玻璃纤维是人造无机纤维的一种,因制法上的差异,产品有长丝和短纤维之别。长丝的直径一致但纤维较粗玻璃纤维是人造无机纤维的一种,因制法上的差异,产品有长丝和短纤维之别。长丝的直径一致但纤维较粗 (4-20μm)主要用于织布。少量以平行丝加强纸的方式用于造纸。一部分切成定长纤维用于制造加强材料。短纤维为粗、细、长、短都不等的混合纤维棉,通常称为玻璃棉。早先的玻璃棉纤维虽比长丝细,但不符合现代造纸技术的要求,主要用于制造玻璃毡作保温、隔热、隔音等。
随着生产技术的进步,纤维直径向着超细方向发展。
主要用于织布。少量以平行丝加强纸的方式用于造纸。一部分切成定长纤维用于制造加强材料。短纤维为粗、细、长、短都不等的混合纤维棉,通常称为玻璃棉。早先的玻璃棉纤维虽比长丝细,但不符合现代造纸技术的要求,主要用于制造玻璃毡作保温、隔热、隔音等。
随着生产技术的进步,纤维直径向着超细方向展。1950 年末美国海军研究室用小于2μm的玻璃纤维在长网造纸机上抄纸成功,开创了用的玻璃纤维在长网造纸机上抄纸成功,开创了用100%玻璃纤维造纸的历史。之后发现与植物纤维滤纸相比,这种纸具有很好的过滤性能,而且其耐热、耐湿、耐霉、耐腐蚀和耐辐照的性能也很好,因而引起了各方面的兴趣和重视。如今使用专为造纸开发的硼硅酸盐型超细玻璃纤维玻璃纤维造纸的历史。之后发现与植物纤维滤纸相比,这种纸具有很好的过滤性能,而且其耐热、耐湿、耐霉、耐腐蚀和耐辐照的性能也很好,因而引起了各方面的兴趣和重视。如今使用专为造纸开发的硼硅酸盐型超细玻璃纤维(也称超细玻璃棉,表1为其化学组成的一例)制成的滤纸已经完全代了早先的含石棉滤纸,成为制造防毒面具、高效(过滤效率>99.9%-99.99999%)及亚高效(99.0%-99.9%)空气过滤器,过滤精度达到5μm,3μm甚至1μm的高精度液体过滤器以及高温、高湿或腐蚀性流体过滤用滤纸的主流产品,在过滤材料中占有重要地位。
现将有关超细玻璃纤维的性质及超细玻璃纤维滤纸的过滤性能及其应用等分述于下。
一、超细玻璃纤维的平均直径及其表示
法玻璃纤维平均直径的大小不仅与成纸的过滤精度玻璃纤维平均直径的大小不仅与成纸的过滤精度(滤出粒子的大小)和过滤效率有关,而且与造纸的难易相连,因此是一项很重要的参数,也是选择原料玻璃棉的主要依据。
由于玻璃棉纤维平均直径的测定比较费时且重复性不够好,长期以来,多采用能够简单快速测得的叩解度来反映其平均纤维直径。因为纤维直径小、比表 面 积 大 则 滤速度慢,在打浆 度 仪 上 测 得的 叩 解 度 就 高和过滤效率有关,而且与造纸的难易相连,因此是一项很重要的参数,也是选择原料玻璃棉的主要依据。
由于玻璃棉纤维平均直径的测定比较费时且重复性不够好,长期以来,多采用能够简单快速测得的叩解度来反映其平均纤维直径。因为纤维直径小、比表 面 积 大 则 滤水速度慢,在打浆 度 仪 上 测 得的 叩 解 度 就 高。
二、超细玻璃纤维的性质及造纸工艺特点
1白色、清洁
常用的超细玻璃纤维原料为叩解度36°SR以上的白色清洁玻璃棉,除含有约以上的白色清洁玻璃棉,除含有约 2%-7%不等的粗纤维和渣球外,无其他杂质,所以用于造纸时,既不用像石棉那样需要洗涤,也不用像植物纤维那样需要蒸煮和漂白,便可直接进入打浆工序。
2性脆
玻璃纤维是高温急冷形成的玻璃体,材质很脆,特别是较粗的纤维稍微受力就易碎断,因此打浆工艺与植物纤维有很大差别。例如用玻璃纤维是高温急冷形成的玻璃体,材质很脆,特别是较粗的纤维稍微受力就易碎断,因此打浆工艺与植物纤维有很大差别。例如用10L的高速解离机进行打浆时,短短的高速解离机进行打浆时,短短5-6min就可将其碎断分散成均匀的纤维悬浮液。表就可将其碎断分散成均匀的纤维悬浮液。表 3是超细玻璃棉在23L标准打浆机中进行轻刀、短时间打浆后叩解度和纤维 湿 重 的 变 化情况。
在 表标准打浆机中进行轻刀、短时间打浆后叩解度和纤维 湿 重 的 变 化情况。
在 表3所列条件下,打浆时 间 从所列条件下,打浆时 间 从60s提高到提高到90s,叩解度就上升,叩解度就上升6°SR,湿重减小近一半。由于玻璃纤维打浆时不吸水、不润胀、不分丝帚化,因而打浆目的只限于使纤维束充分分散制成均匀的纤维悬浮液,因此其工艺特点只能是轻刀短时间打浆。
同样,由于性脆的缘故,在抄纸过程中,玻璃纤维不能用两个金属辊直接加压,避免纸的强度受损。
3比重大
玻璃纤维的比重约为植物纤维的1.62倍,在水中易下沉,因此必须十分关注纤维的均匀悬浮问题。另一方面,可以利用这一特点,使纤维悬浮液流经足够长的沉砂盘除去其中的粗纤维和渣球。
4容重轻(10kg/立方米)左右,单位重量的超细玻璃棉在水中的体积比植物纤维大得多,因此打浆浓度不能大,否则将影响其循环与分散导致成浆质量下降。通常打浆浓度控制在单位重量的超细玻璃棉在水中的体积比植物纤维大得多,因此打浆浓度不能大,否则将影响其循环与分散导致成浆质量下降。通常打浆浓度控制在0.7%以下。
5表面光滑
玻璃纤维相互间没有植物纤维那样的结合力。虽然用 100%超细玻璃纤维能抄成纸,但强度很低(见表4)难以经受后部加工及使用过程中力的作用。因此采取措施对玻璃纤维纸增强具有重要的意义。