絕緣紙在彎折過程中易斷裂,說明柔韌性不足,可從原材料選擇、生產工藝優化、后處理工藝改進以及添加劑使用等方面加以改善。
原材料選擇
1.纖維原料優化
選擇合適纖維種類:絕緣紙的柔韌性與纖維原料密切相關。天然纖維中,木漿纖維的長度和強度對柔韌性影響顯著。長纖維木漿能形成更緊密且有韌性的纖維網絡結構,增強絕緣紙的柔韌性。例如,針葉木漿纖維較長,可提高紙張的抗張強度和柔韌性。相比之下,短纖維的草漿柔韌性較差。因此,在生產絕緣紙時,應優先選用長纖維木漿,或適當提高長纖維木漿在原料中的比例。
纖維預處理:對纖維原料進行預處理,可改善其性能。例如,通過打漿工藝,使纖維分絲帚化,增加纖維之間的結合力。打漿度控制在適當范圍,能提高紙張柔韌性。過度打漿會使纖維切斷過多,降低紙張強度和柔韌性;打漿不足則纖維結合力弱,紙張疏松易斷裂。一般絕緣紙的打漿度控制在3045°SR較為合適。
2.添加特殊纖維或填料
特殊纖維增強:添加一些特殊纖維,如芳綸纖維、玻璃纖維等,能顯著提高絕緣紙的綜合性能。芳綸纖維具有高強度、高模量和良好的柔韌性,加入適量芳綸纖維可在不降低絕緣性能的前提下,大幅提高絕緣紙的柔韌性和抗撕裂性。例如,在絕緣紙原料中添加5%10%的芳綸纖維,可有效改善其彎折性能。
功能性填料:某些功能性填料也有助于提高絕緣紙柔韌性。例如,納米級的滑石粉、高嶺土等,它們能填充纖維間的空隙,使紙張結構更均勻,減少應力集中點。在絕緣紙生產中加入適量的納米滑石粉,可提高紙張的柔韌性和表面平滑度,降低在彎折過程中因應力集中而斷裂的風險。
生產工藝優化
1.濕法成型工藝改進
優化漿料濃度與成型速度:在濕法成型過程中,漿料濃度和成型速度對絕緣紙的結構和性能有重要影響。漿料濃度過高,纖維分布不均勻,易導致紙張局部過厚或過薄,影響柔韌性;濃度過低則生產效率低,紙張強度下降。合適的漿料濃度一般控制在0.5%1.5%。同時,成型速度過快,纖維來不及均勻分布,會使紙張內部結構疏松,柔韌性變差;速度過慢則影響生產效率。應根據設備和產品要求,合理調整成型速度,確保纖維均勻分布,形成緊密且有韌性的紙張結構。
真空脫水與壓榨工藝:真空脫水和壓榨是濕法成型的關鍵環節。真空脫水可去除多余水分,使纖維初步結合。適當提高真空度,能更有效地脫水,增強纖維間的結合力,但過高真空度可能導致纖維過度壓縮,降低柔韌性。壓榨過程可進一步排除水分,壓實紙張結構。合理控制壓榨壓力和時間,既能提高紙張的密度和強度,又能保持一定柔韌性。例如,采用逐步增加壓榨壓力的方式,避免壓力過大使紙張變硬變脆。
2.干燥工藝調整
控制干燥溫度與速度:干燥過程對絕緣紙的柔韌性影響較大。干燥溫度過高、速度過快,會使紙張表面水分迅速蒸發,內部水分來不及遷移,導致紙張表面收縮過快,產生內應力,降低柔韌性。應采用低溫慢速干燥方式,使紙張內部水分均勻遷移,減少內應力產生。一般干燥溫度控制在80120℃,干燥速度根據紙張厚度和設備性能合理調整,確保紙張干燥均勻,保持良好柔韌性。
干燥方式選擇:不同干燥方式對絕緣紙柔韌性有不同影響。熱風干燥是常見方式,但可能導致紙張兩面干燥不均,影響柔韌性。相比之下,紅外線干燥或微波干燥能使紙張內部水分子快速振動產熱,干燥更均勻,可有效提高紙張柔韌性。采用紅外線干燥時,通過調整紅外線強度和照射時間,使紙張均勻受熱干燥,減少因干燥不均引起的應力和變形。
后處理工藝改進
1.化學處理
柔軟劑處理:使用柔軟劑對絕緣紙進行處理,可有效提高其柔韌性。柔軟劑分子能滲透到纖維內部,降低纖維間的摩擦力,使纖維更易滑動,從而增加紙張柔韌性。例如,采用陽離子型柔軟劑,將絕緣紙浸泡在一定濃度的柔軟劑溶液中,然后進行干燥處理。柔軟劑濃度一般控制在0.5%2%,處理時間根據紙張厚度和設備情況確定,通常為1030分鐘。
表面活性劑處理:表面活性劑能降低紙張表面張力,改善紙張的潤濕性和柔韌性。例如,使用非離子表面活性劑,將其配制成一定濃度的溶液,通過涂布或浸漬方式處理絕緣紙。非離子表面活性劑濃度一般為0.2%1%,處理后紙張的柔韌性和抗水性都能得到一定程度提高。
2.物理處理
壓光處理:壓光可改善絕緣紙的表面平整度和柔韌性。通過壓光機對紙張施加一定壓力,使紙張表面纖維更加緊密排列,減少表面粗糙度,提高紙張的柔韌性和光澤度。壓光壓力一般控制在515MPa,根據紙張厚度和性能要求調整壓光次數,一般為25次。
拉伸處理:對絕緣紙進行適當拉伸處理,能使纖維沿拉伸方向排列,增強紙張的柔韌性和抗張強度。在拉伸過程中,控制拉伸倍數和速度,避免過度拉伸導致紙張斷裂。一般拉伸倍數控制在1.11.3倍,拉伸速度根據紙張性質和設備情況合理調整。
添加劑使用
1.增塑劑
作用原理:增塑劑能插入到絕緣紙的高分子聚合物鏈之間,削弱分子間的作用力,增加分子鏈的柔韌性和流動性,從而提高絕緣紙的柔韌性。例如,在絕緣紙生產過程中添加鄰苯二甲酸酯類增塑劑,可有效降低聚合物分子鏈間的相互作用,使紙張在彎折時分子鏈更易滑動,減少斷裂風險。
添加量控制:增塑劑的添加量需嚴格控制,添加過少無法達到預期的增塑效果,過多則可能影響絕緣紙的其他性能,如絕緣性能、機械強度等。一般增塑劑的添加量為絕緣紙原料質量的3%8%,具體添加量需通過實驗確定,以平衡柔韌性與其他性能要求。
2.抗氧劑與防老劑
性能保持:絕緣紙在使用過程中,可能因氧化和老化導致柔韌性下降。添加抗氧劑和防老劑能有效延緩氧化和老化過程,保持絕緣紙的柔韌性。抗氧劑可抑制自由基的產生和鏈式反應,防止高分子聚合物的氧化降解;防老劑能防止因光、熱、氧等因素引起的老化。例如,添加受阻酚類抗氧劑和苯并三唑類防老劑,可提高絕緣紙的耐老化性能,使其在長期使用中保持較好的柔韌性。
添加比例:抗氧劑和防老劑的添加比例一般為絕緣紙原料質量的0.5%2%。根據絕緣紙的使用環境和預期壽命,合理調整抗氧劑和防老劑的種類和添加比例,確保在提高柔韌性的同時,滿足絕緣紙的其他性能要求。
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