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Verfahren zur Herstellung von dielektrisch verlustarmem Papier
Die Erfindung betrifft die Herstellung von dielektrisch verlustarmem und alterungsbeständigem Pa- pier, insbesondere für die Herstellung von Kondensatoren.
Zur Herstellung von Kondensatoren und andern Dielektrika verwendet man Papier, das mit einem nichtleitenden Stoff, z. B. mit Mineralöl oder Chlordiphenyl, imprägniert wird. Für die Eigenschaften des Dielektrikums sind die Eigenschaften des Papiers von grosser Bedeutung. Es soll Dielektrika mit einem möglichst geringen dieelektrischen Verlust ergeben, die selbst nach längerer Zeit bei höheren Temperaturen ihre guten Eigenschaften nicht verlieren.
Zur Herstellung von Kondensatorpapieren verwendet man in der Regel einen sehr gut gereinigten Zellstoff, der zu 80 bis 95% aus a-Cellulose besteht und nicht mehr als etwa 0,'lf'/o Aschebestandteile enthält, insbesondere als Verbindungen der Alkalimetalle und des Kalziums.
Der Zellstoff, wie er normalerweise beim Kochverfahren anfällt, enthält in der Regel gewisse Mengen von Alkalimetallen, die seiner Verwendung zu Isolationszwecken abträglich sind. Diesen mineralischen Aschegehalt entfernt man durch verschiedene chemische oder elektrochemische Verfahren, insbesondere durch saures Waschen. Der so hergestellte Zellstoff enthält freie Säuren und adsorptiv und chemisch gebundene saure Gruppen. Zu deren Neutralisation werden üblicherweise alkalisch reagierende Verbindungen der Erdalkalimetalle verwendet. Trotz der hohen Reinheit entspricht ein solches Papier nicht allen gestellten Anforderungen.
Es ist bekannt, zur Verbesserung der Eigenschaften von Kondensatorpapieren das Papier oder den zu seiner Herstellung verwendeten Zellstoff mit festen feinverteilten Stoffen zu versetzen, z. B. mit Titandioxyd, Aluminiumoxyd, Aluminiumhydroxyd oder Aluminiumoxydhydrat.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass man die dielektrischen Eigenschaften von Kondensatorpapieren u. dgl., sehr verbessern kann, wenn man den zur Herstellung des Papiers verwendeten Zellstoff vor seiner Verarbeitung zu Papier mit einer wässerigen Lösung von Verbindungen von Blei, Quecksilber, Nickel, Beryllium, Magnesium, Aluminium, Germanium, Kadmium, Zinn, Zink und/oder Zirkon behandelt und den Zellstoff dann gut auswäscht.
Man kann die Verbindungen der oben erwähnten Elemente in Form ihrer neutralen, basischen oder sauren wasserlöslichen Salze, aber auch gegebenenfalls als Oxyde, Hydroxyde oder organische Verbindungen verwenden. In der Regel genügen Mengen von etwa 0, 1 bis 0, 9%, bezogen auf das Gewicht des trockenen Zellstoffes. Darüber hinausgehende Mengen sind aber nicht schädlich.
Die Behandlung kann an einer beliebigen Stelle der Fabrikation vorgenommen werden, z. B. beim Aufschlämmen des Zellstoffes. Die Verbindungen der genannten Elemente können dem Fabrikationswasser als solche oder als konzentrierte oder verdünnte wässerige Lösungen zugesetzt wer-
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den.
Man kann auch nach der Entaschung den Zellstoff mit stöchiometrischen Mengen von alkalisch reagierenden Verbindungen der oben genannten Elemente neutralisieren, wonach sicheinweiteres Wa- erübrigt.
Die Behandlungsdauer richtet sich nach der Art des Zellstoffes und nach den Arbeitsbedingungen.
Gewöhnlich genügen schon einige Minuten bis etwa 1/2 h, um die gewünschte Wirkung zu erzielen.
Im allgemeinen kann die Behandlung bei höheren Temperaturen kürzer dauern, als bei tieferen.
Man kann die zur Behandlung des Zellstoffes erforderlichen wässerigen Lösungen auch dadurch er- zeugen, dass man die Suspension des Zellstoffes in Wasser in einen elektrolytischen Trog bringt, dessen
Wände aus einem der erwähnten Elemente in metallischer Form bestehen und als Anode dienen. Man kann aber auch in dem Trog eine Anode aus einem der Elemente anordnen. In diesen Fällen ist der
Kathodenraum zweckmässigerweise durch eine Kationen-Austaus -Austauscher-Membran von dem Reaktionsraum getrennt.
Zum Behandeln des Zellstoffes nach dem erfindungsgemässen Verfahren verwendet man am besten eine Lösung einer oder mehrerer der oben genannten Verbindungen in entionisiertem Wasser.
Besonders erfolgreich ist das Verfahren der Erfindung, wenn man auch einen solchen Zellstoff behandelt, der mindestens zu 80 bis 95% aus a-Cellulose besteht, neutral ist und nicht mehr als 0, 40/0 Aschebestandteile enthält.
Nach der Behandlung mit den wässerigen Lösungen von Verbindungen der in Betracht kommenden Elemente empfiehlt es sich, den Zellstoff sehr gut auszuwaschen, zweckmässigerweise durch mehrfaches Waschen mit entionisiertem Wasser. Dann kann er inüblicher Weise zu Kondensatorpapier oder zu Papier für ein anderes Dielektrikum verarbeitet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von dielektrisch verlustarmem Papier aus Zellstoff, dadurch ge- kennzeichnet, dass man den Zellstoff vor seiner Verarbeitung zum Papier mit einer wässerigen Lösung eines Salzes von Blei, Quecksilber, Nickel, Beryllium, Magnesium, Aluminium, Germanium, Kadmium, Zinn, Zink und/oder Zirkon oder mit einer wässerigen Lösung eines Oxyds oder Hydroxyds von Blei, Quecksilber, Kadmium, Zinn und/oder Zink behandelt und ihn dann gut auswäscht.
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Process for the production of low-dielectric-loss paper
The invention relates to the production of low-dielectric loss and aging-resistant paper, in particular for the production of capacitors.
For the production of capacitors and other dielectrics, paper is used which is coated with a non-conductive material, e.g. B. is impregnated with mineral oil or chlorodiphenyl. The properties of the paper are of great importance for the properties of the dielectric. It should produce dielectrics with the lowest possible electrical loss, which do not lose their good properties even after a long time at higher temperatures.
For the production of capacitor papers, a very well-cleaned cellulose is usually used, which consists of 80 to 95% α-cellulose and does not contain more than about 0.1% of ash components, especially as compounds of alkali metals and calcium.
The pulp, which is normally obtained in the cooking process, usually contains certain amounts of alkali metals, which are detrimental to its use for insulation purposes. This mineral ash content is removed by various chemical or electrochemical processes, in particular by acid washing. The pulp produced in this way contains free acids and adsorptively and chemically bound acidic groups. For their neutralization, alkaline compounds of the alkaline earth metals are usually used. Despite the high purity, such a paper does not meet all the requirements.
It is known to add solid, finely divided substances to the paper or the pulp used for its manufacture in order to improve the properties of capacitor papers, e.g. B. with titanium dioxide, aluminum oxide, aluminum hydroxide or aluminum oxide hydrate.
It has now been found, surprisingly, that the dielectric properties of capacitor papers u. Like., Can be improved very much if the pulp used to produce the paper is mixed with an aqueous solution of compounds of lead, mercury, nickel, beryllium, magnesium, aluminum, germanium, cadmium, tin, zinc and / or before processing it into paper Treated zircon and then wash the pulp well.
The compounds of the above-mentioned elements can be used in the form of their neutral, basic or acidic water-soluble salts, but also optionally as oxides, hydroxides or organic compounds. As a rule, amounts of about 0.1 to 0.9%, based on the weight of the dry pulp, are sufficient. However, amounts exceeding this are not harmful.
The treatment can be carried out at any point in the fabrication, e.g. B. when slurrying the pulp. The compounds of the elements mentioned can be added to the production water as such or as concentrated or dilute aqueous solutions
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the.
After ash removal, the pulp can also be neutralized with stoichiometric amounts of alkaline compounds of the above-mentioned elements, after which additional water is unnecessary.
The duration of treatment depends on the type of pulp and the working conditions.
Usually a few minutes to about 1/2 hour are enough to achieve the desired effect.
In general, the treatment can take less time at higher temperatures than at lower temperatures.
The aqueous solutions required for treating the pulp can also be produced by placing the suspension of the pulp in water in an electrolytic trough, the latter of which is
Walls consist of one of the mentioned elements in metallic form and serve as an anode. But you can also arrange an anode from one of the elements in the trough. In these cases the
The cathode compartment is conveniently separated from the reaction space by a cation exchange exchanger membrane.
To treat the pulp according to the process of the invention, it is best to use a solution of one or more of the above-mentioned compounds in deionized water.
The process of the invention is particularly successful if such a pulp is also treated which consists of at least 80 to 95% α-cellulose, is neutral and does not contain more than 0.40/0 ash components.
After treatment with the aqueous solutions of compounds of the elements in question, it is advisable to wash out the cellulose very thoroughly, expediently by washing it several times with deionized water. It can then be processed into capacitor paper or into paper for another dielectric in the usual way.
PATENT CLAIMS:
1. A process for producing low-dielectric loss paper from cellulose, characterized in that the cellulose is mixed with an aqueous solution of a salt of lead, mercury, nickel, beryllium, magnesium, aluminum, germanium, cadmium, tin before processing it into paper , Zinc and / or zirconium or treated with an aqueous solution of an oxide or hydroxide of lead, mercury, cadmium, tin and / or zinc and then washed it well.