RU2648640C1 - Способ получения электроизоляционной бумаги - Google Patents
Способ получения электроизоляционной бумаги Download PDFInfo
- Publication number
- RU2648640C1 RU2648640C1 RU2016149477A RU2016149477A RU2648640C1 RU 2648640 C1 RU2648640 C1 RU 2648640C1 RU 2016149477 A RU2016149477 A RU 2016149477A RU 2016149477 A RU2016149477 A RU 2016149477A RU 2648640 C1 RU2648640 C1 RU 2648640C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- paper
- cellulose
- electrical
- pulp
- electrical insulating
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
- C08B37/006—Heteroglycans, i.e. polysaccharides having more than one sugar residue in the main chain in either alternating or less regular sequence; Gellans; Succinoglycans; Arabinogalactans; Tragacanth or gum tragacanth or traganth from Astragalus; Gum Karaya from Sterculia urens; Gum Ghatti from Anogeissus latifolia; Derivatives thereof
- C08B37/0063—Glycosaminoglycans or mucopolysaccharides, e.g. keratan sulfate; Derivatives thereof, e.g. fucoidan
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/20—Macromolecular organic compounds
- D21H17/21—Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/20—Macromolecular organic compounds
- D21H17/21—Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
- D21H17/22—Proteins
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Paper (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнической и целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в производстве электроизоляционных видов бумаги (преимущественно кабельной и трансформаторной) с повышенными электрофизическими свойствами, включая нагревостойкость. Способ включает роспуск и размол сульфатной электроизоляционной целлюлозы, введение композиционной добавки и отлив бумажного полотна. В качестве композиционной добавки используется хитин-глюкановый комплекс Aspergilus niger (ХГК A.n.), который является многотоннажным отходом производства лимонной кислоты, в количестве 5-10% от массы абсолютно сухой целлюлозы. При этом указанный ХГК A.n. применяют в виде порошка (средний диаметр частиц 20-50 мкм), предварительно выдерживают в 5 %-ном растворе гидроксида натрия в течение 1 часа, после чего добавляют в бумажную массу и осуществляют отлив бумаги. Техническим результатом является повышение электрической и механической прочности электроизоляционной бумаги (ЭИБ), а также нагревостойкости компонентов бумажно-пропитанной изоляции (БПИ). Введение ХГК A.n. в состав ЭИБ способствует замедлению процессов разрушения жидкого диэлектрика за счет более интенсивной сорбционной очистки масла и твердого диэлектрика благодаря структурообразующей способности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл., 3 пр.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к электротехнической и целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано в производстве электроизоляционных видов бумаги повышенного качества, предназначенных для изоляции различных электротехнических устройств, преимущественно силовых трансформаторов (СТ) и кабелей.
Уровень техники
Известны способы изготовления электроизоляционных видов бумаги из 100% растительной целлюлозы. Среди них: трансформаторная бумага (ГОСТ 24874-86), а также кабельная для изоляции силовых кабелей на напряжение до 35 кВ (ГОСТ 23436-83) и на напряжение до 500 кВ (ГОСТ 645-89). Однако существенным недостатком целлюлозных диэлектриков из 100% растительной целлюлозы и бумажно-пропитанной изоляции (БПИ) на их основе являются относительно невысокие электрофизические характеристики, включая нагревостойкость.
В процессе эксплуатации электроизоляционная бумага (ЭИБ) подвержена старению и деструкции за счет значительных тепловых нагрузок, а применительно к СТ и вследствие перемещения проводников в случае работы в режимах короткого замыкания. Указанные воздействия приводят к снижению средней степени полимеризации макромолекул целлюлозы и механической прочности бумаги. Поэтому необходимы меры по стабилизации характеристик БПИ в процессе эксплуатации, направленные как на повышение нагревостойкости ЭИБ, так и на замедление процессов деструкции масла, в частности, за счет введения в бумажное полотно компонентов, усиливающих природную сорбционную активность целлюлозы и выполняющих структурообразующую функцию. Среди многочисленных предложений по совершенствованию свойств БПИ особое место занимает модификация целлюлозной основы ЭИБ биополимером хитозан.
Наиболее близким по технической сущности и техническому результату является способ изготовления электроизоляционной бумаги, преимущественно кабельной, и картона (АС №1067114, опубл. 15.01.84, Бюл. №2.), включающий размол целлюлозы, введение в массу адсорбента и поверхностно-активного вещества, отлив полотна и сушку, отличающийся тем, что с целью повышения степени удержания адсорбента и улучшения качества готового материала в качестве поверхностно-активного вещества используют хитозан в количестве 0,5-2,0% от массы волокна и вводят в массу перед отливом. Добавка хитозана обеспечивает улучшение качества бумаги за счет повышения кратковременной электрической и механической прочности, а также сорбционной способности. Однако известный способ является дорогостоящим, т.к. предполагает использование чистого хитозана, выделенного из ракообразных, и не только не обеспечивает повышение нагревостойкости бумаги, но и отрицательно сказывается на этой важнейшей характеристике целлюлозного диэлектрика. При нагревании в течение 1 часа при относительно невысокой температуре - 105°C наблюдалось резкое снижение механических характеристик композита, что не характерно для чисто целлюлозного материала (В.Н. Баранова, Е.А. Плиско, Л.А. Нутьга. Модифицированный хитозан в производстве бумаги // Бумажная промышленность, №7, М., 1976. - с. 9-10). Данный недостаток обусловлен способом введения хитозана (А.В. Маслякова. Повышение электрофизических характеристик и устойчивости к термостарению целлюлозосодержащего диэлектрика с помощью хитозана. Дис. … канд. техн. наук / СПбГПУ. - СПб, 2005. - 204 с.) не позволяет в полной мере говорить об эффективности указанного композита.
Известен способ получения добавки для бумажной промышленности (WO 2005/118952 А1, 15.12.2005) из отхода производства лимонной кислоты мицеллия Aspergilus niger. Получение новой полимерной добавки включает деацилирование по крайней мере некоторых амидных групп с использованием гидроксида натрия или гидроксида калия. Данный способ (по экономичному варианту) включает обработку мицеллия 10 %-ным раствором гидроксида натрия при температуре 80-90°C в течение 2 часов, после чего мицеллий переходит в раствор, щелочную реакцию нейтрализуют соляной кислотой и без дальнейшей модификации добавку вводят в бумажную массу. Указанная добавка применяется для повышения прочности бумаги из термомеханической беленой массы и для повышения удержания мелкого волокна и наполнителя в бумаге. Указан расход добавки от 0,05 до 5% от массы а.с. волокна. Однако влияние данной добавки на электрофизические свойства, сорбционную активность по отношению к продуктам деструкции диэлектрических составов и нагревостойкость бумаги из сульфатной электроизоляционной целлюлозы не рассматривалось, как и не производилась электроизоляционная бумага.
Раскрытие сущности изобретения
Технической задачей и положительным результатом данного способа являются повышение электрической и механической прочности электроизоляционных видов бумаги благодаря структурированию целлюлозной основы, а также нагревостойкости компонентов БПИ вследствие замедления процессов разрушения бумаги и пропитывающей жидкой среды за счет сорбционной очистки диэлектрической жидкости от продуктов старения, ионогенных примесей и ионов металлов, способствующих развитию деструктивных процессов в изоляции.
Указанная задача и положительный результат достигаются за счет того, что способ получения ЭИБ включает роспуск и размол целлюлозы, введение композиционной добавки, в качестве которой используется хитин-глюкановый комплекс Aspergilus niger (ХГК A.n.) в количестве 5-10% от массы абсолютно сухой растительной целлюлозы, и отлив бумажного полотна. Способ характеризуется тем, что ХГК А.n. является многотоннажным отходом производства лимонной кислоты в виде гранул, из которых получают порошок (средний диаметр частиц 20-50 мкм). Порошок предварительно выдерживают в 5 %-ном растворе гидроксида натрия (NaOH) в течение 1 часа, после чего добавляют в бумажную массу и осуществляют отлив бумаги. Способ является более экономически выгодным и экологически безопасным, чем описанный в (WO 2005/118952 А1, 15.12.2005), требует минимального расхода химикатов, не требует нагрева.
Краткое описание чертежей.
Фиг. 1. Микрофотографии фрагментов бумаги (1, 3 - полотно; 2, 4 - край) в среде ТМ марки ГК после термостарения в течение 220 часов в контакте с медным катализатором.
Фиг. 2. Микрофотографии проб ТМ марки ГК после 167,5 часов термостарения в контакте с медным катализатором и бумагой: 1 - ЭИБ из целлюлозы; 2 - ЭИБ из целлюлозы + 5% ХГК A.n.
Осуществление изобретения
Реализация предлагаемого способа получения ЭИБ иллюстрируется следующими примерами его осуществления.
Пример 1. Получение композиционной добавки. Из ХГК A.n. в виде гранул получают порошок (средний диаметр частиц 20-50 мкм). К 40 г порошка добавляют 100 мл 5 %-ного раствора гидроксида натрия (NaOH), выдерживают в течение 1 часа при периодическом перемешивании, после чего без дальнейшей модификации добавляют в бумажную массу и осуществляют отлив бумаги. При данном способе обработки не происходит полного растворения порошка ХГК A.n., происходит набухание частиц, что демонстрируется микрофотографиями на электронном микроскопе марки Биолам - С11У42 с увеличением в 400 раз (фиг. 1).
Пример 2. Подготовку бумажной массы проводят следующим способом: сульфатную небеленую хвойную целлюлозу марки ЭКБ распускают и размалывают до 45±2°ШР, затем в размолотую массу вводят добавку, приготовленную по примеру 1, в количестве 5-10% к массе абсолютно сухого волокна, перемешивают в течение 10-15 минут и осуществляют отлив бумаги. Полученную бумагу подвергали ускоренному термическому старению при температуре 140°C и свободном доступе воздуха. Результаты определения электрофизических характеристик образцов бумаги представлены в таблицах 1 и 2.
Анализ экспериментальных результатов, представленных в таблице 1, показывает, что введение ХГК A.n. в состав целлюлозной основы способствует повышению нагревостойкости бумаги, сохраняя показатель механической прочности на высоком уровне. В данном случае у бумаги из 100% целлюлозы после 250 часов термического старения предел механической прочности на разрыв снизился в 2,1 раза; у бумаги, содержащей 5% ХГК A.n., - в 1,5 раза, а у бумаги, содержащей 10% ХГК A.n., этот показатель не изменился.
Значения кратковременной электрической прочности образов с ХГК A.n. как в исходном, так и в состаренном состоянии превосходят аналогичную характеристику образца бумаги без добавок (табл. 2).
Пример 3. Для проведения сравнительного анализа были изготовлены образцы бумаги по описанному в примере 2 способу. Оценка сорбционной активности образцов ЭИБ проводилась путем определения коэффициента относительного светопропускания трансформаторного масла (ТМ) в процессе термического старения и, в дополнение, при помощи оптического мониторинга состояния масла и фрагментов бумаги.
В качестве контрольного образца (при сравнительной оценке влияния сорбционной активности бумаги на процесс шламообразования в масле) была подготовлена контрольная проба №1 без бумаги: ТМ + «медь» (спираль из медной проволоки диаметром 2 мм для каталитического усиления деструктивных процессов). Анализировалась сорбционная способность традиционной ЭИБ из 100% сульфатной небеленой целлюлозы промышленного изготовления (проба №2) и композита, содержащего 5% ХГК A.n. (проба №3). Одинаковые по массе навески образцов бумаги измельчались и размещались в стеклянные бюксы. Туда же помещались равноценные фрагменты меди, после чего в бюксы заливалось ТМ марки ГК (по 25 мл на пробу). Бюксы закрывались притертыми крышками и помещались в термостат, в котором проводилось термическое старение при температуре 140°C.
Определение коэффициента относительного светопропускания (Кос, %) ТМ осуществлялось с помощью микроколориметра МКМФ-1 на длине волны λ=458 нм. В качестве эталона использовался глицерин, значение коэффициента относительного светопропускания которого было принято за 100%. Результаты испытаний представлены в таблице 3.
Из представленных результатов видно, что оба образца бумаги замедляют шламообразование: светопропускание проб масла, подвергнутого термостарению в контакте с бумагой (пробы №2 и №3), выше, чем у контрольного образца (№1 - без бумаги). Кроме того, композит, модифицированный 5% ХГК A.n. (№3), превосходит бумагу из 100% целлюлозы (№2) по сорбционной активности.
Оптический мониторинг компонентов БПИ проводился с помощью микроскопа «Analyt» (ЛОМО), камеры «Celestron» (Digital microscope image) и ПК с различными степенями увеличения объекта исследования. На микрофотографиях (увеличение 400×) в качестве примера показано состояние фрагментов исследуемых образцов бумаги после 220 часов ускоренного термического старения (фиг. 2, 3).
Микрофотографии (фиг. 2) демонстрируют степень разрушения полотна (1, 3) и края (2, 4) фрагментов исследуемых материалов, подтверждая повышенную устойчивость композита к термостарению в среде нефтяного трансформаторного масла. Полотно последнего осталось плотным, тогда как фрагмент ЭИБ традиционного исполнения интенсивно разрушается, а от его края отделяются крупные частицы.
Необходимо отметить, что отдельные волокна целлюлозы были зафиксированы в пробе №2 уже после 167,5 часов термостарения (фиг. 3 - позиция 1), тогда как в пробе ТМ, старение которого велось в контакте с композитом (№3) (фиг. 3 - позиция 2), волокон целлюлозы не наблюдалось.
Таким образом, оптический мониторинг показал, что при модификации целлюлозной основы ЭИБ структурообразующим компонентом ХГК A.n. разрушение бумажного полотна при термическом старении в среде ТМ, как и самого жидкого диэлектрика, замедляется.
Claims (2)
1. Способ получения электроизоляционной бумаги, включающий роспуск и размол электроизоляционной целлюлозы, введение композиционной добавки и отлив бумажного полотна, отличающийся тем, что в композицию бумаги вводят хитин-глюкановый комплекс Aspergillus niger (ХГК A.n.), который является многотоннажным отходом производства лимонной кислоты, в количестве 5-10% от массы абсолютно сухой целлюлозы.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ХГК A.n. применяют в виде порошка (средний диаметр частиц 20-50 мкм), предварительно выдерживают в 5 %-ном растворе гидроксида натрия в течение 1 часа, после чего добавляют в бумажную массу и осуществляют отлив бумаги.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016149477A RU2648640C1 (ru) | 2016-12-15 | 2016-12-15 | Способ получения электроизоляционной бумаги |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016149477A RU2648640C1 (ru) | 2016-12-15 | 2016-12-15 | Способ получения электроизоляционной бумаги |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2648640C1 true RU2648640C1 (ru) | 2018-03-26 |
Family
ID=61707918
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016149477A RU2648640C1 (ru) | 2016-12-15 | 2016-12-15 | Способ получения электроизоляционной бумаги |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2648640C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2026516A (en) * | 1978-06-14 | 1980-02-06 | Muzzarelli Riccardo | Chitinglucan complexes |
WO2003086281A2 (en) * | 2002-04-02 | 2003-10-23 | Cargill, Inc. | Chitosan production |
WO2005118952A1 (en) * | 2004-06-01 | 2005-12-15 | Pulp And Paper Research Institute Of Canada | Papermaking additive |
WO2013053838A1 (fr) * | 2011-10-11 | 2013-04-18 | Kitozyme | Procédé de préparation de glucans à partir d'aspergillus niger |
-
2016
- 2016-12-15 RU RU2016149477A patent/RU2648640C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2026516A (en) * | 1978-06-14 | 1980-02-06 | Muzzarelli Riccardo | Chitinglucan complexes |
WO2003086281A2 (en) * | 2002-04-02 | 2003-10-23 | Cargill, Inc. | Chitosan production |
WO2005118952A1 (en) * | 2004-06-01 | 2005-12-15 | Pulp And Paper Research Institute Of Canada | Papermaking additive |
WO2013053838A1 (fr) * | 2011-10-11 | 2013-04-18 | Kitozyme | Procédé de préparation de glucans à partir d'aspergillus niger |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mohamed et al. | Physicochemical properties of “green” nanocrystalline cellulose isolated from recycled newspaper | |
Li et al. | Nanocrystalline cellulose prepared from softwood kraft pulp via ultrasonic-assisted acid hydrolysis | |
FI125942B (en) | A method of modifying a nanofibril cellulose composition | |
Santucci et al. | Evaluation of the effects of chemical composition and refining treatments on the properties of nanofibrillated cellulose films from sugarcane bagasse | |
Honorato et al. | Transparent nanocellulose-pigment composite films | |
Puangsin et al. | Comparative characterization of TEMPO-oxidized cellulose nanofibril films prepared from non-wood resources | |
JP6254335B2 (ja) | セルロースザンテートナノファイバー | |
JP6345666B2 (ja) | 高度に微細化されたまたはミクロフィブリル化されたセルロースの製造のための方法および中間体 | |
Liu et al. | Sustainable preparation of lignocellulosic nanofibrils and cellulose nanopaper from poplar sawdust | |
JP2019526720A5 (ru) | ||
Dias et al. | Eco-friendly laccase and cellulase enzymes pretreatment for optimized production of high content lignin-cellulose nanofibrils | |
JP6754885B2 (ja) | 微細セルロース繊維含有乾燥固形物、微細セルロース繊維再分散液 | |
Mahendra et al. | Thermal and morphology properties of cellulose nanofiber from TEMPO-oxidized lower part of empty fruit bunches (LEFB) | |
Oliveira de Castro et al. | “Green polyethylene” and curauá cellulose nanocrystal based nanocomposites: effect of vegetable oils as coupling agent and processing technique | |
Rani et al. | Bionanocomposites reinforced with cellulose nanofibers derived from sugarcane bagasse | |
Hassan et al. | Palm rachis microfibrillated cellulose and oxidized-microfibrillated cellulose for improving paper sheets properties of unbeaten softwood and bagasse pulps | |
Miao et al. | Properties and stabilization mechanism of oil-in-water Pickering emulsions stabilized by cellulose filaments | |
de Souza et al. | A new approach for the use of anionic surfactants: nanocellulose modification and development of biodegradable nanocomposites | |
JP2018111768A (ja) | 繊維材料及び繊維材料の製造方法並びに複合材料及び複合材料の製造方法 | |
Carvalho et al. | Polystyrene/cellulose nanofibril composites: fiber dispersion driven by nanoemulsion flocculation | |
Martins et al. | Optimizing cellulose microfibrillation with NaOH pretreatments for unbleached Eucalyptus pulp | |
Hassan et al. | Effect of pectin extraction method on properties of cellulose nanofibers isolated from sugar beet pulp | |
Zepič et al. | Effect of drying pretreatment on the acetylation of nanofibrillated cellulose | |
Dias et al. | Influence of hemicellulose content and cellulose crystal change on cellulose nanofibers properties | |
Nechita et al. | Improving the dispersibility of cellulose microfibrillated structures in polymer matrix by controlling drying conditions and chemical surface modifications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191216 |