Kako bi industrija papira od stakloplastike u mojoj zemlji trebala napraviti proboj i strateške planove za budućnost?

Posljednjih godina, s gospodarskim razvojem i društvenim napretkom, potražnja za novim materijalima kako u industrijskoj proizvodnji tako iu svakodnevnom životu kontinuirano raste, kako u pogledu raznolikosti tako iu smislu funkcionalnosti. U papirnoj industriji također se proširio asortiman sirovina za specijalni papir. Staklena vlakna, kao tipičan predstavnik anorganskih vlakana, postupno su privukla široku pozornost u industriji papira zbog svojih jedinstvenih svojstava u usporedbi s biljnim vlaknima i drugim sintetičkim vlaknima, postavši nova sirovina za razvoj i proizvodnju specijalnih proizvoda od papira.

1. Karakteristike stakloplastike

Stakloplastika je nova vrsta funkcionalnog i strukturnog materijala među anorganskim ne-metalnim materijalima. Njegova glavna komponenta je silicijev dioksid, a sadrži i okside mnogih drugih makronutrijenata, kao što su kalcij, bor, natrij, kalij i aluminij. Trenutačno su glavne metode proizvodnje staklenih vlakana metoda lončića i metoda spremnika peći. Staklena vlakna obično imaju proziran i gladak cilindričan izgled sa savršeno kružnim poprečnim-presjekom. Njegova gustoća je općenito oko 2,50–2,70 g/cm³, uglavnom ovisno o sastavu stakla. Vlačna čvrstoća staklenih vlakana daleko nadmašuje čvrstoću drugih prirodnih vlakana, sintetičkih vlakana i raznih materijala od legura, dok je njihova apsorpcija vode mnogo niža od one prirodnih i-proizvedenih vlakana. Staklena vlakna također posjeduju visoku toplinsku otpornost, s temperaturom omekšavanja od 550-750 stupnjeva. Također pokazuje izvrsnu električnu izolaciju i dielektrična svojstva, što ga čini prikladnim za razne izolacijske materijale, kupole itd. Nadalje, njegova izvrsna svojstva zvučne izolacije i apsorpcije omogućuju korištenje njegovih proizvoda u raznim akustičnim uređajima. Međutim, stakleno vlakno je krti materijal s vrlo niskim istezanjem pri lomu, što rezultira relativno niskom fleksibilnošću ili visokom krtošću – što je ključna karakteristika.

Stakloplastikamože se klasificirati prema sadržaju alkalija u vlakna bez-alkalija (poznato kao E-staklo), srednje-alkalna vlakna, visoko-alkalna vlakna i posebna staklena vlakna. Prve tri vrste obično se koriste u industriji papira. Staklena vlakna koja ne sadrže-alkalije prikladna su za epoksidne bakrene-laminate i električne izolacijske proizvode; srednja-alkalna staklena vlakna prikladna su za kontinuirani rad stroja ili ručno postavljanje-za proizvodnju limova, cijevi, spremnika, posuda, kada itd.; visoko-alkalna staklena vlakna prikladna su za separatore baterija, hidroizolacijske materijale za krovove itd.

2. Proizvodnja papira od staklenih vlakana

2.1 Proces oblikovanja papira od fiberglasa

Tanki funkcionalni materijali-na bazi staklenih vlakana proizvedeni mokrom proizvodnjom papira također se mogu nazvati papirom od staklenih vlakana. Proces proizvodnje ovog papira donekle se razlikuje od obične proizvodnje papira. Koristi staklena vlakna, koja se lagano olabave, dodaju se veziva ili se doda nešto kemijske drvene pulpe. Zatim se oblikuje na fourdrinier ili cilindričnom stroju za izradu papira. Silikagel ili koloidni aluminijev oksid također se mogu dodati kako bi se poboljšala čvrstoća gotovog papira. Papir od staklenih vlakana obično ne zahtijeva pulpu tijekom proizvodnje; potrebna je samo disperzija. Zbog relativno krhke prirode staklenih vlakana, prešanje obično nije potrebno nakon oblikovanja papira.

Pod mikroskopom, staklena vlakna nalikuju staklenim šipkama; svako vlakno je kruto, vitko i ima veliki omjer duljine-i-širine. Površina ovih vlakana također nosi električni naboj. Stoga, prije izrade papira, prilikom pripreme pulpe, vlakna se lako zapetljaju, stvarajući veliki broj teško{4}}-raspršivih nakupina vlakana. Čak i nakon kratkog razdoblja taloženja dolazi do flokulacije koja utječe na jednolikost papira od staklenih vlakana. Kako bi se osigurala dobra disperzija kaše od staklenih vlakana tijekom izrade papira, općenito se mogu poduzeti sljedeće mjere: (1) Podesite pH suspenzije pomoću razrijeđene kiseline, općenito je prikladno pH=2.5~3,0; (2) Smanjite koncentraciju gnojnice na oko 0,2%; (3) Poboljšajte stanje vlaženja površine staklenih vlakana pomoću sredstava za raspršivanje ili drugih kemikalija; (4) Podesite sustav cirkulacije bijele vode.

Stakloplastika ima glatku površinu, vlakna se ne lome i nema -OH skupina koje mogu stvarati vodikove veze na površini vlakana. Stoga ne može prirodno stvarati snagu u papiru tijekom oblikovanja i sušenja. Kako bi se osiguralo da staklena vlakna mogu biti čvrsto isprepletena s miješanim vlaknima tijekom izrade papira, staklena vlakna se često prethodno obrađuju ili se formirana papirna traka raspršuje ili impregnira ljepilom. Glavna funkcija predobrade je dati papiru od staklenih vlakana dobru ujednačenost, ujednačenu debljinu i bez izbočenih nakupina vlakana na površini. Naknadna-obrada kao što je prskanje ili impregnacija uglavnom daje bolju čvrstoću ili druga posebna svojstva papiru. Liao He i sur. proučavao je različite fizikalne i kemijske metode površinske obrade staklenih vlakana, te istovremeno armirao papir od staklenih vlakana dodavanjem kiseline, pulpiranih biljnih vlakana i sredstava za ojačavanje. Dodavanje biljnih vlakana iz pulpe i sredstava za ojačavanje značajno je ojačalo papir od staklenih vlakana. Luo Guo i sur. istražio je učinkovitost staklenih vlakana i mješavina biljnih vlakana i izveo optimalan odnos između koncentracije sredstva za obradu, omjera miješanja staklenih vlakana i fizičkih svojstava gotovog papira.

2.2 Proces sušenja papira od fiberglasa

Budući da su staklena vlakna krta i lomljiva, papir od staklenih vlakana rijetko se podvrgava procesu prešanja. To rezultira mokrom papirnom trakom s velikom količinom vlage koja ulazi u proces sušenja. Kako bi se riješio problem visokog sadržaja vlage tijekom sušenja, obično se koristi vakuumsko usisavanje kako bi se uklonio dio vlage prije nego što vlažna papirna traka uđe u proces sušenja.

Kako bi se poboljšala čvrstoća ili zadovoljio druge posebne zahtjeve izvedbe, papir od staklenih vlakana često zahtijeva dodavanje veziva tijekom procesa izrade papira ili impregnaciju smolom nakon oblikovanja, čineći sastav mokre papirne trake složenijim. Za uklanjanje velike količine vlage s papira od stakloplastike u kratkom vremenu, a istovremeno osiguravanje glatkog, čvrstog papira s ravnomjernom raspodjelom i visokim zadržavanjem veziva ili smola, potrebne su posebne metode sušenja. Sušenje u mikrovalnoj pećnici i sušenje prodorom vrućeg zraka dvije su metode koje se često koriste za sušenje papira od stakloplastike.

Sušenje u mikrovalnoj pećnici može brzo postići određeni stupanj suhoće unutar mokre papirne trake. To je zato što su tijekom mikrovalnog sušenja gradijent temperature i gradijent vlage u istom smjeru, što rezultira dosljednim prijenosom topline i mase. To potiče brzo isparavanje vlage unutar papira od fiberglasa, stvarajući unutarnji gradijent tlaka koji omogućuje vlazi da brzo difundira na površinu i ispari, značajno skraćujući vrijeme sušenja. Međutim, važno je napomenuti da vrijeme sušenja u mikrovalnoj pećnici ne smije biti predugo, obično unutar 30 sekundi, budući da produljena izloženost mikrovalnoj pećnici može uzrokovati skupljanje i deformaciju papira, što dovodi do površinskih nabora i utječe na kvalitetu gotovog papira. Stakloplastika je hidrofobna, a dobiveni papir je porozan i slabo provodi toplinu. Na temelju stvarnih uvjeta papira od staklenih vlakana, iskorištavanjem njegove niske otpornosti na propusnost zraka, vrući zrak može prodrijeti kroz papirnu traku i izravno kontaktirati vlagu adsorbiranu na površini papira od staklenih vlakana. Vrući zrak, određenom brzinom, snižava parcijalni tlak pare na granici, olakšavajući isparavanje vlage. Vrući zrak odmah odnosi isparenu vlagu, a na površini nema sloja zasićene pare koji sprječava isparavanje vlage; ovo je poznato kao "penetracijsko sušenje", što rezultira visokom učinkovitošću sušenja. Odabir temperature vrućeg zraka također je iznimno važan tijekom sušenja vrućim zrakom. Kako bi se osigurao optimalan učinak različitih veziva ili smola za ojačavanje, temperatura sušenja varira za različite vrste papira od staklenih vlakana. Općenito, temperatura sušenja papira od staklenih vlakana nije niža od 130 stupnjeva, a neki čak zahtijevaju 180-200 stupnjeva.

3. Uobičajeni papiri od fiberglasa

Podloga od staklenih vlakana, također poznata kao papir od staklenih vlakana, izrađena je od kratkih niti filamenata staklenih vlakana nasumično i ravnomjerno raspoređenih u neprekinute listove staklenih vlakana upotrebom postupka izrade papira, a zatim spojenih emulzijom.

3.1 Filter papir od ultrafinih staklenih vlakana

Ultrafini filtarski papir od staklenih vlakana nova je vrsta visoko-tehnološkog filtarskog papira. Za razliku od običnog filtarskog papira izrađenog prvenstveno od biljnih vlakana, filtarski papir od staklenih vlakana poseban je papir izrađen uglavnom od ultra-finih staklenih vlakana pomoću posebnog procesa izrade papira i naknadne obrade. Prvenstveno se koristi za pročišćavanje zraka. Filter papir od staklenih vlakana ima dobru izotropiju, ravnomjernu raspodjelu veličine pora, malo odstupanje osnovne težine, otpornost na toplinu, otpornost na plamen, vodootpornost i visok-kapacitet zadržavanja prljavštine.

Papir za filtriranje zraka od staklenih vlakana prvenstveno se izrađuje od staklenih vlakana postupkom mokrog-oblikovanja, što ga čini idealnim materijalom za filtriranje zraka. Proizvodi su kategorizirani u tri glavne serije na temelju učinkovitosti filtracije: ventilacija (ASHRAE); srednje i visoke učinkovitosti (HEPA); i ultra-visoka učinkovitost (ULPA). Filter papir od staklenih vlakana za opću ventilaciju i filter papir od staklenih vlakana za zrak srednje učinkovitosti uglavnom se koriste u općim klimatizacijskim sustavima, plinskim turbinama i zračnim kompresorima. Ova vrsta filter papira od staklenih vlakana proizvodi se tretiranjem površine vlakana kemijskim dodacima i kombiniranjem precizne formulacije pulpe. Dobiveni proizvodi pokazuju visoku učinkovitost, nisku otpornost i otpornost na savijanje. Posebno pri malom otporu, učinkovitost filtracije može doseći 60%–95%, a ima i određeni stupanj vodootpornosti, što ga čini prikladnim za okruženja s visokom-vlažnošću. Visoko{11}}učinkoviti filtarski papir za zrak (HEPA) uglavnom se koristi u čistim sobama ili radnim stolovima u rasponu od klase 10.000 do klase 100.000, ispušnim sustavima nuklearnih elektrana, vrhunskim-kućanskim usisavačima, pročistačima zraka i respiratorima. Ovaj proizvod ima izvrsnu otpornost na vlagu i vodu, s učinkovitošću filtracije od 99,9% do 99,9999%. Ultra{21}}visoko{22}}učinkoviti filtarski papir za zrak (UHEPA) uglavnom se koristi u tvornicama čipova i čistim sobama klase 100, klase 10 i klase 1.

Obični filter papir od biljnih vlakana ima učinkovitost filtracije od samo 16% do 87%, s najboljom propusnošću od 13%. Nasuprot tome, filter papir od ultra-finih staklenih vlakana ima učinkovitost filtracije od 99,99995% i propusnost od 0,00005%. Stoga je učinkovitost filtracije ultra-filter papira od staklenih vlakana iznimno visoka.

3.2 Papir za odvajanje baterija od staklenih vlakana

Papir za odvajanje od stakloplastike sastoji se od ultra-finih staklenih vlakana promjera od 0,5 do 4 μm koja ne sadrže nikakva organska veziva. Nekomprimirani papir od staklenih vlakana, proizveden postupkom izrade papira, ima više{4}}slojnu strukturu poput filca-formiranu od nasumično raspoređenih staklenih vlakana koja stvaraju relativno male,-kanale bez zakretnog momenta. Ovaj separator pokazuje znatno bolju izvedbu u usporedbi s običnim baterijskim separatorima u mnogim aspektima, kao što je visok kapacitet apsorpcije tekućine, velika brzina apsorpcije tekućine, dobra hidrofilnost, apsorpcija i zadržavanje elektrolita potrebnog za nazivni kapacitet baterije i održavanje njene visoke stope apsorpcije tekućine tijekom njenog vijeka trajanja. U međuvremenu, separatori od staklenih vlakana imaju veliku površinu, visoku poroznost, malu veličinu pora, visoku kemijsku čistoću i malo štetnih nečistoća, pokazujući izvrsnu otpornost na kiseline i otpornost na oksidaciju. Povezani patenti otkrivaju upotrebu kompozitnih materijala od staklenih vlakana kao supstrata za papir za odvajanje baterija, u potpunosti iskorištavajući otpornost staklenih vlakana na koroziju i dobru veličinu pora supstrata od staklenih vlakana, omogućujući dovoljno prodiranja elektrolita.

Učinak papira za odvajanje staklenih vlakana usko je povezan sa karakteristikama samog staklenog vlakna. Ultrafina staklena vlakna imaju male promjere, velike površine i visoku sposobnost vlaženja, što rezultira visokom stopom apsorpcije tekućine i malom veličinom pora u separatoru, pružajući snažan otpor prodiranju dendrita. Međutim, to također povećava otpornost, što zahtijeva odabir optimalne kombinacije. Duljina staklenih vlakana također utječe na performanse separatora; preduga vlakna se teško raspršuju i mogu flokulirati, što dovodi do neravnomjernog separatora. Ako je dijafragma prekratka, ujednačenost dijafragme je poboljšana, ali je čvrstoća mala; stoga treba odabrati optimalan raspon duljina.

3.3 Laminatni papir presvučen bakrom od staklenih vlakana

Laminatni papir presvučen bakrom od staklenih vlakana uglavnom se koristi kao podloga za laminate obložene bakrom. Ima ujednačen izgled, izvrsna električna svojstva, otpornost na toplinu, otpornost na otapala i izvrsnu kompatibilnost s epoksidnom smolom. Laminati obloženi bakrom proizvedeni korištenjem papira od staklenih vlakana mogu postići razine performansi usporedive s laminatima od staklene tkanine, što ih čini prikladnima za industrijske elektroničke proizvode. Konkretno, vrhunska svojstva post{3}}obrade papira od staklenih vlakana čine ga još popularnijim na tržištu. Impregnacija epoksidnom smolom ključni je proces u proizvodnji laminatnog papira obloženog staklenim vlaknima i bakrom. Impregnacija uključuje dva koraka: prvo, smola se nakuplja na površini papira od staklenih vlakana uz određeni stupanj suhoće; zatim, smola nakupljena na površini papira postupno teče prema staklenim vlaknima. Proces ljepljenja uključuje prodiranje otopine ljepila u papir od staklenih vlakana, istiskujući vlagu iz mokre papirne trake. Proces penetracije ima značajan utjecaj na svojstva dimenzioniranja. Eksperimenti su pokazali da je brzina prodiranja obrnuto proporcionalna kubu debljine vlakana; stoga je povećanje brzine prodiranja otopine za ljepljenje u papir od staklenih vlakana temeljna metoda za poboljšanje učinka ljepljenja. "Vakuum{10}}metoda dimenzioniranja" trenutno je relativno napredna tehnologija. Srž ove metode leži u posebnoj opremi koja se koristi u fazi pred-impregnacije. Njegov princip je sljedeći: tijekom pred-impregnacije, vakuumsko usisavanje se koristi za brzo prodiranje otopine za ljepilo s površine papira od staklenih vlakana u papir, dok se istovremeno uklanjaju mjehurići zraka iz otopine za ljepilo i vlakana.

4. Razvoj novog papira od fiberglasa

Stakloplastika se kombinira s vlaknima mekog drva, pri čemu staklena vlakna djeluju kao kostur za poboljšanje svojstava čvrstoće gotovog papira. Eksperimenti su pokazali da dodavanje 10% staklenih vlakana celulozi mekog drva može značajno poboljšati čvrstoću papira. Visoko{3}}kvalitetni papir pokazuje izvrsnu vlačnu čvrstoću i čvrstoću na trganje. Daljnja obrada, kao što je prskanje ljepilom, impregnacija i višeslojna laminacija, omogućuje da se koristi kao građevinski materijal za punjenje.

Papir od fiberglasa ima dobra svojstva apsorpcije zvuka. Premazivanje površine osnovnog papira od staklenih vlakana pigmentima, ljepilima, usporivačima plamena i sredstvima za spajanje, nakon čega slijedi sušenje i stvrdnjavanje, omogućuje njegovu upotrebu kao zvučno{1}}izolacijski i-otporni materijal u izgradnji zidova i unutarnjem uređenju. Obojeni papir od staklenih vlakana također nudi poboljšana dekorativna svojstva. Istraživanje je otkrilo da se poboljšanjem modela Johns On-Allard može izmjeriti učinak apsorpcije zvuka papirnih prostirki od staklenih vlakana s različitim poroznostima, pa čak i različitim duljinama vlakana.

Jedna japanska tvrtka uspješno je razvila papir od staklenih vlakana koristeći se postupkom izrade papira koji se može koristiti kao materijal za brtvljenje u automobilima i industrijskoj opremi. Ovaj papir sastoji se od vlakana kalcijevog karbonata promjera 6 μm i 0,16 μm. Sastoji se od μm staklenih vlakana, sepiolita, celulozne pulpe, itd., i ojačan stiren-butadien kaučukom i flokulantima.

Druga japanska tvrtka razvila je poroznu plastičnu cijev ojačanu staklenim vlaknima koristeći mokri proces proizvodnje papira. Proizvodni proces uključuje raspršivanje usitnjenih staklenih vlakana u smoli-koja sadrži vodu, njihovo dehidriranje u listove, namotavanje na cijev, umetanje u cilindrični kalup, zagrijavanje da se proširi, a zatim korištenje za dobivanje porozne plastične cijevi ojačane staklenim vlaknima. Ova plastična cijev ojačana staklenim vlaknima pokazuje izvrsna svojstva čvrstoće i može se koristiti u građevinarstvu, filtraciji i drugim područjima.

Podni slojevi ojačani staklenim vlaknima mogu učinkovito spriječiti pucanje ili skupljanje poda tijekom uporabe. Formirano staklo... Nakon rezanja na listove, stakloplastični papir se spaja polimernim ljepilom. U praktičnoj primjeni, papir od stakloplastike povećava čvrstoću, tvrdoću i krutost sloja poda, dok polimerno ljepilo ima određeni stupanj elastičnosti, sprječavajući deformacije uzrokovane toplinskim širenjem i skupljanjem. To ga čini novim i idealnim materijalom za podove.

Američki patent otkriva metodu za korištenje gips ploče obložene papirom od stakloplastike-za potporu ukrašavanja podova ili stropova kuća. Ovaj papir od stakloplastike proizvodi se miješanjem staklenih vlakana prosječnog promjera 8–17 μm i drugih umjetnih vlakana promjera manjeg od 5,5 μm, pri čemu staklena vlakna moraju činiti više od 30% ukupne mase proizvoda.

Tinjac je važan nemetalni mineral. Koristeći tehnologiju proizvodnje celuloze i papira, fragmenti tinjca mogu se koristiti kao sirovine za proizvodnju različitih... Dostupni su različiti tipovi papira od tinjca. Međutim, papir od tinjca koji se trenutno proizvodi općenito ima nisku čvrstoću, što otežava prilagodbu okolinama primjene visoke -čvrstoće. Patenti su otkrili upotrebu aramidnih istaloženih vlakana, kratkih aramidnih vlakana ili dodavanje skupnih vlakana između slojeva praškastog liskun papira za njegovo pojačanje. Sama staklena vlakna imaju visoka izolacijska svojstva i veliku čvrstoću, što ih čini izvrsnim ojačavajućim materijalom i potencijalnom zamjenom za aramidna vlakna. Provode se istraživanja o njegovom pojačavajućem učinku na papir od tinjca.

5. Sažetak i izgledi

U proteklom desetljeću, industrija staklenih vlakana u mojoj zemlji brzo se razvila, a Kina je dosljedno zadržala svoju poziciju najvećeg svjetskog proizvođača i korisnika staklenih vlakana. Primjena staklenih vlakana u industriji proizvodnje papira postupno je stekla popularnost s brzim razvojem industrije staklenih vlakana. Ovo je privuklo značajnu pozornost javnosti. "12. peto-godišnji plan" moje zemlje za razvoj industrije staklenih vlakana posebno naglašava potrebu za snažnim razvojem područja primjene proizvoda od staklenih vlakana, kontinuirano šireći opseg primjene staklenih vlakana, posebno u područjima kao što su otpornost na vatru, otpornost na toplinu i ojačanje. Plan poziva na razvoj različitih oblika proizvoda za olakšavanje uporabe, temeljno poboljšavajući kvalitetu industrije staklenih vlakana širenjem tržišta primjene te širenjem i produbljivanjem područja primjene. To će olakšati vezu između poduzeća staklenih vlakana i nizvodnih industrija, promičući razvoj i rast lanca industrije staklenih vlakana. To postavlja veće zahtjeve za razvoj i optimizaciju kvalitete vrsta papira od staklenih vlakana.

Funkcionalno iskorištavanje inherentnih svojstava staklenih vlakana i istraživanje njihove kombinacije s različitim sirovinama za proizvodnju papira omogućit će postizanje većeg uspjeha u posebnim proizvodima od papira.