專利名稱：一種電氣絕緣用間位芳綸非織造材料的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非織造材料領(lǐng)域，具體地說是一種電氣絕緣用間位芳綸非織造材料的
生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
芳綸是一種耐高溫、絕緣、阻燃的高性能纖維，其主要用途之一是用于制造高絕緣 等級的電機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器等的絕緣材料。20世紀(jì)60年代，美國杜邦公司發(fā)明了具有耐高 溫、阻燃特性的高性能纖維間位芳綸(即Nomex纖維，我國稱芳綸1313)，并以此為基礎(chǔ)開發(fā) 出了電氣絕緣材料造紙法芳綸和水刺法芳綸。造紙法芳綸絕緣材料是采用芳綸纖維和芳綸漿粕為原料，抄造成
水刺法芳綸布采用水刺法非織造工藝制成，其能采用長纖維為原料，得到的產(chǎn)品 為無紡布，其抗張強(qiáng)度高，但芳綸纖維靜電大、不易梳理，產(chǎn)品的外觀云斑多，造成產(chǎn)品局部 空隙率大、孔徑大、均勻性差，這對產(chǎn)品的電氣絕緣性帶來了影響。目前的芳綸絕緣材料大多采用單一的工藝方法生產(chǎn)，產(chǎn)品在抗張強(qiáng)度或電氣絕緣 等性能上存在一定的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種采用水刺 法非織造工藝與造紙超壓熱軋工藝復(fù)合的間位芳綸布生產(chǎn)方法，使間位芳綸布達(dá)到厚度薄 且均勻致密、高抗張強(qiáng)度和高絕緣等級的要求。為此，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案一種電氣絕緣用間位芳綸非織造材料的生產(chǎn) 方法，其步驟如下第一步，以芳綸纖維為原料，采用低定量、強(qiáng)分梳、小牽伸和低張力的水刺法非織 造工藝生產(chǎn)出水刺芳綸布，低定量指梳理機(jī)的纖網(wǎng)克重為17-22. 8克/m2，強(qiáng)分梳指梳理機(jī) 的主錫林與工作輥速比為1 10-15，小牽伸指牽伸機(jī)的牽伸倍數(shù)為1.6-2. 8倍，低張力通 過前、后相鄰單元機(jī)間的速比控制在1. 0-1. 1實(shí)現(xiàn)，即各單元機(jī)間的張力盡可能減小，以減 少對布面均勻度的影響，張力值控制在布能夠順利的向前運(yùn)行即可，所述的各單元機(jī)指牽 伸用的牽伸機(jī)、水刺用的水刺機(jī)、烘干用的滾筒烘干機(jī)及熱風(fēng)穿透烘干機(jī)和成卷用的成卷 機(jī)。第二步，由于芳綸纖維的剛性好、模量大、耐高溫，因此僅采用高溫高壓來提高水 刺芳綸布的密度(即降低產(chǎn)品厚度)是達(dá)不到目的的。為此，先通過輥轉(zhuǎn)移方法或浸漬 法(通過先浸水后壓水來控制含水率)對水刺芳綸布進(jìn)行預(yù)潤濕處理(優(yōu)選采用輥轉(zhuǎn)移 方法，含水率控制更為準(zhǔn)確)，產(chǎn)品的含水率控制在50-80%，使芳綸的纖維剛性降低；再使 用裝有立式熱軋輥的連續(xù)超壓熱軋機(jī)對預(yù)潤濕后的布卷進(jìn)行連續(xù)、立式和超壓熱軋，使芳綸纖維產(chǎn)生形變，從而達(dá)到產(chǎn)品的高密度和均勻致密。立式熱軋輥可以將熱軋輥的自身重量轉(zhuǎn)化為熱軋的線壓力，從而提高熱軋的效果。正常的水刺66g/m2芳綸材料的厚度是在 0. 4-0. 5mm，通過上述材料潤濕預(yù)處理和熱軋工藝，使產(chǎn)品的厚度降低到0. Imm,比原來的厚 度降低了 80%，并且將厚度偏差控制在0. 03mm左右，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品厚度薄且均勻致密的結(jié) 構(gòu)。因?yàn)槭褂迷陔姍C(jī)、變壓器等場合的電氣絕緣材料，要求材料的密度很高，比如66g/ m2的產(chǎn)品，厚度為0. 1mm，但又要有很高的抗張強(qiáng)度。為此，本發(fā)明通過對水刺法非織造的梳 理、牽伸、水刺工藝進(jìn)行優(yōu)化，采用了低定量、強(qiáng)分梳、小牽伸、低張力水刺法工藝，具有對纖 維高效、三維的纏結(jié)效果，對纖維強(qiáng)度幾乎沒有損傷，有效地解決了現(xiàn)有產(chǎn)品的孔徑大、均 勻性差問題，從而使產(chǎn)品的電氣絕緣性能達(dá)到H級；再通過造紙超壓熱軋工藝技術(shù)使產(chǎn)品 厚度薄且均勻致密，由于水刺芳綸布所用的纖維為長纖維，絕緣材料的抗張強(qiáng)度得到保證。 本發(fā)明使產(chǎn)品的抗張強(qiáng)度達(dá)到150N/5cm以上，比單一造紙法的芳綸絕緣紙強(qiáng)度提高38%， 比單一水刺法的芳綸無紡布強(qiáng)度提高17%。作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和補(bǔ)充，本發(fā)明采取以下技術(shù)措施采用輥轉(zhuǎn)移方法進(jìn)行預(yù)潤濕處理的過程為先通過在水中含浸或者浸在水中 的鋼輥將水轉(zhuǎn)移到水刺芳綸布上，再通過控制壓輥的壓力和轉(zhuǎn)速，將布的含水率控制在 50-80%。壓輥的壓力為2. 5-3. 5公斤，轉(zhuǎn)速為25_35m/min。所述的連續(xù)超壓熱軋機(jī)包括機(jī)架、安裝在機(jī)架上的放卷裝置和收卷裝置以及多根 用于加熱加壓的熱軋輥，放卷裝置位于機(jī)架上方的平臺上，收卷裝置位于機(jī)架的下方，多根 熱軋輥從上到下疊放呈立式垂直排列，布從上到下依次從各熱軋輥穿過，熱軋輥的兩端有 液壓加壓裝置，熱軋輥的中腔有蒸汽穿過，熱軋輥的表面包覆防水紙(紙的強(qiáng)度要求為盡 量避免其在使用過程中發(fā)生破裂)，防水紙防止?jié)櫇窈蟮乃谭季]布直接與熱軋輥接觸。熱 軋輥的壓力150-250KN/m，溫度為130-150度，熱軋的加工次數(shù)為2_5次。水刺法非織造工藝的具體步驟為1)原料選用芳綸纖維，細(xì)度為1. 5-2丹尼爾，長 度為38-51mm;2)采用兩臺開包機(jī)送入芳綸纖維進(jìn)行初步開松，所述的芳綸纖維依次經(jīng)過 兩道開松(粗開松、精開松)、多倉混合、梳理、交叉鋪網(wǎng)、牽伸、水刺、滾筒烘干、熱風(fēng)穿透烘 干和成卷工序。梳理工序用梳理機(jī)的工藝條件為主錫林線速度900-1150m/min，主錫林工作輥 速度80-100m/min，主錫林剝棉輥線速度200_230m/min。交叉鋪網(wǎng)工序用鋪網(wǎng)機(jī)的工藝條件為鋪網(wǎng)層數(shù)4-8層。牽伸機(jī)的工藝條件為牽伸倍數(shù)為1. 6-2. 8倍。水刺機(jī)主要工藝條件為水刺頭數(shù)量5-8個，壓力為30_150bar。烘干機(jī)主要工藝條件為滾筒烘干機(jī)溫度控制在150-180°C，圓網(wǎng)烘干機(jī)的溫度 控制在 160-190°C。粗開松前、精開松前或者多倉混合時按照芳綸纖維總重量的2-5%施加抗靜電劑 水溶液，所述的抗靜電劑水溶液中抗靜電劑的質(zhì)量百分含量為2-3%。本發(fā)明采用低定量、強(qiáng)分梳、小牽伸、低張力水刺法非織造工藝和預(yù)潤濕、連續(xù)、立 式和超壓造紙工藝，得到的絕緣材料間位芳綸布具有厚度薄且均勻致密、高抗張強(qiáng)度和高 絕緣等級性能，可廣泛用作H級發(fā)電機(jī)、馬達(dá)、變壓器等絕緣等級電氣設(shè)備的絕緣材料。
下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。圖2為本發(fā)明預(yù)潤濕處理所用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明連續(xù)超壓熱軋機(jī)的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 生產(chǎn)厚度為0. Imm的絕緣材料第一步水刺非織造工藝有如下步驟選用細(xì)度為2丹尼爾、長度為51mm的芳綸纖維；采用兩臺開包機(jī)分別按比例送入 芳綸纖維進(jìn)行初步開松，依次經(jīng)過兩道開松、多倉混合、梳理、交叉鋪網(wǎng)、牽伸、水刺、滾筒烘 干、熱風(fēng)穿透烘干和成卷工序，在開松前或者多倉混合處按照纖維總重量的4. 5%施加抗靜 電劑水溶液，抗靜電劑水溶液由質(zhì)量百分含量為2. 5%抗靜電劑和97. 5%的水組成，以改 善纖維的梳理效果。上述工序中的主要設(shè)備或裝置的工藝要求如下梳理機(jī)前氣壓棉箱的主要工藝為棉箱壓力4. 2mbar,風(fēng)機(jī)速度63% ；梳理機(jī)的主 要工藝為纖網(wǎng)克重21. 5克/m2，主錫林線速度llOOm/min，主錫林工作輥速度80m/min，主 錫林剝棉輥線速度225m/min。交叉鋪網(wǎng)機(jī)的鋪網(wǎng)層數(shù)為5. 8層，牽伸機(jī)的牽伸倍數(shù)為1. 8 倍。水刺機(jī)主要工藝水刺頭數(shù)量8個，壓力分別為45、60、90、120、140、140、140、150bar ； 水刺板采用孔徑為0. 12mm的雙排水針板。烘干機(jī)主要工藝滾筒烘干機(jī)溫度160°C，圓網(wǎng) 烘干機(jī)溫度180°C。上述前、后相鄰單元機(jī)間的速比控制在1. O。上述工藝得到的水刺芳綸布的克重為66g/m2。利用預(yù)潤濕、連續(xù)、立式和超壓工藝對上述產(chǎn)品進(jìn)行壓軋的步驟如下1)以輥轉(zhuǎn)移方法對芳綸水刺基材(即水刺芳綸布)進(jìn)行水潤濕處理(如圖2所 示)將第一步得到的水刺法芳綸布放在放卷架上，然后將從放卷架放出的布依次經(jīng)導(dǎo)布 架、浸漬槽、導(dǎo)布輥后，進(jìn)入卷布輥上。通過浸在水中的鋼輥將水轉(zhuǎn)移到水刺芳綸布上，位于 鋼輥正上方的壓輥(不浸在水中)對布進(jìn)行軋壓，布被夾于鋼輥與壓輥之間，控制壓輥的壓 力為3. 5公斤，車速在30-35米/分鐘，布的含水率為70-80%。2)將潤濕處理過的布放在熱軋機(jī)的放卷裝置上(如圖3所示)，布從上到下依次 從12根熱軋輥(6對)穿過，并進(jìn)行4次連續(xù)熱軋，熱軋溫度為145度(通過控制蒸汽的溫 度來控制)，熱軋輥的壓力為200KN/m(通過液壓加壓裝置來控制)，生產(chǎn)速度為30m/min。實(shí)施例2 生產(chǎn)厚度為0. 05mm的絕緣材料第一步水刺非織造工藝有如下步驟選用細(xì)度為2丹尼爾、長度為51mm的芳綸纖維；采用兩臺開包機(jī)分別按比例送入 芳綸纖維進(jìn)行初步開松，依次經(jīng)過兩道開松、多倉混合、梳理、交叉鋪網(wǎng)、牽伸、水刺、滾筒烘 干、熱風(fēng)穿透烘干和成卷工序，在開松前或者多倉混合處按照纖維總重量的4. 5%施加抗靜 電劑水溶液，抗靜電劑水溶液由質(zhì)量百分含量為2. 5%抗靜電劑和97. 5%的水組成，以改 善纖維的梳理效果。
上述工序中的主要設(shè)備或裝置的工藝要求如下梳理機(jī)前氣壓棉箱的主要工藝為棉箱壓力4. Imbar,風(fēng)機(jī)速度61 % ；梳理機(jī)的主 要工藝為纖網(wǎng)克重19. 5克/m2，主錫林線速度1080m/min，主錫林工作輥速度90m/min，主 錫林剝棉輥線速度210m/min。交叉鋪網(wǎng)機(jī)的鋪網(wǎng)層數(shù)為4. 4層，牽伸機(jī)的牽伸倍數(shù)為1. 7 倍。水刺機(jī)主要工藝水刺頭數(shù)量7個，壓力分別為40、50、70、100、120、120、140bar ；水朿Ij 板采用孔徑為0. 12mm的雙排水針板。烘干機(jī)主要工藝滾筒烘干機(jī)溫度150°C，圓網(wǎng)烘干 機(jī)溫度170°C。上述前、后相鄰單元機(jī)間的速比控制在1. 05。上述工藝得到的水刺芳綸布的克重為50g/m2。利用預(yù)潤濕、連續(xù)、立式和超壓工藝對上述產(chǎn)品進(jìn)行壓軋的步驟如下1)以輥轉(zhuǎn)移方法對芳綸水刺基材(即水刺芳綸布)進(jìn)行水潤濕處理(如圖2所示)將第一步得到的水刺法芳綸布放在放卷架上，然后將從放卷架放出的布依次經(jīng)導(dǎo)布 架、浸漬槽、導(dǎo)布輥后，進(jìn)入卷布輥上。通過浸在水中的鋼輥將水轉(zhuǎn)移到水刺芳綸布上，位于 鋼輥正上方的壓輥(不浸在水中)對布進(jìn)行軋壓，布被夾于鋼輥與壓輥之間，控制壓輥的壓 力為3. 2公斤，車速在30-35米/分鐘，布的含水率為70-80%。2)將潤濕處理過的布放在熱軋機(jī)的放卷裝置上(如圖3所示)，布從上到下依次 從12根熱軋輥(6對)穿過，并進(jìn)行3次連續(xù)熱軋，熱軋溫度為135度(通過控制蒸汽的溫 度來控制)，熱軋輥的壓力為180KN/m(通過液壓加壓裝置來控制)，生產(chǎn)速度為35m/min。實(shí)施例3 生產(chǎn)0. 035謹(jǐn)?shù)漠a(chǎn)品生產(chǎn)芳綸基材的第一步水刺非織造工藝有如下步驟選用細(xì)度為1. 5丹尼爾、長度為38mm的芳綸纖維；采用兩臺開包機(jī)分別按比例 送入芳綸纖維進(jìn)行初步開松，依次經(jīng)過兩道開松、多倉混棉、梳理、鋪網(wǎng)、牽伸、水刺、滾筒烘 干、熱風(fēng)穿透烘干和成卷的水刺法非織造工藝流程，在開松前或者多倉混合處按照纖維總 重量的4. 5%施加抗靜電油水，抗靜電劑混合液由2. 5%抗靜電劑和97. 5%的水組成，以改 善纖維的梳理效果。上述工序中的主要設(shè)備或裝置的工藝要求如下梳理機(jī)前氣壓棉箱的主要工藝為棉箱壓力4. Ombar,風(fēng)機(jī)速度61 % ；梳理機(jī)的主 要工藝為纖網(wǎng)克重17. 5克/m2，主錫林線速度lOOOm/min，主錫林工作輥速度80m/min，主 錫林剝棉輥線速度200m/min。交叉鋪網(wǎng)機(jī)的鋪網(wǎng)層數(shù)為8層，牽伸機(jī)的牽伸倍數(shù)為2. 5倍。 水刺機(jī)主要工藝水刺頭數(shù)量6個，壓力分別為35、60、90、90、100、90bar。水刺板采用孔徑 為0. Imm的雙排水針板。烘干機(jī)主要工藝滾筒烘干機(jī)溫度150°C，圓網(wǎng)烘干機(jī)溫度160°C， 上述前、后相鄰單元機(jī)間的速比控制在1. 1。上述工藝得到芳綸水刺基材(即水刺芳綸布)的克重為35g/m2。利用預(yù)潤濕、連續(xù)、立式、超壓工藝技術(shù)對產(chǎn)品進(jìn)行壓軋，有如下步驟1)以輥轉(zhuǎn)移方法或浸漬法對芳綸水刺基材進(jìn)行水潤濕處理，壓輥的壓力為2. 5公 斤，控制轉(zhuǎn)速在25-30米/分鐘，布的含水率為50-60 %。2)將潤濕處理過的布放在熱軋機(jī)的放卷架上，從上到下依次穿過12根熱軋輥，并 進(jìn)行3次連續(xù)熱軋，熱軋溫度為130度，熱軋輥的壓力為160KN/m，生產(chǎn)速度為40m/min。
權(quán)利要求
一種電氣絕緣用間位芳綸非織造材料的生產(chǎn)方法，其步驟如下第一步，以芳綸纖維為原料，采用低定量、強(qiáng)分梳、小牽伸和低張力的水刺法非織造工藝生產(chǎn)出水刺芳綸布，低定量指梳理機(jī)的纖網(wǎng)克重為17-22.8克/m2，強(qiáng)分梳指梳理機(jī)的主錫林與工作輥速比為1∶10-15，小牽伸指牽伸機(jī)的牽伸倍數(shù)為1.6-2.8倍，低張力通過前、后相鄰單元機(jī)間的速比控制在1.0-1.1實(shí)現(xiàn)；第二步，先通過輥轉(zhuǎn)移方法或浸漬法對水刺芳綸布進(jìn)行預(yù)潤濕處理，含水率控制在50-80％，使水刺芳綸布的剛性降低；接著將預(yù)潤濕后的布卷放到裝有立式熱軋輥的連續(xù)超壓熱軋機(jī)上進(jìn)行連續(xù)、立式和超壓熱軋，得到間位芳綸布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣絕緣用間位芳綸非織造材料的生產(chǎn)方法，其特征在于采 用輥轉(zhuǎn)移方法進(jìn)行預(yù)潤濕處理的過程為先通過在水中含浸或者浸在水中的鋼輥將水轉(zhuǎn)移 到水刺芳綸布上，再通過控制壓輥的壓力和轉(zhuǎn)速，將布的含水率控制在50-80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電氣絕緣用間位芳綸非織造材料的生產(chǎn)方法，其特征在于壓 輥的壓力為2. 5-3. 5公斤，轉(zhuǎn)速為25-35m/min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電氣絕緣用間位芳綸非織造材料的生產(chǎn)方法，其特征在 于所述的連續(xù)超壓熱軋機(jī)包括機(jī)架、安裝在機(jī)架上的放卷裝置和收卷裝置以及多根用于加 熱加壓的熱軋輥，放卷裝置位于機(jī)架上方的平臺上，收卷裝置位于機(jī)架的下方，多根熱軋輥 從上到下疊放呈立式垂直排列，布從上到下依次從各熱軋輥穿過，熱軋輥的兩端有液壓加 壓裝置，熱軋輥的中腔有蒸汽穿過，熱軋輥的表面包覆防水紙。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電氣絕緣用間位芳綸非織造材料的生產(chǎn)方法，其特征在于熱 軋輥的線壓力為150-250KN/m，溫度為130-150度，熱軋的加工次數(shù)為2_5次。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電氣絕緣用間位芳綸非織造材料的生產(chǎn)方法，其特征在于 水刺法非織造工藝的具體步驟為1)原料選用芳綸纖維，細(xì)度為1.5-2丹尼爾、長度為 38-51mm ；2)采用兩臺開包機(jī)送入芳綸纖維進(jìn)行初步開松，所述的芳綸纖維依次經(jīng)過兩道 開松、多倉混合、梳理、交叉鋪網(wǎng)、牽伸、水刺、滾筒烘干、熱風(fēng)穿透烘干和成卷工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電氣絕緣用間位芳綸非織造材料的生產(chǎn)方法，其特征在 于梳理工序用梳理機(jī)的工藝條件為主錫林線速度900-1150m/min，主錫林工作輥速度 80-100m/min,主錫林剝棉輥線速度200_230m/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電氣絕緣用間位芳綸非織造材料的生產(chǎn)方法，其特征在于交 叉鋪網(wǎng)工序用鋪網(wǎng)機(jī)的工藝條件為鋪網(wǎng)層數(shù)4-8層，熱風(fēng)穿透烘干工序用圓網(wǎng)烘干機(jī)的 溫度控制在160-190°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電氣絕緣用間位芳綸非織造材料的生產(chǎn)方法，其特征在于在 水刺法非織造工藝中，開松前或者多倉混合時按照芳綸纖維總重量的2-5%施加抗靜電劑 水溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電氣絕緣用間位芳綸非織造材料的生產(chǎn)方法。目前的芳綸絕緣材料大多采用單一的工藝方法生產(chǎn)，產(chǎn)品在抗張強(qiáng)度或電氣絕緣等性能上存在一定的缺陷。本發(fā)明以芳綸纖維為原料，采用低定量、強(qiáng)分梳、小牽伸和低張力的水刺法非織造工藝生產(chǎn)出水刺芳綸布；然后通過輥轉(zhuǎn)移方法或浸漬法對水刺芳綸布進(jìn)行預(yù)潤濕處理，接著將預(yù)潤濕后的布卷放到裝有立式熱軋輥的連續(xù)超壓熱軋機(jī)上進(jìn)行連續(xù)、立式和超壓熱軋，得到間位芳綸布。本發(fā)明得到的絕緣材料間位芳綸布具有厚度薄且均勻致密、高抗張強(qiáng)度和高絕緣等級性能，可廣泛用作H級發(fā)電機(jī)、馬達(dá)、變壓器等絕緣等級電氣設(shè)備的絕緣材料。
文檔編號D04H1/48GK101831760SQ20101018418
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月27日
發(fā)明者楊永興, 王殿生 申請人:浙江弘揚(yáng)無紡新材料有限公司