黑色吸音阻燃紙的上膠工藝研究

黑色吸音阻燃紙的上膠工藝研究

0璃纖維阻燃紙的制備根據(jù)《25號發(fā)展計劃》，我國應(yīng)大力發(fā)展纖維產(chǎn)品的應(yīng)用，并應(yīng)不斷擴大纖維應(yīng)用。玻璃纖維也是聲學(xué)工程中使用的主要材料之一,對于吸聲降噪、隔音和改善室內(nèi)音質(zhì)量等方面有很好的效果本實驗將30%的玻璃纖維和70%的針葉木纖維配抄成原紙,再經(jīng)過上膠提高原紙的抗張強度,加入阻燃劑賦予其阻燃性能,就可以得到玻璃纖維基吸音阻燃紙,具有防火、吸聲的特點.采用黑色漿將其染色后1實驗部分1.1其他粘結(jié)劑及阻燃劑玻璃纖維,泰山玻璃纖維有限公司,E-glass,長度6mm,直徑9μm;粘結(jié)劑,西安道達爾化工有限公司,固含量45%;阻燃劑,煙臺艾弗爾化工有限公司,顆粒狀織物阻燃劑2124;色漿,上海彩名化工有限公司,鮮麗特黑M-100;拔水劑,上海望界貿(mào)易有限公司,氟素拔水/拔油劑KD-200.1.2厚度緊度儀;ZQJ1-B型紙頁成形器;BJ-1型制漿標(biāo)準解離機;C-HJY03型電腦測控厚度緊度儀;Z-KZ300型擺錘式抗張強度試驗機;Quanta200型掃描電鏡;電子天平.1.3纖維基吸音阻燃原紙的制備將玻璃纖維中加入少量分散劑,在標(biāo)準纖維分散器中分散1000轉(zhuǎn),再加入針葉木纖維,混合后再次分散1000轉(zhuǎn),玻璃纖維與針葉木纖維絕干量比為30%:70%;將分散好的纖維漿料在抄片器上脫水成型.由于玻璃纖維基吸音阻燃原紙厚度小于0.30mm,抗張強度達到15N/15mm,防火等級達到1級阻燃等級,而粘結(jié)劑和助燃劑的加入都會增加成紙的定量,所以成紙的含膠量要使得最終成品紙的定量和強度達到一個合理的平衡.如果原紙定量過大,會使得粘結(jié)劑和助燃劑用量增大,最終成品紙定量增大;厚度,強度等指標(biāo)不能平衡,所以原紙定量為40g/m(2)粘結(jié)劑為粘結(jié)劑更容易燃燒由于玻璃纖維本身無氫鍵結(jié)合力,脫水成型后的濕紙幅又不經(jīng)過壓榨、真空抽吸干燥等傳統(tǒng)造紙的工藝,導(dǎo)致原紙的強度很低.為了賦予原紙一定的強度,浸漬膠乳是最常見的方式.但由于粘結(jié)劑為可燃膠,紙張中加入粘結(jié)劑勢必會導(dǎo)致其更容易燃燒;而阻燃劑吸附到纖維表面,也會阻礙粘結(jié)劑在纖維間的粘結(jié)作用,導(dǎo)致成紙抗張強度降低,為此需要找到粘結(jié)劑和阻燃劑的合適配比,保證最終成紙的各項指標(biāo)均達到要求,比如厚度指標(biāo),強度指標(biāo),助燃指標(biāo)等.因此,將粘結(jié)劑和阻燃劑按照不同比例配成100mL溶液,粘結(jié)劑和阻燃劑固含量之比分別為2∶6、3∶5、4∶4、5∶3和6∶2,原紙浸入溶液后放入烘箱中在130℃~140℃下熱風(fēng)循環(huán)烘干,測試成紙的定量,厚度,抗張強度和阻燃效果.在以上實驗基礎(chǔ)上,微調(diào)整粘結(jié)劑和阻燃劑固含量配比,直至得到成紙各項指標(biāo)合格,加入色漿和拔水劑,確定上膠配方.(3)真空抽吸和阻燃劑的制備將粘結(jié)劑和阻燃劑按照不同的比例各自配成溶液,總共100mL,粘結(jié)劑和阻燃劑固含量之比分別為6∶4、5∶5、4∶6和3∶7,將抄造好的原紙置于布氏漏斗中,采用兩段抽吸的方式,先淋膠乳,通過真空抽吸到紙張表面無流動膠液,然后將紙張放入烘箱中在130℃~140℃下熱風(fēng)循環(huán)干燥至紙張干度為20%左右,再淋阻燃劑,后放入烘箱中在130℃~140℃下熱風(fēng)循環(huán)烘干,測試成紙的定量,厚度,抗張強度和阻燃效果.后續(xù)實驗步驟同(2).(4)真空抽吸與浸漬相結(jié)合上膠配方的研究將粘結(jié)劑和阻燃劑按照不同的比例各自配成溶液,總共100mL,粘結(jié)劑和阻燃劑固含量之比分別為6∶4、5∶5、4∶6和3∶7,將抄造好的原紙置于布氏漏斗中,為優(yōu)化上膠工藝,將真空抽吸法和浸漬法相結(jié)合,采用兩段上膠,兩次干燥的方式,先用真空抽吸的方式淋一定濃度的粘結(jié)劑,將濕紙幅放入烘箱中在130℃~140℃下熱風(fēng)循環(huán)烘干,再將干燥后的紙張浸入阻燃劑溶液中,取出濕紙幅后輕壓,吸取紙張表面的溶液,再次放入烘箱中在130℃~140℃下熱風(fēng)循環(huán)烘干,測試成紙的定量,厚度,抗張強度和阻燃效果.后續(xù)實驗步驟同(2).(5)采用浸漬法和真空抽吸法對成紙的sem分析不同上膠方式下粘結(jié)劑和阻燃劑在成紙中的分布是不同的,為了分析采用浸漬法和真空抽吸法對紙張中的粘結(jié)劑和阻燃劑的分布以及作用方式的作用效果,需對成紙做SEM分析.1.4-2002進口同類產(chǎn)品性能指標(biāo)如表1所示.成紙定量:依據(jù)國家標(biāo)準GB/T451.2-2002;厚度和緊度:依據(jù)國家標(biāo)準GB/T451.3-1989;抗張強度:依據(jù)國家標(biāo)準GB/T451.3-1989;阻燃性能:依據(jù)《功能紙基紙制品的制造》中國輕工業(yè)出版社,1989.2結(jié)果與討論2.1阻燃劑配比對成紙性能的影響為了賦予原紙一定的強度,浸漬膠乳是最常見的方式.為了賦予成紙阻燃性能,需要在膠乳中配入一定量的阻燃劑,才能保證成紙阻燃等級合格.因此將粘結(jié)劑和阻燃劑配合使用,表2反應(yīng)了粘結(jié)劑和阻燃劑的配比對成紙性能的影響.由表2可知,粘結(jié)劑用量增加,成紙的抗張強度隨之增大,阻燃劑用量增加,成紙的阻燃效果隨之提高,粘結(jié)劑和阻燃劑混合使用,對二者的作用效果都有一定的抑制作用.對于阻燃劑而言,阻燃劑濃度在4%時,成紙的阻燃等級可以達到2級阻燃的標(biāo)準;但阻燃劑濃度在3%時,成紙可燃.同時,若考慮定量的因素,就可以發(fā)現(xiàn)此時成紙的定量大幅增加,遠遠超出了50g/m當(dāng)粘結(jié)劑和阻燃劑濃度比為2∶6時,成紙定量高達61.25g/m由表2可知,當(dāng)粘結(jié)劑和阻燃劑加入濃度比為4∶4時,成紙的定量、厚度、抗張強度和阻燃等級分別為55.36g/m2.2粘結(jié)劑和阻燃劑配比對成紙性能的影響為了克服成紙定量和抗張強度、阻燃性能之間的矛盾,考慮采用真空抽吸法提高粘結(jié)劑和阻燃劑的作用效率.通過真空抽吸作用,可以將淋在原紙表面的粘結(jié)劑吸入紙張纖維之間,使粘結(jié)劑不僅僅附著在原紙表層纖維表面,而是深入到紙張層間內(nèi),可以更好的發(fā)揮粘結(jié)劑的作用.而兩段抽吸也可以使阻燃劑更好的發(fā)揮效用,因為當(dāng)原紙中加入粘結(jié)劑并干燥固化后,纖維之間由于有粘結(jié)劑的填充,紙張變的挺硬致密,在加入阻燃劑并用真空抽吸時,阻燃劑就相對難以滲入紙張內(nèi)部層間,而可以更多的停留在紙張表面.同時,玻璃纖維脆性高,且易碎,含有玻璃纖維混抄的濕紙幅無法進行壓榨,那么植物纖維間的氫鍵結(jié)合作用就不能通過壓榨脫水而提高,真空抽吸作用巧妙的解決了這個問題.表4反映了不同粘結(jié)劑和阻燃劑濃度配比條件下,成紙的強度和阻燃性能的變化情況.由表4可以得出,成紙的抗張強度是隨著粘結(jié)劑用量的增加而提高,而阻燃性能隨著阻燃劑用量的增加而提高.當(dāng)粘結(jié)劑用量高于阻燃劑時,成紙的抗張強度可以達到20N/15mm以上,當(dāng)阻燃劑濃度高于粘結(jié)劑之后,成紙的抗張強度的變化趨勢逐漸趨于平緩.但從成紙的阻燃性能的角度來看,當(dāng)粘結(jié)劑和阻燃劑濃度比為4∶6時,成紙才能達到2級阻燃效果;而當(dāng)粘結(jié)劑和阻燃劑濃度比為3∶7時,成紙才能滿足指標(biāo)要求,達到1級阻燃等級.也就是說,當(dāng)成紙中含有粘結(jié)劑之后,需要更大量的阻燃劑作用才能賦予成紙足夠阻燃性能.只有當(dāng)阻燃劑濃度為粘結(jié)劑濃度的2倍以上時,成紙才有可能滿足1級阻燃的條件.從成紙定量方面來看,隨著阻燃劑濃度從4%增加到7%,雖然粘結(jié)劑濃度在相應(yīng)的降低,但成紙的定量從53.50g/m由表4可知,當(dāng)粘結(jié)劑和阻燃劑加入濃度比為3∶7時,成紙的定量,厚度,抗張強度和阻燃等級分別為60.00g/m真空抽吸法上膠時,雖然成紙可以同時滿足抗張強度和阻燃等級的指標(biāo)要求,但由于需要較大量的阻燃劑,導(dǎo)致成紙的定量遠遠高于要求定量.同浸漬法上膠相比較可以看出,當(dāng)采用浸漬法上膠時,阻燃劑對粘結(jié)劑作用效果的影響較大,要想成紙接近樣品紙的指標(biāo)要求,上膠液中粘結(jié)劑的濃度要高于阻燃劑的濃度;而采用真空抽吸法上膠時,粘結(jié)劑對阻燃劑作用效果的影響較大,需要的阻燃劑濃度要高于粘結(jié)劑的濃度.雖然采用真空抽吸法上膠所得最終成紙的性能要略好于采用浸漬法上膠所得成紙的性能,但采用真空抽吸法上膠時所得成紙的定量過高,超過了60g/m2.3真空抽吸和浸漬法相相結(jié)合上膠溶液配比對成紙性能的影響從上述實驗結(jié)果可知,真空抽吸法上膠時粘結(jié)劑作用效率較高,但需要阻燃劑量較大;而浸漬法上膠時,阻燃劑作用效率高,但需要大量的粘結(jié)劑為成紙?zhí)峁姸?所以考慮采用兩種方法相結(jié)合的方式,充分發(fā)揮兩種上膠方式的優(yōu)點,使成紙既能滿足相應(yīng)的性能指標(biāo),又能保持較低的定量.表6反映了采用真空抽吸和浸漬法相結(jié)合上膠時,粘結(jié)劑和阻燃劑濃度配比對成紙性能的影響.由表6可以看出,當(dāng)采用真空抽吸和浸漬法相結(jié)合上膠時,成紙可以滿足樣品紙的指標(biāo)條件下,對粘結(jié)劑和阻燃劑的用量需求較單獨使用的浸漬法或真空抽吸法時都有所減少.二段加入阻燃劑時改用浸漬法后,成紙的定量有了明顯的降低,阻燃劑濃度從3%增加到5%時,成紙的定量從50.83g/m采用真空抽吸法加入阻燃劑時,當(dāng)阻燃劑濃度為5%時,成紙定量可達56.59g/m綜合表2、表4和表6可知,單獨使用浸漬法上膠時,粘結(jié)劑和阻燃劑濃度比為6∶4時,成紙的性能較好,這時成紙的定量、厚度、抗張強度和阻燃性能分別為56.12g/m由表7可得,采用真空抽吸和浸漬法相結(jié)合上膠,加入黑色漿和拔水劑后,對成紙的抗張強度有略微的影響,但阻燃性能依然保持在1級,成紙的定量為50.96g/m2.4浸漬法和真空抽吸法成紙中粘結(jié)劑和阻燃劑的作用效果研究采用浸漬法加入粘結(jié)劑和阻燃劑時,紙張的表面會停留大量的粘結(jié)劑和阻燃劑,這樣粘結(jié)劑不會深入到紙張層間起到增強原紙的作用,而停留在紙張表面的阻燃劑由于粘結(jié)劑的包覆,作用效果也會下降.通過真空抽吸作用,可以將淋在原紙表面的粘結(jié)劑吸入紙張纖維之間,使粘結(jié)劑不僅僅附著在原紙表層纖維表面,而是深入到紙張層間內(nèi),保證紙張內(nèi)部層間的纖維之間也可以通過粘結(jié)劑牢牢的固定,這樣就可以更好的發(fā)揮粘結(jié)劑的粘結(jié)作用,提高粘結(jié)劑的使用效率.真空抽吸作用也使植物纖維相互靠近,加強了植物纖維的氫鍵結(jié)合力,提高了原紙本身的抗張強度.從二者的作用方式上來看,粘結(jié)劑主要是以乳膠狀的形態(tài)起到膠黏作用,通過增強纖維間的結(jié)合強度來增大成紙的抗張強度,而阻燃劑是明顯的小顆粒狀固體,在高溫時先于可燃物融化,釋放保護氣體,阻礙了可燃物質(zhì)的燃燒.實驗對采用浸漬法和真空抽吸法所抄成紙做SEM分析,由圖1可以看出,當(dāng)采用浸漬法上膠時,阻燃劑在成紙中可能被包裹在粘結(jié)劑里,占據(jù)植物纖維和玻璃纖維的空隙,影響了粘結(jié)劑的填充效果,甚至可能鉆到植物纖維與玻璃纖維之間無法接觸黏結(jié),這就使粘結(jié)劑的作用效果大大降低.而同時,阻燃劑外層包裹了粘結(jié)劑后,由于粘結(jié)劑為可燃膠,遇火直接燃燒,這也需要更大量的阻燃劑來抵消粘結(jié)劑的易燃反應(yīng),這就造成了浸漬法上膠效果較差的原因.由圖2可以看出,采用真空抽吸法上膠時,可以更有效的發(fā)揮粘結(jié)劑的作用效果,因為粘結(jié)劑被更充分的抽吸到纖維之間,使粘結(jié)劑作用效率提高.當(dāng)原紙中加入粘結(jié)劑并干燥固化后,纖維之間由于有粘結(jié)劑的填充,紙張變的挺硬致密,在加入阻燃劑并用真空抽吸時,阻燃劑就相對難以滲入紙張內(nèi)部層間,且可以更多的停留在紙張表面,但阻燃劑顆粒部分也會因抽吸作用進入到紙張層間,就會產(chǎn)生與浸漬法類似的情況,降低粘結(jié)劑和阻燃劑的作用效率.3阻燃劑有粘結(jié)劑和真空抽吸的影響(1)采用真空抽吸和浸漬法相結(jié)合上膠,其中粘結(jié)劑和阻燃劑的濃度比為5∶3時,成紙阻燃性能保持在1級阻燃,成紙的定量為50.