特種合成纖維紙及其生產方法
2023-06-05 08:21:36 1
專利名稱：特種合成纖維紙及其生產方法
技術領域：
本發明涉及的是一種合成纖維紙及其生產方法，特別涉及的是一種可廣泛用於機電、航空、航天、國防軍工、民用高新技術領域和高壓電設備、高溫環境中作絕緣材料，也常用於特殊用途的複合材料中作結構材料的特殊合成纖維紙及其生產方法。
壟斷目前市場的美國「杜邦」(Bopot)生產的聚芳醯胺纖維紙「羅蒙斯」(Nomex)，其配方等技術資料至今保密尚未公開。
鑑於以上原因，本發明的目的是為了克服以上不足，提供一種耐高溫、高壓，高強度，低變形，耐火阻燃，耐化學腐蝕及優良的絕緣持性，使用範圍廣的特種合成纖維紙。本發明的另一個目的是為了提供特種合成纖維紙的生產方法。
本發明的目的是這樣來實現的本發明特種合成纖維紙按重量份含有聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維50～80聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維20～50雲母粉 0～50上述的特種合成纖維紙按重量份含有聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維70～80聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維20～30用以上配比可生產出無充填特種合成纖維紙。
上述的特種合成纖維紙按重量份含有聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維60～70聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維30～40雲母粉 0～10用以上配比可生產出低充填特種合成纖維紙。雲母粉採用5～20μm效果最佳。
上述的特種合成纖維紙按重量份含有
聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維50～60聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維40～50雲母粉 10～50用以上配比可生產出高充填特種合成纖維紙。
上述的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維採用纖度1.5～2.0D、長度4～6m/m的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維，聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維採用纖度1.5～2.0D長度4～6m/m的聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維。
聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維(芳綸1414)為結構纖維，其結構式為
以對苯二甲醯氯和對苯二胺為原料，NMP-CaCl2作溶劑、低溫縮聚製得對苯撐對苯二甲醯胺樹脂經液晶紡絞，切短至所需長度或用沉降法直接製成短纖維。該纖維具有突出的高強度(最大抗張強度200CN/bctx)、抗剪切率0.29、斷裂伸長率3％)，高彈性模量(可達67K N/mm2)，高耐熱性(分解點500℃)，耐火阻燃，耐化學腐蝕和優良的絕緣性，故而以紙聚對苯撐對苯二甲醯胺為主體結構纖維製成的特種合成纖維紙也具有以上突出的優良性能。
由於合成纖維之間設有足夠的結臺力，不能如植物纖維那樣抄造成形，合成纖維之間的結合主要是靠纖維熔融粘接，而聚苯撐對苯二甲醯胺纖維沒有明顯的熔點，因此必須加入一定比例熔點較低的纖維作為粘接纖維，當合成纖維紙坯在接近粘接纖維熔點時軋壓、已軟化熔融的粘接纖維在壓力下將不熔的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維粘合成網絡狀達到定型的目的。本發明選用聚對苯二甲醯胺乙二醇酯纖維(滌綸)為粘接纖維，結構式
該纖維的軟化點238～240℃。熔點255～260℃，軟化溫度高於合成纖維紙使用溫度220℃，而且有較高強度，優良的電絕緣性，適當地加入聚對苯二甲醯胺乙二醇脂纖維作粘接纖維，不會過度降低合成纖維紙的物理機械指標和電絕緣性。當有充填時，粘接纖維用量應適當增加40～50(重量份)，最佳用量30(重量份)。
當特種合成纖維紙用於高電壓、頻繁或連續電暈放電場所時，需加入雲母粉混合抄紙，經雲母粉充填的產品耐電暈放電性得到加強，充填比例按用途可以從0～50(重量份)。當充填量達到50(重量份)(高充填)時，產品除具有原有的強度高、耐高溫等特性，還兼具雲母的特性。
本發明特種合成纖維紙的生產方法包括配料製漿，抄造成形，脫水，乾燥，預熱、預壓，高壓熱軋，切邊整形，其特徵是在配料製漿前按比例將部分未經處理的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維、聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維進行纖維開松離解，然後與經過處理的部分聚對苯撐對苯二甲酸胺纖維混合配料製漿。
上述的未經處理的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維與經過處理的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維的比例為1∶1～0.2(重量)。
上述的未經處理的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維與經過處理的聚對苯撐對苯二甲醯胺的比例為1∶0.34(重量)。
上述的工藝添加劑採用無機凝膠SM和/或聚氧乙烯PO。
上述的預熱溫度為240～250℃，預壓壓力為1～2帕，高壓熱軋時溫度為255～265℃，線壓力為500～3000N/cm。
本發明為了改善纖維在水中的分散性，在混合製漿時加入微量高粘性物質，使漿液具有一定的粘稠性，增加纖維在漿液中運動的阻力，延緩纖維的纏繞、絮集、使纖維在漿液中的懸浮分散得到改進，從而達到提高合成纖維紙勻度的目的。
抄造成形的紙坯中殘留的微量粘稠劑，給纖維一定的粘結，使紙坯在定形前保留一初始強度，在傳送和與胎布剝離時不至破裂，抄造過程才得以順利進行。
本發明採用的粘稠劑無機凝膠SM、聚氧乙烯PO可以單獨使用，也可以復臺使用，用量約0.3～0.8％，視粘稠劑的粘度和紙的型號、規格、抄紙機類型調整用量，一般而言，厚度薄的比厚的適當大些，有充填比無充填用量大。
為了提高抄造紙坯勻度，聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維進行表面處理是十分必要的，通過處理改變纖維的表面性狀，增加纖維對水的親和力，使纖維在水中分散懸浮時間更長。聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維的處理方法有多種，此處採用機械法或機械與化學複合的方法。即將聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維經打漿機打漿，通過打漿機對纖維的剪切、撕裂作用使纖維長度降低，表面粗化。打漿時可以加入微量工藝添加劑，混合打漿，這就是所謂的機械與化學複合法。在實際生產中也可以採用兩種長度的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維配合使用(特別適用於沉降法直接製得超短纖維)可以達到相同的效果。
針對特種合成紙既要有較好的抗張強度、伸長率、緊度，又要有較高的撕裂度和邊撕裂度，同時要有最好的抄造勻度的特點，為了解決撕裂度和抗張強度對纖維長度要求的矛盾，本發明以一定量未經處理的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維(較長纖維)為紙坯骨架，參配部份經過處理的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維(較短纖維)充填於未經處理的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維骨架之間，長短纖維交織更趨均勻，從而提高紙坯抄造勻度和纖維之間交叉密度。
表1 兩種聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維參配比例對紙坯物理機械性能的影響
從表1中看出，撕裂度和邊撕裂度隨經處理纖維用量增加而增加，抗張強度則隨未經處理纖維用量增加而降低。當兩種聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維配比在1∶0.34時比較適量，各方面的性能都得滿意的照顧。當用途不同，對紙的撕裂度和抗張強度提出特殊要求時，可按表1提示的關係改變兩種聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維的配比，即可製造出滿意的產品。
本合成纖維紙乾燥後的紙坯，因纖維之間結合力較弱，紙坯纖維疏鬆，機械性能弱，必須進行熱軋形定處理，使熔點較低的粘接纖維(滌綸短切絲)軟化、熔融、在壓力下將不熔的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維構成的纖維網絡粘接定形，使之達到預期的高性能。
為了讓紙坯有足夠的機械強度，能承受高壓熱軋時的強大張力不至斷裂，紙坯在送入高壓熱軋前應將紙坯通過預熱輥預熱至粘接纖維軟化點，並施以較低壓力預壓，使紙坯產生足夠的機械強度。
表2熱軋溫度與壓力
熱軋壓力愈高，特種合成紙密度(緊度)越大，通過變換熱軋輥壓力(線壓)，可以得密度(緊度)不同的型號產品。
當有充填時，為了使填充劑達到充分粘臺，應使粘合纖維更多熔融此時要適當提高熱軋溫度(265℃)。
充填劑(雲母粉)在配入纖維紙漿前與微量工藝添加劑一起進行高速均質攪拌製成料漿再加入，是保證工藝過程得以順利完成的必要措施。
為了不讓粘合纖維過度熔融，進而影響特種合成纖維紙的技術性能，預熱和熱軋溫度應精確控制在已選定的溫度，誤差±1℃。
由於紙坯導熱係數較低，熱傳導較慢，合成纖維紙的厚度愈大，預熱時愈長。
本發明特種合成纖維紙系高性能合成材料新品種。它是以聚芳醯胺合成纖維為主體原料，經特殊抄造工藝製成紙狀材料。耐高溫(適用在-190～310℃，220℃以下可長時間使用)，高強度，低變形，耐火阻燃，耐化學腐蝕及優良的電絕緣特性。根據用途適當改變纖維的性狀、配比和熱軋壓力，可製成低密度、中密度、高密度，按加入填充劑的比例，可製成無充填，低充填、高充填等型號。並可製成不同厚度(0.05-10mm，厚度在1.0m/m以上稱為纖維紙板)、不同幅寬規格。形成多種型號、規格的產品系列，以適用於不同技術應用領域。本發明特種臺成纖維紙可廣泛用於機電、航空、航天、國防軍工、民用高新技術領域、高壓電設備、高溫環境中作絕緣材料，也常用於特殊用途的複合材料中作結構材料。
下面介紹
具體實施例方式
圖1為本發明生產工藝流程圖。
實施例1
按下述比例配製本實施例1特種合成纖維紙。
聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維70kg聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維30kg上述的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維中有未經處理的纖度1.5D、長度6m/m的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維52kg，經過處理的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維18kg。聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維為纖度1.5D、長度6m/m的聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維。
實施例1的生產方法是參見圖1，將未經處理的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維和聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維進行開松離解後與經過處理的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維配料製漿，抄造成型，脫水，乾燥，在溫度為245℃、預壓壓力為2兆帕下預熱、預壓，在線壓力600N/cm、溫度260℃下熱軋，便得到密度為0.3～0.59/cm3的無充填低密度特種合成纖維紙；然後進行切邊整形、收卷，便得成品。在脫水時的廢水通過處理後可循環利用。
實施例2本實施例2特種合成纖維紙的配比與實施例1同。生產方法也基本與實施例1同，不同處是高壓熱軋時熱軋線壓力為1200N/cm，可製得密度為0.5～0.9g/m3的無充填中密度特種合成纖維紙。
實施例3本實施例3特種合成纖維紙的配比與實施例1同。生產方法也基本與實施例1同，不同處是高壓熱軋時熱軋線壓力為3000N/cm，可製得密度為0.9～1.2g/cm3的無充填高密度特種合成纖維紙。
實施例4按下述比例配製本實施例4特種臺成纖維紙聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維65kg聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維30kg雲母粉(粒度為5～10μm) 1kg上述聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維中有未經處理纖度1.5D、長度6m/m的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維45kg和經過處理的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維20kg，聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維採用纖度1.5D、長度4m/m的聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維。
本實施例4的生產方法基本與實施例1同，不同處是在配料製漿前將雲母粉、水、和微量工藝添加劑——聚氧乙烯混合均質後再加入上述聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維和聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維中配料製漿；在預熱預壓時預熱溫度250℃，預壓壓力為1.5兆帕；在高壓熱軋時溫度為265℃，線壓力為1500N/cm。
實施例5按下述比例配製本實施例5特種合成纖維紙聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維50kg聚對苯二甲酸乙醇脂纖維 50kg雲母粉(粒度為5～10μm) 50kg上述聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維中有未經處理的纖度1.5D、長度6m/m的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維40kg，經過處理的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維10kg，聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維，採用纖度2.0D、長度6m/m的聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維。
實施例5的生產方法與實施例4同。
實施例6按下述比例配製本實施例6特種合成纖維紙聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維60kg聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維40kg雲母粉(粒度為10～15μm) 10kg上述聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維中有未經處理的纖度2D、長度6m/m的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維45kg，經過處理的聚對苯撐二甲醯胺纖維15kg。聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維採用纖度2D、長度6m/m的聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維。
本實施例6的生產方法基本與實施例4同，不同處是在高壓熱軋時溫度為265℃，線壓力為2000N/cm。
實施例7
按下述比例配製本實施例7特種合成纖維紙聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維60kg聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維40kg雲母粉(粒度為10～20μm) 10kg上述聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維中有未經處理的纖度1.5D、長度6m/m的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維40kg和經過處理的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維20kg，聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維採用纖度1.5D、長度4m/m的聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維。
本實施例7的生產方法基本與實施例6同。
實施例8按下述比例配製本實施例8特種臺成纖維紙聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維50kg聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維50kg雲母粉(粒度為10～20μm) 50kg上述聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維中有未經處理的纖度1.5D、度6m/m的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維30kg和經過處理的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維20kg，聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維採用纖度1.5D、長度5m/m的聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維。
本實施例8的生產方法基本與實施例6同，實施例9按下述比例配製本實施例9特種合成纖維紙聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維50kg聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維50kg上述聚對撐對苯二甲醯胺纖維纖度1.5，長度6m/m，聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維纖度1.5D、長度4m/m。生產方法與實施例3基本相同，不同處為配料前進行打漿處理。
本發明特種合成纖維紙可按用戶的特殊要求，依據參配比例和熱軋工藝參數與特種合成纖維紙物理機械指標的依存關係，改變配比和熱軋工藝參數，製成可滿足用戶特殊要求的產品型號和規格。
權利要求
1.特種合成纖維紙，其特徵在於該合成纖維紙按重量份含有聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維70～80聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維20～50雲母粉 0～50
2.根據權利要求1所述的特種合成纖維紙，其特徵在於合成纖維紙按重量份含有聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維70～80聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維20～30
3.根據權利要求1所述的特種臺成纖維紙，其特徵在於合成纖維紙按重量份含有聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維60～70聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維30～40雲母粉 0～10
4.根據權利要求1所述的特種合成纖維紙，其特徵在於合成纖維紙按重量份含有聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維50～60聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維40～50雲母粉 10～50
5.根據權利要求1所述的特種臺成纖維紙，其特徵在於聚對苯撐對苯二甲醯胺採用纖度1.5～2.0D、長度4～6m/m的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維，聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維採用纖度1.5～2.0D、長度4～6m/m的聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維。
6.權利要求1所述的特種合成纖維紙的生產方法，其特徵在於生產方法包括配料製漿，抄造成形，脫水，乾燥，預熱，預壓，高壓熱軋，切邊整形，其特徵在於配料製漿前按比例將部分未經處理的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維、聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維進行纖維開松離解，然後與經處理的部分聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維進行配料製漿。
7.根據權利要求6所述的特種合成纖維紙的生產方法，其特徵在於未經處理的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維與經過處理的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維的比例為1∶1～0.2(重量)。
8.根據權利要求7所述的特種合成纖維紙的生產方法，其特徵在於未經處理的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維與經過處理的聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維的比例為1∶0.34(重量)。
9.根據權利要求6所述的特種合成纖維紙的生產方法，其特徵在於配料製漿前，還應將雲母粉和工藝添加劑混合均質然後進行配料製漿。
10.根據權利要求9所述的特種臺成纖維紙的生產方法，其特徵在於工藝添加劑採用無機凝膠和/或聚氧乙烯。
11.根據權利要求6-10所述的特種合成纖維紙的生產方法，其特徵在於預熱溫度為240～250℃，預壓壓力為1～2兆帕，高壓熱軋時溫度為255～265℃，線壓力為500～3000N/Cm。
全文摘要
本發明提供了一種特種合成纖維紙。該合成纖維紙中含有聚對苯撐對苯二甲醯胺纖維、聚對苯二甲酸乙二醇脂纖維、雲母粉。該合成纖維紙耐高溫,高強度,低變形,耐火阻燃,耐化學腐蝕及優良的電絕緣特性,可廣泛用於機電、航空、航天、國防軍工、民用高技術領域和高壓電設備、高溫環境中作絕緣材料,也常用於特殊用途的複合材料中作結構材料。
文檔編號D21H27/12GK1222604SQ99114
公開日1999年7月14日 申請日期1999年1月22日 優先權日1999年1月22日
發明者王興禮 申請人:四川省對外經濟貿易總公司