Bagaimana seharusnya industri kertas fiberglass di negara saya membuat terobosan dan rencana strategis untuk masa depan?

Dalam beberapa tahun terakhir, seiring dengan perkembangan ekonomi dan kemajuan sosial, permintaan akan material baru baik dalam produksi industri maupun kehidupan sehari-hari terus meningkat, baik dari segi variasi maupun fungsinya. Di industri kertas, jangkauan bahan baku kertas khusus juga semakin luas. Serat kaca, sebagai perwakilan khas serat anorganik, secara bertahap menarik perhatian luas di industri kertas karena sifatnya yang unik dibandingkan serat tumbuhan dan serat sintetis lainnya, sehingga menjadi bahan baku baru untuk pengembangan dan produksi produk kertas khusus.

1. Karakteristik Fiberglass

Fiberglass adalah jenis material fungsional dan struktural baru di antara material non-logam anorganik. Komponen utamanya adalah silikon dioksida, dan juga mengandung oksida dari banyak makronutrien lainnya, seperti kalsium, boron, natrium, kalium, dan aluminium. Saat ini, metode pembuatan utama serat kaca adalah metode wadah dan metode tungku tangki. Biasanya, serat kaca memiliki tampilan silinder transparan dan halus dengan penampang lingkaran sempurna-. Kepadatannya umumnya sekitar 2,50–2,70 g/cm³, terutama bergantung pada komposisi kacanya. Kekuatan tarik serat kaca jauh melebihi serat alami lainnya, serat sintetis, dan berbagai bahan paduan, sementara daya serap airnya jauh lebih rendah dibandingkan serat alami-buatan. Serat kaca juga memiliki ketahanan panas yang tinggi, dengan suhu pelunakan 550–750 derajat. Ia juga menunjukkan isolasi listrik dan sifat dielektrik yang sangat baik, sehingga cocok untuk berbagai bahan isolasi, radome, dll. Selain itu, sifat isolasi dan penyerapan suara yang sangat baik memungkinkan produknya digunakan dalam berbagai perangkat akustik. Namun, serat kaca adalah bahan yang rapuh dengan perpanjangan putus yang sangat rendah, sehingga menghasilkan fleksibilitas yang relatif rendah atau kerapuhan yang tinggi – yang merupakan karakteristik utama.

fiberglassdapat diklasifikasikan menurut kandungan alkalinya menjadi serat-bebas alkali (umumnya dikenal sebagai E-kaca), serat-alkali sedang, serat-alkali tinggi, dan serat kaca khusus. Tiga jenis pertama umumnya digunakan dalam industri kertas. Serat kaca-bebas alkali cocok untuk laminasi berlapis tembaga epoksi-dan produk isolasi listrik; serat kaca alkali-sedang cocok untuk pengoperasian mesin terus-menerus atau penumpukan tangan-untuk memproduksi lembaran, pipa, tangki, bejana, bak mandi, dll.; serat kaca alkali tinggi-cocok untuk pemisah baterai, bahan kedap air atap, dll.

2. Produksi Kertas Fiberglass

2.1 Proses Pembentukan Kertas Fiberglass

Bahan fungsional tipis berbasis fiberglass-yang dihasilkan melalui pembuatan kertas basah juga dapat disebut kertas serat kaca. Proses pembuatan kertas ini agak berbeda dengan pembuatan kertas biasa. Ini menggunakan serat kaca, yang sedikit dilonggarkan, dan bahan pengikat ditambahkan, atau beberapa pulp kayu kimia ditambahkan. Kemudian dibentuk pada mesin pembuat kertas fourdrinier atau silinder. Silika gel atau koloid alumina juga dapat ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan kertas jadi. Biasanya, kertas serat kaca tidak memerlukan pembuatan pulp selama produksi; hanya dispersi yang diperlukan. Karena sifat serat kaca yang relatif rapuh, pengepresan biasanya tidak diperlukan setelah kertas dibentuk.

Di bawah mikroskop, serat kaca menyerupai batang kaca; setiap serat kaku, ramping, dan memiliki rasio panjang-terhadap-lebar yang besar. Permukaan serat ini juga membawa muatan listrik. Oleh karena itu, sebelum pembuatan kertas, ketika menyiapkan pulp, serat-seratnya mudah kusut, membentuk sejumlah besar gumpalan serat yang sulit-untuk-disebarkan. Bahkan setelah pengendapan dalam waktu singkat, terjadi flokulasi, yang mempengaruhi keseragaman kertas serat kaca. Untuk memastikan dispersi bubur serat kaca yang baik selama pembuatan kertas, langkah-langkah berikut umumnya dapat diambil: (1) Sesuaikan pH suspensi menggunakan asam encer, umumnya pH=2.5~3,0 sesuai; (2) Kurangi konsentrasi bubur menjadi sekitar 0,2%; (3) Memperbaiki kondisi pembasahan permukaan serat kaca dengan menggunakan dispersan atau bahan kimia lainnya; (4) Mengatur sistem sirkulasi air putih.

Fiberglass memiliki permukaan yang halus, tidak ada keretakan serat, dan tidak ada gugus -OH yang dapat membentuk ikatan hidrogen pada permukaan serat. Oleh karena itu, secara alami tidak dapat menghasilkan kekuatan pada kertas selama pembentukan dan pengeringan. Untuk memastikan bahwa serat kaca dapat terjalin erat dengan serat campuran selama pembuatan kertas, serat kaca sering kali diberi perlakuan awal, atau jaringan kertas yang terbentuk disemprot atau diresapi dengan lem. Fungsi utama dari perlakuan awal adalah untuk memberikan keseragaman yang baik pada kertas serat kaca, ketebalan yang seragam, dan tidak ada kelompok serat yang menonjol di permukaan. Pasca-perawatan seperti penyemprotan atau impregnasi terutama memberikan kekuatan atau sifat khusus lainnya yang lebih baik pada kertas. Liao He dkk. mempelajari berbagai metode fisik dan kimia untuk perawatan permukaan serat kaca, dan secara bersamaan memperkuat kertas serat kaca dengan menambahkan asam, serat tanaman pulp, dan bahan penguat. Menambahkan serat tanaman pulp dan bahan penguat secara signifikan memperkuat kertas serat kaca. Luo Guo dkk. mengeksplorasi kinerja campuran serat kaca dan serat tumbuhan dan mendapatkan hubungan optimal antara konsentrasi bahan perawatan, rasio pencampuran serat kaca, dan sifat fisik kertas jadi.

2.2 Proses Pengeringan Kertas Fiberglass

Karena serat kaca bersifat rapuh dan rapuh, kertas serat kaca jarang mengalami proses pengepresan. Hal ini menghasilkan jaringan kertas basah dengan sejumlah besar uap air yang memasuki proses pengeringan. Untuk mengatasi masalah kadar air yang tinggi selama pengeringan, penyedotan vakum biasanya digunakan untuk menghilangkan sebagian uap air sebelum jaringan kertas basah memasuki proses pengeringan.

Untuk meningkatkan kekuatan atau memenuhi persyaratan kinerja aplikasi khusus lainnya, kertas serat kaca sering kali memerlukan penambahan bahan pengikat selama proses pembuatan kertas atau impregnasi resin setelah pembentukannya, sehingga membuat komposisi jaringan kertas basah menjadi lebih kompleks. Untuk menghilangkan sejumlah besar kelembapan dari kertas fiberglass dalam waktu singkat sekaligus memastikan kertas halus dan kuat dengan distribusi seragam dan retensi pengikat atau resin yang tinggi, diperlukan metode pengeringan khusus. Pengeringan microwave dan pengeringan penetrasi udara panas adalah dua metode yang umum digunakan untuk mengeringkan kertas fiberglass.

Pengeringan dengan microwave dapat dengan cepat mencapai tingkat kekeringan tertentu pada jaringan kertas basah. Hal ini karena selama pengeringan gelombang mikro, gradien suhu dan gradien kelembapan berada pada arah yang sama, sehingga menghasilkan perpindahan panas dan massa yang konsisten. Hal ini mendorong penguapan uap air dengan cepat di dalam kertas fiberglass, menciptakan gradien tekanan internal yang memungkinkan uap air dengan cepat berdifusi ke permukaan dan menguap, sehingga mempersingkat waktu pengeringan secara signifikan. Namun, penting untuk diingat bahwa waktu pengeringan gelombang mikro tidak boleh terlalu lama, biasanya dalam waktu 30 detik, karena paparan gelombang mikro dalam waktu lama dapat menyebabkan penyusutan dan perubahan bentuk kertas, menyebabkan kerutan pada permukaan dan mempengaruhi kualitas kertas jadi. Fiberglass bersifat hidrofobik, dan kertas yang dihasilkan berpori serta merupakan konduktor panas yang buruk. Berdasarkan kondisi aktual kertas serat kaca, dengan memanfaatkan ketahanan permeabilitas udara yang rendah, udara panas dibiarkan menembus jaringan kertas dan langsung bersentuhan dengan kelembapan yang teradsorpsi pada permukaan kertas serat kaca. Udara panas, pada kecepatan tertentu, menurunkan tekanan parsial uap pada antarmuka, memfasilitasi penguapan uap air. Udara panas segera menghilangkan uap air yang menguap, dan tidak ada lapisan uap jenuh pada antarmuka yang menghalangi penguapan uap air; ini dikenal sebagai "pengeringan penetrasi", sehingga menghasilkan efisiensi pengeringan yang tinggi. Pemilihan suhu udara panas juga sangat penting selama pengeringan udara panas. Untuk memastikan efek optimal dari berbagai bahan pengikat atau resin penguat, suhu pengeringan bervariasi untuk berbagai jenis kertas serat kaca. Umumnya suhu pengeringan kertas serat kaca tidak lebih rendah dari 130 derajat, bahkan ada yang memerlukan 180-200 derajat.

3. Kertas Fiberglass Biasa

Alas fiberglass, juga dikenal sebagai kertas serat kaca, terbuat dari untaian pendek filamen serat kaca secara acak dan merata menjadi lembaran serat kaca kontinu menggunakan proses pembuatan kertas, dan kemudian diikat menjadi satu dengan emulsi.

3.1 Kertas Filter Serat Kaca Ultrahalus

Kertas filter serat kaca ultrahalus adalah jenis kertas filter-teknologi tinggi yang baru. Tidak seperti kertas saring biasa yang terutama terbuat dari serat tumbuhan, kertas saring serat kaca adalah kertas khusus yang sebagian besar dibuat dari serat kaca ultra-halus menggunakan proses pembuatan kertas khusus dan pemrosesan selanjutnya. Ini terutama digunakan untuk pemurnian udara. Kertas filter serat kaca memiliki isotropi yang baik, distribusi ukuran pori yang seragam, deviasi berat dasar yang kecil, tahan panas, tahan api, tahan air, dan kapasitas menahan kotoran yang tinggi.

Kertas filter udara serat kaca dibuat terutama dari serat kaca menggunakan proses-pembentukan basah, sehingga menjadikannya bahan penyaringan udara yang ideal. Produk dikategorikan menjadi tiga seri utama berdasarkan efisiensi filtrasi: ventilasi (ASHRAE); efisiensi sedang dan tinggi (HEPA); dan efisiensi ultra-tinggi (ULPA). Kertas filter serat kaca ventilasi umum dan kertas filter serat kaca udara efisiensi sedang terutama digunakan dalam sistem pendingin udara umum, turbin gas, dan kompresor udara. Jenis kertas saring serat kaca ini diproduksi dengan mengolah permukaan serat dengan bahan tambahan kimia dan menggabungkan formulasi pulp yang tepat. Produk yang dihasilkan menunjukkan efisiensi tinggi, resistansi rendah, dan ketahanan lipat. Khususnya pada resistansi rendah, efisiensi filtrasi dapat mencapai 60%–95%, dan juga memiliki tingkat ketahanan air tertentu, sehingga cocok untuk-lingkungan dengan kelembapan tinggi. Kertas filter udara partikulat efisiensi tinggi (HEPA) terutama digunakan di ruang bersih atau meja kerja mulai dari Kelas 10.000 hingga Kelas 100.000, sistem pembuangan pembangkit listrik tenaga nuklir, penyedot debu rumah tangga kelas atas, pemurni udara, dan respirator. Produk ini memiliki ketahanan kelembaban dan air yang sangat baik, dengan efisiensi filtrasi 99,9% hingga 99,9999%. Kertas filter udara partikulat efisiensi ultra-tinggi-UHEPA terutama digunakan di pabrik chip dan ruang bersih Kelas 100, Kelas 10, dan Kelas 1.

Kertas saring serat tumbuhan biasa memiliki efisiensi filtrasi hanya 16% hingga 87%, dengan permeabilitas terbaik 13%. Sebaliknya, kertas saring serat kaca ultra-halus memiliki efisiensi filtrasi sebesar 99,99995% dan permeabilitas sebesar 0,00005%. Oleh karena itu, efisiensi filtrasi kertas saring serat kaca ultra-halus sangat tinggi.

3.2 Kertas Pemisah Baterai Serat Kaca

Kertas pemisah fiberglass terdiri dari serat kaca ultra-halus dengan diameter 0,5 hingga 4 μm yang tidak mengandung bahan pengikat organik apa pun. Kertas serat kaca yang tidak dikompresi, yang dihasilkan melalui proses pembuatan kertas, memiliki struktur seperti kain berlapis-lapis yang dibentuk oleh serat kaca yang disusun secara acak sehingga menciptakan saluran bebas torsi tinggi yang relatif kecil. Pemisah ini menunjukkan kinerja yang jauh lebih unggul dibandingkan pemisah baterai biasa dalam banyak aspek, seperti kapasitas penyerapan cairan yang tinggi, kecepatan penyerapan cairan yang cepat, hidrofilisitas yang baik, penyerapan dan retensi elektrolit yang diperlukan untuk kapasitas terukur baterai, dan pemeliharaan tingkat penyerapan cairan yang tinggi sepanjang masa pakainya. Sementara itu, pemisah serat kaca memiliki luas permukaan yang besar, porositas tinggi, ukuran pori kecil, kemurnian kimia tinggi, dan sedikit pengotor berbahaya, sehingga menunjukkan ketahanan asam dan ketahanan oksidasi yang sangat baik. Paten terkait mengungkapkan penggunaan bahan komposit serat kaca sebagai substrat untuk kertas pemisah baterai, sepenuhnya memanfaatkan ketahanan korosi serat kaca dan ukuran pori yang baik dari substrat serat kaca, sehingga memungkinkan permeasi elektrolit yang cukup.

Kinerja kertas pemisah serat kaca erat kaitannya dengan karakteristik dari serat kaca itu sendiri. Serat kaca ultrafine memiliki diameter kecil, luas permukaan besar, dan keterbasahan tinggi, sehingga menghasilkan tingkat penyerapan cairan yang tinggi dan ukuran pori kecil pada separator, sehingga memberikan ketahanan yang kuat terhadap penetrasi dendrit. Namun, hal ini juga meningkatkan resistivitas, sehingga memerlukan pemilihan kombinasi yang optimal. Panjang serat kaca juga mempengaruhi kinerja separator; serat yang terlalu panjang sulit untuk dibubarkan dan dapat berflokulasi, sehingga menghasilkan pemisah yang tidak rata. Jika diafragma terlalu pendek, keseragaman diafragma meningkat, namun kekuatannya rendah; oleh karena itu, rentang panjang yang optimal harus dipilih.

3.3 Kertas Laminasi Berlapis Tembaga Serat Kaca

Kertas laminasi berlapis tembaga fiberglass terutama digunakan sebagai substrat untuk laminasi berlapis tembaga. Ia memiliki penampilan yang seragam, sifat listrik yang sangat baik, tahan panas, tahan pelarut, dan kompatibilitas yang sangat baik dengan resin epoksi. Laminasi berlapis tembaga yang diproduksi menggunakan kertas serat kaca dapat mencapai tingkat kinerja yang sebanding dengan laminasi kain kaca, sehingga cocok untuk produk elektronik industri. Secara khusus, sifat pasca-pemrosesan kertas serat kaca yang unggul membuatnya semakin populer di pasar. Impregnasi dengan resin epoksi adalah proses penting dalam produksi kertas laminasi berlapis tembaga serat kaca. Impregnasi melibatkan dua langkah: pertama, resin berkumpul pada permukaan kertas serat kaca dengan tingkat kekeringan tertentu; kemudian, resin yang terkumpul pada permukaan kertas secara bertahap mengalir menuju serat kaca. Proses sizing melibatkan penetrasi larutan sizing ke dalam kertas serat kaca, menggantikan kelembaban dari jaringan kertas basah. Proses penetrasi memiliki dampak yang signifikan terhadap sifat ukuran. Eksperimen menunjukkan bahwa laju penetrasi berbanding terbalik dengan pangkat tiga ketebalan serat; oleh karena itu, meningkatkan laju penetrasi larutan perekat ke dalam kertas serat kaca adalah metode mendasar untuk meningkatkan efek perekatan. "Metode pengukuran{10}}bantuan vakum" saat ini merupakan teknologi yang relatif maju. Inti dari metode ini terletak pada peralatan khusus yang digunakan pada tahap pra{12}}impregnasi. Prinsipnya adalah: selama pra-impregnasi, pengisapan vakum digunakan untuk dengan cepat menembus larutan perekat dari permukaan kertas serat kaca ke dalam kertas, sekaligus menghilangkan gelembung udara dari larutan perekat dan serat.

4. Pengembangan Kertas Fiberglass Baru

Fiberglass dikombinasikan dengan serat kayu lunak, dengan serat kaca bertindak sebagai kerangka untuk meningkatkan sifat kekuatan kertas jadi. Eksperimen menunjukkan bahwa menambahkan 10% serat kaca ke pulp kayu lunak dapat meningkatkan kekuatan kertas secara signifikan. Kertas-berkualitas tinggi menunjukkan kekuatan tarik dan sobek yang sangat baik. Pemrosesan lebih lanjut, seperti penyemprotan perekat, impregnasi, dan laminasi multilayer, memungkinkan untuk digunakan sebagai bahan pengisi bangunan.

Kertas fiberglass memiliki sifat penyerapan suara yang baik. Melapisi permukaan kertas serat kaca dasar dengan pigmen, perekat, bahan penghambat api, dan bahan penggandeng, diikuti dengan pengeringan dan pengawetan, memungkinkan kertas tersebut digunakan sebagai bahan-isolasi suara dan-tahan api pada dinding bangunan dan dekorasi interior. Kertas serat kaca yang diwarnai juga menawarkan sifat dekoratif yang lebih baik. Penelitian telah menemukan bahwa dengan menyempurnakan model Johns On-Allard, efek penyerapan suara dari alas kertas serat kaca dengan porositas berbeda dan bahkan panjang serat berbeda dapat diukur.

Sebuah perusahaan Jepang telah berhasil mengembangkan kertas serat kaca menggunakan proses pembuatan kertas yang dapat digunakan sebagai bahan penyegel pada mobil dan peralatan industri. Makalah ini tersusun dari kumis kalsium karbonat dengan diameter 6 μm dan 0,16 μm. Terdiri dari serat kaca μm, sepiolit, pulp selulosa, dll., dan diperkuat dengan karet stirena-butadiena dan flokulan.

Perusahaan Jepang lainnya telah mengembangkan tabung plastik berpori yang diperkuat serat kaca menggunakan proses pembuatan kertas basah. Proses produksinya melibatkan pendispersian serat kaca cincang ke dalam resin-yang mengandung air, mengeringkannya menjadi lembaran, melilitkannya ke dalam tabung, memasukkannya ke dalam cetakan silinder, memanaskannya hingga mengembang, dan kemudian menggunakannya untuk mendapatkan tabung plastik yang diperkuat serat kaca berpori. Tabung plastik yang diperkuat serat kaca ini menunjukkan sifat kekuatan yang sangat baik dan dapat digunakan dalam konstruksi, filtrasi, dan bidang lainnya.

Lapisan lantai yang diperkuat fiberglass dapat secara efektif mencegah lantai retak atau menyusut saat digunakan. Kaca yang terbentuk... Setelah dipotong-potong, kertas fiberglass direkatkan dengan perekat polimer. Dalam aplikasi praktis, kertas fiberglass meningkatkan kekuatan, kekerasan, dan kekakuan lapisan lantai, sedangkan perekat polimer memiliki tingkat elastisitas tertentu, mencegah deformasi yang disebabkan oleh ekspansi dan kontraksi termal. Ini menjadikannya bahan lantai yang baru dan ideal.

Paten AS mengungkapkan metode penggunaan kertas fiberglass-papan gipsum berwajah untuk mendukung dekorasi lantai atau langit-langit rumah. Kertas fiberglass ini dibuat dengan memadukan serat kaca dengan diameter rata-rata 8–17 μm dan serat buatan lainnya-dengan diameter kurang dari 5,5 μm, dengan serat kaca tersebut harus berjumlah lebih dari 30% dari total massa produk.

Mika adalah mineral-nonlogam yang penting. Dengan menggunakan teknologi pulping dan pembuatan kertas, pecahan mika dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan berbagai... Berbagai jenis kertas mika tersedia. Namun, kertas mika yang diproduksi saat ini umumnya memiliki kekuatan yang rendah, sehingga sulit beradaptasi dengan-lingkungan aplikasi berkekuatan tinggi. Paten telah mengungkapkan penggunaan serat endapan aramid, serat aramid pendek, atau penambahan serat curah di antara lapisan kertas mika bubuk untuk memperkuatnya. Serat kaca sendiri memiliki sifat insulasi yang tinggi dan kekuatan yang tinggi, menjadikannya bahan penguat yang sangat baik dan berpotensi menggantikan serat aramid. Penelitian sedang dilakukan untuk mengetahui efek penguatannya pada kertas mika.

5. Ringkasan dan Outlook

Dalam dekade terakhir, industri serat kaca di negara saya telah berkembang pesat, dan Tiongkok secara konsisten mempertahankan posisinya sebagai produsen dan pengguna serat kaca terbesar di dunia. Penerapan serat kaca dalam industri pembuatan kertas secara bertahap mendapatkan popularitas seiring dengan pesatnya perkembangan industri serat kaca. Hal ini telah menarik perhatian publik yang signifikan. "Rencana Lima-Tahun ke-12" negara saya untuk pengembangan industri serat kaca secara khusus menekankan perlunya mengembangkan secara giat bidang penerapan produk serat kaca, terus memperluas cakupan penerapan serat kaca, terutama di bidang-bidang seperti tahan api, tahan panas, dan perkuatan. Rencana tersebut memerlukan pengembangan berbagai bentuk produk untuk memfasilitasi penggunaan, secara mendasar meningkatkan kualitas industri serat kaca dengan memperluas pasar aplikasi, dan memperluas serta memperdalam bidang aplikasi. Hal ini akan memfasilitasi hubungan antara perusahaan serat kaca dan industri hilir, sehingga mendorong perkembangan dan pertumbuhan rantai industri serat kaca. Hal ini menempatkan tuntutan yang lebih tinggi pada pengembangan dan optimalisasi kualitas jenis kertas serat kaca.

Memanfaatkan sifat bawaan serat kaca secara fungsional dan mengeksplorasi kombinasinya dengan berbagai bahan baku pembuatan kertas akan memungkinkannya mencapai kesuksesan yang lebih besar dalam produk kertas khusus.