造纸机用高耐磨、低静电SiC陶瓷面板及其制备方法

摘要

本发明涉及一种造纸机用高耐磨、低静电SiC陶瓷面板，属于造纸机配件技术领域，利用边框将SiC陶瓷块拼装制成，每块SiC陶瓷块之间依次用导线连接，SiC陶瓷块经配料、成型和烧结后，再经冷加工制成，其配料重量百分比组成为：碳化硅75-85％、金属硅粉8-15％、碳粉5-10％、硅酸钙1-3％和余量的稀土材料；SiC陶瓷面板具有导电性，电阻率在0.3Ωm以下。产品密度高、气孔率低、耐磨性好，并且具有导电性，能够静电吸附颗粒，消除颗粒对聚酯网的划伤，延长聚酯网使用寿命，减少停机维修时间，节材降耗。本发明同时提供了简单合理的制备方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种造纸机用高耐磨、低静电SiC陶瓷面板及其制备方法，属于造纸机配件 技术领域。

技术背景

造纸机在从制浆到抄纸的过程中使用了聚酯网长距离传动，纸浆在聚酯网上逐渐脱水形 成纸张，而聚酯网由于距离长必须使用脱水支撑部件。脱水部件不仅决定纸张成形质量，也 影响成形网的使用寿命与纸厂经济效益。因此脱水元件材质的选择十分重要。以脱水板为例， 面板材料由超高分子高密度聚乙稀发展到各类耐磨陶瓷，结构形式由内嵌式陶瓷脱水板，，发 展成外嵌式陶瓷脱水板、全陶瓷脱水。将氧化铝陶瓷嵌条置于超高分子聚乙烯脱水板磨损最 严重的位置，其耐磨性保证了脱水板有较长的使用寿命，而其低摩擦的光滑面降低了成形网 磨损和动力消耗，这种结构形式的脱水板因能维持稳定的外形尺寸而可以始终维持脱水效果 并使纸张质量处于较佳状态。近年来随着国内外造纸技术及设备的不断进步与发展，造纸机 的车速也在不断提高，据资料报道，目前国外最快的纸机车速已达2000米/分以上，在此工 作情况下，一般的氧化铝陶瓷材料其耐磨性和机械强度已不能满足高速纸机的工作要求，必 须采用强度更高、耐磨性更好的陶瓷材料来满足高速纸机的需求。

目前的Al₂O₃含量99％的氧化铝陶瓷脱水面板还存在一个比较大的缺陷，氧化铝陶瓷脱水 面板虽然硬度较高，基本满足了耐磨要求，因其材料不导电且结晶太大，从而造成聚酯网产 生静电吸附颗粒，使聚酯网吸附的颗粒无法清洗干净，而颗粒和晶界的划伤正是造成聚酯网 损坏的重要原因。

专利号ZL95234404.1介绍了一种造纸机真空吸水箱面板，它由框架、呈板状的带脱水孔 的且整体由陶瓷材料制成的脱水板组成，其中框架支撑并固定脱水板且与真空吸水箱箱体固 定连接；具有机械强度高、耐磨损、抗腐蚀、摩擦系数小、脱水均匀的特点，极大提高面板 和案网的使用寿命，以及造纸机案网速度和脱水效率。

专利号ZL 200420041754.3介绍了一种造纸机陶瓷脱水元件，包括镶嵌在采用高密质玻 璃钢基板表面的陶瓷脱水面板。采用与陶瓷面板膨胀系数相近的高密质玻璃钢(FRP)材料做造 纸机陶瓷脱水元件的基板，其优点是高比强度、高比模数、热膨胀系数小、尺寸稳定性好、 良好的高温性能、韧性好、耐磨性好、良好的抗疲劳性能、可一次成型、不宜弯曲变形、和 陶瓷材料粘结性好、耐腐性好。

上述技术均考虑了脱水部件的耐磨问题，没有充分考虑聚酯网静电吸附颗粒对聚酯网的 划伤以及磨损造成的损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种造纸机用高耐磨、低静电SiC陶瓷面板，产品密度高、气孔 率低、耐磨性好，并且具有导电性，能够静电吸附颗粒，消除颗粒对聚酯网的划伤，延长聚 酯网使用寿命。

本发明同时提供了简单合理的制备方法。

本发明所述的造纸机用高耐磨、低静电SiC陶瓷面板，其特征在于利用边框将SiC陶瓷 块拼装制成，每块SiC陶瓷块之间依次用导线连接，SiC陶瓷块经配料、成型和烧结后，再 经冷加工制成，其配料重量百分比组成为：碳化硅75-85％、金属硅粉8-15％、碳粉5-10％、 硅酸钙1-3％和余量的稀土材料；SiC陶瓷面板具有导电性，电阻率在0.3Ωm以下。

其中：SiC陶瓷块成型方法采用注浆成型方法或注射成型方法。

SiC陶瓷块烧结采用真空烧结方式，烧结温度为：1600-1700℃，烧结真空度控制在4 ×10^-1Pa以下。

简单合理的制备方法如下：

首先制备SiC陶瓷块，然后利用边框将SiC陶瓷块拼装制成，每块SiC陶瓷块之间依次 用导线连接；其中：

稀土材料主要选择Y₂O₃。

成型方法包括注浆成型、注射成型、热压成型、凝胶注方法等。本发明优先采用注浆成 型、注射成型方法。

注浆成型方法是将陶瓷粉料加水配制成流动的浆料，将浆料注入石膏模型中进行成型， 泥浆浓度为14％。

注射成型方法是将配料加石蜡加热混合，采用陶瓷注射成型机按以下技术参数依模具制 成若干形状的陶瓷生坯：料缸温度90-130℃，射嘴温度90-120℃，成形压力1-4Mpa，注 射时间2-10秒，保压时间10-30秒，模具温度30-40℃。

产品烧结包括常温烧结、热压烧结、真空烧结和气氛烧结等。优选采用真空烧结方式， 烧结温度为：1600-1700℃，烧结真空度控制在4×10^-1Pa以下。

使用时，SiC陶瓷块通过机体用导线接地。

拼装采用镶嵌方法拼装，包括内嵌、外嵌或整体镶嵌或部分镶嵌等。

边框可以采用铝合金或玻璃钢边框等，可以单用，也可以多材质的边框混合应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明采用SiC陶瓷，考虑了其共价键强，强度高，弹性模量大等优点，并在工艺生产 过程中添加硅酸钙和Y₂O₃等稀土材料，烧结过程中形成低温的针状硅灰石，有利于致密烧结， 使产品密度提高、气孔率降低。本发明采用真空反应烧结工艺制得的SiC陶瓷，经冷加工后， 制成SiC陶瓷拼接块，边框用铝合金、玻璃钢等材料，采用镶嵌方法组装成造纸机用陶瓷脱 水面板，该脱水支撑部件耐磨，寿命延长2倍以上；同时，由于烧结的SiC陶瓷具有一定的 导电性，电阻率达到0.3Ωm以下，使得高速运行的聚酯网不带静电，减少聚酯网吸附杂质颗 粒的几率，大幅度延长造纸机聚酯网的使用寿命，减少停机维修时间，节材降耗。

将烧结好的碳化硅陶瓷表面研磨，边框采用铝合金、玻璃钢等材料，采用镶嵌方法组装， 然后多组装件进行整体研磨抛光，每个SiC陶瓷面板采用导线连接并接地，从而制成高耐磨、 低静电SiC陶瓷脱水面板。该脱水支撑部件耐磨，寿命延长2倍以上，也大幅度延长造纸机 聚酯网的使用寿命。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

本发明所述的造纸机用高耐磨、低静电SiC陶瓷面板，利用边框将SiC陶瓷块拼装制成， 每块SiC陶瓷块之间依次用导线连接，其中SiC陶瓷块按照下列方法制备：

把碳化硅粉、金属硅粉、碳粉、稀土材料Y₂O₃按下述比例混合：碳化硅粉80％，金属 硅粉13％，碳粉5％，硅酸钙1％和稀土材料Y₂O₃1％，按照通常工艺制成泥浆，采用注浆 成型工艺制成陶瓷坯体；将陶瓷坯体装入真空反应烧结炉中，在烧结过程中抽真空，真空度 达到4×10^-1Pa，经1650℃的高温烧结得到造纸机用高耐磨、低静电SiC陶瓷，电阻率为0.3 Ωm。

陶瓷面板的制作方法：将烧结好的碳化硅陶瓷表面研磨，边框采用铝合金材料，采用镶 嵌方法组装，然后多组装件进行整体研磨抛光，每个SiC陶瓷面板采用导线连接并接地，从 而制成高耐磨、低静电SiC陶瓷脱水面板。

实施例2：

本发明所述的造纸机用高耐磨、低静电SiC陶瓷面板，利用边框将SiC陶瓷块拼装制成， 每块SiC陶瓷块之间依次用导线连接，其中SiC陶瓷块按照下列方法制备：

把碳化硅粉、金属硅粉、碳粉、稀土材料Y₂O₃按下述比例混合：碳化硅粉81％，金属 硅粉10％，碳粉5％，硅酸钙2％和稀土材料Y₂O₃2％，加石蜡加热混合，采用陶瓷注射成型 机按以下技术参数依模具制成若干形状的陶瓷生坯：料缸温度110℃，射嘴温度100℃，成形 压力3MPa，注射时间6秒，保压时间30秒，模具温度35℃。将陶瓷坯体装入真空反应烧结 炉中，在烧结过程中抽真空，真空度达到4×10^-1Pa，经1650℃的高温烧结得到造纸机用高耐 磨、低静电SiC陶瓷面板，电阻率为0.26Ωm。

陶瓷面板的制作方法：将烧结好的碳化硅陶瓷表面研磨，边框采用铝合金材料，采用镶 嵌方法组装，然后多组装件进行整体研磨抛光，每个SiC陶瓷面板采用导线连接并接地，从 而制成高耐磨、低静电SiC陶瓷脱水面板。

实施例3：

本发明所述的造纸机用高耐磨、低静电SiC陶瓷面板，利用边框将SiC陶瓷块拼装制成， 每块SiC陶瓷块之间依次用导线连接，其中SiC陶瓷块按照下列方法制备：

把碳化硅粉、金属硅粉、碳粉、稀土材料Y₂O₃按下述比例混合：碳化硅粉83％，金属 硅粉10％，碳粉3％，硅酸钙3％和稀土材料Y₂O₃1％，按照陶瓷制备注浆成型通常工艺制成 泥浆，采用注浆成型工艺制成陶瓷坯体；将陶瓷坯体装入真空反应烧结炉中，在烧结过程中 抽真空，真空度达到4×10^-1Pa以下，经1700℃的高温烧结得到造纸机用高耐磨、低静电SiC 陶瓷面板，电阻率为0.23Ωm。

陶瓷面板的制作方法：将烧结好的碳化硅陶瓷表面研磨，边框采用铝合金材料，采用镶 嵌方法组装，然后多组装件进行整体研磨抛光，每个SiC陶瓷面板采用导线连接并接地，从 而制成高耐磨、低静电SiC陶瓷脱水面板。

实施例4：

本发明所述的造纸机用高耐磨、低静电SiC陶瓷面板，利用边框将SiC陶瓷块拼装制成， 每块SiC陶瓷块之间依次用导线连接，其中SiC陶瓷块按照下列方法制备：

把碳化硅粉、金属硅粉、碳粉、稀土材料Y₂O₃按下述比例混合：碳化硅粉84％，金属 硅粉9％，碳粉3％，硅酸钙2％和稀土材料Y₂O₃2％，加石蜡加热混合，采用陶瓷注射成型 机按以下技术参数依模具制成若干形状的陶瓷生坯：料缸温度130℃，射嘴温度120℃，成形 压力2Mpa，注射时间4秒，保压时间15秒，模具温度40℃。将陶瓷坯体装入真空反应烧结 炉中，在烧结过程中抽真空，真空度达到3.5×10^-1Pa，经1650℃的高温烧结得到造纸机用高 耐磨、低静电SiC陶瓷面板，电阻率为0.19Ωm。

陶瓷面板的制作方法：将烧结好的碳化硅陶瓷表面研磨，边框采用铝合金材料，采用镶 嵌方法组装，然后多组装件进行整体研磨抛光，每个SiC陶瓷面板采用导线连接并接地，从 而制成高耐磨、低静电SiC陶瓷脱水面板。

实施例5：

本发明所述的造纸机用高耐磨、低静电SiC陶瓷面板，利用边框将SiC陶瓷块拼装制成， 每块SiC陶瓷块之间依次用导线连接，其中SiC陶瓷块按照下列方法制备：

把碳化硅粉、金属硅粉、碳粉、稀土材料Y₂O₃按下述比例混合：碳化硅粉75％，金属 硅粉14％，碳粉9％，硅酸钙1％和稀土材料Y₂O₃1％，按照陶瓷制备注浆成型通常工艺加入 粘合剂，制成泥浆，采用注浆成型工艺制成陶瓷坯体；将陶瓷坯体装入真空反应烧结炉中， 在烧结过程中抽真空，真空度达到3×10^-1Pa，经1600℃的高温烧结得到造纸机用高耐磨、低 静电SiC陶瓷面板，电阻率为0.17Ωm。

陶瓷面板的制作方法：将烧结好的碳化硅陶瓷表面研磨，边框采用玻璃钢材料，采用镶 嵌方法组装，然后多组装件进行整体研磨抛光，每个SiC陶瓷面板采用导线连接并接地，从 而制成高耐磨、低静电SiC陶瓷脱水面板。