FI61365C - Elektriskt isoleringsmaterial pao cellulosa-basis och process foer framstaellning daerav - Google Patents

Description

•jJMter·! ΓΒ1 m>KUULUTUSJULKAISU ,Λ 7 , c ^SSTa lJ ' ^utlAggningsskrift^Iooo •53S c (4S) Patentti myönnetty 12 07 1932 utt#?/ Patent raoddelat * (51) Kv.ik?/Int.ct.3 H 01 B 3/52, D 21 H 5/00 SUOM I—FI N LAN D <*) Pn*nttlhak«iMit— Pat«ntans6knlng 791^+55 (22) H»k«ml*ptlvl — Arafiknlngadag 07.05.79 " (23) Alkuptlvi—Glltlghattdtg 07.05.79 (41) Tullut lulklMlul — Bllvlt offwttllg 27.OL.80

Patentti- ja rekisterihallitus u... ......

r.W.O OCt, <♦·> 31-03.82 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus —Begird prlorltet 26.10.70 26.10.78 USSR(SU) 2671+052, 267^053 (71) Malinskaya Bumazhnaya Fabrika imeni 50--Letia Velikoi Oktyabrskoi Sotsialisticheskoi Revoljutsii, ulitsa Gagarina, 2, Malin Zhitomirskpi oblasti, USSR(SU) (72) Lev Nikolaevich Tkach, Malin Zhitomirskoi oblasti, Jury Nikolaevich Prikhodko, Malin Zhitomirskoi oblasti, Leonid Moiseevich Vaisman,

Kiev, Vladimir Ilich Soldatenko, Malin Zhitomirskoi oblasti,

Vasily Vasilievich Kostjuchenko, Malin Zhitomirskoi oblasti, USSR(SU) (7^) Oy Kolster Ab (5M Selluloosapohjainen sähköneristysaine ja menetelmä sen valmistamiseksi -Elektriskt isoleringsmaterial pH cellulosa-basis och process för framställning därav

Keksinnön kohteena on sähköneristysaineita ja menetelmiä niiden valmistamiseksi sekä erityisesti selluloosapohjainen sähköneristysaine ja menetelmä sen valmistamiseksi.

Tällaisilla aineilla on jatkuvasti kasvava tarve (sähköneristys-paperi ja -kartonki) huolimatta siitä, että tekopolymeereihin, keramiikkaan jne. pohjautuvat sähköneristysaineet saavat yhä lisääntyvää käyttöä.

Tästä huolimatta, mitä pääeristysominaisuuksiin ja pidentyneeseen kestävyyteen laajalla toimintalämpötilojei alueella tulee, eivät selluloosapohjäiset sähköneristysaineet täytä sähkö- ja ra-dioteknillisen teollisuuden niiden laadulle asettamia kasvavia vaatimuksia.

2 61 365

Eräs dielektrisistä pääominaisuuksista ovat eristeen tehohäviöt eristimissä, jotka toimivat vaihtovirtapiireissä, kuten esimerkiksi välikerroksina paperikondensaattoreissa tai kaapeleissa. Laadullisesti nämä häviöt arvioidaan eristehäviökertoimena,jota jatkossa merkitään tg£ . Mitä pienempi tämä parametri on sitä, pienempi osa sähköenergiasta kuluu lämpöhäviöihin ja sitä käyttövarmempi ja pitkäikäisempi on tuote, jossa sähköneristysainetta käytetään.

Toinen tärkeä sähköneristysaineiden ominaisuus on niiden ominaisvastus, mitattuna tavallisesti ohmi*cm:ssä.

Edellä mainitut dielektriset ominaisuudet vaikuttavat kolmanteen tärkeään parametriin, nimittäin sähkölujuuteen. Tämä vaikutus on sitä voimakkaampi, mitä vähemmän pysyviä tg £ ja ominaisvastus ovat toimintalämpötila-alueella ja mitä selvempi niiden muutos käytön aikana on. Niinpä on esimerkiksi osoitettu, että selluloosan vanhentumisesta johtuva lisäys tg & :ssa johtaa lämpötilan nousuun kondensaattorin sisällä, mikä vuorostaan kiihdyttää selluloosan vanhentamista ja aiheuttaa edelleen lisäystä tg£:ssa ja lämpötilassa kunnes tapahtuu lämpöläpilyönti ja kondensaattori tai kaapeli lakkaavat toimimasta. Ominaisvastuksen aleneminen tapahtuu, kun käyttölämpötila joistakin muista syistä kasvaa.

Tunnettuja alalla ovat edelleen eräät sähköneristysaineet, jotka pohjautuvat selluloosaan, sekä menetelmät niiden valmistamiseksi tähdäten tg& :n pysyvyyden ja ominaisvastuksen parantamiseen. Tunnetut menetelmät käsittävät vaiheet paperimassan valmistamiseksi, rainan muodostamisen, puristamisen ja kuivaamisen. Ionisten eristyshäviöiden vähenemiseen päästään lisäämällä kemiallisia rea-gensseja paperimassaan, esimerkiksi sinkkisuoloja (keksijän todistus, SSSR no 540.003) ja magnesiumsuoloja (keksijän todistus, SSSR no 300562).

Väheneminen sähköneristysaineen tg£:ssa havaitaan kuitenkin ainoastaan korotetuissa lämpötiloissa (80-140°C) ja se on hyvin pieni alemmissa lämpötiloissa (30-80°C).

Alalla tunnetaan myös sähkönristysaine, joka pohjautuu modifioituun selluloosaan, sekä menetelmä sen valmistamiseksi.

Modifioituna selluloosana käytetään boryloitua selluloosaa, joka on saatu käsittelemällä selluloosaa boorihapon, urean ja booraksin seoksen sulatteella 180-260°C:ssa ja senjälkeen pesemällä 3 61365 vedellä reagoimaton boorihappo pois (keksijän todistukset SSSR not 303390 ja 536275) . Tällä tunnetulla menetelmällä saadulla sähköneristysaineella on alentuneet dipoli-eristyshäviöt, kun taas ioniset eristyshäviöt pysyvät muuttumattomina. Lisäksi tämä menetelmä on teknologisesti monimutkainen eikä ole käytännössä käyttökelpoinen.

Tämän keksinnön tavoitteena on poistaa edellä mainitut haitat.

Keksinnön päätavoitteena on, valitsemalla uusi kemiallinen reagenssi paperimassan tai paperirainan käsittelemiseksi, aikaansaada selluloosapohjainen sähköneristysaine, joka parantaa tg£:n ja omi-naissähkövastuksen arvoja.

Keksinnön tavoitteeseen päästään valmistamalla selluloosapohjainen sähköneristysaine, joka sisältää 0,02-1,1 paino-% booria absoluuttisen kuivasta aineesta- laskettuna.

Menetelmä selluloosapohjaisen sähköneristysaineen valmistamiseksi käsittää vaiheet, joissa selluloosapohjainen paperimassa valmistetaan ja muodostetaan rainaksi, puristamisen, käsittelyn kemiallisella reagenssilla, kuivaamisen ja lopullisen aineen valmistamisen; keksinnön mukaisesti käytetään kemiallisena reagenssi-na boorihappoa tai booriyhdistettä, joka muodostaa boorihappoa reagoidessaan veden kanssa, jolloin näitä reagensseja käytetään joko erikseen tai yhdessä ja määrissä, jotka takaavat lopullisessa tuotteessa booripitoisuuden väliltä 0,02-1,1 paino-% laskettuna absoluuttisen kuivasta aineesta.

Paperimassan tai paperirainan kemiallisella reagenssilla käsittelyn yksinkertaistamiseksi on sopivaa käyttää boorihappoa vesipitoisen liuoksensa tai vesi/alkoholi-liuoksensa muodossa. Boorihapon käyttö vesi/alkoholiliuoksen muodossa tekee mahdolliseksi saada paperi, jolla on käytännöllisesti muuttumaton tiheys ilman huomattavaa muodonmuudosta, mikä sulkee pois myöhemmän paperiarkkien kutistumisen erikoislaitteissa.

Boorihappoa veden kanssa reagoidessaan muodostavana booriyh-disteenä on edullista käyttää boorihapon anhydridiä, metaboorihappoa tai trietyyliboraattiafon tarkoituksenmukaista käyttää booriyhdistettä alkoholiuoksensa muodossa paperimassan tai paperirainan parempaa käsittelyä varten.

Yhdisteet, joita käytetään kemiallisena reagenssina, nimittäin boorihappo tsy. boorihappoa veden kanssa reagoidessaan muodostavat booriyhdisteet, joita reagensseja voidaan käyttää yksinään tai yhdis- 4 61365 telmänä, voidaan lisätä sekä paperimassan valmistusvaiheessa että ennen puristus- tai kuivausvaihetta.

Ehdotettu menetelmä toteutetaan seuraavalla tavalla.

Paperimassa, joka pääaineosana sisältää puu- tai puuvillasel-luloosaa, valmistetaan jollakin alan tunnetuista menetelmistä.

Jo paperimassan valmistusvaiheessa boorihappoa tai sellaisia booriyhdisteitä kuin boorihapon anhydridiä, metaboorihappoa, tri-etyyliboraattia tai niiden seoksia voidaan lisätä massaan. Boori-happo liukenee veteen tullen mukaan paperimassan koostumukseen, kun taas boorihapon anhydridi, metaboorihappo tai trietyyliboraat-ti reagoivat veden kanssa antaen boorihappoliuoksen. Boorihapon tai jonkun booriyhdisteen tai niiden seoksen määrä lasketaan siten, että taataan lopputuotteeseen booripitoisuus välilä 0,02-1,1 paino-% absoluuttisen kuivasta aineesta laskettuna.

Boorihappoa ja booriyhdisteitä voidaan käyttää sekä kiteisessä tilassaan että liuosten muodossa.

On tarkoituksenmukaista käyttää boorihappoa vesipitoisena tai vesi/alkoholi-liuoksena ja booriyhdistettä alkoholiliuoksena.

Saatu paperimassa huopautetaan rainan muodostusta varten jollakin tavanomaisista menetelmistä; muodostettu raina puristetaan ja kuivataan käyttäen paperitehtaissa tavallisesti käytettyä laitteistoa. Kun halutaan sähköneristysainetta, jolla on suurentunut tiheys, paperiraina kalanteroidaan.

Boorihapon, booriyhdisteen tai niiden seoksen mukaantuominen on mahdollista muissa prosessin vaiheissa, jotka seuraavat paperimassan valmistusta ja rainanmuodostusta, nimittäin ennen puristusta tai kuivausta.

Boorihapon tai booriyhdisteiden tuominen paperimassaan tai Tainoihin ei ainoastaan vähennä ionisia eristyshäviöitä sähköneristys-aineessa, vaan myös dipolisia eristyshäviöitä sekä stabiloi absoluuttisen kuivan sähköneristysaineen tg^-arvoa laajalla lämpötila-alueella. Niinpä esimerkiksi välillä 60-120°C, kun booripitoisuus sähköneristyspaperissa on 0,27-0,45 paino-%, tg£ on käytännöllisesti katsoen vakio.

Kun booripitoisuus absoluuttisen kuivassa sähköneristysainees-sa kasvaa 1,1 paino-%:iin, muuttuu tg& eri lämpötiloissa vain vähäisesti .

5 61365

Selluloosapohjäisellä sähköneristysaineella, joka on saatu kuvatulla menetelmällä, on seuraavat teknilliset parametrit: paksuus, mm 5-500 3 tilavuuspaino, g/cm 0,6-1,35

Booripitoisuus paino-%:na absoluuttisen kuivasta aineesta laskettuna 0,02-1,1 Sähköneristyspuusellusta valmistetun kuivan sähköneristyspaperin, jonka tiheys on 0,7 g/cm , tg£ : Lämpötila Paperille, joka on Paperille, joka on valmistettu o valmistettu käyttäen käyttäen teollisuusvettä, jonka deionoitua vettä sähkönjohtavuus on n.250 ,uS/cm ja joka sisältää n.0,5 mg-ek- _viv./l natriumsuoloja_ 30 0,00040 0,00040 60 0,00035 0,00035 100 0,00030 0,00040 120 0,00035 0,00050 Sähköneristyssellusta valmistetun kuivan paperin, jonka tiheys on 1,2 g/cm3 tgi>: Lämpötila Paperille, joka on Paperille, joka on valmistettu o_ valmistettu käyttäen käyttäen teollisuusvettä, jonka deionoitua vettä sähkönjohtavuus on n.250 ,uS/cm ja joka sisältää n.0,5 mg- _ekviv./l natriumsuoloja_ 60 0,0008 0,0008 100 0,0008 0,0010 120 0,0008 0,0013 Tämän keksinnön paremmin ymmärtämiseksi annetaan seuraavat spesifiset esimerkit sen toteuttamisesta, valaisevina mutta ei millään lailla keksinnön piiriä rajoittavina, kuten alaan perehtyneelle on selvää.

Esimerkki 1 Sähköneristyspaperia valmistetaan laboratorio-olosuhteissa puhtaasta sähköneristysselluloosasta, joka on saatu havupuusilkki-paperista käyttäen vettä, josta suolat on poistettu.

Paperimassa valmistetaan rouhimalla laboratoriosekoittimessa 10 g sähköneristysselluloosaa, jonka päälle on kaadettu 0,1 %:ista 6 61365 vesipitoista boorihapon liuosta, puolen tunnin ajan kierrosnopeudel-la 1000 r/min ja jauhamalla saatua suspensiota laboratoriojauhimes-sa 12 tuntia 95 Schopper-Riegler-asteeseen.

Paperimassa laimennetaan sitten 1000 ml:11a vettä, josta suolat on poistettu, minkä jälkeen paperi valmistetaan laboratorio-laitteella huopauttamalla, puristamalla ja kuivaamalla paperiarkit. Valmistetun paperin tiheys on 0,7 g/cm , paksuus 50 -jam ja se sisältää 0,02 paino-% booria laskettuna absoluuttisen kuivasta aineesta.

Samaa ainetta, samaa menetelmää ja samaa laitteistoa käytetään, mutta käyttäen vettä, josta suolat on poistettu, sähköneristys-paperin vertailunäytteiden valmistamiseen, joiden tiheys ja paksuus ovat samat kuin boorihappoa sisältävällä paperilla.

Tgi :n arvo määritetään kummankin paperityypin näytteille seu-raavalla tavalla.

Paperinäytteitä kootaan 280-320 jam:n paksuiseksi pakaksi.

Pakka puristetaan halkaisijalta 46 mm:n tasoelektrodien välissä 0,2 kgf/cm :n paineella ja kuivataan tyhjössä 5,10 mm Hg:n jäämä-paineessa 125°C:ssa 2 tuntia. Sitten pakat jäähdytetään tyhjössä samassa jäämäpaineessa koelämpötilaansa-, joka on 30, 60, 100 tai 120°C ja säädetään termostaatilla johonkin näistä lämpötila-arvoista. Senjälkeen kun elektrodit on yhdistetty Schering-sillan mittaus-haaraan, testit suoritetaan käyttäen teollista vaihtovirtaa, jonka taajuus on 50Hz jännitteellä 5 V/^im. Tg -arvot luetaan suoraan Schering-sillalta senjälkeen kun tämä on tasapainoitettu.

Taulukossa 1 on esitetty tg ^ :n arvot määritettyinä paperi-näytteille, jotka on saatu kuvatun menetelmän mukaisesti.

Taulukko 1 Lämpötila, °C Näytteiden tg<$ booria sisältävinä vertailu 30 0,00105 0,00105 60 0,00085 0,00085 100 0,00085 0,00085 120 0,0010 0,0012 61365

Esimerkki 2 Sähköneristyspaperi valmistetaan laboratorio-olosuhteissa puhtaasta sähköneristysselluloosasta, joka on saatu havupuusilkki-paperista käyttäen deionoitua vettä.

Paperimassa valmistetaan rouhimalla 10 g sähköneristyssellu-loosaa, jonka päälle on kaadettu 1000 ml l,2-%:sta boorihapon vesiliuosta, laboratoriosekoittinessa puoli tuntia kierrosluvulla 1000 r/min ja jauhamalla saatua sulppua laboratoriojauhimessa 16 tuntia 96°SR:een (Schopper-Riegler).

Paperimassa laimennetaan sitten 3000 ml:11a vettä, josta suolat on poistettu, minkä jälkeen paperi valmistetaan laboratorio-laitteella huopauttamalla, puristamalla ja kuivaamalla paperiarkit. Valmistetun paperin tiheys on 0,7 g/cm3, paksuus 50^um ja se sisältää 0,11 paino-% booria absoluuttisen kuivasta aineesta laskettuna.

Sähköneristyspaperin vertailunäytteet saadaan samasta aineesta samalla menetelmällä ja samalla laitteistolla, mutta käyttäen deionoitua vettä. Vertailupaperin tiheys ja paksuus ovat samat kuin boorihappoa sisältävällä paperilla.

tg& -arvo määritetään kummankin tyypin paperinäytteille seuraten esimerkissä 1 kuvattua menettelyä.

Tg& :n määritetyt arvot on annettu taulukossa 2.

Taulukko 2 Lämpötila,°C Näytteiden tg<£

Booria sisältävät vertailu 30 0,0009 0,00105 60 0,0007 0,00085 100 0,0007 0,00090 120 0,0007 0,0012

Esimerkki 3 Sähköneristyspaperi valmistetaan laboratorio-olosuhteissa puhtaasta sähköneristysselluloosasta, joka on saatu havupuusilkkipape-rista käyttäen deionoitua vettä.

Paperimassa saadaan rouhimalla 10 g sähköneristysselluloosaa, jonka päälle on kaadettu 100 ml 28-%:sta boorihapon vesiliuosta ja 900 ml deionoitua vettä, laboratoriosekoittimessa puoli tuntia nopeudella 1000 r/min.

8 61365

Laimentaminen ja paperinäytteiden valmistus sekä booria sisältämättömän sähköneristyspaperin vertailunäytteiden valmistus suoritetaan seuraamalla esimerkissä 2 kuvattua menettelyä. Näytteiden paksuus on 50^u m, tiehys 0,7 g/cm^ ja booripitoisuus 0,25 paino-% laskettuna absoluuttisen kuivasta aineesta.

Kummankin paperityypin näytteet testataan seuraamalla esimerkissä 1 kuvattua menettelyä.

Tg& :lle määritetyt arvot on annettu taulukossa 3.

Taulukko 3 Lämpötila, °C Näytteiden tg£

Booria sisältävät vertailu 30 0,0006 0,00105 60 0,0005 0,00085 100 0,0005 0,00090 120 0,0005 0,0012

Esimerkki 4 Sähköneristyspaperi valmistetaan laboratorio-olosuhteissa puhtaasta sähköneristysselluloosasta, joka on saatu havupuusilkkipa-perista käyttäen deionoitua vettä.

Laboratoriopaperinäytteiden valmistukseen käytetään paperimassaa, joka sisältää 2 % selluloosaa ja joka on valmistettu teollisissa olosuhteissa. 100 g paperisulppua jauhetaan laboratoriojau-himessa 96,5°SR:een, Sitten massaan lisätään 30 g boorihappoa ja seoksen tilavuus täydennetään 1000;ksi lisäämällä deionoitua vettä. Senjälkeen kun laimennettua paperimassaa on sekoitettu 3 minuuttia valmistetaan sähköneristyspaperin näytteet huopauttamalla, puristamalla ja kuivaamalla paperiarkit laboratorion paperinmuodostuslait-teella. Näytteiden paksuus on 50^um, niiden tiheys on 0,7 g/cm^ ja ne sisältävät 1,1 paino-% booria laskettuna absoluuttisen kuivasta aineesta.

Sähköneristyspaperin vertailunäytteitä, jotka eivät sisällä booria, saadaan samalla tavalla, mutta käyttäen deionoitua vettä pelkästään. Tg^ mitataan seuraten esimerkissä 1 kuvattua menettelyä.

Näille paperinäytteille määritetyt tg& -arvot on annettu taulukossa 4.

Taulukko 61365 Lämpötila,°C Näytteiden tg<$

Booria sisältävät vertailu 30 0,00050 0,00105 60 0,00040 0,00085 100 0,00035 0,00090 120 0,00040 0,00120

Esimerkki 5

Kondensaattoripaperia, joka on valmistettu teollisissa olosuhteissa käyttäen deionoitua vettä prosessin kaikissa vaiheissa ja jonka neliömetripaino on 13 g/m2, kosteus 8 % ja tiheys 0,8 g/cm^, kostutetaan boorihapon 8-%:sella vesiliuoksella 26 %:n kosteuspitoisuuteen .

Kosteutettu paperi kalanteroidaan tiheyteen 1,2 g/cm^ ja kuivataan. Vertailunäytteitä valmistetaan samasta paperista, joka on kostutettu pelkästään deponoidulla vedellä.

Saadut näytteet saatetaan testattaviksi. Tg^-arvot määritetään seuraamalla esimerkissä 1 kuvattua menettelyä. Muut seuraavat esitetyt tekniset parametrit saadaan tunnetuin menetelmin.

Sähköneristyspaperin koe- ja vertailunäytteiden parametrit on annettu taulukossa 5.

Taulukko 5 n:t Parametri Näytteet booria sisältävät vertailu 12 3 4 1 2 3 4 5 6 7 paksuus,^um 10,6 10,4 2 tiheys, g/cm3 1,20 1,19 3 katkeamispituus, km 9,6 9,7 4 vesiuutteen ominaisjohtavuus ^uS/cm moduulilla 1:50 11 10 5 vesiuutteen pH 6,8 7,0 6 läpilyöntijännite yhdelle pape- rikerrokselle, V 490 490 7

eristehäviö kerroin kuivalle paperille lämpötilassa °C

10 61 365 12 3 4 30 0,0012 0,0020 60 0,00095 0,00165 100 0,00095 0,018 120 0,0010 0,0023 8. kuivan, paperin ominaisvas- ^ tus, ohmi, cm 120 C:ssa 3,9χ10Χ 2,8x1ο·1 9. eristevakio 2,9 3,1

10 . trikloorifenyyliltä kyllästetyn paperin eristehäviö kerroin (pienikokoisissa kondensaattoreissa lämpötilassa)°C

20 0,0021 0,0035 60 0,0018 0,0030 100 0,0017 0,0032 120 0,0020 0,0040 11. booripitoisuus laskettuna absoluuttisen kuivasta aineesta, paino-% 0,27 0

Esimerkki 6

Kondensaattoripaperia, joka on valmistettu teollisissa olosuhteissa käyttäen kaikissa vaiheissa vettä, jonka sähkönjohtokyky on n. 250/US/cm ja joka sisältää 0,5 mg-ekviv./l natriumsuoloja ja ' 3 jonka paperin tiheys on 0,76 g/cm , kostutetaan boorihapon 8-%:sella vesiliuoksella 25 %:n kosteuspitoisuuteen, kalanteroidaan tiheyteen 1,2 g/cm2 ja kuivataan.

Samaa paperia, joka on kostutettu ainoastaan teollisuusvedellä, käsitellään samalla tavalla ja käytetään vertailunäytteiden valmistukseen .

Saadut näytteet saatetaan testisarjaan ja tulokset on annettu taulukossa 6.

2 11 61365

Taulukko 6 n:ot Parametri Näytteitä booria sisältävät vertailu 12 3 4 1. paksuus,^um 8,2 8,2 2. tiheys, g/cm3 1,20 1,20 3. katkeamispituus, km 9,7 9,5 4. vesiuutteen ominaissähkönjohta- vuus,yUS/cm, moduulilla 1,50 33 26 5. vesiuutteen pH 7,3 7,6 6. yhden paperikerroksen läpilyönti jännite, V 400 400

7. kuivan paperin eristeh^viö kerroin lämpötilassa, °C

30 0,0010 0,0023 60 0,0008 0,0019 100 0,0010 0,0032 120 0,00135 0,0068 8. kuivan paperin ominaisvastus 120°C:ssa, ohmi· cm 6,1*1015 2,8-1014 9. kuivan paperin eristevakio 2,7 3,1

10. triklooridifenyylillä kyllästetyn paperin eristehäviökerroin (pienikokoisissa kondgnsaatto-reissa) lämpötilassa, C

20 0,0021 0,0035 60 0,0018 0,0032 100 0,0018 0,0046 120 0,0025 0,0081 11. booripitoisuus, paino-%, laskettuna absoluuttisen kuivasta aineesta 0,45 0

Esimerkki 7 Sähköneristyspaperia, joka pohjautuu puhtaaseen sähköneristys-selluloosaan, joka on saatu havupuusilkkipaperista käyttäen deionoi-tua vettä, valmistetaan seuraavalla tavalla.

12 61 365

Paperimassaa, joka on valmistettu teollisissa olosuhteissa ja jossa on 0,23 paino-% sellua ja joka on jauhettu 96°SR:een otetaan paperikoneen painelaatikosta. Lisätään 14 g boorihapon an-hydridiä 1000 ml:aan tätä paperimassaa ja seosta sekoitetaan 3 minuuttia.

Paperimassaan lisätty boorihapon anhydridi reagoi sulpussa olevan veden kanssa seuraavan reaktion mukaisesti: B203 + 3H20 -> 2 H3B03.

Kuvatulla tavalla käsitellystä paperimassasi» valmistetaan sähköneristyspaperinäytteet laboratorion paperinmuodostuslaitteel-la huopauttamalla puristamalla ja kuivaamalla paperiarkit.

Saadun paperin paksuus oli 50^u, tiheys 0,7 g/cm^ ja booripi-toisuus 0,9 paino-%, laskettuna absoluuttisen kuivasta aineesta.

Sähköneristyspaperin vertailunäytteitä, jotka eivät sisällä booria, valmistetaan samalla menetelmällä mutta lisäämättä boorihapon anhydridiä, ja samalla laitteistolla.

Tg£ määritetään valmistetuille näytteille seuraamalla esimerkissä 1 kuvattua menettelyä; sen arvot on luetteloitu taulukossa 7.

Taulukko 7 Lämpötila, °C Näytteiden tg£ booria sisältävät vertailu 30 0,0005 0,00105 60 0,0004 0,0085 100 0,0004 0,00090 120 0,0004 0,0012

Esimerkki 8 Sähköneristyspaperin näytteitä, jotka sisältävät 0,9 paino-% booria, laskettuna absoluuttisen kuivasta aineesta, ja vertailu-näytteitä ilman booria valmistetaan seuraamalla esimerkissä 7 kuvattua menettelyä, käyttäen boori-yhdisteenä metaboorihappoa.

Metaboorihappo reagoi paperisulpun sisältämän vedenkanssa muodostaen boorihappoa seuraavan kaavan mukaisesti: hbo2 + h2o-^ h3bo3.

13 61 365

Sitten määritetään taulukossa 8 annetut tg£ -arvot näytteille seuraten esimerkissä 1 kuvattua menettelyä.

Taulukko 8 Lämpötila,°C Näytteiden tg£ booria sisältävät vertailu 30 0 T 0005 0,00105 60 0,0004 0,00085 100 0,0004 0,0009 120 0,0004 0,0012

Esimerkki 9 Sähköneristyspaperia valmistetaan laboratorio-olosuhteissa puhtaasta sähköneristysselluloosasta, joka on saatu havupuusilkki-paperista käyttäen deionoitua vettä.

Paperimassa valmistetaan rouhimalla 20 g sähköneristyssellu-loosaa, jonka päälle on kaadettu 1000 ml deionoitua vettä, labora-toriosekoittimessa puoli tuntia kierrosluvulla 1000 r/min ja jauhamalla saatua sulppua laboratoriojauhimessa 12 tuntia 95°SR:een.

Näin valmistettu paperisulppu laimennetaan 1000 ml:11a deionoitua vettä, minkä jälkeen paperiarkki saadaan laboratoriolaitteel-la huopauttamalla ja puristamalla.

Puolta määrää paperiarkista käsitellään 10 ml :11a hienonnetun boorihapon 0,l-%:sta vesiliuosta, jolloin boorihappo levitetään tasaisesti paperiarkin koko pinnalle. Toistetun puristamisen ja kuivaamisen jälkeen valmistuu sähköneristyspaperi, jonka paksuus on 50^um, tiheys 0,7 g/cm3 ja joka sisältää 0,04 paino-% booria laskettuna absoluuttisen kuivasta aineesta.

Jäljellejäänyt puolikas paperiarkista kuivataan ja käytetään sähköneristyspaperin vertailunäytteiden valmistamiseen, jotka eivät sisällä booria ja joilla on sama paksuus ja tiheys.

Taulukoossa 9 annetut tg<f -arvot on määritetty kummankin pape-rityypin näytteille seuraamalla esimerkissä 1 kuvattua menettelyä.

14 61 365

Taulukko 9 Lämpötila, °C Näytteiden tg<i booria sisältävät vertailu 30 0,0010 0r0011 60 0 j0008 0 ,00085 100 0,0010 0,0012 120 0,0010 0,0012

Esimerkki 10 Sähköneristyspaperin näytteitä, joita on käsitelty boorihapol-la, ja sähköneristyspaperin vertailunäytteitä, jotka eivät sisällä booria, valmistetaan seuraamalla esimerkissä 9 kuvattua menettelyä. Näytteiden paksuus on 50^um ja niiden tiheys on 0,7 g/cm^.

Paperiarkkia käsitellään boorihapon 6-%: sella vesiliuoksella sähköneristyspaperin näytteiden valmistamiseksi. Saadut näytteet sisältävät 0,91 paino-% booria, laskettuna absoluuttisen kuivasta aineesta.

Taulukossa 10 annetut tg$ -arvot määritetään kummankin paperi-tyypin näytteille.

Taulukko 10 Lämpötila,°C Näytteiden tg& booria sisältävät vertailu 60 0,0004 0,00085 100 0,00035 0,0009 120 0,0004 0,0012

Esimerkki 11

Kaapelisähköneristyspaperin näytteitä valmistetaan teollisissa olosuhteissa puhtaasta sähköneristysselluloosasta, jota saadaan havupuu-silkkipapereista käyttäen deionoitua vettä. Näytteiden valmistusprosessissa käytetty paperimassa on myös saatu käyttäen deionoitua vettä. Näytteiden paksuus on 120^,um ja niiden tiheys on 0,80 g/cm^.

15 61365

Saadut näytteet upotetaan 5 sekunniksi boorihapon 6-%:seen vesiliuokseen ja kuivataan. Kuivattujen näytteiden tiheys on 0,7 g/cm ja booripitoisuus 1,1 paino-%, laskettuna absoluuttisen kuivasta aineesta.

Taulukossa 11 annetut tg&-arvot on määritetty keksinnön mukaisesti boorihapolla käsitellyn kaapelipaperin näytteille ja booria sisältämättömän alkuperäisen kaapelipaperin näytteille. Tg£ määritetään seuraten esimerkissä 1 kuvattua menettelyä.

Taulukko 11 Lämpötila, °C Näytteiden tg§ booria sisältävät vertailu 60 0,0008 0,0018 100 0,0009 0,0025 120 0,001 0,0049

Esimerkki 12

Massa, joka sisältää 2,0 paino-% sähköneristysselluloosaa, valmistetaan teollisissa olosuhteissa, käyttäen deionoitua vettä, puhtaasta sähköneristysselluloosasta, jolloin selluloosa on saatu havupuusilkkipaperista myös käyttäen deionoitua vettä, Senjälkeen kun edellä mainittu massa on jauhettu 96°SR:een, otetaan kaksi 250 g:n erää. 100 ml 0,08-%:sta aktiivisen aluminium V^-oksidin vesipitoista suspensiota ja 50 ml 28-%:sta boorihappoliuosta lisätään ainoastaan 100 ml 0,08-%:sta aktiivisen aluminium V-oksidin vesipitoista suspensiota.

Kummankin annoksen tilavuus täydennetään edellä mainittujen aineosien lisäämisen jälkeen 1000 ml:ksi deionoidulla vedellä, sekoitetaan 5 minuuttia kierrosluvulla 1000 r/min ja näin saatu paperimassa käytetään sähköneristyspaperinäytteiden valmistamiseksi, joissa on 0,55 paino-% booria, huopattamalla, puristamalla ja kuivaamalla paperiarkit laboratoriolaitteella sekä myös näytteiden valmistamiseen paperista, joka ei sisällä booria . Kaikkien näyttei- 3 den paksuus on 50^,um ja tiheys 0,7 g/cm .

Taulukossa 12 annetut tg<f -arvot määritetään kaikille näytteil le seuraten esimerkissä 1 kuvattua menettelyä.

16 61 365

Taulukko 12 Lämpötila, °C Näytteiden tg£ booria sisältävät vertailu 60 0,00045 0,0009 100 0,00040 0,0010 120 0,00045 0,00115

Esimerkki 13 Sähköneristyspaperi valmistetaan laboratorio-olosuhteissa puhtaasta sähköneristysselluloosasta, joka on saatu havupuusilkki-paperista käyttäen deionoitua vettä.

Paperimassa valmistetaan rouhimalla 10 g sähköneristyssellu-loosaa, jolle on kaadettu 1000 ml vettä, josta suolat on poistettu, laboratoriosekoittimessa puoli tuntia kierrosluvulla 1000 r/min ja jauhamalla saatua massaa laboratoriojauhimessa 16 tuntia 96°SR:een. Näin saatu paperimassa laimennetaan 3000 ml :11a vettä, josta suolat on poistettu, massaan lisätään sitten 75 g trietyyliboraattia ja seosta sekoitetaan 5 minuuttia.

Trietyyliboraatti reagoi paperimassassa olevan veden kanssa antaen boorihappoa seuraavan reaktion mukaisesti: (C2H50)3B + 3 H20 -> 3 C2H50H + H3BC>3.

Tämän jälkeen paperimassa käytetään sähköneristyspaperin näyt-

O

teiden valmistamiseksi, joiden tiheys on 0,7 g/cm , paksuus 50^um ja booripitoisuus 0,37 paino-%, laskettuna absoluuttisen kuivasta aineesta.

Sähköneristyspaperin vertailunäytteet valmistetaan samasta aineesta samalla laitteistolla ja samalla menetelmällä. Vertailunäyt-teiden paksuus ja tiheys ovat samat kuin boorihappoa sisältävillä näytteillä.

Tg£ -arvot määritettiin kummankin paperityypin näytteille seuraten esimerkissä 1 kuvattua manettelyä. Saadut arvot on esitetty taulukossa 13.

Taulukko 13 61365 Lämpötila, °C Näytteiden tg^ booria sisältävät vertailu 30 0,00050 0,00105 60 0,00040 0,00085 100 0,00035 0,00090

Esimerkki 14 Sähköneristyspaperi, joka pohjautuu puhtaaseen sähköneristys-selluloosaan, joka on saatu havupuusilkkipaperista käyttäen deponoitua vettä, valmistetaan seuraavalla tavalla.

Paperimassa, joka on valmistettu teollisissa olosuhteissa ja joka sisältää 0,23 paino-% selluloosaa ja joka on jauhettu 96°SR:een, otetaan paperikoneen painelaatikosta. Seos, joka sisältää boori-happoa 5 g ja boorihapon anhydridia 1,4 g, lisätään sekoittaen 1000 ml:aan tätä paperimassaa ja sekoittamista jatketaan 3 minuuttia.

Edellä mainittu boorihapon anhydridi, joka lisättiin paperimassaan, reagoi sen sisältämän veden kanssa muodostaen boorihappoa seuraavan kaavan mukaisesti: B203 + 3 H20 -> 2 H3B03.

Sähköneristyspaperin näytteet valmistetaan edellä kuvatulla tavalla käsitellystä paperimassasta laboratoriopaperinmuodostus-laitteella huopauttamalla, puristamalla ja kuivaamalla paperi- 3 arkki. Näytteiden paksuus on 50^,um, niiden tiheys on 0,7 g/cm ja booripitoisuus 0,27 paino-%, laskettuna absoluuttisen kuivasta aineesta.

Sähköneristyspaperin vertailunäytteet, joilla on sama paksuus ja tiheys, mutta jotka eivät sisällä booria, saadaan samalla laitteistolla samalla menetelmällä lukuunottamatta vaihetta, jossa boori-happo ja boorihapon anhydridi lisätään.

Taulukossa 14 annetut tg^-arvot määritetään näiden paperien näytteille.

Taulukko 14 18 61 365 Lämpötila, °C Näytteiden tg^ booria sisältävät vertailu 30 0,00070 0,00105 60 0,00060 0,00085 100 0,00055 0,00090 120 0,00055 0,00120

Esimerkki 15 Sähköneristyspaperin näytteet, jotka sisältävät 0,45 paino-% booria, laskettuna absoluuttisen kuivasta aineesta, ja vertailunäyt-teet, joissa ei ole booria, valmistetaan seuraten esimerkissä 14 kuvattua menetelmää, mutta käyttäen boori-yhdisteenä seosta, jossa on boorihappoa 7,5 g ja metaboorihappoa 3,5 g.

Metaboorihappo reagoi paperisulpun sisältämän vedenlanssa muodostaen boorihappoa seuraavan kaavan mukaisesti: HB02 + H20 -> H3B03.

Taulukossa 15 esitetyt tg& -arvot määritetään kaikille papereille seuraten esimerkissä 1 kuvattua menettelyä.

Taulukko 15 Lämpötila, °C Näytteiden tg^ booria sisältävät vertailu 30 0,00050 0,00105 60 0,00040 0,00085 100 0,00040 0,00090 120 0,00040 0,0012 19 61365

Esimerkki 16 Sähköneristyspaperin näytteet,jotka sisältävät 0,35 paino-% booria, laskettuna absoluuttisen kuivasta aineesta, ja vertailu-näytteet, jotka eivät sisällä booria, on valmistettu seuraten esimerkissä 14 kuvattua menettelyä käyttäen boori-yhdisteenä seosta, jossa on boorihappoa 5 g ja trietyyliboraattia 12 g.

Trietyyliboraatti reagoi paperimassan sisältämän veden tenssa muodostaen boorihappoa seuraavan kaavan mukaisesti: (C2H50)3B + 3 H20 -> 3 C2H50H + H3BC>3.

Taulukossa 16 esitetyt tg£:n arvot on määritetty kummankin paperityypin näytteille seuraten esimerkissä 1 kuvattua menettelyä.

Taulukko 16 Lämpötila, °C Näytteiden tg& booria sisältävät vertailu 30 0,00055 0,00105 60 0,00045 0,00085 100 0,00045 0,00090 120 0,00045 0,00120

Esimerkki 17 Sähköneristyspaperia valmistetaan laboratoio-olosuhteissa seuraten esimerkissä 1 kuvattua menettelyä puhtaasta sähköneristys-selluloosasta, joka on saatu havupuusilkkipapereista käyttäen vettä, josta suolat on poistettu.

Sitten osa näytteistä hienonnetaan tasaisesti boorihapon 40-%:sen vesi/alkoholi-liuoksen kanssa (painosuhde vesi/alkoholi on 6:4) määrässä 0,5 g liuosta/g absoluuttisen kuivaa paperia. Sitten näytteet kuivataan. Booripitoisuus on 0,36 paino-%, laskettuna absoluuttisen kuivasta paperista; paperin tiheys on 0,7 g/cm^ ja paksuus 50yum.

Taulukossa 17 esitetyt tg£ :n arvot määritetään käsitellyille ja käsittelemättömille näytteille seuraamalla esimerkissä 1 kuvattua menettelyä.

20 61365

Taulukko 17 Lämpötila,°C Näytteiden tg^j booria sisältävät vertailu 30 0,0006 0,00105 60 0,0005 0,00085 100 0,0005 0,0009 120 0,0005 0,0012

Esimerkki 18 Sähköneristyspaperi valmistetaan laboratorio-olosuhteissa seuraten esimerkissä 1 kuvattua menettelyä puhtaasta sähköneristys-selluloosasta, jota on saatu havupuusilkkipaperista.

Sitten osaa näytteistä käsitellään boorihapon 3-%:sella vesi/ alkoholi-liuosella (alkoholi/vesi-painosuhde on 14:1) 1 ml:n määrällä liuosta/g absoluuttisen kuivaa paperia. Booripitoisuus paperissa on 0,54 paino-%, laskettuna absoluuttisen kuivasta paperista.

Taulukossa 18 luetellut tgfc, :n arvot määritetään käsitellyn ja käsittelemättömän paperin näytteille seuraten esimerkissä 1 kuvattua menettelyä. Paperin tiheys on 0,7 g/cm3 ja paksuus 50^um.

Taulukko 18 Lämpötila, °C Näytteiden tg & booria sisältävät vertailu 30 0,0005 0,00105 60 0,0004 0,00085 100 0,0004 0,0009 120 0,0004 0,0012

Claims (8)

61 365 21

1. Selluloosapohjäinen sähköneristysaine, tunnettu siitä, että se sisältää 0,02 - 1,1 paino-% booria, laskettuna absoluuttisen kuivasta aineesta.

2. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 mukaisen selluloosapohjäisen sähköneristysaineen valmistamiseksi, joka menetelmä käsittää vaiheet, joissa selluloosapohjäinen paperimassa valmistetaan, paperimassa huopautetaan rainan muodostamiseksi, puristetaan, kuivataan ja saadaan lopullinen tuote, tunnettu siitä, että kemiallisena reagenssina käytetään boorihappoa tai jotakin boori-yhdistettä, joka muodostaa boorihappoa reagoidessaan veden kanssa, jolloin näitä reagensseja käytetään joko erikseen tai yhdistelmänä ja määrissä, jotka takaavat boori-pitoisuudeksi lopullisessa tuotteessa 0,02 - 1,1 paino-%, laskettuna absoluuttisen kuivasta aineesta.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että boorihappoa käytetään vesi- tai vesi/alkoholiliuoksensa muodossa.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että boori-yhdisteenä käytetään boorihapon anhydridiä, me-taboorihappoa tai trietyyliboraattia.

5. Patenttivaatimuksen 2 ja 4 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että booriyhdistettä käytetään alkoholiliuoksensa muodossa.

6. Jonkun patenttivaatimuksien 2-5 mukainen menetelmä, t u n-n e t tu siitä, että kemiallisena reagenssina käytetyt yhdisteet lisätään paperimassan valmistusvaiheessa.

7. Jonkun patenttivaatimuksien 2-5 mukainen menetelmä, t u n-n e t tu siitä, että kemialliseksi reagenssiksi valitut yhdisteet lisätään ennen puristusvaihetta.

8. Jonkun patenttivaatimuksen 2-5 mukainen menetelmä, t u n -n e t tu siitä, että kemiallisena reagenssina käytetyt yhdisteet lisätään ennen kuivausvaihetta.