CN114541176A - 一种高抗张强度的低紧度电解电容器纸及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电解电容器纸领域，具体涉及一种高抗张强度的低紧度电解电容器纸及其制备方法和应用。一种高抗张强度的低紧度电解电容器纸，该电解电容器纸的紧度为0.20‑0.40g/cm3，按干重质量百分比计由以下组分抄纸制得：剑麻浆80%‑90%，皮芯型聚酯短纤维10%‑20%；所述的皮芯型聚酯短纤维的皮层采用低熔点聚酯，热熔温度为100‑150℃，皮层占总质量的10‑20%，芯层采用常规聚酯，热熔温度为240‑270℃；剑麻浆的打浆度为15°SR‑25°SR，剑麻浆和皮芯型聚酯短纤维均匀混合，然后送入纸机流送系统，经过湿法抄造成形，经纸机定型烘干，烘干温度为低熔点聚酯热熔温度‑180℃，获得高抗张强度的低紧度电解电容器纸。
Description
技术领域
本发明属于电解电容器纸领域，具体涉及一种高抗张强度的低紧度电解电容器纸及其制备方法和应用。
背景技术
电解电容器发展要其重要构成材料之一的电解电容器纸需要往低紧度、低损耗方向发展，因此低紧度电解电容器纸是未来发展的趋势，但因为生产过程采用的纤维未经过打浆处理或者打浆处理程度较低，所以产品抗张强度较低。电解电容器纸发展的方向之一就是小型化，需要电解电容器纸裁切宽度非常窄，电解电容纸门幅切窄以后在电解电容器生产过程会在制程上造成断纸等情况，极大影响电解电容器的生产效率，甚至难以适应电解电容器高速制程要求。传统造纸工艺一般通过涂布或者采用浆内添加增强剂等手段，增强纤维之间抗张强度，但是该两种方式都存在严重的弊端，制约着该方法在电解电容器纸行业的发展壮大。
如申请人申请的中国发明专利CN201811056101.5公布了一种涂层增强型免碳化固态电解电容纸及其制备方法，在电解电容纸表面通过表面喷雾或者浸渍涂布等，涂布量占纸张总绝干量的1-10％，进一步增强纸张强度，但采用涂布式增强纸张强度存在一定弊端，首先，所采用的增强剂因为其生产过程多需要卤族元素作为诱发剂，所以增强剂中残存的卤族元素相对都比较多，而卤族元素对电解电容器电介质层(AL2O3)有强烈腐蚀作用，会导致其失去介质效果，从而引起电解电容器失效。其二，采用涂布方式添加增强剂，由于增强剂采用水作为溶剂同时一般浓度比较低，而低紧度电解电容器纸浆料处理程度较低，初始抗张强度非常低，遇到徒步过程中增强剂水溶剂就断裂，无法完成涂布。最后，如果采用浆料内直接添加增强剂则会因为留着效果等原因，对最终增强效果非常差，所以提高低紧度电解电容器产品抗张强度同时维持原有低损耗性质成为其发展关键方向。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种高抗张强度的低紧度电解电容器纸，该电解电容器纸要保证低紧度电解电容器纸低损耗特性，即需要保证使用纤维越细越能保证电解液离子通过电解电容器纸时引起发热等无功功率小；同时，要保证产品纤维之间能够形成粘结力，保证产品强度提高；进一步，如果纤维在生产过程熔融成膜则会完全阻止电解液离子通过也会导致损耗增加，所以还要保证纤维表明不可以成膜，留给电解液离子良好的通道，化学纤维比例以及化学特性也是本发明重要部分。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种高抗张强度的低紧度电解电容器纸，该电解电容器纸的紧度为0.20-0.40g/cm3，按干重质量百分比计由以下组分抄纸制得：
剑麻浆80％-90％，
皮芯型聚酯短纤维10％-20％；
所述的皮芯型聚酯短纤维的皮层采用低熔点聚酯，热熔温度为100-150℃，皮层占总质量的10-20％，芯层采用常规聚酯，热熔温度为240-270℃；剑麻浆的打浆度为15°SR-25°SR，剑麻浆和皮芯型聚酯短纤维均匀混合，然后送入纸机流送系统，经过湿法抄造成形，经纸机定型烘干，烘干温度为低熔点聚酯热熔温度-180℃，获得高抗张强度的低紧度电解电容器纸。
作为优选，所述皮芯型聚酯短纤维长度为2-10mm，纤度为0.1-3dtex；再优选，皮芯型聚酯短纤维的长度为3-5mm，纤度为0.5-1.5dtex。
作为优选，所述剑麻浆采用贝克曼值在40-60之间。
作为优选，该电解电容器纸的紧度为0.28-0.33g/cm3。
作为优选，所述皮芯型聚酯短纤维12％-18％。
进一步，本发明还公开了所述的一种高抗张强度的低紧度电解电容器纸在铝电解电容器中的应用。
进一步，本发明还公开了所述的一种高抗张强度的低紧度电解电容器纸的制备方法，该方法包括以下的步骤：
1)将剑麻浆放入水力碎浆机内，加入去离子水后搅拌碎解，剑麻浆纤维分散开后放入贮浆池中，控制浆料浓度在5-6％之间，进入到荷兰式打浆机进行浆料的进一步疏解；
2)皮芯型聚酯短纤维放入到搅拌桶内，加入去离子水进行搅拌分散，配置成质量浓度为1.0％-2.0％的纤维悬浮液，搅拌分散50-80分钟，然后经过60目滤网进行过滤，过滤后重新加入去离子水配置成浓度0.1％-1％的纤维悬浮液；
3)将上述处理好的剑麻浆和皮芯型聚酯短纤维按照质量比进行均匀混合，然后送入到纸机流送系统，在纸机流送系统稀释成低浓度纤维悬浮液与相对原材料绝干重量的0.005-0.05的非离子型聚丙烯酰胺，通过湿法抄造成纸；
4)纸页成形烘干后，经过第二个定型烘缸是需要控制温度，保证皮芯结构PET纤维外层低熔点纤维能够熔融后冷却定型增加纸页抗张强度。
作为优选，所述剑麻浆的打浆能量比在90-200KW*H/t，同时保证剑麻纤维疏解处理在2-3H。
作为优选，所述步骤3)中采用斜网纸机进行湿法抄造，上网质量浓度控制在0.005％-0.05％之间。
作为优选，所述步骤4)中定型烘缸表面温度在150℃-220℃，烘缸表面进行镀铬处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、剑麻浆采用轻刀疏解低打浆度，极大的保证了剑麻浆疏松的固有纤维特性，因此极大的保证了产品能够具有较低的紧度以及吸水吸液性能良好等特性。
2、采用皮芯型聚酯短纤维，能够在原有基础上更有效控制纸张紧度。
3、采用皮芯型聚酯短纤维，外层皮层能够在150℃-220℃区间熔融后产生粘结，增加纸张的抗张强度，复合化学纤维的芯层能够提供纤维原有强度，通过粘结强度和纤维本身强度的提高，有利于保证电解电容器纸整体抗张强度。
低打浆度的剑麻浆和皮芯型聚酯短纤维之间的配比对电解电容器纸的抗张强度有较大影响，同时两者之间不同的配比又会影响电解电容器纸的吸收性以及串联等效电阻(ESR)，对电解电容器影响巨大。同时热定型温度对于最终产品的抗张强度、吸收性和串联等效电阻(ESR)，也有很大影响。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合不同生产工艺条件下的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。以下参照例与实施例中检测厚度、紧度、抗张强度、吸水高度、透气度和氯离子含量，厚度和紧度按照GB/T 451.3测定，抗张强度按照GB/T12914测定，吸水高度按照GB/T 461.1测定，串联等效电阻按照Q/KAN1525-2021，按照GB/T2678.2-2008测定。
实施例1
剑麻浆打浆度18°SR，打浆比能量为90Kw*H/t，控制浆料质量浓度在5％，在荷兰式打浆机完成打浆；将具有皮芯结构PET短纤维放入到搅拌桶内，加入去离子水进行搅拌分散，配置成质量浓度为1.0％-2.0％的纤维悬浮液，搅拌分散60分钟，然后经过60目滤网进行过滤，过滤后重新加入去离子水配置成浓度0.1％-1％的纤维悬浮液。将剑麻浆和PET短切纤维按绝干质量占比为90％，10％进行混合送入纸机抄造系统，在纸机流送系统的配料箱中加入相对原料总重量0.05％的非离子型聚丙烯酰胺溶液，混合均匀的纸浆采用斜网纸机抄造，纸机车速150米/分，纸机定型烘干温度180℃。
实施例2
剑麻浆打浆度18°SR，打浆比能量为90Kw*H/t，控制浆料质量浓度在5％，在荷兰式打浆机完成打浆；将具有皮芯结构PET短纤维放入到搅拌桶内，加入去离子水进行搅拌分散，配置成质量浓度为1.0％-2.0％的纤维悬浮液，搅拌分散60分钟，然后经过60目滤网进行过滤，过滤后重新加入去离子水配置成浓度0.1％-1％的纤维悬浮液。将剑麻浆和PET短切纤维按绝干质量占比为85％，15％进行混合送入纸机抄造系统，在纸机流送系统的配料箱中加入相对原料总重量0.05％的非离子型聚丙烯酰胺溶液，混合均匀的纸浆采用斜网纸机抄造，纸机车速150米/分，纸机定型烘干温度180℃。
实施例3
剑麻浆打浆度18°SR，打浆比能量为90Kw*H/t，控制浆料质量浓度在5％，在荷兰式打浆机完成打浆；将具有皮芯结构PET短纤维放入到搅拌桶内，加入去离子水进行搅拌分散，配置成质量浓度为1.0％-2.0％的纤维悬浮液，搅拌分散60分钟，然后经过60目滤网进行过滤，过滤后重新加入去离子水配置成浓度0.1％-1％的纤维悬浮液。将剑麻浆和PET短切纤维按绝干质量占比为80％，20％进行混合送入纸机抄造系统，在纸机流送系统的配料箱中加入相对原料总重量0.05％的非离子型聚丙烯酰胺溶液，混合均匀的纸浆采用斜网纸机抄造，纸机车速150米/分，纸机定型烘干温度180℃。
对比例1
剑麻浆打浆度18°SR，打浆比能量为90Kw*H/t，将剑麻浆送入纸机流送系统，在纸机流送系统的配料箱中加入相对原料总重量0.05％的非离子型聚丙烯酰胺溶液，混合均匀的纸浆采用斜网纸机抄造，纸机车速150米/分，烘缸温度180℃。
对比例2
剑麻浆打浆度25°SR，打浆比能量为200Kw*H/t，将剑麻浆送入纸机流送系统，在纸机流送系统的配料箱中加入相对原料总重量0.05％的非离子型聚丙烯酰胺溶液，混合均匀的纸浆采用斜网纸机抄造，纸机车速150米/分，烘缸温度180℃。
对比例3
剑麻浆打浆度25°SR，打浆比能量为200Kw*H/t，将剑麻浆送入纸机流送系统，在纸机流送系统的配料箱中加入相对原料总重量0.05％的非离子型聚丙烯酰胺溶液，混合均匀的纸浆采用斜网纸机抄造，经压榨、干燥、浸渍涂布、干燥、卷取和分切后得到成品，涂布液为聚乙烯醇水溶液，质量浓度为2.5％，涂布量为涂布后纸张绝干质量的5.0％，纸机车速150米/分，烘缸温度180℃。
对比例4
剑麻浆打浆度18°SR，打浆比能量为90Kw*H/t，控制浆料质量浓度在5％，在荷兰式打浆机完成打浆；将具有皮芯结构PET短纤维放入到搅拌桶内，加入去离子水进行搅拌分散，配置成质量浓度为1.0％-2.0％的纤维悬浮液，搅拌分散60分钟，然后经过60目滤网进行过滤，过滤后重新加入去离子水配置成浓度0.1％-1％的纤维悬浮液。将剑麻浆和PET短切纤维按绝干质量占比为70％，30％进行混合送入纸机抄造系统，在纸机流送系统的配料箱中加入相对原料总重量0.05％的非离子型聚丙烯酰胺溶液，混合均匀的纸浆采用斜网纸机抄造，纸机车速150米/分，纸机定型烘干温度180℃。
对比例5
剑麻浆打浆度18°SR，打浆比能量为90Kw*H/t，控制浆料质量浓度在5％，在荷兰式打浆机完成打浆；将具有皮芯结构PET短纤维放入到搅拌桶内，加入去离子水进行搅拌分散，配置成质量浓度为1.0％-2.0％的纤维悬浮液，搅拌分散60分钟，然后经过60目滤网进行过滤，过滤后重新加入去离子水配置成浓度0.1％-1％的纤维悬浮液。将剑麻浆和PET短切纤维按绝干质量占比为95％，5％进行混合送入纸机抄造系统，在纸机流送系统的配料箱中加入相对原料总重量0.05％的非离子型聚丙烯酰胺溶液，混合均匀的纸浆采用斜网纸机抄造，纸机车速150米/分，纸机定型烘干温度180℃。
对比例6
剑麻浆打浆度18°SR，打浆比能量为90Kw*H/t，控制浆料质量浓度在5％，在荷兰式打浆机完成打浆；将具有皮芯结构PET短纤维放入到搅拌桶内，加入去离子水进行搅拌分散，配置成质量浓度为1.0％-2.0％的纤维悬浮液，搅拌分散60分钟，然后经过60目滤网进行过滤，过滤后重新加入去离子水配置成浓度0.1％-1％的纤维悬浮液。将剑麻浆和PET短切纤维按绝干质量占比为70％，30％进行混合送入纸机抄造系统，在纸机流送系统的配料箱中加入相对原料总重量0.05％的非离子型聚丙烯酰胺溶液，混合均匀的纸浆采用斜网纸机抄造，纸机车速150米/分，纸机定型烘干温度130℃。
对比例7
剑麻浆打浆度18°SR，打浆比能量为90Kw*H/t，控制浆料质量浓度在5％，在荷兰式打浆机完成打浆；将普通PET短纤维放入到搅拌桶内，加入去离子水进行搅拌分散，配置成质量浓度为1.0％-2.0％的纤维悬浮液，搅拌分散60分钟，然后经过60目滤网进行过滤，过滤后重新加入去离子水配置成浓度0.1％-1％的纤维悬浮液。将剑麻浆和普通PET短切纤维按绝干质量占比为85％，15％进行混合送入纸机抄造系统，在纸机流送系统的配料箱中加入相对原料总重量0.05％的非离子型聚丙烯酰胺溶液，混合均匀的纸浆采用斜网纸机抄造，纸机车速150米/分，纸机定型烘干温度180℃。
对比例8
剑麻浆打浆度18°SR，打浆比能量为90Kw*H/t，控制浆料质量浓度在5％，在荷兰式打浆机完成打浆；将普通PET短纤维放入到搅拌桶内，加入去离子水进行搅拌分散，配置成质量浓度为1.0％-2.0％的纤维悬浮液，搅拌分散60分钟，然后经过60目滤网进行过滤，过滤后重新加入去离子水配置成浓度0.1％-1％的纤维悬浮液。将剑麻浆和普通PET短切纤维按绝干质量占比为85％，15％进行混合送入纸机抄造系统，经压榨、干燥、浸渍涂布、干燥、卷取和分切后得到成品，涂布液为聚乙烯醇水溶液，质量浓度为2.5％，涂布量为涂布后纸张绝干质量的5.0％，在纸机流送系统的配料箱中加入相对原料总重量0.05％的非离子型聚丙烯酰胺溶液，混合均匀的纸浆采用斜网纸机抄造，纸机车速150米/分，纸机定型烘干温度180℃。
以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种高抗张强度的低紧度电解电容器纸，该电解电容器纸的紧度为0.20-0.40g/cm3，其特征在于，按干重质量百分比计由以下组分抄纸制得：
剑麻浆 80%-90%，
皮芯型聚酯短纤维10%-20%；
所述的皮芯型聚酯短纤维的皮层采用低熔点聚酯，热熔温度为100-150℃，皮层占总质量的10-20%，芯层采用常规聚酯，热熔温度为240-270℃；剑麻浆的打浆度为15°SR-25°SR，剑麻浆和皮芯型聚酯短纤维均匀混合，然后送入纸机流送系统，经过湿法抄造成形，经纸机定型烘干，烘干温度为低熔点聚酯热熔温度至180℃，获得高抗张强度的低紧度电解电容器纸。
2.根据权利要求1所述的一种高抗张强度的低紧度电解电容器纸，其特征在于，皮芯型聚酯短纤维长度为2-10mm，纤度为0.1-3dtex；优选，皮芯型聚酯短纤维的长度为3-5mm，纤度为0.5-1.5dtex。
3.根据权利要求1所述的一种高抗张强度的低紧度电解电容器纸，其特征在于，剑麻浆采用贝克曼值在40-60之间。
4.根据权利要求1所述的一种高抗张强度的低紧度电解电容器纸，其特征在于，该电解电容器纸的紧度为0.28-0.33 g/cm3。
5.根据权利要求1所述的一种高抗张强度的低紧度电解电容器纸，其特征在于，皮芯型聚酯短纤维12%-18%。
6.根据权利要求1-5任意一项权利要求所述的一种高抗张强度的低紧度电解电容器纸在铝电解电容器中的应用。
7.根据权利要求1-5任意一项权利要求所述的一种高抗张强度的低紧度电解电容器纸的制备方法，其特征在于，该方法包括以下的步骤：
1）将剑麻浆放入水力碎浆机内，加入去离子水后搅拌碎解，剑麻浆纤维分散开后放入贮浆池中，控制浆料浓度在5-6%之间，进入到荷兰式打浆机进行浆料的进一步疏解；
2）皮芯型聚酯短纤维放入到搅拌桶内，加入去离子水进行搅拌分散，配置成质量浓度为1.0%-2.0%的纤维悬浮液，搅拌分散50-80分钟，然后经过60目滤网进行过滤，过滤后重新加入去离子水配置成浓度0.1%-1%的纤维悬浮液；
3）将上述处理好的剑麻浆和皮芯型聚酯短纤维按照质量比进行均匀混合，然后送入到纸机流送系统，在纸机流送系统稀释成低浓度纤维悬浮液与相对原材料绝干重量的0.005-0.05的非离子型聚丙烯酰胺，通过湿法抄造成纸；
4）纸页成形烘干后，经过第二个定型烘缸是需要控制温度，保证皮芯结构PET纤维外层低熔点纤维能够熔融后冷却定型增加纸页抗张强度。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，剑麻浆的打浆能量比在90-200KW*H/t，同时保证剑麻纤维疏解处理在2-3H。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤3）中采用斜网纸机进行湿法抄造，上网质量浓度控制在0.005%-0.05%之间。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤4）中定型烘缸表面温度在150°C-220°C，烘缸表面进行镀铬处理。
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