CN115748305B - 利用云母带层叠制备增强云母纸制品的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用云母带层叠制备增强云母纸制品的方法，该方法利用云母纸和云母带作为原料，其将云母纸浸胶获得浸胶云母纸，将云母带在其表面冲腰型孔，在腰型孔中穿第一镀银玻纤线得穿线云母带；然后将浸胶云母纸平铺，其表面等间距平铺上述穿线云母带，并利用第二镀银玻纤线串联所述第一镀银玻纤线成网面连接，然后利用表面冲孔的聚酰亚胺薄膜在穿线云母带表面平铺，并以聚酰亚胺薄膜表面作为平面，循环平铺上述浸胶云母纸、穿线云母带以及聚酰亚胺薄膜，并在成型后送入热压机中加热加压固化成型。本发明制得的云母板兼具电气性能以及物理性能，并能方便进行挖孔、切边、折弯、贴装等二次加工操作。
Description
技术领域
本发明涉及云母纸制品的加工技术领域，具体为一种利用云母带层叠制备增强云母纸制品的方法。
背景技术
近年来，随着我国经济的持续发展和科技进步，在工业应用中对电绝缘产品的需求越来越高，云母纸制品作为一类矿物绝缘材料具有广泛应用的，由于具有良好的防腐、抗冲击和防雷电、防电弧、高绝缘、耐低温等优良性能，且厚度均匀、介电强度波动范围小，在领域内被广泛应用；特别是具有一定厚度的云母纸、云母板等材料，主要用于克服云母纸强度较低的缺陷，其相比于云母纸具有更为优异的高温耐受性、强度性能和绝缘性能，并能在高温、高载等苛刻条件下长期可靠运行并缩减相关设备运维成本。
现有技术中，作为厚度超过2mm的加厚云母纸以及云母板产品的一种常用成型方式，叠压成型工艺是以水力剥分后抄浆制成的云母纸作为原料，将原料云母纸浸胶后裁切成特定形态后直接进行叠合后热压成型，这种方式获得的加厚云母纸以及云母板产品在加工过程中的缺陷在于：
①对高品质云母纸的需求较大，使得其对云母原料的要求较高，而云母矿为不可再生资源，容易导致成本增加。
②需要对云母纸进行多层层架操作，且压制过程中容易造成分层的产品缺陷。
③成型后的厚云母纸/云母板产品的物理强度存在缺陷，不利于进行开孔、开盲槽、裁切等二次加工作业。
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带层叠制备增强云母纸制品的方法，该方法能通过带孔云母纸进行芯层增强的方式获得厚度≥2mm的具有较佳二次加工性能的增强云母板，以满足相关领域使用和加工需求。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种利用云母带层叠制备增强云母纸制品的方法，具体包括以下操作步骤：
S1利用云母带作为原料，在云母带表面沿长度方向等间距打腰型孔，并在腰型孔中穿装第一镀银玻纤线，得到穿线云母带备用；同时以云母纸作为原料，将作为原料的云母纸进行浸胶处理，得到浸胶云母纸备用；
S2将所述浸胶云母纸平铺，在平铺的浸胶云母纸表面等间距平行铺放所述穿线云母带得到穿线云母带层，所述穿线云母带中的第一镀银玻纤线均保持绷直，并利用第二镀银玻纤线将位置相邻第一镀银玻纤线在孔间浮线位置进行结点，并在结点位置利用第二镀银玻纤线进行经纬向的网面连接；
S3在聚酰亚胺薄膜上对应所述结点位置开孔，并将开孔后的聚酰亚胺薄膜表面平铺于云母带层表面；
S4以聚酰亚胺薄膜表面作为平面，在铺放浸胶云母纸后再循环进行步骤S2以及步骤S3的叠合成型操作直到设计产品厚度，然后在聚酰亚胺薄膜表面覆浸胶云母纸，再送入热压机中进行加热加压固化后得到成品云母纸板。
作为进一步限定，在步骤S1中采用的原料云母带为市售云母带或者自制符合国标需求的云母带，采用的原料云母纸为市售云母纸或者自制符合国标需求的云母纸。
作为进一步限定，在步骤S1中采用的原料云母带的厚度为原料云母纸的厚度为0.5～1.5倍。
作为进一步限定，所述浸胶云母纸所采用的浸胶胶料为有机硅树脂胶，并在所述有机硅树脂胶中均匀分散有混合物粉末以及马来酸酐-丙烯酸共聚物；所述混合物粉末为碳酸钙、碳化硅、硼砂、硫酸钡中的一种或者组合，添加量不超过1.5wt％；所述马来酸酐-丙烯酸共聚物的添加量不超过0.75wt％。
作为进一步限定，所述浸胶云母纸所采用的浸胶胶料中添加有2.5～3.5wt％的顺丁烯二酸酐。
作为进一步限定，位置相邻的穿线云母带之间的间距为0～3mm。
作为进一步限定，所述穿线云母带层表面利用细粒径云母粉进行平铺。
作为进一步限定，所述第一镀银玻纤线与所述第二镀银玻纤线均采用丝径50～70nm的单丝集束成型。
有益效果：本发明的利用云母带层叠制备增强云母纸制品的方法是对传统利用云母纸直接进行层叠热压制备云母板工艺的改进，其通过云母纸带的间隙平铺配合特定的空间交联结构，将施胶云母纸层、穿线云母带层以及聚酰亚胺薄膜进行交联结构，以在保证成型后云母板良好的化学稳定性以及优异的电气绝缘性能的情况下通过提高层间结构的结构稳定性来提高云母板板体本身的物理强度。
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。
在实施例一、实施例二中，选取扬州市康盛绝缘材料有限公司生产的厚度为0.6mm的市售合成云母纸以及厚度为0.6mm、宽度为20mm的市售合成云母带作为原料；
选用羟基改性聚二甲基硅氧烷(德国瓦克、粘度50000)作为有机硅树脂胶胶料；
选用湖南亿达电子材料有限公司生产的厚度为0.1mm的聚酰亚胺薄膜作为原料；
采用丝径50～70nm的玻璃纤维单丝利用集束器进行集束成型后利用化学镀银法进行镀银处理，得到镀银玻纤线。
实施例一：
在实施例一中，方法被用于制备厚度为3.5mm的增强云母板，这种增强云母板包括三层云母纸、两层穿线云母带层和两层聚酰亚胺薄膜，其通过以下制备方法制得：
首先同时对云母带以及云母纸进行处理：将作为原料的合成云母纸利用有机硅树脂胶胶料进行浸胶处理，得到浸胶云母纸；将云母带铺展，并在铺展状态下利用开孔器等间距开三排连续腰型孔，然后将镀银玻纤线依次穿过腰型孔得到穿线云母带。
将浸胶云母纸在工作台上进行平铺，然后将与浸胶云母纸等宽的多条穿线云母带平行布置并同步进料，并在同步进料过程中引入第二镀银玻纤线对多根穿线云母带上的第二镀银玻纤线在平行位置上进行结点连接。将实现结点连接的多根穿线云母带同步引入到浸胶云母纸表面，进行预压，以使得穿线云母带平行等间距地贴合于浸胶云母纸表面，控制位置相邻的穿线云母带之间的间距为0～3mm，并保持相同。
取聚酰亚胺薄膜在对应结点连接位置开孔，其开孔以每个开孔均能完全覆盖对应穿线云母带层面上的所有结点为准，将开孔后的聚酰亚胺薄膜表面平铺于云母带层表面，使得结点与开孔一一对应。
再以聚酰亚胺薄膜表面作为平面，在铺放浸胶云母纸后再循环进行一次穿线云母带层的覆盖操作和一次聚酰亚胺薄膜的覆盖操作即达到设计产品厚度，然后在聚酰亚胺薄膜表面覆浸胶云母纸，再送入热压机中进行加热加压固化后得到厚度为3.5mm的成品云母纸板。
该成品云母纸板的平均密度为1.75g/cm3，胶含量为13.5％，抗拉强度为152.4Mp，可任意进行弯曲，电气强度为42.5kv/mm；且具有较佳的开孔、切边性能，便于进行二次加工，其开孔、切边后边缘光滑、整洁。
实施例二：
在实施例二中，方法被用于制备厚度为21.5mm的增强云母板，这种增强云母板包括15层云母纸、14层穿线云母带层和14层聚酰亚胺薄膜，其加工方式与实施例一的方式类似，差异仅在于增加了浸胶云母纸、穿线云母带层和聚酰亚胺薄膜的覆盖操作的次数，分别达到十四次，且在最后一次叠放聚酰亚胺薄膜后在聚酰亚胺薄膜表面增加一张浸胶云母纸，再送入热压机中进行加热加压固化后得到厚度为21.5mm的成品云母纸板。
该成品云母纸板的平均密度为1.82g/cm3，胶含量为12.9％，抗拉强度为171.6Mp，可进行弯曲，电气强度为38.7kv/mm；且具有较佳的开孔、切边性能，便于进行二次加工，其开孔、切边后边缘光滑、整洁。
在实施例三、实施例四中，选取自制云母纸作为原料；
制备自制云母纸时，将合成云母原料(河北宗润矿产品有限公司)进行清洗、除杂后，利用水力制浆机对云母原料进行高压水力剥分得到不同粒径的云母鳞片，将云母鳞片进行筛分后得到：小于35μm(通过沉淀后获得)、35～75μm、大于75μm的三堆云母鳞片。
以35～75μm、大于75μm的云母鳞片作为制浆原料，按照质量比35:65的比例混合打浆，并上圆网造纸机抄造成均张厚度为0.25mm的云母纸。
选取湖北长峰电工材料有限公司生产的厚度为0.14mm、宽度为25mm的环氧聚酯薄膜少胶粉云母带作为原料。
选用改性羟基硅氧烷(日本信越、粘度30000)作为有机硅树脂胶胶料；取改性羟基硅氧烷作为有机硅树脂胶胶料，向其中均匀分散有碳酸钙与碳化硅的质量比为1:1的混合物粉末以及马来酸酐-丙烯酸共聚物，分散均匀后获得胶料，其中，混合物粉末的添加量为有机硅树脂胶胶料的0.75wt％，马来酸酐-丙烯酸共聚物的添加量为0.3wt％。
选用湖南亿达电子材料有限公司生产的厚度为0.08mm的聚酰亚胺薄膜作为原料；
采用丝径50～70nm的玻璃纤维单丝利用集束器进行集束成型后利用化学镀银法进行镀银处理，得到镀银玻纤线。
实施例三
在实施例三中，方法被用于制备厚度为5mm的增强云母板，这种增强云母板包括10层云母纸、9层穿线云母带层和9层聚酰亚胺薄膜，其通过以下制备方法制得：
同时对云母带以及云母纸进行处理：将作为原料的合成云母纸利用有机硅树脂胶胶料进行浸胶处理，得到浸胶云母纸；将云母带铺展，并在铺展状态下利用开孔器等间距开四排连续腰型孔，然后将镀银玻纤线依次穿过腰型孔得到穿线云母带。
将浸胶云母纸在工作台上进行平铺，然后将与浸胶云母纸等宽的多条穿线云母带平行布置并同步进料，并在同步进料过程中引入第二镀银玻纤线对多根穿线云母带上的第二镀银玻纤线在平行位置上进行结点连接。将实现结点连接的多根穿线云母带同步引入到浸胶云母纸表面，进行预压，以使得穿线云母带平行等间距地贴合于浸胶云母纸表面，控制位置相邻的穿线云母带之间的间距为0～2mm，并保持相同。
取聚酰亚胺薄膜在对应结点连接位置开孔，其开孔以每个开孔均能完全覆盖对应穿线云母带层面上的所有结点为准，将开孔后的聚酰亚胺薄膜表面平铺于云母带层表面，使得结点与开孔一一对应。
再以聚酰亚胺薄膜表面作为平面，在铺放浸胶云母纸后再循环进行八次穿线云母带层的覆盖操作和八次聚酰亚胺薄膜的覆盖操作即达到设计产品厚度，然后在聚酰亚胺薄膜表面覆浸胶云母纸，再送入热压机中进行加热加压固化后得到厚度为5mm的成品云母纸板。
该成品云母纸板的平均密度为1.88g/cm3，胶含量为12.6％，抗拉强度为164.1Mp，可进行弯曲，电气强度为39.8kv/mm；且具有较佳的开孔、切边性能，便于进行二次加工，其开孔、切边后边缘光滑、整洁。
实施例四：
在实施例四中，方法被用于制备厚度为14mm的增强云母板，这种增强云母板包括27层云母纸、26层穿线云母带层和26层聚酰亚胺薄膜，其加工方式与实施例一的方式类似，差异仅在于增加了浸胶云母纸、穿线云母带层和聚酰亚胺薄膜的覆盖操作的次数，分别达到26次；同时在每层穿线云母带层表面均利用前述步骤中分离出的粒径小于35μm细粒径的云母粉进行平铺，平铺厚度控制在0.05～0.15mm，再进行聚酰亚胺薄膜的铺放，且在最后一次叠放聚酰亚胺薄膜后在聚酰亚胺薄膜表面增加一张浸胶云母纸，再送入热压机中进行加热加压固化后得到厚度为14mm的成品云母纸板。
该成品云母纸板的平均密度为1.82g/cm3，胶含量为13.1％，抗拉强度为171.1Mp，可进行弯曲，电气强度为41.5kv/mm；且具有较佳的开孔、切边性能，便于进行二次加工，其开孔、切边后边缘光滑、整洁。
上述实施例条件下制得的增强云母板的物理性能中，在外观、层间结构、机械性能、电气绝缘性能等方而基本达到工业标准，其中胶含量比不超过15％，并具有较佳的二次加工性能，因而具有良好的工业应用前景。
另外，在不同的实施例中，也可以在浸胶云母纸所采用的浸胶胶料中添加有2.5～3.5wt％的顺丁烯二酸酐，该改善胶料性能，其顺丁烯二酸酐(MA)含有活泼双键，提高固化交联密度，增强复合云母板抗弯强度。
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 (8)
1.一种利用云母带层叠制备增强云母纸制品的方法，其特征在于，具体包括以下操作步骤：
S1利用云母带作为原料，在云母带表面沿长度方向等间距打腰型孔，并在腰型孔中穿装第一镀银玻纤线，得到穿线云母带备用；同时以云母纸作为原料，将作为原料的云母纸进行浸胶处理，得到浸胶云母纸备用；
S2将所述浸胶云母纸平铺，在平铺的浸胶云母纸表面等间距平行铺放所述穿线云母带得到穿线云母带层，所述穿线云母带中的第一镀银玻纤线均保持绷直，并利用第二镀银玻纤线将位置相邻第一镀银玻纤线在孔间浮线位置进行结点，并在结点位置利用第二镀银玻纤线进行经纬向的网面连接；
S3在聚酰亚胺薄膜上对应所述结点位置开孔，并将开孔后的聚酰亚胺薄膜表面平铺于云母带层表面；
S4以聚酰亚胺薄膜表面作为平面，在铺放浸胶云母纸后再循环进行步骤S2以及步骤S3的叠合成型操作直到设计产品厚度，然后在聚酰亚胺薄膜表面覆浸胶云母纸，再送入热压机中进行加热加压固化后得到成品云母纸板。
2.根据权利要求1所述的利用云母带层叠制备增强云母纸制品的方法，其特征在于，在步骤S1中采用的原料云母带为市售云母带或者自制符合国标需求的云母带，采用的原料云母纸为市售云母纸或者自制符合国标需求的云母纸。
3.根据权利要求1所述的利用云母带层叠制备增强云母纸制品的方法，其特征在于，在步骤S1中采用的原料云母带的厚度为原料云母纸的厚度为0.5～1.5倍。
4.根据权利要求1所述的利用云母带层叠制备增强云母纸制品的方法，其特征在于，所述浸胶云母纸所采用的浸胶胶料为有机硅树脂胶，并在所述有机硅树脂胶中均匀分散有混合物粉末以及马来酸酐-丙烯酸共聚物；
所述混合物粉末为碳酸钙、碳化硅、硼砂、硫酸钡中的一种或者组合，添加量不超过1.5wt％；
所述马来酸酐-丙烯酸共聚物的添加量不超过0.75wt％。
5.根据权利要求1所述的利用云母带层叠制备增强云母纸制品的方法，其特征在于，所述浸胶云母纸所采用的浸胶胶料中添加有2.5～3.5wt％的顺丁烯二酸酐。
6.根据权利要求1所述的利用云母带层叠制备增强云母纸制品的方法，其特征在于，位置相邻的穿线云母带之间的间距为0～3mm。
7.根据权利要求1所述的利用云母带层叠制备增强云母纸制品的方法，其特征在于，所述穿线云母带层表面利用粒径小于35μm的细粒径云母粉进行平铺，其平铺厚度为0.05～0.15mm。
8.根据权利要求1所述的利用云母带层叠制备增强云母纸制品的方法，其特征在于，所述第一镀银玻纤线与所述第二镀银玻纤线均采用丝径50～70nm的单丝集束成型。
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