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新密耐火纖維紙制作工藝

添加時間:2018年3月2日  瀏覽次數:

       耐火纖維紙是由各種耐火纖維做原料并配以多種添加劑而制成的薄片制品。它具有較好的耐高溫性能和優良的隔熱性能,可用作高溫隔熱材料,高溫絕緣材料、高溫氣體過濾材料、高溫緩沖材料,還可用作有色金屬溶液流槽的內襯材料。 

       硅酸鋁耐火纖維自身之間無結合能力,彼此之間難于形成具有較高強度的片狀織物。工藝上為了提高紙的強度,一般在制造過程中加入分散劑、穩定劑、結合劑等。

       試驗過程

       工藝流程

       耐火纖維紙的生產工藝主要分為耐火纖維的凈化分散、配料制漿、抄紙成型、脫水干燥(燒除結合劑)等過程。

       耐火纖維紙的基本原料為硅酸鋁耐火纖維,用水或其它介質過纖維充分分散,漂洗干凈,出去絕大部分非纖維物。

       選用熱塑性合成纖維作結合劑,可明顯增加紙的常溫強度,加入量為耐火纖維的2%~20%。表1為幾種結合劑對紙增強作用的比較,其中以乙烯醇纖維增強的紙的常溫抗拉強度較高。

       為了保持制漿不沉淀,需要對制漿不停地進行攪拌,另外還要加入1%的聚氧化乙烯作為紙漿的穩定劑,減緩纖維的沉淀速度。

表1 幾種結合劑對耐火纖維紙的增強效果

       紙漿的密度在0.1%~0.7%范圍內,紙的均勻性和成品強度均較好。紙脫水后再用無機結合劑(如膠體SiO2、膠體Al2O3或膠體膨潤土)浸漬,干燥后燒去有機物便可得到具有一定高溫強度的耐火纖維紙,但同時也呈現脆性,脆化程度隨浸漬時間的延長而增加。

      性能

       按上述工藝制取取得的耐火纖維紙的性能

表2  耐火纖維紙的主要性能

       影響最高使用溫度的因素

       耐火纖維紙的最高使用溫度一般是指其加熱后線收縮率<4%的溫度。超過此溫度,纖維即失去原有的特性而粉化損毀。但最高使用溫度一般均比長期安全使用溫度高150~200℃。

       耐火纖維紙在使用過程中發生再結晶、燒結并生成新相而導致耐火纖維紙的收縮。當纖維(或結合劑)中熔劑類雜志如Fe2O3、R2O等增多時,促使晶核出現的溫度降低、晶粒發育長大加快、使再結晶溫度下降,收縮率增大,熔劑類雜志在高溫下使纖維表面出現液相促使其燒結收縮。耐火纖維在H2、CO、CH4、NH3、Cl2、F、SO3等氣氛中使用時,將與這些氣體反應,使纖維的再結晶溫度降低,速度加快。纖維中的ZrO2、Cr2O3具有抑制纖維中莫來石晶粒長大和限制方英石體積變化的作用,從而減緩纖維再結晶速度,降低收縮率,起到提高使用溫度的作用。

       為了提高使用溫度,還可采用混合纖維造紙。用氧化鋁纖維和硅酸鋁纖維按一定配比紙漿造紙,使氧化鋁纖維形成網架,硅酸鋁纖維填充其中空隙,利用氧化鋁纖維耐熱性好,收縮小的特點,抑制耐火纖維紙的高溫收縮,提高紙的使用溫度。

      影響耐火纖維紙強度的因素

       結合劑

       紙的表現強度主要取決于結合劑的粘結性強度。表1中的幾種溶膠型粉絮狀結合劑,它們以膠體粒子分散在水中,抄紙時隨紙流失很多,嚴重影響粘結強度。采用不溶于冷水的纖維狀聚乙烯醇作結合劑(結合纖維),使其與耐火纖維共同分散混合在冷水中制成紙漿。抄紙時結合纖維不會隨水流失,使紙的濕強度增大,干燥時結合纖維溶于水成為粘結劑,隨著水分的蒸發,粘稠度增大,最終將耐火纖維粘結在一起,使紙的表現強度增大。加入2%的聚乙烯醇結合纖維生產的耐火纖維紙的常溫抗拉強度平均為1.56MPa。

       耐火纖維紙在高溫下使用,因有機結合劑被燒除而失去強度。為此,采用膠體SiO2、膠體Al2O3或膠體膨潤土對耐火纖維紙進行浸漬,可提高耐火纖維紙的高溫強度,但也使其變脆。隨著浸漬時間和次數的增加,耐火纖維紙的脆性愈大,紙就愈易斷裂。

      無機結合劑對紙隔熱性能的影響

       無機結合劑都是顆粒小于2um的膠體,用它們浸漬紙時,微粉進入纖維之間。微粉膠凝時把耐火纖維結合在一起。浸漬時間愈長,微粉填充量愈大,紙的密度愈高,最終使紙的隔熱性能減退,同時還帶來脆裂的危害,一般來說,為了保持紙的隔熱特性,建議少用或不用膠體類無機結合劑。

      提高耐火纖維紙抗折性的途徑

       一般的結合劑都會使紙硬化、脆化。采用合成橡膠(如氯丁橡膠)作結合劑,因其本身不會硬化,因而生產的紙也就不易產生硬脆性,可改善紙的抗折性能。不過,橡膠在燃燒是會產生濃煙,初次升溫窯要注意。

       此外,在紙漿中配入一些起泡劑,使紙張在干燥前產生一些微細孔隙,抵消部分結合劑的硬化作用,也能改善紙的抗折性能。

       結論

       利用硅酸鋁耐火纖維為原料,配以適量熱塑性聚乙烯醇纖維作結合劑,嚴格控制干燥溫度和時間,可在一般造紙機上制得強度較大的耐火纖維紙。

關鍵詞:耐火纖維紙   
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