芳綸1313紙?jiān)陂L(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)上抄造研究

楊 正 超

（上海市造紙學(xué)會(huì)，　上海　200063）

芳綸1313紙?jiān)陂L(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)上抄造研究

楊 正 超

（上海市造紙學(xué)會(huì)，上海200063）

芳綸紙生產(chǎn)要選好原料短切纖維和沉析漿：短切纖維須分散均勻，沉析漿應(yīng)精漿處理。纖維懸浮體流送的漿道要簡(jiǎn)短、光潔，采用合適的脫水元件，網(wǎng)部脫水要緩慢，建議用斜網(wǎng)脫水成形，以達(dá)到組織均勻的紙頁(yè)。

芳綸1313紙長(zhǎng)網(wǎng)抄造原料選擇配比漿料流送網(wǎng)部成形

1　芳綸紙性能、應(yīng)用和生產(chǎn)方式

芳綸1313紙（以下簡(jiǎn)稱芳綸紙）是由短切纖維和沉析纖維按適當(dāng)比例混合，在紙機(jī)上抄造，之后經(jīng)復(fù)合熱壓后加工成所需要的各種產(chǎn)品。芳綸、碳纖維和高強(qiáng)膜聚乙烯為世界公認(rèn)的三大高性能纖維。制造芳綸紙關(guān)鍵技術(shù)是:芳綸纖維原料、紙機(jī)抄造及復(fù)合熱壓后加工。原料確定后，紙機(jī)抄造是技術(shù)的難點(diǎn)，紙基優(yōu)劣直接影響復(fù)合熱壓后加工質(zhì)量及最終產(chǎn)品使用時(shí)的力學(xué)性能和電氣性能。曾在長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)上試抄過(guò)。因此，以此為主題與同仁一起進(jìn)行交流。

1.1性能簡(jiǎn)介

芳綸紙是全球公認(rèn)的高品質(zhì)電絕緣材料，具有優(yōu)良的介電強(qiáng)度和較低的損耗因素，良好的力學(xué)強(qiáng)度。它對(duì)潮濕不敏感，耐低溫性、耐輻射性、耐氟利昂及其他制冷劑、化學(xué)穩(wěn)定性突出，無(wú)毒、阻燃和優(yōu)良的電氣強(qiáng)度等。

1.2主要應(yīng)用

廣泛應(yīng)用于高端電器、能源電力、交通運(yùn)輸、軍工國(guó)防、航空航天等領(lǐng)域,是重要的基礎(chǔ)材料。常作為高溫絕緣材料，用于變壓器、印制線路板和磁波防護(hù)材料等；也可做防火裝飾材料，用于高速列車；還可制成蜂窩復(fù)合材料制作隱身結(jié)構(gòu)，制造飛機(jī)機(jī)翼、水平尾翼和機(jī)身壁板等。

1.3生產(chǎn)方式

芳綸紙濕法抄造目前采用有圓網(wǎng)、長(zhǎng)網(wǎng)和斜網(wǎng)紙機(jī)。在長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)上試制紙幅1 120 mm，車速28 m/min，定量為25 g/m2芳綸紙，基本情況尚好。這里與大家一起交流、分享，宗旨是不斷提升我國(guó)芳綸紙抄造技術(shù)，提高紙頁(yè)勻度及產(chǎn)品質(zhì)量，以滿足復(fù)合熱壓后加工及使用要求。

2　紙機(jī)抄造

在長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)上抄造芳綸紙，重點(diǎn)要關(guān)注以下幾個(gè)方面:

2.1原料選擇

制造芳綸紙，選用二種不同形態(tài)的纖維，一是“短切纖維”（aramid short fiber）,二是“沉析纖維”（fibrid）。

（1）短切纖維。由連續(xù)長(zhǎng)絲切成的短段纖維，長(zhǎng)度約6.3 mm、直徑約0.01 mm，在紙中起到增強(qiáng)作用，使紙具有較高力學(xué)強(qiáng)度和抗撕強(qiáng)度[1]。目前全球生產(chǎn)芳綸纖維總共9家，其中國(guó)外4家、國(guó)內(nèi)5家，其生產(chǎn)規(guī)模、質(zhì)量檔次參差不齊，所以選購(gòu)時(shí)須注意:生產(chǎn)要具有相當(dāng)規(guī)模，工藝成熟、穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量好的廠商。首先，選造紙專用的芳綸纖維，長(zhǎng)絲加工時(shí)不上油，以免去洗滌工序；其次，聚合度要大，聚合度也即分子量的大小，分子量大的成絲強(qiáng)度好。為此外購(gòu)的長(zhǎng)絲如漿液，均以聚合度較大為好，也是保證紙張強(qiáng)度的根本[2];第三，必須防止纖維端部的“融合”，即切割時(shí)切刀摩擦產(chǎn)生的熱量會(huì)使短切纖維兩端局部融化，使纖維黏成束，在水中不易分散成單根纖維[3]。

（2） 沉析纖維（沉析漿）。沉析纖維又稱沉析漿。采用特殊方法制成，是不規(guī)則的類似植物纖維紙漿形成的微段，長(zhǎng)1～7 mm，長(zhǎng)寬比50～1 000，形成撕碎的薄膜條帶或拉斷的亂絲，從纖毛狀至帚條狀，它可單獨(dú)成紙，賦予紙頁(yè)以紙的通性[1]。沉析漿叩介度和白度要高些:叩介度高有利于與短切纖維結(jié)合、成紙均勻；白度高紙頁(yè)外觀質(zhì)量佳。

2.2纖維配比

芳綸紙的強(qiáng)度性能主要由短切纖維來(lái)承擔(dān)，而沉析纖維主要承擔(dān)芳綸紙的電氣性能[4]。芳綸紙應(yīng)用在絕緣方面，常用短切纖維40%左右，沉析漿約為60%。短切纖維與沉析漿的適當(dāng)配比，是獲得不同性能芳綸紙的重要因素之一。因此，它的配比由產(chǎn)品最終用途而確定。

2.3纖維的分散與精漿

（1）短切纖維的分散。短切纖維屬于合成纖維，在化學(xué)結(jié)構(gòu)上沒(méi)有植物紙漿所具有的大量親水性羥基，在物理結(jié)構(gòu)上也沒(méi)有植物纖維所具有大量毛細(xì)結(jié)構(gòu)，難以吸水潤(rùn)脹，均勻穩(wěn)定地懸浮在水中。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)同長(zhǎng)度大于6 mm稱為長(zhǎng)纖維，如此長(zhǎng)纖維勢(shì)必更易于絮聚纏繞或纖維成束，因此，纖維的均勻分散在抄造前是必須的，鑒于目前國(guó)內(nèi)缺乏長(zhǎng)纖維分散的專用設(shè)備，只得借助于化學(xué)助劑來(lái)達(dá)到此目的。

在分散及紙機(jī)抄造時(shí)，水質(zhì)也是要考慮到的。以上海為例，冬季長(zhǎng)江為枯水期，長(zhǎng)江口易受鹽水入侵，使水的硬度提高，鈣、鎂、鐵等金屬離子在紙中，會(huì)增加芳綸紙的絕緣損耗，易被電壓擊穿，所以，水要經(jīng)預(yù)處理，除去水中金屬離子等雜質(zhì)。

纖維分散程度的表征方法，簡(jiǎn)易地通過(guò)直觀方法，若對(duì)纖維容積等前后進(jìn)行比對(duì)分析。精準(zhǔn)地可采用儀器檢測(cè)來(lái)加以評(píng)判，通過(guò)水溶液的表面張力，動(dòng)電電位和吸光度等參數(shù)來(lái)表征纖維的潤(rùn)滑或分散性能[5]。纖維分散需要反復(fù)試驗(yàn)，才能選定助劑和確定用量。PEO是目前較常用的，稀釋比較困難，要現(xiàn)配現(xiàn)用。尤其在夏季高溫時(shí)，配制好的低濃度PEO 存放數(shù)小時(shí)后降解十分明顯。選用滲透劑、表面活性劑和分散劑，采用非離子型的、且相容性要好。

（2）沉析漿的精漿。沉析漿要經(jīng)精漿(refining)加工處理，以消除漿點(diǎn)子和提高叩介度。叩介度在60～80oSR為好，可增大其比表面積和比體積，使其分絲化良好，細(xì)纖維化作用明顯。這樣與短切纖維結(jié)合時(shí)起到支撐架橋作用；網(wǎng)部濾水阻力相應(yīng)會(huì)增大、泄水延緩，有利于成形均勻和提高濕強(qiáng)度。

2.4纖維懸浮體的流送

短切纖維和沉析漿分別經(jīng)分散與精漿后混合，進(jìn)入流送系統(tǒng)(approach flow systems)。流送設(shè)備是整個(gè)造紙機(jī)抄造質(zhì)量的關(guān)鍵性設(shè)備。漿道要簡(jiǎn)短、光潔，最好采用不銹鋼材。一般根據(jù)漿料的特性、濃度、流量及總壓頭，可按漿泵產(chǎn)品目錄選擇漿泵，常用的是離心式漿泵，但如此長(zhǎng)纖維易在葉輪入口處掛漿，會(huì)出現(xiàn)壓力和電流下降，流量不足的現(xiàn)象。建議采用雙缸活塞泵，活塞泵的流量由泵缸直徑、活塞行程及活塞每分鐘的往復(fù)次數(shù)確定；揚(yáng)程取決于裝置特性（變化）。抄造時(shí)使用的是現(xiàn)有的方錐管布漿器和普通的敞開(kāi)式流漿箱，建議用擴(kuò)散式流漿箱為好。

2.5網(wǎng)部成形

利用現(xiàn)有的裝備條件，在長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)上抄造，要因事制宜。網(wǎng)部是一個(gè)復(fù)雜的脫水（drainage）和沉積（compaction）的過(guò)程，要選擇合適的脫水元件，使紙幅成形均勻。

（1）使用三層成形網(wǎng)。采用2/8綜三層成形網(wǎng)，網(wǎng)面用較細(xì)直徑的經(jīng)、緯線及平紋組織結(jié)構(gòu)（一上一下），造抄的紙頁(yè)平整度和勻度較好；網(wǎng)底用較粗直徑的經(jīng)、緯線，以提高成形網(wǎng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和使用壽命；中間層用成對(duì)的緯線將面層與底層緊密地連成一體。三層成形網(wǎng)漿料留著率高、紙頁(yè)針眼少、網(wǎng)痕淺，抄造的紙頁(yè)質(zhì)量好。選用時(shí)要注意透氣度、濾水率和纖維支撐指數(shù)（點(diǎn)）等技術(shù)參數(shù)。

（2）堰板、成形板和脫水板。調(diào)節(jié)控制好堰板（slice）的開(kāi)口度，采用速度成形，調(diào)整好噴漿上網(wǎng)的角度和速度；用成形板（forming board）來(lái)延緩泄水，也有助于自身勻化；使用脫水板(hydrofoil)產(chǎn)生較長(zhǎng)的真空區(qū)，與案輥相比，真空脈沖小、脫水緩慢且平穩(wěn)。用以上脫水元件及網(wǎng)案的搖振，來(lái)改善紙頁(yè)的勻度。

（3）要有真空轉(zhuǎn)移裝置。前面已闡述過(guò)，芳綸纖維與植物纖維在化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)上有很大差異，芳綸懸浮體在網(wǎng)部脫水過(guò)快，成形后結(jié)合力差，濕強(qiáng)度低，紙頁(yè)又薄，網(wǎng)部到濕部壓榨用人工剝離轉(zhuǎn)移比較困難、易斷紙。因此，從網(wǎng)部到濕部結(jié)構(gòu)要緊湊，需有真空吸紙轉(zhuǎn)移裝置（suction pickup roll），使?jié)窦堩?yè)從網(wǎng)部能平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移至壓榨部。

3　問(wèn)題與建議

采用常規(guī)工藝和普通長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)來(lái)抄造芳綸紙是很勉強(qiáng)的，出現(xiàn)紙頁(yè)縱橫向強(qiáng)度差別明顯，勻度差問(wèn)題突出等。建議:芳綸短切纖維表面改性處理，來(lái)改善其分散效果及提高力學(xué)強(qiáng)度；采用斜網(wǎng)或?qū)Ｓ眉垯C(jī)設(shè)備來(lái)提升紙頁(yè)質(zhì)量，斜網(wǎng)上網(wǎng)濃度低，成形器脫水是通過(guò)真空抽吸作用將纖維“沉積”在網(wǎng)上，真空抽吸是可調(diào)節(jié)控制的，這些都有利于芳綸纖維均勻成紙。

[1]陸趙情.芳綸1313纖維造紙技術(shù)研究及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)[D].陜西:陜西科技大學(xué),2014.

[2]黃克衡.芳綸1313紙機(jī)械強(qiáng)度和相關(guān)工藝[J].上海造紙,2007,38(1):39-41.

[3]劉俊華,張美云,陸趙情,等.合成纖維的抄造、表征及紙頁(yè)成型處理[J].華東紙業(yè),2013,44(3):11-12.

[4]張素鳳,張美云,何方,等.芳綸紙勻度分量和定量對(duì)性能的影響[J].中國(guó)造紙,2008(7):20-22.

[5]關(guān)曉宇,錢(qián)曉明,楊棹航.合成纖維在水中的分散手段與表征方法[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,2015(8):15-18.

Aramid 1313 sheet in fourdrinier machine

YANG Zhengchao
(Shanghai association of paper makingShanghai,200063)

To choose the right aramid short fiber and fibrid,Uniform dispersion of aramid short fiber,fibrid should be Refined pulp treatment,the suspension flow channel is short And smooth,by adopting proper drainage elements,wire section drainage to slow .advise to use inclined wire former ,in order to achieve a uniform tissue paper ,the roll surface contacting with paper sheet should be chrome plated.

aramid 1313 sheet ,fourdrinier paper-making