leegiaeglustite ja sidestusainetega, millele järgneb kuivatamine ja kõvenemine, võimaldab seda kasutada heliisolatsiooni- ja leegiaeglustajana-heliisolatsiooni-materjalina hoonete seintes ja siseviimistluses. Värvitud klaaskiudpaberil on ka täiustatud dekoratiivsed omadused. Uuringud on leidnud, et Johns On{5}}Allardi mudeli täiustamisega saab mõõta erineva poorsusega ja isegi erineva kiu pikkusega klaaskiust paberimattide helineeldumisefekti.
Jaapani ettevõte on edukalt välja töötanud klaaskiudpaberi, kasutades paberitootmisprotsessi, mida saab kasutada autode ja tööstusseadmete tihendusmaterjalina. See paber koosneb kaltsiumkarbonaadist vurrud läbimõõduga 6 μm ja 0,16 μm. Koosneb μm klaaskiududest, sepioliidist, tselluloosimassist jne ning tugevdatud stüreen-butadieenkummi ja flokulantidega.
Teine Jaapani ettevõte on välja töötanud poorse klaaskiuga tugevdatud plasttoru, kasutades märgpaberi valmistamise protsessi. Tootmisprotsess hõlmab tükeldatud klaaskiudude dispergeerimist vett-sisaldavas vaigus, veetustamist lehtedeks, torule kerimist, silindrilisse vormi sisestamist, selle kuumutamist paisumiseks ja seejärel poorse klaaskiuga tugevdatud plasttoru saamiseks. Sellel klaaskiuga tugevdatud plasttorul on suurepärased tugevusomadused ja seda saab kasutada ehituses, filtreerimises ja muudes valdkondades.
Klaaskiuga tugevdatud põrandakattekihid võivad tõhusalt ära hoida põranda pragunemist või kokkutõmbumist kasutamise ajal. Moodustunud klaas... Pärast lehtedeks lõikamist liimitakse klaaskiudpaber kokku polümeerliimiga. Praktilistes rakendustes suurendab klaaskiudpaber põrandakatte kihi tugevust, kõvadust ja jäikust, samas kui polümeerliim on teatud elastsusega, vältides soojuspaisumisest ja kokkutõmbumisest põhjustatud deformatsioone. See muudab selle uudseks ja ideaalseks põrandakattematerjaliks.
USA patent avalikustab meetodi klaaskiudpaberiga{0}}kattega kipsplaadi kasutamiseks maja põrandate või lagede kaunistamiseks. Selle klaaskiust paberi valmistamiseks segatakse klaaskiud keskmise läbimõõduga 8–17 μm ja muud keemilised kiud, mille läbimõõt on alla 5,5 μm, kusjuures klaaskiud peab moodustama üle 30% toote kogumassist.
Vilgukivi on oluline mitte{0}}metalliline mineraal. Kasutades paberimassi ja paberi valmistamise tehnoloogiat, saab vilgukivi fragmente kasutada toorainena erinevate... Saadaval on erinevat tüüpi vilgupaberit. Praegu toodetud vilgukivist paber on aga üldiselt madala tugevusega, mistõttu on raske kohaneda tugevate rakenduskeskkondadega{4}. Patendid on avalikustanud aramiidsadestatud kiudude, lühikeste aramiidkiudude kasutamise või puistekiudude lisamise pulbrilise vilgupaberi kihtide vahele selle tugevdamiseks. Klaaskiul endal on kõrged isolatsiooniomadused ja kõrge tugevus, mistõttu on see suurepärane tugevdusmaterjal ja aramiidkiudude potentsiaalne asendaja. Uuritakse selle tugevdavat toimet vilgukivipaberile.
5. Kokkuvõte ja väljavaade
Viimase kümnendi jooksul on minu riigi klaaskiutööstus kiiresti arenenud ning Hiina on järjekindlalt säilitanud oma positsiooni maailma suurima klaaskiu tootja ja kasutajana. Klaaskiu kasutamine paberitööstuses on klaaskiutööstuse kiire arenguga järk-järgult populaarsust kogunud. See on pälvinud märkimisväärset avalikku tähelepanu. minu riigi klaaskiutööstuse arendamise 12. viie-aastaplaan rõhutab konkreetselt vajadust klaaskiust toodete kasutusalasid jõuliselt arendada, laiendades pidevalt klaaskiu rakendusala, eriti sellistes valdkondades nagu tulekindlus, kuumakindlus ja tugevdamine. Plaan näeb ette erinevate toodete väljatöötamist kasutuse hõlbustamiseks, klaaskiutööstuse kvaliteedi põhjalikku parandamist rakendusturu laiendamise kaudu ning kasutusvaldkondi laiendades ja süvendades. See hõlbustab klaaskiuettevõtete ja järgtööstuse vahelist ühendust, soodustades klaaskiutööstuse ahela arengut ja kasvu. See seab kõrgemad nõudmised klaaskiudpaberitüüpide arendamisele ja kvaliteedi optimeerimisele.
Klaaskiule omaste omaduste funktsionaalne võimendamine ja selle kombinatsiooni uurimine erinevate paberitootmise toorainetega võimaldab sellel saavutada suuremat edu paberi eritoodetes.
