CN104863022A - 一种含有阔叶木纤维的电气绝缘纸制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含有阔叶木纤维的电气绝缘纸制备方法，属于电气绝缘纸技术领域。首先将针叶木浆干浆板和阔叶木浆干浆板浸没在去离子水中浸泡，利用打浆机，分别或混合对浸泡后的浆板进行疏解、打浆，然后将两种打浆液混合，搅拌均匀，得到纸浆悬浮液；将纸浆悬浮液放入纸页成型设备中进行脱水成型，得到电气绝缘纸；对绝缘湿纸页进行热压处理，得到热压干燥后的电气绝缘纸成品；成品置于温度25℃、相对湿度为50％的恒温恒湿环境中存储备用。本发明方法向针叶木绝缘纸中添加一定比例的阔叶木纤维，而且工艺过程方法简单、易操作，相比于针叶木浆，阔叶木浆具有更低的价格，经济优势明显，可以在保证所造绝缘纸电气性能的前提下，有效降低生产成本。

Description

一种含有阔叶木纤维的电气绝缘纸制备方法

技术领域

本发明涉及一种含有阔叶木纤维的电气绝缘纸制备方法，属于电气绝缘纸技术领域。

背景技术

纸页的制备生产通常选用植物纤维作为原料，包括木纤维，竹纤维、草纤维、棉纤维等，相应的原浆称之为木浆、竹浆、草浆和棉浆。近些年,为保护环境，回收废纸制得的再生浆也逐渐受到重视。从原浆成本来看，针叶木浆和棉浆的价格较高，阔叶木浆、竹浆、草浆的价格较低，如针叶木漂白浆和阔叶木漂白浆的每吨差价可达800元左右。绝缘纸作为一种特殊用纸，广泛应用于各种电压等级的油浸式电力变压器和换流变压器。为保证设备的绝缘可靠和电力系统的安全稳定，国际上通常采用棉浆和针叶木浆来制备绝缘纸，国内则采用100％未漂白硫酸盐针叶木浆。

木浆主要分为针叶木浆和阔叶木浆，针叶木浆采用针叶木材制浆，主要为松柏纲的裸子植物，常用的有云杉、冷杉、落叶松、马尾松、火炬松等。其特点是原木材质一般比较松软，纤维细胞含量高，纤维较长且直径大。以马尾松为例，纤维细胞含量达98.5％，纤维平均长度为3.61mm，宽度为50μm。阔叶木浆采用阔叶木材制浆，主要为双子叶被子植物，常用的有桉木、杨木、桦木等。其特点是原木材质较硬，纤维细胞含量低，纤维较短且直径较小。以桉木为例，纤维细胞含量为82.4％，纤维平均长度仅为0.68mm，宽度仅为16.8μm。

化学组分上，纤维通常由纤维素、半纤维素和木素组成。纤维素是一种线性高分子化合物，由D-葡萄糖基通过β-1,4糖苷键联结而成，结晶态与无定型态共存。在植物纤维中纤维素含量最高，是评价原料造纸价值的重要依据。半纤维素是由多种糖单元组成的无定型物质，常见的糖单元有木糖基、葡萄糖基、甘露糖基以及半乳糖基等。半纤维素的聚合度较低，且易吸水润胀。木素是一种芳香族高分子化合物，在针叶木材中含量较高，在阔叶木材中含量较低，可用卡伯值表征原浆中的木素含量。制浆过程中，纤维素和半纤维素通常尽量保留，木素则仅保留小部分。国家标准GB 13505《高纯度绝缘木浆》规定了电容器纸和高压绝缘纸生产用纸浆所需满足的技术要求。具体项目包括卡伯值、机械强度、灰分、尘埃度以及水抽电导率等。但该标准并未指出所用木浆需为针叶木浆。

综上可知，针叶木浆和阔叶木浆在纤维形态和纤维化学组分上存在一定差异，各自具有不同的特点。

发明内容

本发明的目的是提出一种含有阔叶木纤维的电气绝缘纸制备方法，对已有的电气绝缘纸制备方法进行改进，利用来源广泛、经济优势明显的阔叶木浆作为原料，以降低电气绝缘纸的制造成本。

本发明提出的含有阔叶木纤维的电气绝缘纸制备方法，包括以下步骤：

(1)在环境温度下，分别将针叶木浆干浆板和阔叶木浆干浆板浸没在去离子水中浸泡12小时，得到针叶木浆湿浆板和阔叶木浆湿浆板；

(2)利用打浆机，分别或混合对上述针叶木浆湿浆板和阔叶木浆湿浆板进行疏解、打浆，打浆浓度为0.5％～2％，打浆时间为5分钟～25分钟，使浆料的肖伯尔打浆度为10°SR～45°SR，得到纸浆悬浮液，悬浮液中的质量比为，针叶木浆纤维:阔叶木浆纤维＝1:(0.1～1)；

(3)依据纸页定量大小，取上述纸浆悬浮液，放入纸页成型设备中进行脱水成型，得到所需规格的电气绝缘纸；

(4)对上述绝缘湿纸页进行热压处理，热压压强为300N/cm²～500N/cm²，热压温度为100℃～150℃，热压时间为5分钟～20分钟，得到热压干燥后的电气绝缘纸成品；

(5)将上述制备好的电气绝缘纸成品置于温度25℃、相对湿度为50％的恒温恒湿环境中存储备用。

本发明提出的含有阔叶木纤维的电气绝缘纸制备方法，其优点是，本制备方法向针叶木绝缘纸中添加一定比例的阔叶木纤维，工艺过程方法简单、易操作，可在不增添生产设备的前提下，直接应用本制备方法。可在保证原有电气强度的基础上，有效控制生产成本。相比于针叶木浆，阔叶木浆具有更低的价格，经济优势明显。本方法中的去离子水可替换为蒸馏水，纯净水，或其他经过净化处理的低电导率生产用水。当生产设备受限时，打浆亦可采用混合打浆方式，即将经过预处理的针叶木浆板和阔叶木浆板直接按比例混合，然后利用打浆机进行疏解、打浆，肖伯尔打浆度同样控制在10°SR到45°SR之间。利用本发明所述方法，可以在保证所造绝缘纸电气性能的前提下，有效降低生产成本。以绝缘纸年产量2000吨为例，若原浆中阔叶木纤维的质量分数可达25％，则每年可节约生产成本约50万元。

具体实施方式

本发明提出的含有阔叶木纤维的电气绝缘纸制备方法，包括以下步骤：

(1)在环境温度下，分别将针叶木浆干浆板和阔叶木浆干浆板浸没在去离子水中浸泡12小时，得到针叶木浆湿浆板和阔叶木浆湿浆板；

(2)利用打浆机，分别或混合对上述针叶木浆湿浆板和阔叶木浆湿浆板进行疏解、打浆，打浆浓度为0.5％～2％，打浆时间为5分钟～25分钟，使浆料的肖伯尔打浆度为10°SR～45°SR，得到纸浆悬浮液，悬浮液中的质量比为，针叶木浆纤维:阔叶木浆纤维＝1:(0.1～1)；

(3)依据纸页定量大小，取上述纸浆悬浮液，放入纸页成型设备中进行脱水成型，得到所需规格的电气绝缘纸；

(4)对上述绝缘湿纸页进行热压处理，热压压强为300N/cm²～500N/cm²，热压温度为100℃～150℃，热压时间为5分钟～20分钟，得到热压干燥后的电气绝缘纸成品；

(5)将上述制备好的电气绝缘纸成品置于温度25℃、相对湿度为50％的恒温恒湿环境中存储备用。

本发明方法中的打浆方式，可以分别将针叶木浆干浆板和阔叶木浆干浆板浸泡在去离子水中12小时，浸泡好后将浆板撕成25mm×25mm的小片。接着利用打浆机对处理好的针叶木浆板和阔叶木浆板分别进行疏解、打浆。打浆完成后，依据质量配比，取适量的针叶木浆和阔叶木浆进行混合，为保证混合均匀，可进行一定的搅拌。也可以采用混合打浆方式，即将经过预处理的针叶木浆板和阔叶木浆板直接按比例混合，然后利用打浆机进行疏解、打浆，肖伯尔打浆度同样控制在10°SR到45°SR之间。

以下介绍本发明制备方法的实施例：

实施例1

(1)在环境温度下，将针叶木浆干浆板浸没在去离子水中浸泡12小时，得到针叶木浆湿浆板；

(2)利用打浆机，对上述针叶木浆湿浆板进行疏解、打浆，打浆浓度为0.5％，打浆时间为25分钟，浆料的肖伯尔打浆度为40°SR；

(3)纸页定量490g/m²，取12L上述纸浆悬浮液，放入纸页成型设备中进行脱水成型，得到所需规格的电气绝缘纸；

(4)对上述绝缘湿纸页进行热压处理，热压压强为500N/cm²，热压温度为115℃，热压时间为5分钟，得到热压干燥后的电气绝缘纸成品。

(5)将上述制备好的电气绝缘纸成品置于温度25℃、相对湿度为50％的恒温恒湿环境中存储备用。

测试结果：如表1所示，纸页紧度为1.03g/cm³，体积电阻率为2.1×10¹⁴Ω·m，相对介电常数为2.43，空气中交流击穿场强为11.4kV/mm，空气中直流击穿场强为20.2kV/mm。

实施例2

(1)在环境温度下，分别将针叶木浆干浆板和阔叶木浆干浆板浸没在去离子水中浸泡12小时，得到针叶木浆湿浆板和阔叶木浆湿浆板；

(2)利用打浆机，分别对上述针叶木浆湿浆板和阔叶木浆湿浆板进行疏解、打浆，针叶木浆打浆浓度为0.5％，打浆时间为25分钟，浆料的肖伯尔打浆度为40°SR；阔叶木浆打浆浓度为0.5％，打浆时间为21.5分钟，浆料的肖伯尔打浆度为38°SR。然后将针叶木浆打浆液和阔叶木浆打浆液混合，混合质量比为：针叶木浆纤维:阔叶木浆纤维＝1:0.11，搅拌均匀，得到纸浆悬浮液；

(3)纸页定量490g/m²，取12L上述纸浆悬浮液，放入纸页成型设备中进行脱水成型，得到所需规格的电气绝缘纸；

(4)对上述绝缘湿纸页进行热压处理，热压压强为500N/cm²，热压温度为115℃，热压时间为5分钟，得到热压干燥后的电气绝缘纸成品。

(5)将上述制备好的电气绝缘纸成品置于温度25℃、相对湿度为50％的恒温恒湿环境中存储备用。

测试结果：如表1所示，纸页紧度为1.03g/cm³，体积电阻率为1.91×10¹⁴Ω·m，相对介电常数为2.47，空气中交流击穿场强为11.2kV/mm，空气中直流击穿场强为18.8kV/mm。

实施例3

(1)在环境温度下，分别将针叶木浆干浆板和阔叶木浆干浆板浸没在去离子水中浸泡12小时，得到针叶木浆湿浆板和阔叶木浆湿浆板；

(2)利用打浆机，分别对上述针叶木浆湿浆板和阔叶木浆湿浆板进行疏解、打浆，针叶木浆打浆浓度为0.5％，打浆时间为25分钟，浆料的肖伯尔打浆度为40°SR；阔叶木浆打浆浓度为0.5％，打浆时间为21.5分钟，浆料的肖伯尔打浆度为40°SR。然后将针叶木浆打浆液和阔叶木浆打浆液混合，混合质量比为：针叶木浆纤维:阔叶木浆纤维＝1:0.33，搅拌均匀，得到纸浆悬浮液；

(3)纸页定量490g/m²，取12L上述纸浆悬浮液，放入纸页成型设备中进行脱水成型，得到所需规格的电气绝缘纸；

(4)对上述绝缘湿纸页进行热压处理，热压压强为500N/cm²，热压温度为115℃，热压时间为5分钟，得到热压干燥后的电气绝缘纸成品。

(5)将上述制备好的电气绝缘纸成品置于温度25℃、相对湿度为50％的恒温恒湿环境中存储备用。

测试结果：如表1所示，纸页紧度为0.97g/cm³，体积电阻率为2.03×10¹⁴Ω·m，相对介电常数为2.39，空气中交流击穿场强为10kV/mm，空气中直流击穿场强为17.2kV/mm。

实施例4

(1)在环境温度下，分别将针叶木浆干浆板和阔叶木浆干浆板浸没在去离子水中浸泡12小时，得到针叶木浆湿浆板和阔叶木浆湿浆板；

(2)利用打浆机，分别对上述针叶木浆湿浆板和阔叶木浆湿浆板进行疏解、打浆，针叶木浆打浆浓度为0.5％，打浆时间为25分钟，浆料的肖伯尔打浆度为41°SR；阔叶木浆打浆浓度为0.5％，打浆时间为21.5分钟，浆料的肖伯尔打浆度为40°SR。然后将针叶木浆打浆液和阔叶木浆打浆液混合，混合质量比为：针叶木浆纤维:阔叶木浆纤维＝1:1，搅拌均匀，得到纸浆悬浮液；

(3)纸页定量490g/m²，取12L上述纸浆悬浮液，放入纸页成型设备中进行脱水成型，得到所需规格的电气绝缘纸；

(4)对上述绝缘湿纸页进行热压处理，热压压强为500N/cm²，热压温度为115℃，热压时间为5分钟，得到热压干燥后的电气绝缘纸成品。

(5)将上述制备好的电气绝缘纸成品置于温度25℃、相对湿度为50％的恒温恒湿环境中存储备用。

测试结果：如表1所示，纸页紧度为1g/cm³，体积电阻率为1.95×10¹⁴Ω·m，相对介电常数为2.41，空气中交流击穿场强为10.8kV/mm，空气中直流击穿场强为19.6kV/mm。

表1 不同阔叶木纤维含量的绝缘纸的电气性能

Claims (1)

1.一种含有阔叶木纤维的电气绝缘纸制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤：

(1)在环境温度下，分别将针叶木浆干浆板和阔叶木浆干浆板浸没在去离子水中浸泡12小时，得到针叶木浆湿浆板和阔叶木浆湿浆板；

(2)利用打浆机，分别或混合对上述针叶木浆湿浆板和阔叶木浆湿浆板进行疏解、打浆，打浆浓度为0.5％～2％，打浆时间为5分钟～25分钟，使浆料的肖伯尔打浆度为10°SR～45°SR，得到纸浆悬浮液，悬浮液中的质量比为，针叶木浆纤维:阔叶木浆纤维＝1:(0.1～1)；

(3)依据纸页定量大小，取上述纸浆悬浮液，放入纸页成型设备中进行脱水成型，得到所需规格的电气绝缘纸；

(4)对上述绝缘湿纸页进行热压处理，热压压强为300N/cm²～500N/cm²，热压温度为100℃～150℃，热压时间为5分钟～20分钟，得到热压干燥后的电气绝缘纸成品；

(5)将上述制备好的电气绝缘纸成品置于温度25℃、相对湿度为50％的恒温恒湿环境中存储备用。