Электроизоляционная бумага /ее варианты/ и способ ее изготовления
1. Электроизоляционная бумага, содержащая смесь полиэфирньк и поливиннпспиртовых волокон, отличающаяся тем, что, с целью повышения механической и поверхностной прочности бумаги во влажном состоянии , она дополнительно содержит карбамидную смолу с содержанием свободного формальдегида 2-52 при следующем соотношении компонентов, мае,%: Полиэфирное волокно 75-90 Поливинилспиртовое волокно8-20 Карбамидная смола с содержанием свободного формальдегида 2-5%2-5 2.Электроизоляционная бумага, содержащая смесь полиэфирных и поливинилспиртовых волокон, отличающаяся тем, что, с целью повьшения «механической прочности бумаги при пропитке ее полимерным связующим, поверхностной прочности, капилярной впитываемости и улучшения однородности структуры, она дополнительно содержит карбамидную смолу с содержанием свободного формальдегида 2-5% и синтетический латекс с жесткостью полимера 20006000 ГС по Дефо при следующем соот (Л ношении компонентов, мас.%: Полиэфирное волокно 75,0-88,5 Поливинспиртовое волокно,7-10 Карбамидная смола с содержанием свободного формальдегида 2-5%2-5 Синтетический латекс с жесткостью полимера 2000-6000 ГС по Дефо 2,5-10,0 3.Способ получения электроизоляционной бумаги по пп. 1 и 2, включающий диспергирование волокон, отлив бумажного полотна на бумагоделательной машине, сушку его и каландрирование .отличающийся тем, что диспергирование волокои проводят в присутствии карбамидной смолы с содержанием свободного формальдегида 2-5%, а каландрирование осуществляют при температуре 180-210 С и давлении 96-192 бар.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН ае <и) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3639892/29-12 (22) 08.09.83 (46) 07.01.85. Бюл. Р 1 (72) Л.Н.Янченко, Т.А.Спегальская, И.В.Войнилович, Е.А.Чайкина, Г.М.Дулицкая, Ю.Н.Приходько, П.П.Гура и П.В.Поддубный (71) Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промьппленности и Всесоюзный научноисследовательский и проектно-технологический институт электроизоляционных материалов и фольгированных диэлектриков (53) 676.492(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР
У 555195, кл. D 21 Н 5/20, 1974.
2. Технологический регламент производства электроизоляционной бумаги иэ волокна лавсан на опытно-промышленной установке Красногорского ЭБК, 1974 (прототип). (54) ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ БУМАГА (ЕЕ ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ. (57) 1. Электроизоляционная бумага, содержащая смесь полиэфирных и поливинилспиртовых волокон, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения механической и поверхностной прочности бумаги во влажном состоянии, она дополнительно содержит карбамидную смолу с содержанием свободного формальдегида 2-52 при следующем соотношении компонентов, мас „,.
9 е
Полиэфирное волокно 75-90
Поливинилспиртовое волокно 8-20
4(51)i D 21 Н 5/20 D 21 Н 3/36
Карбамидная смола с содержанием свободного формальдегида 2-5Х 2-5
2. Электроизоляционная бумага, содержащая смесь полиэфирных и поливинилспиртовых волокон, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения механической прочности бумаги при пропитке ее полимерным связующим, поверхностной прочности, капилярной впитываемости и улучшения однородности структуры, она дополнительно содержит карбамидную смолу с содержанием свободного фор мальдегида 2-5Х и синтетический латекс с жесткостью полимера 2000Ф
6000 гс по Дефо при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:
Полиэфирное волокно 75,0-88,5
Поливинспиртовое волокно 7-10
Карбамидная смола с содержанием свободного формальдегида
2-5Х 2-5
Синтетический латекс с жесткостью полимера
2000-6000 гс по Дефо 2,5-10,0
3. Способ получения электроизоляционной бумаги по пп. 1 и 2, включающий диспергирование волокон, отлив бумажного полотна на бумагоделательной машине, сушку его и каландрирование, отличающийся тем, что диспергирование волокон проводят в присутствии карбамидной смолы с содержанием свободного формальдегида 2-57., а каландрирование осуществляют при температуре 180-210 С и давлении 96-192 бар.
1 11333
Изобретение относится к целлюлоз- . но-бумажной промышленности и касает-, ся состава электроизоляционной бумаги и способа ее получения, которая может быть использована в электротехнической промышленности для изготовления композиционных материалов, слоистых пластиков, препрегов и других изоляционных материалов °
Электроизоляционные бумаги, приме- 1и няемые для указанных целей, должны обладать определенным уровнем электрических свойств: повышенной термои влагостойкостью, высокой капиллярной впитываемостью, достаточной 15 механической прочностью как в сухом и влажном состоянии, так и в пропитывающих полимерных связующих. Кроме того, бумага должна обладать высокой поверхностной прочностью, не давать 2б усадки и увеличения толщины при различных температурах ее использования.
Известна электроизоляционная бумага на основе полиэфирного волокна, Zg содержащая, мас.Х: полиэфирное волокно 85-88; поливиниловый спирт 12-15, полученная методом сухого формования, которая обладает повышенной механической прочностью в сухом состоя- Зб нии при минимальной толщине листа
40-50 мкм (1 ).
Однако эта бумага неоднородна по своей структуре и капиллярной впитываемости, имеет низкую поверхност35 ную прочность, а после пропитки полимерными связующими в процессе сушки при высоких температурах происходит .увеличение толщины материала на 2030Х. Получить на основе этой бума40 ги электроизоляционные материалыслоистые пластики или препреги, стабильные по электрическим и физико-механическим показателям, не представляется возможным.
Наиболее близкой по составу и способу получения к предлагаемой является электроизоляционная бумага на основе волокнистой массы, содержащей, мас.7: полиэфирное волокно 80 и водорастворимое волокно поливинилового спирта 20, изготовленная обычным способом мокрого формования без введения каких-либо добавок и обработок.
Бумагу изготавливают на бумагоделательной машине с наклонной сеткой.
Полиэфирные волокна поливинилового спирта диспергируют при концентра8-20
Электроизоляционная бумага, содержащая смесь полиэфирных и поливинилспиртовых волокон, дополнительно содержит карбамидную смолу с содержанием свободного формальдегида 2-5Х и синтетический латекс с жесткостью полимера 2000-6000 гс по Дефо при следующем соотношении компонентов, мас.Х:
Полиэфирное волокно
Поливинилспиртовое волокно 1-10
Карбамидная смола с содержанием свободного формальдегида 2-57 2-5
75,0-88,5
22 2 ции 1,0 — 2,0Х; Отлив бумаги производят при концентрации массы 0,027.
Сформированное полотно сушат с постепенным подьемом температуры от 90 до 120 С. Формование бумажного полотна осуществляется за счет вакуумных отсасывающих ящиков, установленных под наклонной частью сеточного стола. Вакуум на первом отсасывающем ящике 0,15 кг/см . Бумагу каландрируют без увлажнения на каландре при
100 С и давлении" 1 бар t.2l.
Известная бумага обладает более равномерной структурой, но имеет недостаточную механическую прочность, низкую поверхностную прочность и прочность во влажном состоянии. В ряде случаев для изготовления электроизоляционных препрегов необходима высокая капилярная впитываемость бумаги.
Цель изобретения — повышение механической и поверхностной прочности бумаги во влажном состоянии, повышение механической прочности бумаги при пропитке ее полимерным связующим поверхностной прочности, капиллярной впитываемости и улучшение однородности структуры.
Укаэанная цель достигается тем, что электроизоляционная бумага, содержащая смесь полиэфирных и поливинилспиртовых волокон, дополнительно содержит карбамидную смолу с содержанием свободного формальдегида 2-5Х при следующем соотношении компонентов, мас.7:
Полиэфирное волокно 75-90
Поливинилспиртовое волокно
Карбамидная смола с содержанием свободного формальдегида 2-5Х 2-5
11333
Полученную бумагу подвергают термомеханической обработке на каландрах при давлении 96-192 бар и температуре 180-210 С. В процессе термообработки усиливается эффект сшивки 55 и образования связей между полиэфирным волокном, волокнами поливинилового спирта и карбамидной смолой.
Синтетический латекс с жесткостью полимера
2000-6000 rc по Дефо 2,5-10,0
Согласно способу получения электроизоляционной бумаги, включающему диспергирование волокон, отлив бумажного полотна на бумагоделательной машине, сушку его и каландрирование, диспергирование волокон проводят в присутствии карбамидной смолы с со- 1р держанием свободного формальдегида
2-5Х, а каландрирование осуществляют при температуре 180-210 C и давлении 96-192 бар.
Бумагу изготавливают следующим образом.
Полиэфирное волокно диспергируют в воде совместно с карбамидной смолой, например, МКС-10 П или КС-11 и в полученную массу вводят поливи- 2р нилспиртовое волокно (водорастворимое, марки MBP-65). Для стабилизации дисперсии волокон могут быть добавлены моноалкиловые эфиры полиэтиленгликоля на основе жирных спиртов 25
% (препарат ОС-20) или четвертичные соли аммониевых оснований в количестве 0,1 — 2 к массе волокна. При этом происходит перезарядка полиэфирных волокон, что позволяет получить устойчивую дисперсию в течение длительного времени. Затем дисперсию подают на бумагоделательную машину, где при формовании полотна бумаги происходит частичное взаимодействие
35 между карбамидной смолой, содержащей свободный формальдегид, поливинилспиртовыми и полиэфирными волокнами, обра-. зуются водородные связи и, как результат, не происходит прилипание мокрого полотна бумаги к сушильным цилиндрам, что позволяет повысить их температуру до 90-100 С. В процессе сушки бумаги из карбамидной смолы выделяется дополнительно формальдегид, 45 который вступает в реакцию с волокнами поливинилового спирта, сшивает его, в результате чего получается бумага с повышенной прочностью к действию полимерных связующих.
22 4
В процессе такой обработки, за счет размягчения полиэфирных волокон, происходит образование монолитной структуры бумаги, снимаются остаточные напряжения и полученная бумага не имеет усадки и не увеличивается по толщине в процессе пропитки полимерными связующими, кроме того, на поверхности бумаги отсутствуют распущенные волокна, т. е. происходит увеличение поверхностной прочности бума1.и .
Пример 1. Изготавливают бумагу следующего состава, мас.Х:
Полиэфирное волокно 75
Волокно поливинилового спирта (водорастворимое) 20
Карбамидная смола с содержанием свободного формальдегида 2-5 . (марка МКС-10П) 5
Бумагу изготавливают на промышленной бумагоделательной машине с наклонной сеткой. Неизвитое термофиксированное полиэфирное волокно линейной плотностью 0,17 текс, выпускаемое по ТУ 6-06-28-25-81 длиной резки 4-6 мм, диспергируют при концентрации 1-2Х совместно с карбамидной смолой МКС-10П или КС-11.
Волокна поливинилового спирта водорастворимого марки MBP-65 ÒÓ 6-06И68-80 длиной резки 5 мм диспергируют при концентрации 1-2Х. Совместное диспергирование полиэфирных и поливинилспиртовых волокон происходит в композиционном бассейне при концентрации 0,$-0,2Х. Для стабилизации дисперсии волокон в массу добавляют моноалкиловый эфир полиэтиленгликоля на основе жирных спиртов (препарат 00-20) в количестве О,SX к массе волокна. Сформованное бумажное полотно сушат при 90-110 С.
Термомеханическую обработку бумаги производят на высокотемпературном каландре при температуре 210 С и давлении 96 бар.
II р и м е р 2 ° Аналогично примеру 1 изготавливают бумагу состава, мас.Х:
Полиэфирное волокно 90
Волокно поливинилового спирта (водорастворимое) .8
Карбомидная смола с содержанием свободного формальдегида 2-5 . (марка MKC-10П) 2
1О
Пример 4 . Изготавливают бумагу следующего состава, мас. Х:
Полиэфирное волокно 75
Волокно поливинилового спирта (водорастворимое)
Карбамидная смола с содержанием свободного формальдегида 2-5Х (марка
NKC-10П) 5
Синтетический латекс с жесткостью полимера
3060 гс по Дефо (СЛИН-40) 10
40
Бумагу изготавливают на бумагоделательной машине с наклонной сеткой. Полиэфирные волокна длиной резки 4-6 мм и волокна поливинилового спирта длиной резки 5 мм диспергируют в присутствии карбамидной смолы при концентрации массы 1,0-2,0Х.
Для стабилизации дисперсии волокон добавляют монралкиловый эфир полиэтиленгликоля на основе жирных кислот (препарат ОС-20) в количестве
08Х к,массе волокна. Сформованное бумажное полотно обрабатывают в клеильном прессе латексом, а затем
Э 11333
Термообработку проводят при 210 С и давлении 100 бар.
Пример 3. Аналогично примеру 1 изготавливают бумагу состава, мас.Х: 5
Полиэфирное волокно, 85
Волокно поливинилового спирта (водорастворимое) 13
Карбамидная смола с содержанием свободного формальдегида 2-5Х (марка NKC-10Ï) 2
Термообработку проводят при температуре 200 С и давлении 188 бар °
Показатели качества бумаги по при- 15 мерам 1-3 приведены в табл. 1.
Данные табл. 1 показывают, что композиционный состав бумаги, представленный в примерах 1-3, обеспечивает повышение механической прочнос- 2О ти бумаги в сухом и влажном состоянии, высокий показатель электрической прочности, низкую степень деформации, что, в свою очередь, обеспечивает высокие эксплуатационные ха- 25 рактеристики при дальнейшей переработке бумаги в электротехнические материалы (гетинакс, прегрег, пленкосинтокартон).
Предлагаемая бумага может быть щ сготовлена в следующих вариантах.
22 сушат при постепенном подъеме температуры от 90 до 120 С.
Бумагу подвергают термомеханической обработке при 120 С и давлении
96 6ар. !
Пример 5. Изготавливают бумагу следующего состава, мас.Х:
Полиэфирное волокно 88,5
Волокно поливинилового спирта (водорастворимое) 7
Карбамидная смола с содержанием свободного формальдегида 2-5Х (марка МКС-10П) 2
Синтетический латекс с жесткостью полимера
4500 гс по Дефо (ДММА
65-1-ГП) 2,5
Термомеханическую обработку проводят при 180 С и давлении 144 бар.
Пример 6. Изготавливают бумагу следующего состава, мас.Х:
Полиэфирное- волокно 80,0
Волокно поливинилового спирта (водорастворимое) 10,0
Карбамидная смола с содержанием свободного формальдегида 4-5,2Х (марка КС-11) 3,5
Синтетический латекс с жесткостью полимера
5000-6000 гс по Дефо (СКС-65-1-ГП) 6,5
Термомеханическую обработку проводят при 210 С и давлении 192 бар.
Пример 7. Изготавливают бумагу следующего состава, мас.Х:
Полиэфирное волокно 86,5
Волокно поливинилового спирта (водорастворимое) 7
Карбамидная смола с содержанием свободного формальдегида 2-5Х (марка МКС-10П) 4
Синтетический латекс с жесткостью полимера
4500 гс по Дефо (марка СКС-65-1ГП) 2,5
Термомеханическая обработка при
210оС и давлении 192 бар. Показатели качества по примерам 4 — 7 приведены в табл. 2.
Данные табл. 2 показывают, что введение синтетического латекса в состав бумаги в укаэанном соотношении компонентов увеличивает капиллярную впитываемость бумаги, она при1133322
Т а б л и ц а 1
Показатели
Значения показателей по примеру (г з
Толщина, мм
0,06
0,06
0,06
Разрушающее усилие в сухом состоянии в машинном направлении, кгс
5,2
4,5
5,6
1,2
1,4
8,0
8,0
Поверхностная прочность (визуально) Поверхность бумаги гладкая, не пыпит
2,5 обретает достаточную прочность для пропитки в полимерных связующих.
Повышение содержания латекса и карбамидной смолы приводит к снижению механической прочности бумаги в сухом состоянии и резкому падению показателя капиллярной впитываемости воды. Бумага становится "вялой", снижается ее адгезия к пленке при 1б изготовлении пленкосинтокартона, что делает ее непригодной к использованию в электротехнической промышленности, Понижение содержания смолы н латекса приводит к значительному снижению прочности бумаги во влажном состоянии, что недопустимо при дальнейшей переработке ее в электротехнической промышленности.
При изготовлении электроизоляционной бумаги и ее вариантов температуру и давление термомеханической обработки бумаги необходимо поддерживать в пределах соответственно 180210 С и 96-192 бар, так как их снижение или увеличение приводит к увеличению деформации и потере механи-.
Разрушающее усилие во влажном
-состоянии в машинном направлении, кгс 2,0
Электрическая прочность, кВ/мм 8,0
Деформация бумаги по толщине после прогрева в течение 1 ч при 150 С,Х 2,5 ческой прочности бумаги в сухом и влажноМ состоянии.
Электроизоляционная бумага при технологическом опробовании в процессе изготовления пленкосинтокартона не дает усадки по ширине и толщине при пропитке ее полимерными связующими, хорошо склеивается с полиэфирной пленкой. Испытания показали, что пазовые коробочки, изготовленные с применением предлагаемой бумаги, не имеют задиров и бумага не сдирается при закладке коробочек в пазы.
При технологическом опробовании вариантов электроизоляционной бумаги в процессе изготовления слоистых пластиков и препрегов установлено, что предлагаемая бумага хорошо пропитывается полимерным связующим, например полиэфирно-эпоксидными лаками, не обрывается в пропиточной ванне, не пылит, не происходит отрыва отдельных волокон от поверхности бумаги, не электризуется, а полученный гетинакс отличается высокой влагостойкостью, механической и электрической прочностью и хорошей штампуемостью.
10! 133322
Таблиц а
Показатели
0,10
0,10
О,!О
0,10
Тобина, мм
6,4
6 5
6,0
2,6
2,4
2,7
2,8
Электрическая прочность, кВ/мм
8,0 7,9 8,2
8,0
Бумага имеет хоровую поверхностную прочность, не пылит
Поверхностная прочность (визуально) Деформация по толщине после прогрева при 150 С,X
1,6
2,0
2 0
Капиллярная впитываемость воды за 5 мин, мм 97
98
Составитель С.Соловьева
Редактор Н.Яцола Техреду.Иартянова Корректор А.Ильин
Заказ 9931/26 Тирам 3Я Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Рауиская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r.Óçòîðîä, ул.Проектная, 4
Разрупаиа1ее усилие в сухом состоянии в маиинном направлении, кгс
Разруааищее усилие во влажном состоянии в маиинном направлении, кгс
Значения показателей по примеру
1 5 6 J 7
