姜宏諒

（天津環(huán)球磁卡集團(tuán)公司，天津，300201）

影響玻璃纖維過(guò)濾紙性能因素的探討

姜宏諒

（天津環(huán)球磁卡集團(tuán)公司，天津，300201）

采用超細(xì)玻璃纖維生產(chǎn)空氣過(guò)濾紙。根據(jù)玻璃纖維的特性確定打漿工藝，同時(shí)篩選化學(xué)助劑進(jìn)行濾紙補(bǔ)強(qiáng)，從而滿足生產(chǎn)多種空氣過(guò)濾紙的需要。

超細(xì)玻璃纖維 打漿 紙張補(bǔ)強(qiáng) 空氣過(guò)濾紙

玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的化學(xué)纖維，生產(chǎn)方法大致分兩類：一類是將熔融玻璃直接制成纖維；一類是將熔融玻璃先制成直徑20mm的玻璃球或棒，再以多種方式加熱重熔后制成直徑為3μm～80μm的甚細(xì)纖維。通過(guò)鉑合金板以機(jī)械拉絲方法拉制的無(wú)限長(zhǎng)的纖維，稱為連續(xù)玻璃纖維，通稱長(zhǎng)纖維。通過(guò)輥筒或氣流制成的非連續(xù)纖維,稱為定長(zhǎng)玻璃纖維,通稱短纖維。將玻璃纖維長(zhǎng)絲經(jīng)二次熔化后用高溫高速的火焰噴吹，在牽伸及分散力的作用下得到直徑0.1μm～3μm不等的微細(xì)纖維。借離心力或高速氣流制成的細(xì)、短、絮狀纖維，稱為超細(xì)玻璃纖維。

影響超細(xì)玻璃纖維質(zhì)量的關(guān)鍵因素為玻璃的熔制、拉絲工藝及火焰的溫度和速度。

1 超細(xì)玻璃纖維的特性

1.1 超細(xì)玻璃纖維的優(yōu)點(diǎn)是比其他纖維耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好，機(jī)械強(qiáng)度高，隔音性好、抗拉強(qiáng)度高，電絕緣性好。但缺點(diǎn)是性脆，耐磨性較差。

1.2 超細(xì)玻璃纖維的主要成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等，根據(jù)玻璃中堿含量的多少，可分為無(wú)堿玻璃纖維（氧化鈉0%～2%，屬鋁硼硅酸鹽玻璃）、中堿玻璃纖維（氧化鈉8%～12%,屬含硼或不含硼的鈉鈣硅酸鹽玻璃）和高堿玻璃纖維（氧化鈉13%以上，屬鈉鈣硅酸鹽玻璃）。

無(wú)堿超細(xì)玻璃纖維的化學(xué)成分表

1.3 超細(xì)玻璃纖維表面光滑，呈圓柱形；纖維柔軟，形態(tài)穩(wěn)定。超細(xì)玻璃纖維隨其直徑變小其強(qiáng)度增高。纖維的直徑一般為0.2μm～10μm。一般分布在1μm～6μm之間。平均直徑為3μm。

2 玻璃纖維的造紙工藝

2.1 打漿工藝

空氣過(guò)濾紙的過(guò)濾效率從95%到99.9999%都屬于深層過(guò)濾的范疇，對(duì)于深層過(guò)濾而言，濾料對(duì)空氣塵埃粒子產(chǎn)生直接攔截、慣性碰撞以及擴(kuò)散等三個(gè)作用，塵埃粒子的大小、濃度和過(guò)濾速度等在一定條件下，其過(guò)濾效率主要取決于纖維直徑大小和成紙的阻力及穿透率（過(guò)濾效率）呈線性關(guān)系。纖維直徑越小成紙阻力越高，透過(guò)率就越小；纖維直徑越大成紙阻力越低，透過(guò)率就越大。因此，濾紙的參數(shù)確定后就要選擇適宜的纖維細(xì)度即直徑大小，因玻璃纖維微細(xì)或超細(xì)，故只能在電鏡下才能測(cè)出直徑的大小，纖維直徑的大小在生產(chǎn)中可用打漿度來(lái)表示，打漿度高則表示細(xì)纖維分布得多，打漿度低說(shuō)明纖維直徑大的分布得多。

2.1.1 打漿方式 玻璃纖維的打漿工藝一般為疏解，無(wú)機(jī)纖維表面活性差，纖維之間結(jié)合力低，它不象植物纖維存在著潤(rùn)脹和分絲帚化，疏解時(shí)適需當(dāng)加入化學(xué)藥品，使纖維表面改性，使其纖維之間及纖維與化學(xué)品之間的結(jié)合強(qiáng)度增大，纖維的表面產(chǎn)生黏狀氧化硅膜，當(dāng)干燥時(shí)這種凝膠能使玻璃纖維互相粘合增加成紙強(qiáng)度。

2.1.2 打漿度的控制 在一定的打漿度下，采取不同度數(shù)的玻璃纖維配成的濾紙，其性能不同，最好選用較細(xì)的玻璃纖維與較粗的玻璃纖維配比，以粗纖維為骨架，降低阻力，以細(xì)纖維作為過(guò)濾纖維。這主要取決于濾紙的性能。延長(zhǎng)打漿時(shí)間。提高濾紙的均勻度。

2.1.3 打漿度對(duì)濾紙的影響 打漿度和纖維直徑成反比，纖維直徑越小，打漿度越高。纖維直徑越大，打漿度越低。玻璃纖維濾紙的過(guò)濾性能和粗細(xì)纖維配比相關(guān)，混合叩解度小，濾紙的效率低，阻力小。混合叩解度越大，濾紙的效率高，阻力也同時(shí)增大。

通過(guò)試驗(yàn)得出：打漿度與成紙的過(guò)濾效率（穿透率）及成紙阻力之間的關(guān)系用圖來(lái)表示。

2.2 濾紙的補(bǔ)強(qiáng)

一般濾紙的強(qiáng)度與纖維的化學(xué)成分（NaO、Al2O3、CaO等）、抄造時(shí)的pH值、定量、厚度等工藝條件及成型方式 （纖維排列及交織情況）等因素有關(guān)。然而，通過(guò)改善以上諸條件都不能滿足空氣過(guò)濾紙的物理特性時(shí)，就必須靠施加化學(xué)助劑來(lái)提高濾紙的挺度、抗張強(qiáng)度。

助劑的篩選：

（1）結(jié)膜的丙烯酸酯類——結(jié)膜的丙烯酸酯類樹脂屬于熱塑型樹脂，熱塑性樹脂特點(diǎn)是富有彈性，結(jié)膜柔軟，易彎曲性和耐沖擊等。其化學(xué)結(jié)構(gòu)屬于線性結(jié)構(gòu)。

（2）水溶性的熱固樹脂——水溶性的熱固樹脂結(jié)膜后表現(xiàn)為具有一定的剛性、堅(jiān)硬性，黏結(jié)強(qiáng)度高但缺點(diǎn)是易裂、性脆。其化學(xué)結(jié)構(gòu)多為網(wǎng)狀交聯(lián)立體結(jié)構(gòu)，耐水性好，并有一定的抗溶劑性。

（3）復(fù)合型的酪朊改性樹脂——復(fù)合型的酪朊改性樹脂也是改性丙烯酸樹脂，主要成分是酪朊與丙烯酸丁酯的共聚物，構(gòu)成半網(wǎng)狀的鏈狀共聚物，它綜合了以上兩種樹脂的優(yōu)點(diǎn)，改變了天然酪朊易脆、彈性差及發(fā)霉等缺點(diǎn)，從而保持了其透氣性，結(jié)膜挺硬、不易裂、富有彈性，強(qiáng)度高于一般樹脂的特點(diǎn)。

因此空氣過(guò)濾紙的補(bǔ)強(qiáng)一般選用復(fù)合型的酪朊與丙烯酸丁酯的共聚物。同時(shí)得出黏合劑的施加量與成紙性能有關(guān)，施膠量越大，透過(guò)率下降越顯著，濾紙阻力增加。挺度、強(qiáng)度明顯提高。

3 用玻璃纖維生產(chǎn)空氣過(guò)濾紙

超細(xì)玻璃纖維紙以極高的過(guò)濾效率、很好的化學(xué)穩(wěn)定性和較低的阻力而成為中高效尤其是超高效空氣過(guò)濾器的首選材料。

根據(jù)濾器過(guò)濾精度的需要，一般初效過(guò)濾器用過(guò)濾紙可用有堿玻璃纖維和無(wú)堿玻璃纖維混抄制成，而中高效及高效過(guò)濾紙都會(huì)用無(wú)堿玻璃纖維進(jìn)行抄造。

油霧效率在96%～99.999%的過(guò)濾紙。捕集粒徑在 0.1μm～0.3μm、效率達(dá) 99.9%～99.9995%以上的，一般用于超高效過(guò)濾系統(tǒng)。對(duì)捕集粒徑在2μm以上的，效率達(dá)99.9%以上一般用于亞、高效過(guò)濾器。捕集粒徑30μm以上，效率在60%～90%之間的過(guò)濾紙用于初效過(guò)濾器。

依據(jù)對(duì)過(guò)濾性能的實(shí)際要求，采取不同原料配比和相應(yīng)的打漿、生產(chǎn)工藝，可以生產(chǎn)適應(yīng)不同需求的過(guò)濾材料。

3.1 K-195 K-295 K-395 K-495 K-595等高效空氣濾紙

高效空氣濾紙是制造高效過(guò)濾器的基礎(chǔ)材料，它能有效地去除空氣中的塵埃微粒，濾掉毒煙、毒霧、細(xì)菌放射性氣體等。以其效率高、阻力低、容塵量大、強(qiáng)度高等特點(diǎn)根據(jù)市場(chǎng)需要裝配不同的高效過(guò)濾器。

3.2 無(wú)波紋（隔）板高效空氣濾紙

WG-49、WG-59為“無(wú)波紋板高效空氣過(guò)濾器”配套用紙，具有較高的過(guò)濾效率，較低的氣流阻力，足夠的挺度、強(qiáng)度和耐折度等物理特性，濾器用它裝配可以去掉波紋板，靠濾紙本身形成氣流通道，其優(yōu)點(diǎn)是濾器的體積減少，節(jié)省原材料。

3.3 Sh-69抗水過(guò)濾紙

Sh-69抗水過(guò)濾紙用于艦艇空氣、核廢氣排放和工業(yè)污染水生化處理過(guò)濾器中的高效過(guò)濾材料，以凈化空氣中的毒煙、毒物、放射性灰塵和細(xì)菌微粒。

3.4 壓縮機(jī)空氣過(guò)濾紙

壓縮機(jī)空氣過(guò)濾紙是分離去除、壓縮空氣中的油霧的特殊材料，除油效率高，壓降損失小，具有較強(qiáng)的抗張強(qiáng)度等特性。

3.5 潔凈隧道用無(wú)隔板過(guò)濾紙

0.1 μm、0.3μm100級(jí)超高效空氣過(guò)濾紙組裝成的過(guò)濾器用于我國(guó)重點(diǎn)工程，超大規(guī)模集成電路、原子能發(fā)電生物醫(yī)學(xué)對(duì)放射性粉塵及捕集對(duì)人有害的微粒子等。

3.6 TG-20 TG-30濾油紙

采用合成纖維無(wú)紡布與玻璃纖維復(fù)合工藝，提高玻璃纖維過(guò)濾材料的抗張強(qiáng)度，制成用于各種油品及液體凈化的過(guò)濾材料。由于濾材抗張強(qiáng)度大也可用于反吹回用型空氣濾材。耐油、無(wú)孔洞、無(wú)污點(diǎn)。在保證過(guò)濾精度的前提下具有相對(duì)低的阻力。該濾紙還可用于生產(chǎn)與軍工配套的各種高精端空氣過(guò)濾紙，主要特性耐腐蝕、過(guò)濾效率高、阻力低、高強(qiáng)度、抗水、防霉、防煙霧等。

[1]趙昱等，玻纖空氣濾紙的產(chǎn)品特點(diǎn)及應(yīng)用，玻摘纖維，2004，（5）40

[2]張桂萍，空氣過(guò)濾紙及其研究方向《天津造紙》1994，（2）4

2011－7－12

制漿與造紙