CN114622437B - 利用云母纸废料制备复合云母纸的方法 - Google Patents

Abstract

利用云母纸废料制备复合云母纸的方法，其利用云母纸生产线上获得的云母纸废料作为原料，将其物理拆解后加水，并利用蒸煮器进行高温高压蒸煮，然后将蒸煮后的物料利用碱溶液进行轻度浸泡开解，开解后取固形物烘干并进行球磨，球磨完成后加入蒸压釜中利用高温过饱和蒸汽进行活化得到再生云母鳞片；再将再生云母鳞片与新制云母鳞片比例混合，混合完成后制成不同的云母纸浆；再按照多层复合云母纸工艺进行抄造，获得成品复合云母纸。该工艺解决了生产工艺中云母纸废料的再利用问题，具有节约资源、环保和降低成本、提高经济效益等优点。

Description

利用云母纸废料制备复合云母纸的方法

技术领域

本发明涉及云母纸的制备技术领域，具体涉及一种利用云母纸废料制备复合云母纸的方法。

背景技术

云母作为一种非常重要的非金属矿，具有优良的耐热性能、机械性能、化学稳定性以及介质损耗低，表面电阻和体积电阻高的电气性能，广泛的应用于现代产业的各个部门。作为云母的一个重要的工业应用类型，云母纸与细碎的云母片作为原料，以制浆造纸工艺技术制备，其具有云母的绝大部分性能，在工业上被广泛用于电缆、大型机电设备中的绝缘材料。

在现有技术的云母纸/云母板的生产和使用过程中会产生大量的云母纸废料，这些云母纸废料的主要产出类型有三种：

一、云母纸/云母板在使用过程中替换下来的已使用废弃产品。

二、在云母纸/云母板的生产加工过程中产生的不合格废弃料。

三、在云母纸/云母板的生产加工过程中裁切或者工艺原因产生的边角废料或者残损料。

在传统技术条件下，这些边角余料、废弃料或者残损料因技术原因无法利用，只能以废弃物形式进行处理，给环境造成压力的同时也给企业造成了生产成本上的经济压力；若能对这些云母纸废料进行回收和再利用将具有现实意义和经济价值，而上述云母纸废料中，第一种云母纸废料由于在使用过程中被较多杂质和油料污染使得其回收价值低，只能进行低价值回收利用，而第二种和第三种云母纸废料因为未进行使用而未被污染，相比于已使用过的云母纸废料只能进行低效、低价值回收应用的窘境，这一类云母纸废料中原料的基础性能被影响较少，具有能重新回流到加工流程中制备高性能云母纸的潜力，若只能作为废料丢弃或者进行低价值的回收利用，给生产和环境造成危害，并给企业造成经济损失。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种利用云母纸废料制备复合云母纸的方法，以解决上述技术背景中的缺陷。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

利用云母纸废料制备复合云母纸的方法，具体包括以下操作步骤：

S1、将生产线上获得的云母纸废料进行收集，收集完成后清理并冲洗，然后将冲洗云母纸废料利用物理拆解方式拆卸成碎片，将云母纸碎片加水，利用蒸煮器进行高温高压蒸煮，控制蒸煮温度为150～165℃，蒸煮压力为0.35～0.38Mpa，蒸煮90～120min；

S2、将蒸煮后的物料利用碱溶液进行轻度浸泡开解，控制其开解时长在3～5h；

S3、将开解后的物料进行固液分离，将固形物烘干后加入球磨机中，一并加入石蜡油以及陶瓷磨球进行球磨：

球磨处理时，石蜡油的加入量为待球磨物料质量的10～15％，陶瓷磨球的加入量为开解后物料质量33.3～66.7％；球磨时长为18～36h；球磨完成后分离出石蜡油；

S4、将分离出石蜡油的物料放在蒸压釜中利用高温过饱和蒸汽进行活化处理，处理时长为90～120min，得到再生云母鳞片；

S5、将再生云母鳞片与新制云母鳞片按照质量比1:1～1:2的质量比进行混合，混合完成后按照制浆工艺制成第一云母纸浆；

将再生云母鳞片与新制云母鳞片按照质量比1:2～1:3的质量比进行混合，混合完成后按照制浆工艺制成第二云母纸浆；

利用圆网造纸机进行云母纸抄造，抄造时以第一云母纸浆作为内层云母纸的原料纸浆，以第二云母纸浆作为面层云母纸的原料纸浆，按照多层复合云母纸工艺进行抄造，获得成品复合云母纸。

作为进一步限定，所述云母纸废料为云母纸/云母板的生产加工过程中产生的不合格废弃料以及裁切或者工艺原因产生的边角废料或者残损料。

作为进一步限定，在步骤S1中云母纸废料的物理拆解方式为剪切、挤压、片裁中的一种或者组合，而通过物理拆解方式获得的云母纸碎片的单片尺寸小于2cm，厚度小于1mm。

作为进一步限定，在步骤S2中利用碱溶液进行轻度浸泡开解处理时采用的碱溶液为质量浓度为22～27％的氢氧化钠溶液；且所述碱溶液在进行轻度浸泡开解处理时，保证碱溶液的质量为蒸煮后物料的质量的8～10倍。

作为进一步限定，在步骤S3中加入的陶瓷磨球按照质量比100％计算包括直径50～55mm的陶瓷磨球15％、直径40～45mm的陶瓷磨球40％、直径30～35mm的陶瓷磨球30％以及直径25～29mm的陶瓷磨球15％；

所述陶瓷磨球可以利用相同尺寸的中高铝磨球进行替代。

一种复合云母纸，为多层云母纸复合成型，其包括作为中间的第一云母纸以及成型于第一云母纸两侧表面的第二云母纸层，所述第一云母纸的单层厚度为第二云母纸层单层厚度的2.5～3倍；

用于抄造所述第一云母纸的第一云母纸浆中再生云母鳞片与新制云母鳞片的质量比为1:1～2:3；而用于抄造所述第二云母纸的第二云母纸浆中再生云母鳞片与新制云母鳞片的质量比为1:2～2:5。

本发明的技术方案的优势在于提供了一种利用物理方式与化学方式结合的方式对云母纸废料进行开解且以物理方式为主要开解手段的云母纸开解的技术方案，并利用该技术方案获得经过活化的再生云母鳞片，并以该再生云母鳞片与新制云母鳞片进行比例混合后制浆，再利用不同比例的云母浆料进行复合云母纸的制备。

而传统的云母纸废料回收往往采用单一的碱溶液处理来实现深度开解，这种开解方式能使得云母纸中的粘结胶与云母最大程度的分离，以获得具有较佳品相的再生云母鳞片，但是这种再生云母鳞片由于被碱溶液长时间腐蚀表面，使得其云母鳞片的理化特性发生变化，其主要变现为云母鳞片间的范德华力和静电作用力减弱，会导致制浆后的云母纸成纸机械强度变小、机械性能和可靠性变差，在使用过程中容易发生解离、变形，同时，利用该再生云母鳞片生产的云母纸的介电性能会发生改变，难于满足实际使用需求，因而需要在后续抄造过程中利用增强材质(如纤维物、树脂等)进行补强，且即便进行结构补强，但是会使得对应生产的云母纸的介电性能进一步弱化，并最终导致云母纸的品质下降，甚至不能通过质检。

相比于传统技术利用碱溶液进行深度开解的方式，本申请文件的技术方案主要利用物理方式进行开解，其利用高温高压蒸煮器进行高温高压蒸煮处理，以将云母纸碎片的表层胶料泡胀，使其膨发，然后用低浓度的碱溶液进行短时间开解，使得膨发后的云母纸碎片发生表面胶料开解，并在后续过程中利用石蜡油配合球磨机球磨的方式将表层开解后的胶料利用物理方式磨除大部分，利用球磨这种物理方式来使得胶料与云母鳞片的分离工艺对云母鳞片的理化性能降到最低，以使得云母鳞片间的范德华力和静电作用力的降低控制在可控范围内，配合高温过饱和蒸汽的活化工艺优化云母鳞片的表面性能，而再生云母鳞片表面剩下的小部分胶料则通过与同粒径范围的新制云母鳞片进行混合的方式来降低影响降低到最低。

通过本发明的方法可以有效降低利用再生云母料制得复合云母纸中增强材质的用量，具有节约资源、环保、降低成本、提高经济效益等优点，且品质稳定，制备的云母纸的性能接近于同厚度和克重的新制云母鳞片按照相同抄造工艺制备的云母纸，具备优异的抗张强度、撕裂强度和介电击穿强度。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

在下述实施例中，本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

在本实施例中，云母纸制纸浆料通过以下方法制备：

在湖南岳阳某云母生产型企业对云母纸生产线上获得的边角余料、废弃料或者残损料进行收集，其收集的云母纸废料中云母含量为93％以上，将上述云母纸废料用水冲洗掉表面灰尘和杂质，然后通过裁剪设备将清洗后的收集料剪切成单片面积0.8～1.2cm的碎片，而该批次的云母纸的厚度为0.2～0.3mm。

将切碎后的云母纸碎片按照料水比2:1的比例加水，并将加入蒸煮器中，在温度150℃，蒸煮压力为0.36Mpa的设定压力值条件下，蒸煮110min，得到粘稠状的浆料物，然后将浆料物沥干水分，直接加入容器中，并在容器中预加入质量浓度为23％的氢氧化钠溶液中，控制浆料的加入量以使得氢氧化钠溶液的质量为蒸煮后物料的质量的10倍，此时，通过蒸煮膨发后云母纸碎片的表面胶料处于开解形态，通过控制开解时长来控制开解程度，以避免碱液的过渡浸泡影响云母鳞片的表面静电作用力，在本实施例中，开解处理时长为5h，以达到上述效果。

此时将开解后溶脱的胶料部分分离出来(浮于溶液表面)，然后进行固液分离，得到固定物，然后将固形物用清水冲洗至pH值为7.8，然后将冲洗完成后的固定物利用热风进行烘干，烘干后得到烘干物料，将烘干物料加入球磨机中，一并加入占烘干物料质量15％的石蜡油以及占烘干物料质量65％的陶瓷磨球，控制陶瓷磨球中：

直径50～55mm的加大号陶瓷磨球的质量比为15％；

直径40～45mm的大号陶瓷磨球的质量比为40％；

直径30～35mm的中号陶瓷磨球的质量比为30％；

直径25～29mm的小号陶瓷磨球的质量比为15％；

进行球磨，控制球磨时长为32h；球磨完成后分离出石蜡油，得到分离物；将分离物加入蒸压釜中，在蒸压釜中利用高温过饱和蒸汽进行活化处理，处理时长为110min，取出后得到再生云母鳞片。

将得到的再生云母鳞片分成两堆：

其中一堆再生云母鳞片与同粒径范围的新制云母鳞片按照质量比1:1的比例进行混合，混合均匀后制浆，得到第一云母纸浆料。

而另一堆再生云母鳞片与同粒径范围的新制云母鳞片按照质量比2:5的比例进行混合，混合均匀后制浆，得到第二云母纸浆料。

利用圆网造纸机进行云母纸抄造，抄造时以第二云母纸浆作为面层云母纸的原料纸浆，先抄造第一层，然后利用第一云母纸浆作为内层云母纸的原料纸浆抄造出第二层，最后再利用第二云母纸浆作为面层云母纸的原料纸浆抄造第三层，即得到具有复合云母纸。

同时，以同粒径范围的新制云母鳞片作为原料按照相同的工艺抄造出同厚度的新制云母纸，将新制云母纸作为对比例与通过本实施例的方法值得的复合云母纸进行性能参数对比：

新制云母纸的抗张强度为26.42N/cm、抗撕裂强度为1.30N、介电强度为23.9kV/mm；

而再生云母纸的抗张强度分别为24.91N/cm、抗撕裂强度为1.17N、介电强度为22.6kV/mm。

相比于新制云母纸，再生云母纸的性能略微降低，性能损失均控制在10％以内，但再生云母纸的成本降低在20～25％，其基本保持了云母纸生产线上同粒径成品云母纸的多种优良特性，可在部分领域取代同粒径成品云母纸，且能有效降低云母纸废料对环境的损害以及对空间的占用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.利用云母纸废料制备复合云母纸的方法，其特征在于，具体包括以下操作步骤：

S1、将生产线上获得的云母纸废料进行收集，收集完成后清理并冲洗，然后将冲洗云母纸废料利用物理拆解方式拆卸成碎片，将云母纸碎片加水，利用蒸煮器进行高温高压蒸煮，控制蒸煮温度为150～165℃，蒸煮压力为0.35～0.38Mpa，蒸煮90～120min；

S2、将蒸煮后的物料利用碱溶液进行轻度浸泡开解，控制其开解时长在3～5h；利用碱溶液进行轻度浸泡开解处理时采用的碱溶液为质量浓度为22～27％的氢氧化钠溶液；且所述碱溶液在进行轻度浸泡开解处理时，保证碱溶液的质量为蒸煮后物料的质量的8～10倍；

S3、将开解后的物料进行固液分离，将固形物烘干后加入球磨机中，一并加入石蜡油以及陶瓷磨球进行球磨：

球磨处理时，石蜡油的加入量为待球磨物料质量的10～15％，陶瓷磨球的加入量为开解后物料质量33.3～66.7％；球磨时长为18～36h；球磨完成后分离出石蜡油；

S4、将分离出石蜡油的物料放在蒸压釜中利用高温过饱和蒸汽进行活化处理，处理时长为90～120min，得到再生云母鳞片；

S5、将再生云母鳞片与新制云母鳞片按照质量比1:1～1:2的质量比进行混合，混合完成后按照制浆工艺制成第一云母纸浆；

将再生云母鳞片与新制云母鳞片按照质量比1:2～1:3的质量比进行混合，混合完成后按照制浆工艺制成第二云母纸浆；

利用圆网造纸机进行云母纸抄造，抄造时以第一云母纸浆作为内层云母纸的原料纸浆，以第二云母纸浆作为面层云母纸的原料纸浆，按照多层复合云母纸工艺进行抄造，获得成品复合云母纸。

2.根据权利要求1所述的利用云母纸废料制备复合云母纸的方法，其特征在于，所述云母纸废料为云母纸/云母板的生产加工过程中产生的不合格废弃料以及裁切或者工艺原因产生的边角废料或者残损料。

3.根据权利要求1所述的利用云母纸废料制备复合云母纸的方法，其特征在于，在步骤S1中云母纸废料的物理拆解方式为剪切、挤压、片裁中的一种或者组合，而通过物理拆解方式获得的云母纸碎片的单片尺寸小于2cm，厚度小于1mm。

4.根据权利要求1所述的利用云母纸废料制备复合云母纸的方法，其特征在于，在步骤S3中加入的陶瓷磨球按照质量比100％计算包括直径50～55mm的陶瓷磨球15％、直径40～45mm的陶瓷磨球40％、直径30～35mm的陶瓷磨球30％以及直径25～29mm的陶瓷磨球15％。