Способ изготовления электроизоляционных бумаги и картона

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ БУМАГИ И КАРТОНА, преимущественно кабельных, включающий размол сульфатной целлюлозы, введение в массу адсорбента и поверхностно-активного вещества, отлив полотна и сушку, отличающяйс я тем, что, с целью повышения степени удержания адсорбента и улучшения качества готового материала, в качестве поверхностно-активного вещества испрльзуют хитозан в количестве 0,5-2,0% от массы волокна , вводят его в массу перед отливом .полотна.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

Н9) (И) 3(51) 0 21 Н 5 00

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3314854/29-12 (22) 14.07.81 (46) 15 .-01 ° 84. Бюл. М 2 (72) М.Н.Морозова, Н.М.Журавлева, Н.П.Осипова, Г.В.Михайлова, Д.М.Фляте и В.И.Pатников (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М.И.Калинина Марийский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института бумаги и Ленинградская ордена Ленина лесотехническая академия им. С.M.Êèðîâà (53) 676ъ492 088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 633967, кл.О 21 Н 5/00, 1977

2. Авторское свидетельство СССР

Р 337462, кл. 0 21 Н 3/00, 1971 °

3, Авторское свидетельство СССР

Р 553322, кл. 0 21 Н 5/00, 1975 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕК?РОИЗОЛЯЦИОННЫХ БУМАГИ И КАРТОНА, преимущественно кабельных, включающий размол сульфатной целлюлозы, введение в массу адсорбента и поверхностно-активного вещества; отлив полотна и сушку, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения ст)зпени удержания адсорбента и улучше. ния качества готового материала, в качестве поверхностно-активного вещества используют хитозан в количестве 0,5-2,0% от массы волокна ь, вводят его в массу перед отливом ,полотна.

1067114

Т аблица 1

Образцы бумаги

11 t

10

3 5 7

С адсорбентом + 0,5%

)цютозана

С адсорбентом + 1,0% хитоэана

С адсорбентом + 1,5В хитоэ ана

31,0 32,9 37,6

С адсорбентом + 2,0% хитозана

21,0 33,1 42,5

И з обре те ние от носится к целлюлозно-бумажной и электротехнической промышленности, в частности к способу изготовления электроизоляционной бумаги и картона.

Известен способ изготовления оксидной электроизоляционной бумаги с повышенным удержанием адсорбента за счет введения его в целлюлозную массу со степенью помола 90-95 ЩР и последующего размола до степени помола 93-9В ШР C1) .

Однако такое увеличение удержания адсорбента обычно сопровождается снижением электрической прочности бумаги.

Известен также способ подготовки волокнистой массы для изготовления оксидной бумаги с повышенным удержанием адсорбента за счет того, что перед введением адсорбента в бумажную массу к его суспенэии добавляют

0,10-0,15Ъ-ный раствор поверхностноактивного вещества в количестве

0,1-10% от массы абсолютно сухого волокна (2) „

Однако используемые в этом способе поверхностно-активные вещества отрицательно влияют на электроиэоляционные свойства бумаги.

Наиболее близким решением к предлагаемому является способ изготовления электроизоляционных бумаги и картона, включающий размол сульфатной целлюлозы, введение в массу адсорбента и поверхностно-активного вещества, отлив полотна и сушку.

Для этой цели используют 0,1%-ный водный раствор желатина, который добавляется к суспензии адсорбента в количестве 0,01-0,05 г желатина на

1 кг адсорбента (3) .

Однако этот способ изготовления оксидной бумаги имеет существенный недостаток: при таком введении поверхностно-активного вещества возможно оседание на его поверхности адсорбента и снижение сорбционной способности последней °

Цель изобретения " повышение степени удержания адсорбента и улучшение качества готового материала, Цель достигается тем, что согласно способу изготовления электроизо-. ляционных бумаги и картона, преимущественно кабельных, включающему размол сульфатной целлюлозы, введение в массу адсорбента и поверхност-. но-активного вещества, отлив полотна и сушку, в качестве поверхностно-активного вещества используют хитозан в количестве 0,5-23 от массы волокна и вводят его в массу перед отливом полотна.

Пример .1. Электроизоляционную бумагу, изготавливают из небеленой целлюлозы марки КОН-Н. В волокнистую массу из этой целлюлозы, раэгО молотую до 55 ШР,.вводят адсорбентактивную окись алюминия в виде

15%-ной водной суспензии в количестве 3,5,7 и 103 от массы абсолютно сухого волокна, и волокнистую массу домалывают до степени помола 60 DlP, Затем к разбавленной до 0,5Ъ-ной бумажной массе непосредственно перед отливом бумажного полотна добавляют

0,2Ъ-ный раствор хитозона в 2Ъ-ной уксусной кислоте при тщательном перемешивании. Расход хитозана составляет 0,5-2,0% от массы абсолютно сухого волокна.

Из приготовленной таким образом массы отливают образцы опытной бумаги. Для сравнения параллельно готовят образцы электроиэоляционной оксидной бумаги с добавлением 3,5,7 и 10о оактивной окиси алюминия, но без хитозана. О влиянии хитозана на удержание адсорбента в бумаге свидетельствуют данные, приведенные в табл. 1.

Удерживаемость адсорбента при расходе, Ъ

С ддсорбентом без хитозана 22,3 26,3 25,6 36

41 2 32,9 45,4 42,4

34,2 31,1 44,1 41,2

Введение в состав бумаги хитозана в количестве 0,5-2,03 от массы абсолютно сухого волокна сопровождается увеличением удержания адсорбента в бумаге. Например, при заданном удержании адсорбента 3,5% о массы абсолютно сухого волокна расход его при добавке 0,53 хитозана снижается с 10% до 7%, т.е. на ЗОВ. В случае расхода 0,5% хитозана и 7% адсорбента удержание адсорбента получено на 773 больше, чем в случае при том

1067114

Продолжение табл .2

g8ТХД при

100 С

Характеристика

ТХД

Изменение д тхд по сравнению с конт» рольной. пробой в число раэ

После термообработки с окисдной бумагой с

0,5% хитозаиа +

+ 7% адсорбента

1,71

0,47

То же + 10% адсорбента

0,27 3,00

Удержание адсорбента Ъ от вводимого коли честна

Зольность .%

Состав обраэца

3,6

48,4

4,1

54,4

I дд тхд при

100 С

Изменение едХ тхд

45 нию с конт роль ной пробой в число раэ

3,9 52 6

Характеристика.ТХД

4,0

53,6

66,1

5,0

0,86

Исходное

4,8

64,0

После термообработки без бумаги (контрольная проба) Целлюлоза + 7% адсорбента +

+ 1,5% хитоэана

Целлюлоза + 7% адсорбента +

+ 2,0% хитозана

0,81

62,4

4,7

После термообработки с оксидной бумагой без хитоэана + 7% адсорбента

4,5

60,0.60

Целлюлоза .без добавок (контрольная проба) 0,60

1,35

0 247

То же + 103 адсорбента

0,32

2,53 65 же расходе адсорбента, но без хитоэана.

Опытные образцы с хитозаном имеют электрическую прочность на уровне действующих стандартов. Так, например, электрическая прочность опытных образцов бумаги с адсорбентом и хитозаном в сухом состоянии составляет 8,2-9,5 кВ/мм, а электрическая прочность высоковольтной кабельной бумаги промышленного изготовления

КВМС-120 (той же толщины и плотности, что и исследуемые опытные образцы 1 составляет 8,1

9,6 кВ/мм.

Сорбционная способность оксидной опытной бумаги определяется в трихлордифениле (ТХД) по следующей методике: бумагу, нарезанную на кусочки размером 10х10 мм, высушивают при 105 С в течение 16 ч в сушильном шкафу, заливают пропитывающим составом - ТХД при соотношении компонентов бумага-пропитка 1:18 вес.ч., выдерживают в сушильном шкафу при

120 С в течение 16 ч. Параллельно в тех же условиях выдерживают контрольную пробу — ТХД без бумаги. Затем ТХД отделяют от бумаги и опре:,деляется его 1уд при 100 С, который сравнивают с соответствующей характеристикой контрольной про-. бы.

Результаты определения сорбцйонной способности опытных образцов

35 в ТХД приведены в табл, 2, которые показывают преимущество бумаги с хитозаном. Т а б л и ц а 2 40

Пример 2. Для проведения сравнительного анализа были изготовлены образцы кабельной бумаги по описанному в примере 1.способу и по про« тотипу.

В табл, 3 приведены данные по удержанию адсорбента сравниваемых образцов при одном и том.же расходе адсорбента (7% АfgОЗ ) .

3 ,Таблица 3

Целлюлоза + 7В адсорбента

Целлюлоза + 7В адсорбента +

+ 0,01 г желатина ,Целлюлоза + 7% адсорбента +

+ 0,025 г желатина

Целлюлоза + 7В адсорбента + - 0,5 r желатина

Целлюлоза + 7% адсорбента +

+ 0,5Ъ хитозана

Целлюлоза + 7% адсорбента +

+ 1 0% хитоэана

1067114 вводимого количества по изобретению против 52,6-54,4 по прототипу) .

В табл. 4 приведены основные параметры бумаги сравнительных вариантов.

5 Таблица 4

Удельная электропроводность

ВОДНОЙ вытяжки мк,См/см

Воздухопроницаемость мл/мин

Разрушающее длиусилие нение, Вид срганической добавки и количество gd при

120

Плотность, г/см

Масса на

1 м,г г

Вариант, кВ/MM

Па ° 10-4

Без добавки с А6 0 101 0,71 14,8 3,4 . 24 7,7 0,0014 11

Желатин

102 0,72 15,5 3,4 30 7,8 0,0015 12

101 0,72 15,5 3,3 30 8,0 0,0014 15

101 0,73 15,4 3,0 25 7,9 0,0015 14

0,0l г

0,025 r

0,050 г

Хитозан

100 0,73 16,6 3,4 22 8 0 0,0013 13

101 0,72 16,1 3,6 22 8,2 0,0014 15

102 0,74 16,2 3,4 22 8,4 0,0014 14

102 0,74 16,6 3,6 27 8,5 0,0014 15

5 О,ЗЪ

6 1,0Ъ

2,0Ъ

Контрольная проба без добавки и адсорбента 101

3,6 23 8,1 0,0013 11

0;74 19,5

Как видно из табл. 4 добавка хи% тозана в оксидную бумагу оказывает положительное влияние на.электрическую прочность бумаги (Enp = 8,0

8,5 kB/мм B случае с хитозаном против Enp = 7,8-8,0 кВ/мм в случае желатина), а также и на механическ е параметры бумаги (= 16,1-16,6 ) > 10 tIal55 в случае с хитозаном против др (15,4-15,5) 10"Па в случае с желатином), Воздухопроницаемость бумаги при 60 введении хитозана практически не изменяется по сравнению с обычной бумагой (вариант 9) в то время, как при добавке желатина этот параметр увеличивается в 1,1-1,3 раза, видимо,65

Как видно из приведенных данных при добавке хитазона по предлагаемому способу удержание адсорбента значительно больше, чем при добавке желатина по прототипу (60-66,1% от за счет образования более. крупных пор (что может происходить за счет вымывания желатина, который растворим в воде).

На величину tgb бумаги и электропроводность водной вытяжки влияние добавок как желатина, так и хитозана незначительно, но все же в отдельных случаях при добавке желатина наблюдается увеличение tg5 бумаги (вари- анты 2,4), Проведенный сравнительный анализ качества оксидной кабельной бумаги, изготовленной по предлагаемому способу и по прототипу показывает заметное преимущество первой как по количеству удержанного адсорбента, так и по основным параметрам бумаги.

1067114

П р н м е р 3. Из волокнистой массы, полученной по предлагаемому способу изготовляют образцы оксидного картона, основные параметры которого приведены в табл. 5.

Таблица 5

Усадка, %%

Толщина, Плотность, г/см

Образцы картона, композиция

Целлюлоза + 15% адсорбента

0,91

0,58

6,4 0,65

2,82

О, 8 8

6,5

0,57

2,77

0,75

2,74

0,72

6,6

0,84

0,59

2,80

0,78

6,8

0,89

0,55

2,92

0,79

6,4

0,92

0,52

Целлюлоза + (беэ адсорбента) 0,85

3,00

6,9

0,86

0,56

Масловпитываемость

Образцы картона, композиция

Удержив. адсорбента, %%

Зольность, кВ/мм

Целлюлоза + 15% адсорбента

57,0

8,8

37

10,9 71, 1

37

10,1

1077

35

68,1

10,4

33

62,3

9,6

31

0,22

22

Целлюлоза + 15% адсорбента + 0,5% хитозана

Целлюлоза + 15% адсорбента + 1,0% хитозана

Целлюлоза + 15% адсорбента + 1,5% хитозана

Целлюлоза + 15% адсорбента + 2,0% хитоэана

Целлюлоза + 15% ,адсорбента + 0,5% хитозана

Целлюлоза + 15% адсорбента + 1,0%

1 хитозана

Целлюлоза + 15% адсорбента + 1,5% хитозана

Целлюлоза + 15% адсорбента + 2,0% ,хитозана

Целлюлоза + (беэ адсорбента) Удельная электро-. проводность водной вытяжки, %% мкСм/см

Предел прочности при растяжении, кг/мм

Электрическая прочность в пропит. составе по длине по толщине

Продолжение табл.5

1067114 дБТХД при

90 С

Характеристика

ТХД

0,290

Исходное

После термообработки беэ картона (контрольная проба) 0,350

После термообработки с обычным картоном без хитоэана и адсорбента 0,490

0,76

После термообработки в контакте с оксидным карто» ном + 15% А6>0З без хитозана

0,235. 1,49

То x:е + 0,5% хитозана

0,205 1,70

То же + 1,0% хитозана

0,150 2,33

Составитель И. Морозова

Редактор A. Долинич Техред М.Гергель . Корректор Г. Решетник

Заказ 1116 6/3 3 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4

Во всех случаях добавка хитозана повышает удержание адсорбента картоном (удержанное количество адсорбента 62,3-71,1% от вводимого количества у картона с хитоэаном против

57,0% в. случае картона беэ. хитозана) .

Добавка хитоэана в оксидный картон оказывает положительное влияние на электрическую прочность картона. По другим параметрам заметного различия

I между оксидным картоном с хитозаном и беэ него не замечено.

Результаты определения сорбционИой способности в ТХД оксидного кар5 тона с добавкой хитозана и без него, определенные по описанной выше методике для бумаги и приведенные в табл. 6, подтверждают положительное влияние хитозана.

I Таблица 6

Изменение д3" ТХД по сравнению с контрольной пробой в число раз