CN110886145A - 一种间位芳纶厚纸热压成型方法 - Google Patents

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Abstract

一种间位芳纶厚纸热压成型方法，将多层定量为20~150g/m2的间位芳纶原纸按多工位放卷直接进行一次热压复合成型，依靠间位芳纶原纸中沉析纤维在高温下实现玻璃化转变，软化熔融，将间位芳纶原纸中短切纤维包裹并实现层间紧密结合，形成多层间位芳纶原纸复合形成的间位芳纶厚纸。本发明不通过胶粘复合，不引入杂质，为纯芳纶成分，能实现一次性热压复合成型，且可以有效集合低定量芳纶纸匀度好的特点，避免高定量芳纶纸成型匀度差影响成纸性能。本发明制备的芳纶纸能实现连续化批量生产，简单高效、损耗率低，制得的芳纶纸匀度高、结构致密。

Description

一种间位芳纶厚纸热压成型方法
技术领域
本发明涉及到一种间位芳纶厚纸制作方法，尤其是指一种间位芳纶厚纸热压成型方法，该种间位芳纶厚纸热压成型方法可不通过胶粘复合，不引入其余杂质，为纯芳纶成分，且能实现一次性热压复合成型；属于间位芳纶厚纸制作技术领域。
背景技术
间位芳纶纸属于芳纶纸中的一种，间位芳纶纸以其出色的耐高温绝缘性，成为高品质功能性纤维的一种；间位芳纶纸最突出的特点就是耐高温，可在220℃高温下长期使用而不老化，其电气性能与机械性能可保持10年之久，而且尺寸稳定性极佳，在250℃左右时，其热收缩率仅为1%；短时间暴露于300℃高温中也不会收缩、脆化、软化或者熔融；在超过370℃的强温下才开始分解；400℃左右才开始碳化––如此高的热稳定性在目前有机耐温纤维中是很少有的。
目前间位芳纶纸主要是由芳纶短切纤维及沉析纤维按一定的配比，经过打浆后，再由造纸机制备成间位芳纶原纸，原纸定量较低、厚度较薄，为了提高厚度，一般会采用多次热压成型制作成间位芳纶厚纸；但现有芳纶成型厚纸受限于设备制约，最大仅能生产0.76mm厚度的产品；而且采用多次热压成型，增加了操作工序，提升了人工、能耗等成本，造成损耗率上升，同时多次热压易使已成型成纸遭受二次破坏，不利于综合性能，因此很有必要对此加以改进。
通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：
1、专利号为CN201510153566.2，名称为“基于间位芳纶的导电纸、导电带及其制备方法”，申请人为：圣欧芳纶(淮安)有限公司的发明专利，该专利公开了一种基于间位芳纶的导电纸及其导电带，所述导电纸的制备方法包括以下步骤：a)将间位芳纶短纤维和间位芳纶浆粕在水中混合，水中加入导电高分子材料，使间位芳纶短纤维和间位芳纶浆粕的表面都涂上所述导电高分子材料；b)采用斜网成型器对所述混合液进行湿法抄造处理，制成原纸；c)将所述原纸进行压光形成导电纸，压光时的温度大于等于间位芳纶的玻璃化转变温度。
2、专利号为CN200910216913.6，名称为“制备间位芳纶纸所用的浆料、生产方法及由该浆料制成的间位芳纶纸及生产方法”，申请人为：烟台美士达特种纸业股份有限公司;烟台氨纶集团有限公司的发明专利，该专利公开了一种制备间位芳纶纸的方法，其中，依次包括以下步骤：浆料上网成型，压榨、干燥，高温压光处理；在所述的浆料上网成型过程中，上网成型工序中选用专用斜网成型器斜网成型技术，用压力筛进行筛选，保留良浆上网；浆速和网速的比值为0.96～1.02∶1之间；上网浓度在0.01～0.05％；所述压榨、干燥工序依次为：首先所述压榨工序采用双辊双毯一道压榨脱水，压榨线压力为80～120kN/m；其次所述干燥工序为接触式干网辅助烘缸干燥，烘干温度为80～115℃，烘干时间为0.5～2分钟；所述高温压光处理工序中，高温压光工作温度为200～380℃，以100～350kN/m线压条件热压成型。
3、专利号为CN201610028081.5， 名称为“一种高平滑绝缘用间位芳纶纸的制备方法”，申请人为：烟台民士达特种纸业股份有限公司的发明专利，该专利公开了一种高平滑绝缘用间位芳纶纸的制备方法，通过将间位芳纶沉析纤维筛选出纤维长度分布≥100目的浆料A和纤维长度分布＜100目的浆料B；将浆料A与粗间位芳纶短切纤维充分混合分散，进行成型抄造得到芯层湿纸幅；将浆料B与超细间位芳纶短切纤维充分混合分散，进行成型抄造得到面层湿纸幅和底层湿纸幅；按照面层、芯层和底层湿纸幅的顺序从上到下复合，然后压榨、干燥后得到芳纶原纸，再进行浸润处理，将浸润后的芳纶原纸热压成型，制得高平滑绝缘用间位芳纶纸。
通过对上述这些专利的仔细分析，这些专利虽然都涉及了芳纶纸的制作方法，也提出了一些改进技术方案，同时专利号为CN201510153566.2，名称为“基于间位芳纶的导电纸、导电带及其制备方法”的发明专利还提出了采用所述间位芳纶短纤维和所述间位芳纶浆粕制成的原纸基层、原纸面层和原纸底层，所述原纸面层、原纸基层和原纸底层一次性热压复合，所述原纸面层、原纸基层和原纸底层中均匀分布有所述导电高分子材料，所述原纸基层的厚度大于所述原纸面层的厚度，但通过仔细分析，该专利只是限定于制作一种导电纸，导电纸原纸基层、原纸面层和原纸底层复合，而并非是多层间位芳纶纸复合，因此在实际制作间位芳纶厚纸的过程中仍都是采用多次热压的方式成型，所以前面所说的问题依然存在，仍有待进一步加以研究改进。
发明内容
本发明的目的在于针对现有间位芳纶厚纸的制作过程中，普遍采用间位芳纶原纸经过多次热压成型的方式，最大仅能生产0.76mm厚度的产品；操作步骤复杂，而且采用多次热压成型，增加了操作工序，提升了人工、能耗等成本，造成损耗率上升，同时多次热压易使已成型成纸遭受二次破坏，不利于综合性能等不足之处，提出一种新的间位芳纶厚纸的制作方法，该种新的间位芳纶厚纸的制作方法所制作出来的间位芳纶厚纸的最大厚度可达0.90mm，且能实现连续化生产，简单高效、损耗率低。本发明不通过胶粘复合，不引入杂质，为纯芳纶成分，能实现一次性热压复合成型，且可以有效集合低定量芳纶纸匀度好的特点，避免高定量芳纶纸成型匀度差影响成纸性能。
为了达到这一目的，本发明提供了一种间位芳纶厚纸热压成型方法，将多层定量为20~150g/m2的间位芳纶原纸按多工位放卷直接进行一次热压复合成型，依靠间位芳纶原纸中沉析纤维在高温下实现玻璃化转变，软化熔融，将间位芳纶原纸中短切纤维包裹并实现层间紧密结合，形成多层间位芳纶原纸复合形成的间位芳纶厚纸。
进一步地，所述的按多工位放卷直接进行热压复合是将多层定量为20~150g/m2的间位芳纶原纸分别放置到热压设备放卷部位的多工位放卷装置上，由多工位放卷装置放卷，并通过带有预热装置的热压设备进行热压复合，形成间位芳纶厚纸。
进一步地，所述的带有预热装置的热压设备为在热压辊之前设置有预热装置，通过预热装置对多层间位芳纶原纸进行预热处理，预热温度为40-300℃可调，对间位芳纶原纸进行干燥处理，以保证经预热处理的芳纶原纸水分为0~4%。
进一步地，所述的预热装置为加热辊加热或红外加热，或两者的结合的复合加热装置；通过预热装置对间位芳纶原纸进行预热处理。
进一步地，所述的多工位放卷装置的放卷装置为2~7个，每一个放卷装置均配有单独的张力控制系统和断纸检测系统。
进一步地，所述的热压设备进行热压复合是采用大辊径双辊热压复合；所述大辊径双辊热压的辊直径为Φ600~Φ1200mm，有效压区长度为3~20mm，热压温度为240~400℃。
进一步地，所述的双辊热压复合为多层间位芳纶原纸在多工位放卷机放卷后，通过上下对置设置的两个大辊径热压辊进行热压复合，通过上下两个热压辊的协同作用使得多层间位芳纶原纸更容易变为熔化或半融化状态，通过调整两热压辊之间的压力，控制产品需要的厚度，并保证多层间位芳纶原纸在两热压辊控制一定的压力下熔化或半融化状态被相互挤压的均匀，防止物体加热不均匀的现象。
进一步地，所述的依靠间位芳纶原纸中沉析纤维在高温下实现玻璃化转变，软化熔融是直接将经过预热处理的间位芳纶原纸通过热压设备，在热压温度为240~400℃，压辊的压力控制在1~10MPa，利用高温热压使得间位芳纶原纸中的沉析纤维直接发生玻璃化转变，形成软化熔融状态，通过熔融使得多层间位芳纶原纸相互熔融结合在一起。
进一步地，所述的将间位芳纶原纸中短切纤维包裹并实现层间紧密结合是在多层间位芳纶原纸相互熔融在一起的时候，通过热压的压力使得熔融的沉析纤维将短切纤维包裹起来实现层间紧密结合。
本发明的优点在于：
本发明通过多层间位芳纶原纸直接一次热压复合成型，并通过多层间位芳纶原纸中沉析纤维在高温下实现玻璃化转变，软化熔融，使得多层间位芳纶原纸热压复合成间位芳纶厚纸，具有可以有效集合低定量芳纶纸匀度好的特点，避免高定量芳纶纸成型匀度差影响成纸性能，制备的间位芳纶厚纸的最大厚度可达0.90mm，且能实现连续化批量生产，操作简单高效、损耗率低。本发明不通过胶粘复合，不引入杂质，为纯芳纶成分。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步阐述本发明。
实施例一
一种间位芳纶厚纸热压成型方法，将5层定量为20~150g/m2的间位芳纶原纸放置到五工位放卷热压成型设备中，按五工位放卷直接进行一次热压复合成型；在热压成型过程中，依靠间位芳纶原纸中沉析纤维在高温下实现玻璃化转变，软化熔融，将间位芳纶原纸中短切纤维包裹并实现层间紧密结合，形成五层间位芳纶原纸复合形成的间位芳纶厚纸。
所述的按五工位放卷直接进行热压复合是将5层定量为20~150g/m2的间位芳纶原纸分别放置到热压设备放卷部位的五工位放卷装置上，由五工位放卷装置放卷，并通过带有预热装置的热压设备进行热压复合，形成间位芳纶厚纸。
所述的带有预热装置的热压设备为在热压辊之前设置有预热装置，通过预热装置对多层间位芳纶原纸进行预热处理，预热温度为40-300℃可调，对间位芳纶原纸进行干燥处理，以保证经预热处理的芳纶原纸水分为0~4%。
所述的五工位放卷装置的放卷装置为5个，且每一个放卷装置均配有单独的张力控制系统和断纸检测系统。
所述的预热装置为加热辊加热，在热压辊之前设置预热加热辊；通过预热加热辊对间位芳纶原纸进行预热处理。
所述的热压设备进行热压复合是采用大辊径双辊热压复合；所述大辊径双辊热压的辊直径为Φ600~Φ1200mm，有效压区长度为3~20mm，热压温度为240~400℃。
所述的双辊热压复合为五层间位芳纶原纸在五工位放卷机放卷后，通过上下对置设置的两个大辊径热压辊进行热压复合，通过上下两个热压辊的协同作用使得五层间位芳纶原纸更容易变为熔化或半融化状态，通过调整两热压辊之间的压力，控制产品需要的厚度，并保证五层间位芳纶原纸在两热压辊控制一定的压力下熔化或半融化状态被相互挤压的均匀，大大解决了物体加热不均匀的现象，大大的提高了产品的质量。
所述的依靠间位芳纶原纸中沉析纤维在高温下实现玻璃化转变，软化熔融是直接将经过预热处理的间位芳纶原纸通过热压设备，在热压温度为240~400℃，压辊的压力控制在6~8MPa，利用高温热压使得间位芳纶原纸中的沉析纤维直接发生玻璃化转变，形成软化熔融状态，通过熔融使得五层间位芳纶原纸相互熔融结合在一起。
所述的将间位芳纶原纸中短切纤维包裹并实现层间紧密结合是在五层间位芳纶原纸相互熔融在一起的时候通过热压的压力使得熔融的沉析纤维将短切纤维包裹起来实现层间紧密结合。
实施例二
实施例二的原理与实施例一是一样的，只是工艺上稍微有所不同，为一种间位芳纶厚纸热压成型方法，将7层定量为50~100g/m2的间位芳纶原纸放置到七工位放卷热压成型设备中，按七工位放卷，直接进行一次热压复合成型；在热压成型过程中，依靠间位芳纶原纸中沉析纤维在高温下实现玻璃化转变，软化熔融，将间位芳纶原纸中短切纤维包裹并实现层间紧密结合，形成多层间位芳纶原纸复合形成的间位芳纶厚纸。
所述的按七工位放卷直接进行热压复合是将七层定量为50~100g/m2的间位芳纶原纸分别放置到热压设备放卷部位的七工位放卷装置上，由七工位放卷装置放卷，并通过带有预热装置的热压设备进行热压复合，形成间位芳纶厚纸。
所述的带有预热装置的热压设备为在热压辊之前设置有预热装置，通过预热装置对多层间位芳纶原纸进行预热处理，预热温度为100-300℃可调，对间位芳纶原纸进行干燥处理，以保证经预热处理的芳纶原纸水分为0~4%。
所述的七工位放卷装置的放卷装置为7个，且每一个放卷装置均配有单独的张力控制系统和断纸检测系统。
由于整体厚度较厚，所以采用的预热装置为加热辊加热和红外加热结合的复合加热装置，在热压辊之前设置加热辊加热和红外加热结合的复合加热装置；通过加热辊加热和红外加热结合的复合加热装置对间位芳纶原纸进行预热处理。
所述的热压设备进行热压复合是采用大辊径双辊热压复合；所述大辊径双辊热压的辊直径为Φ1000~Φ1200mm，有效压区长度为10~20mm，热压温度为300~400℃。
所述的双辊热压复合为七层间位芳纶原纸在七工位放卷机放卷后，通过上下对置设置的两个大辊径热压辊进行热压复合，通过上下两个热压辊的协同作用使得七层间位芳纶原纸更容易变为熔化或半融化状态，通过调整两热压辊之间的压力，控制产品需要的厚度，并保证七层间位芳纶原纸在两热压辊控制一定的压力下熔化或半融化状态被相互挤压的均匀，大大解决了物体加热不均匀的现象，大大的提高了产品的质量。
所述的依靠间位芳纶原纸中沉析纤维在高温下实现玻璃化转变，软化熔融是直接将经过预热处理的间位芳纶原纸通过热压设备，在热压温度为300~400℃，压辊的压力控制在8~10MPa，利用高温热压使得间位芳纶原纸中的沉析纤维直接发生玻璃化转变，形成软化熔融状态，通过熔融使得七层间位芳纶原纸相互熔融在一起。
所述的将间位芳纶原纸中短切纤维包裹并实现层间紧密结合是在七层间位芳纶原纸相互熔融在一起的时候通过热压的压力使得熔融的沉析纤维将短切纤维包裹起来实现层间紧密结合。
实施例三
实施例三的原理与实施例一是一样的，只是工艺上稍微有所不同，为一种间位芳纶厚纸热压成型方法，将3层定量为80~150g/m2的间位芳纶原纸安装到三工位放卷热压成型设备中，按三工位放卷直接进行一次热压复合成型；在热压成型过程中，依靠间位芳纶原纸中沉析纤维在高温下实现玻璃化转变，软化熔融，将间位芳纶原纸中短切纤维包裹并实现层间紧密结合，形成多层间位芳纶原纸复合形成的间位芳纶厚纸。
所述的按三工位放卷直接进行热压复合是将三层定量为80~150g/m2的间位芳纶原纸分别放置到热压设备放卷部位的三工位放卷装置上，由三工位放卷装置放卷，并通过带有预热装置的热压设备进行热压复合，形成间位芳纶厚纸。
所述的带有预热装置的热压设备为在热压辊之前设置有预热装置，通过预热装置对多层间位芳纶原纸进行预热处理，预热温度为40-300℃可调，对间位芳纶原纸进行干燥处理，以保证经预热处理的芳纶原纸水分为0~4%。
所述的三工位放卷装置的放卷装置为3个，且每一个放卷装置均配有单独的张力控制系统和断纸检测系统。
所述的预热装置为红外加热，在热压辊前设置红外加热装置；通过红外加热装置对间位芳纶原纸进行预热处理。
所述的热压设备进行热压复合是采用大辊径双辊热压复合；所述大辊径双辊热压的辊直径为Φ600~Φ1200mm，有效压区长度为3~20mm，热压温度为240~400℃。
所述的双辊热压复合为三层间位芳纶原纸在三工位放卷装置放卷后，通过上下对置设置的两个大辊径热压辊进行热压复合，通过上下两个热压辊的协同作用使得三层间位芳纶原纸更容易变为熔化或半融化状态，通过调整两热压辊之间的压力，控制产品需要的厚度，并保证三层间位芳纶原纸在两热压辊控制一定的压力下熔化或半融化状态被相互挤压的均匀，大大解决了物体加热不均匀的现象，大大的提高了产品的质量。
所述的依靠间位芳纶原纸中沉析纤维在高温下实现玻璃化转变，软化熔融是直接将经过预热处理的间位芳纶原纸通过热压设备，在热压温度为240~400℃，压辊的压力控制在3~6MPa，利用高温热压使得间位芳纶原纸中的沉析纤维直接发生玻璃化转变，形成软化熔融状态，通过熔融使得多层间位芳纶原纸相互熔融在一起。
所述的将间位芳纶原纸中短切纤维包裹并实现层间紧密结合是在三层间位芳纶原纸相互熔融在一起的时候通过热压的压力使得熔融的沉析纤维将短切纤维包裹起来实现层间紧密结合。
上述所列实施例，只是对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
通过上述实施例的描述，可以得知，本发明还涉及一种间位芳纶厚纸热压成型方法，将多层定量为20~150g/m2的间位芳纶原纸按多工位放卷直接进行一次热压复合成型，依靠间位芳纶原纸中沉析纤维在高温下实现玻璃化转变，软化熔融，将间位芳纶原纸中短切纤维包裹并实现层间紧密结合，形成多层间位芳纶原纸复合形成的间位芳纶厚纸。
进一步地，所述的按多工位放卷直接进行热压复合是将多层定量为20~150g/m2的间位芳纶原纸分别放置到热压设备放卷部位的多工位放卷装置上，由多工位放卷装置放卷，并通过带有预热装置的热压设备进行热压复合，形成间位芳纶厚纸。
进一步地，所述的多工位放卷装置的放卷装置为2~7个，每一个放卷装置均配有单独的张力控制系统和断纸检测系统。
进一步地，所述的预热装置对放卷的间位芳纶原纸进行预热处理，预热温度为40-300℃可调，对间位芳纶原纸进行干燥处理，以保证经预热处理的芳纶原纸水分为0~4%。
进一步地，所述的预热装置为加热辊加热或红外加热，或两者的结合的复合加热装置；通过预热装置对间位芳纶原纸进行预热处理。
进一步地，所述的热压设备进行热压复合是采用大辊径双辊热压复合；所述大辊径双辊热压的辊直径为Φ600~Φ1200mm，有效压区长度为3~20mm，热压温度为240~400℃。
进一步地，所述的依靠间位芳纶原纸中沉析纤维在高温下实现玻璃化转变，软化熔融是直接将经过预热处理的间位芳纶原纸通过热压设备，在热压温度为240~400℃，压辊的压力控制在1~10MPa，利用高温热压使得间位芳纶原纸中的沉析纤维直接发生玻璃化转变，形成软化熔融状态，通过熔融使得多层间位芳纶原纸相互熔融在一起。
进一步地，所述的将间位芳纶原纸中短切纤维包裹并实现层间紧密结合是在多层间位芳纶原纸相互熔融在一起的时候通过热压的压力使得熔融的沉析纤维将短切纤维包裹起来实现层间紧密结合。
本发明的优点在于：
本发明通过多层间位芳纶原纸直接一次热压复合成型，并通过多层间位芳纶原纸中沉析纤维在高温下实现玻璃化转变，软化熔融，使得多层间位芳纶原纸热压复合成间位芳纶厚纸，具有可以有效集合低定量芳纶纸匀度好的特点，避免高定量芳纶纸成型匀度差影响成纸性能。主要有以下一些优点：
1、本发明所用的热压辊为大辊径，热压有效压区长，能实现一次性热压成型；
2、芳纶纸最大厚度可达0.90mm；
3、可实现连续化生产，简单高效、损耗率低。

Claims (9)

1.一种间位芳纶厚纸热压成型方法，其特征在于：将多层定量为20~150g/m2的间位芳纶原纸按多工位放卷直接进行一次热压复合成型，依靠间位芳纶原纸中沉析纤维在高温下实现玻璃化转变，软化熔融，将间位芳纶原纸中短切纤维包裹并实现层间紧密结合，形成多层间位芳纶原纸复合形成的间位芳纶厚纸。
2.如权利要求1所述的间位芳纶厚纸热压成型方法，其特征在于：所述的按多工位放卷直接进行热压复合是将多层定量为20~150g/m2的间位芳纶原纸分别放置到热压设备放卷部位的多工位放卷装置上，由多工位放卷装置放卷，并通过带有预热装置的热压设备进行热压复合，形成间位芳纶厚纸。
3.如权利要求2所述的间位芳纶厚纸热压成型方法，其特征在于：所述的多工位放卷装置的放卷装置为2~7个，每一个放卷装置均配有单独的张力控制系统和断纸检测系统。
4.如权利要求2所述的间位芳纶厚纸热压成型方法，其特征在于：所述的带有预热装置的热压设备为在热压辊之前设置有预热装置，通过预热装置对多层间位芳纶原纸进行预热处理，预热温度为40-300℃可调，对间位芳纶原纸进行干燥处理，以保证经预热处理的芳纶原纸水分为0~4%。
5.如权利要求4所述的间位芳纶厚纸热压成型方法，其特征在于：所述的预热装置为加热辊加热或红外加热，或两者的结合的复合加热装置；通过预热装置对间位芳纶原纸进行预热处理。
6.如权利要求1所述的间位芳纶厚纸热压成型方法，其特征在于：所述的热压设备进行热压复合是采用大辊径双辊热压复合；所述大辊径双辊热压的辊直径为Φ600~Φ1200mm，有效压区长度为3~20mm，热压温度为240~400℃。
7.如权利要求6所述的间位芳纶厚纸热压成型方法，其特征在于：所述的双辊热压复合为多层间位芳纶原纸在多工位放卷机放卷后，通过上下对置设置的两个大辊径热压辊进行热压复合，通过上下两个热压辊的协同作用使得多层间位芳纶原纸更容易变为熔化或半融化状态，通过调整两热压辊之间的压力，控制产品需要的厚度，并保证多层间位芳纶原纸在两热压辊控制一定的压力下熔化或半融化状态被相互挤压的均匀，防止物体加热不均匀的现象。
8.如权利要求1所述的间位芳纶厚纸热压成型方法，其特征在于：所述的依靠间位芳纶原纸中沉析纤维在高温下实现玻璃化转变，软化熔融是直接将经过预热处理的间位芳纶原纸通过热压设备，在热压温度为240~400℃，压辊的压力控制在1~10MPa，利用高温热压使得间位芳纶原纸中的沉析纤维直接发生玻璃化转变，形成软化熔融状态，通过熔融使得多层间位芳纶原纸相互熔融结合在一起。
9.如权利要求1所述的间位芳纶厚纸热压成型方法，其特征在于：所述的将间位芳纶原纸中短切纤维包裹并实现层间紧密结合是在多层间位芳纶原纸相互熔融在一起的时候通过热压的压力使得熔融的沉析纤维将短切纤维包裹起来实现层间紧密结合。
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