Nghiên cứu sử dụng nguyên liệu trong nước cho sản xuất giấy cách điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (506.09 KB, 49 trang )
BỘ CÔNG THƯƠNG
TỔNG CÔNG TY GIẤY VIỆT NAM
VIỆN CÔNG NGHIỆP GIẤY VÀ XENLUYLÔ
*******
BÁO CÁO ĐỀ TÀI CẤP BỘ NĂM 2009
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NGUYÊN LIỆU TRONG NƯỚC CHO SẢN XUẤT
GIẤY CÁCH ĐIỆN
Cơ quan chủ quản: BỘ CÔNG THƯƠNG
Cơ quan chủ tri:
VIỆN CÔNG NGHIỆP GIẤY VÀ XENLUYLÔ
Chủ nhiệm đề tài:
Hy Tuấn Anh
Kỹ sư công nghệ giấy
7626
28/01/2010
HÀ NỘI, 12/2009
MỤC LỤC
Trang
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
MỞ ĐẦU 1
PHẦN I TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY CÁCH ĐIỆN
VÀ ỨNG DỤNG
3
1.1 Giấy cách điện, các lĩnh vực sử dụng và triển vọng phát
triển
3
1.2 Cấu tạo xenluylô và ảnh hưởng của nhóm chức lên tính
chất cách điện của xenluylô
3
1.3 Đặc điểm cách điện của giấy 4
1.4 Tính chất cách điện của giấy 6
1.4.1 Điện trở cách điện 6
1.4.2 Độ dẫn điện riêng 7
1.4.3 Hằng số điện môi 7
1.4.4 Sự phân cực, tổn thất điện môi và độ dẫn điện của giấy 8
1.5 Ưu, nhược điểm của giấy cách điện 9
1.5.1 Ưu điểm 9
1.5.2 Nhược điểm 9
1.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất cách điện của giấy 10
1.6.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và tần số điện trường 10
1.6.2 Ảnh hưởng của điện thế 10
1.6.3 Ảnh hưởng của độ ẩm 10
1.6.4 Ảnh hưởng của tỷ trọng 11
1.6.5 Ảnh hưởng của nước sản xuất 11
1.7 Công nghệ sản xuất giấy cách điện 11
1.7.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với xenluylô để sản xuất giấy cách điện. 11
1.7.2 Yêu cầu kỹ thuật cơ bản đối với giấy và cáctông cách điện 13
1.7.3 Công nghệ sản xuất bột giấy cho sản xuất giấy cách điện 14
1.7.4 Quá trình sản xuất giấy 16
PHẦN II NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17
2.1 Nguyên liệu 17
2.1.1 Địa điểm và độ tuổi lấy mẫu nguyên liệu 17
2.1.2 Lấy mẫu nguyên liệu 17
2.1.3 Chuẩn bị mẫu nguyên liệu cho nấu 17
2.2 Thiết bị và hóa chất dùng trong nghiên cứu 17
2.2.1 Thiết bị 17
2.2.2 Hóa chất 18
2.2.3 Nước sử dụng trong quá trình nghiên cứu và sản xuất thử
nghiệm
18
2.3 Phương pháp nghiên cứu 19
2.3.1 Nấu bột giấy 19
2.3.2 Rửa bột giấy 19
2.3.3 Xử lý bột giấy 19
2.3.4 Nghiền bột giấy 19
2.3.5 Xeo giấy 19
2.4 Các tiêu chuẩn và phương pháp phân tích sử dụng 19
PHẦN III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 21
3.1 Phân tích tính chất vật lý và thành phần hóa học của
nguyên liệu
21
3.1.1 Tính chất vật lý của các mẫu nguyên liệu 21
3.1.2 Thành phần hóa học của nguyên liệu 21
3.2 Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất bột giấy 22
3.2.1 Quy trình nấu bột giấy từ nguyên liệu gỗ thông caribê 22
3.2.2 Quy trình nấu bột giấy từ nguyên liệu luồng 24
3.2.3 Quy trình nấu bột giấy từ nguyên liệu giang Yên Bái 26
3.2.4 Kết luận rút ra nguyên liệu và quy trình nấu bột giấy phù
hợp
28
3.3 Nghiên cứu quy trình xử lý tạp chất trong bột giấy sau nấu 28
3.4 Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất giấy 30
3.5 Kết luận rút ra quy trình công nghệ phù hợp cho sản xuất
giấy quấn cách điện
32
3.5.1 Nguyên liệu 32
3.5.2 Quy trình nấu 32
3.5.3 Quy trình xử lý tạp chất 32
3.5.4 Quy trình sản xuất giấy 33
PHẦN IV SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM 34
4.1 Chuẩn bị nguyên liệu hóa chất 34
4.1.1 Chuẩn bị mảnh nguyên liệu 34
4.1.2 Chuẩn bị dung dịch NaOH 34
4.1.3 Chuẩn bị dung dịch Na
2
S 34
4.1.4 Chuẩn bị dung dịch H
2
SO
4
34
4.2 Quá trình sản xuất thử nghiệm 34
4.2.1 Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất thử nghiệm 35
4.2.2 Quá trình nấu, rửa bột 35
4.2.3 Quá trình xử lý và rửa bột 35
4.2.4 Quá trình chuẩn bị bột và xeo giấy 35
4.3 Tính chất của sản phẩm sản xuất thử nghiệm 36
4.3.1 Tính chất bột giấy sau nấu 36
4.3.2 Tính chất bột giấy sau xử lý bằng axít 36
4.3.3 Tính chất sản phẩm giấy quấn cách điện 37
4.4 Thử nghiệm trên thiết bị và vật liệu điện 38
PHẦN V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39
5.1 Kết luận 39
5.2 Kiến nghị 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO 41
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1.1 : Ảnh hưởng của quá trình ngâm tẩm, làm bóng giấy cách điện
đến điện trở cách điện
6
Bảng 1.2 : Điện trở khối riêng của một số vật liệu cách điện 7
Bảng 1.3 : Hằng số điện môi của một số vật liệu cách điện 8
Bảng 1.4 : Ảnh hưởng của tỷ trọng đến hằng số điện môi 8
Bảng 1.5 : Tiêu chuẩn kỹ thuật của bột giấy cho sản xuất giấy và
cáctông cách điện (GOST 12765-88)
12
Bảng 1.6 : Tiêu chuẩn kỹ thuật một số loại giấy quấn cách điện (GOST
1931 – 80)
13
Bảng 2.1 : Thông số kỹ thuật của nước sử dụng trong nghiên cứu và sản
xuất thử nghiệm
18
Bảng 3.1 : Tính chất vật lý của các mẫu cây nguyên liệu 21
Bảng 3.2 : Thành phần hóa học của nguyên liệu nghiên cứu 22
Bảng 3.3 : Ảnh hưởng của thời gian bảo ôn đến tính chất của bột từ
thông
23
Bảng 3.4 : Ảnh hưởng của thời gian bảo ôn đến tính chất của bột từ
luồng
25
Bảng 3.5 : Ảnh hưởng của mức dùng kiềm đến tính chất của bột từ
giang
26
Bảng 3.6 : Ảnh hưởng của thời gian bảo ôn đến tính chất của bột từ
giang
27
Bảng 3.7 : Thông số kỹ thuật bột sử dụng cho quá trình xử lý tạp chất 28
Bảng 3.8 : Ảnh hưởng của mức dùng axít H
2
SO
4
đến chỉ tiêu kỹ thuật
của bột giấy
29
Bảng 3.9 : Ảnh hưởng của độ nghiền đến chỉ tiêu chất lượng giấy quấn 31
cách điện
Bảng 4.1 : Thông số kỹ thuật của quá trình nấu bột giấy thử nghiệm
36
Bảng 4.2 : Thông số kỹ thuật của quá trình xử lý bột giấy thử nghiệm 37
Bảng 4.3 : Thông số kỹ thuật của giấy quấn cách điện thử nghiệm 38
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 4.1 : Sơ đồ khối dây chuyền chuẩn bị mảnh, sản xuất bột thử
nghiệm
Hình 4.2 : Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất giấy cách điện tại xưởng sản
xuất thực nghiệm
1
MỞ ĐẦU
Trong nhng nm gn ây, cùng vi s phát trin kinh t mnh m ca t
nc, hàng lot các công ty, tp oàn ln c ra i. Không nm ngoài s phát trin
chung ó, các công ty sn xut thit b và vt liu in có công ngh sn xut hin i
ã và ang c u t phát trin Vit Nam ngày càng nhiu. Trong ó có nhiu
công ty có uy tín trên th tr
ng trong và ngoài nc nh : Công ty C phn thit b
in ông Anh; Công ty C phn ch to bin th và vt liu in Hà Ni, Công ty
thit b o in (EMIC), Công ty TNHH Nht Linh (LIOA), CADI-SUN; HANAKA;
CADIVI; ABB v.v. Sn phm ca các công ty này không ch phc v cho th trng
trong nc mà còn xut khu sang mt s nc nh: Nht Bn, Hàn Quc, ài Loan
và các nc khác trong th trng khu v
c.
Mt trong s các vt liu c các công ty sn xut thit b và vt liu in s
dng là giy cách in. Hin nay, loi giy này phi nhp khu 100% vi giá thành cao
(t 30 ÷ 50 triu ng/tn) t các nc nh: Trung Quc, M, Anh, c, Nga.
Theo thng kê ca Cc Công ngh thông tin và Thng kê Hi Quan n ngày
21 tháng 01 nm 2008 thì s lng giy kraft cách
in nhp khu có nh lng nh
hn 150 g/m
2
ngày càng tng (nm 2005 nhp khu là 22,431 tn; nm 2006 nhp khu
là 216 tn; nm 2007 nhp khu là 290 tn). Trong khi ó, mt s nguyên liu trong
nc có th áp ng sn xut bt giy cho sn xut giy cách in vn cha c
nghiên cu và ng dng ti Vit Nam. s dng hiu qu ngun nguyên liu sn có
này, nhm t
ng tính ch ng trong quá trình sn xut, gim lng giy cách in nhp
khu và tit kim ngoi t thì vic nghiên cu và sn xut giy cách in cung cp cho
các nhà máy ch to thit b in là rt cn thit.
thc hin mc ích này, nm 2009 Vin Công nghip Giy và Xenluylô
c B Công thng giao cho thc hin tài: “Nghiên cứu s
ử dụng nguyên liệu
trong nước cho sản xuất giấy cách điện”.
Sn phm c th ca tài là giy qun cách in, dùng trong quá trình ch to
các máy bin áp, các thit b và vt liu in ca tt c các cp in áp vi nhit làm
vic lên ti 105
0
C.
Mục tiêu của đề tài:
Thit lp quy trình công ngh nu bt giy và sn xut giy cách in t ngun
nguyên liu trong nc.
2
Nội dung nghiên cứu:
- Phân tích, ánh giá loi nguyên liu s dng : G thông, lung và giang.
- Nghiên cu quy trình công ngh nu bt giy (công ngh nu sunphát) t tiêu
chun cho sn xut giy cách in t loi nguyên liu trong nc ã xác nh.
- Nghiên cu quy trình công ngh phù hp cho sn xut giy cách in và sn
phm giy cách in t tiêu chun ang s d
ng ph bin Vit Nam.
- Sn xut th nghim : 500 kg sn phm.
3
PHẦN I
TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY CÁCH ĐIỆN VÀ ỨNG DỤNG
1.1 Giấy cách điện, các lĩnh vực sử dụng và triển vọng phát triển
Giy làm t x si xenluylô tr thành vt liu cách in tt sau khi c sy
khô kit hoc ngâm tm bng các cht lng có cách in cao nh du bin th hoc
các sn phm tng h
p ã clo hóa.
Giy có kh nng thm thu tt cht lng cách in, làm y các khong trng
trong t bào x si cng nh trong cu trúc ca t giy cho phép to ra vt liu cách
in ng nht và có cách in cao. iu này có th c gii thích bi các khong
trng trong x si và trong cu trúc ca t giy cha không khí có
cách in thp
hn nhiu so vi cách in ca các loi du cách in cng nh các sn phm tng
hp cách in. Khi giy c ngâm tm cht lng cách in thì kh nng cách in ca
giy tng lên so vi khi cha ngâm tm cht lng cách in.
c im ni b
t ca giy cách in là an toàn và n nh cao trong iu
kin làm vic ca các chi tit, thit b in. Thông thng, in áp thc t trong các
thit b in thp hn nhiu so vi in áp ánh thng ca giy cách in. Cho nên,
tui th ca các thit b s dng vt liu cách
in bng giy là rt cao.
Giy cách in thng c dùng trong quá trình sn xut cáp h th, cáp trung
th, cáp cao th, cáp in thoi, t in, dùng làm lp lót trong quá trình sn xut máy
bin th và nhiu lnh vc sn xut chi tit thit b trong ngành công nghip sn xut
thit b và vt liu in.
Giy cách in là loi v
t liu dng nh không th thay th toàn b trong
ngành công nghip sn xut thit b và vt liu in. Sn phm giy cách in ngày
mt tng theo à phát trin ca nn kinh t. So vi các loi giy ph thông nh giy in,
giy vit, giy phôtôcopy, giy cáctông v.v thì giy cách in chim th phn nh.
Song do các tính cht c bit ca nó mà quá trình s
n xut vn c tin hành vi yêu
cu k thut ht sc kht khe.
1.2 Cấu tạo xenluylô và ảnh hưởng của nhóm chức lên tính chất cách điện của
xenluylô
Tính cht cách in ca giy c quyt nh ch yu do cu to, tính cht hóa
lý và tính cht in ca xenluylô. Nh tính ph bin cao và n nh ca vt liu nên
xenluylô là mt trong nhng loi vt liu cách in c s dng ph bin.
4
Công thức phân tử của xenluylô:
Trong cu to phân t xenluylô có cha nhiu nhóm chc (-OH) nm các v trí
bt i xng trong phân t nên xenluylô có phân cc, hút nc cao.
Kh nng hp ph, trao i cht cao vi môi trng xung quanh. Khi hp ph
các ion kim loi, tính cách in ca vt liu xenluylô gim.
phân cc ca phân t xenluylô và kh nng dch chuyn v
trí ca các nhóm
chc trong phân t có nh hng n tính cht cách in ca vt liu nhng không
áng k.
c tính quan trng ca xenluylô nh là loi cht in môi. Ch s tn tht in
môi c xác nh bi i lng tn tht in nng vt liu trong mt n v thi
gian khi có tác ng ca
in trng. i lng này là không i và làm nhit ca
vt liu tng lên
Tính chất cách điện của xenluylô phụ thuộc vào:
- Hàm lng các cht vô c và tp cht ion.
- Hàm lng tn d lignin và các thành phn khác ca nguyên liu sn xut
xenluylô.
- Cu trúc ca tm xenluylô (t giy hoc tm bt) v.v
1.3 Đặc điểm cách điện của giấy
Tính ch
t cách in ca vt liu trong in trng c c trng bi s phân
cc in, dn in và hin tng ánh thng do in. iu này có liên quan n s
dch chuyn ca các ht mang in trong và trên b mt vt liu. Mc phân cc in
nh là s dch chuy
n có gii hn các in tích c xác nh bi i lng thm thu
lng in ca vt liu. Trong k thut ngi ta thng dùng thm thu lng in
tng i (). Tc là t l gia in tích xut hin khi có in th t in làm t vt
liu nào
ó, so vi in tích xut hin t in tng t có cùng kích thc nhng
trong môi trng chân không.
o
OH
OH
OH
CH
2
OH
O
O
OH
CH
2
OH
OH
O
H, OH
o
OH
OH
CH
2
OH
n
5
bn in c xác nh bi dch chuyn các electron (in t) và các ion
liên kt yu qua vt liu cách in do tác ng ca in trng và ph thuc vào in
tr khi riêng (v) và in tr phng riêng (s), hoc i lng nghch o ca chúng
là dn in khi (gv) và
dn in phng (gs). in tr khi riêng c biu th
qua /cm và c o bng in tr ca mt khi lp phng có cnh dài 1cm khi in
th c to ra t 2 mt i din ca khi ó.
in tr phng riêng c o bng /cm và c o bng i
n tr ca mt
vuông trên b mt vt liu cách in có cnh dài 1cm và in th c to ra t 2 mt
phng i din. c trng cho dn in ca vt liu ngi ta còn s dng i
lng in tr cách in bng thng ca in tr khi chia cho th tích c
a chi tit
cách in.
bn in ca vt liu lng in (E) c ánh giá bng i lng in th
ánh thng. ó là t l gia in th ánh thng o c chia cho dày ca vt liu
nm gia 2 cc o, tính bng cm, mm hay µm. in th ánh thng
o c là in th
t c khi vt liu b phá hng.
i vi vt liu cách in lý tng, tc là dn in bng 0, khi xut hin in
th U 2 cc, s xut hin dòng in phn hi (I
r
), lch pha vi in th 90
0
và không
gây ra tn tht lng in.
Dòng in phn hi c tính theo công thc: I
r
= C
r
U [I.1]
Trong ó:
- C
r
: in dung ca mu vt liu; F
- U: in th; V
- : Tn s vòng ( = 2f, trong ó f là tn s ca dòng in; hz)
i vi vt liu lng in, thc t có dn in (g) s có dòng in thc
dng qua, cùng pha vi in th Ig = g*U và là nguyên nhân dn n tn tht lng
i
n P = Ig*U
S tn tht nng lng trong vt liu lng in c xác nh bi dn in
và phân cc ca nó. Phng thc phân cc ca vt liu dn in dn n s hp th
nng lng mt chiu hoc hai chiu.
S phân cc ca xenluylô c xác nh bi s có mt c
a các nhóm hyrôxyl
(-OH) trong phân t. ng thi xenluylô cng là vt liu cách in lng in.
6
1.4 Tính chất cách điện của giấy
1.4.1 Điện trở cách điện
in tr cách in là t l gia in th ca dòng in mt chiu gia hai u
ca chi tit cách in và cng dòng in chy qua chi tit ó.
R = V/I hay R = R
v
*R
s
/( R
v
+ R
s
) [I.2]
Trong ó:
- V: in th; V
- I: Cng dòng in; A
- R: in tr cách in;
- R
v
: in tr khi;
- R
s
: in tr b mt;
Bảng 1.1 Ảnh hưởng của quá trình ngâm tẩm, làm bóng giấy cách điện đến điện
trở cách điện
Stt Giấy Độ dày; mm Điện trở; M Ω
1 Cha ngâm tm 0,028 100
2 Ngâm tm paraphin 0,033 140
3 Ngâm tm du bóng
1 ln 0,038 434
2 ln 0,064 4595
Đối với chi tiết phẳng:
R
v
=
v
*h/s [I.3]
Trong ó:
-
v
: in tr khi riêng ca vt liu; .cm
- s: Thit din; cm
2
- h: Khong cách gia hai cc o; cm
7
Bảng 1.2 Điện trở khối riêng của một số vật liệu cách điện
Điện trở khối riêng; Ω.cm, ở độ ẩm tương
đối của không khí; %
Stt Loại vật liệu
0 70
1 Giy 10
15
– 10
16
10
9
– 10
10
2 Colophan 10
15
10
15
3 Paraphin 10
16
– 10
18
10
16
– 10
18
4 Cao su 10
16
– 10
17
10
16
– 10
17
5 Du m hu c 10
12
– 10
14
10
10
– 10
12
6 Aming 10
13
– 10
14
10
8
– 10
9
in tr ca giy s gim i khi tng m ca giy, nhit môi trng và
khi có s hin din ca ion trong giy (cht in ly). Do vy, hàm lng các cht in
ly phi thp nht có th.
in tr cách in riêng ca dây cáp in lc biu th in tr khi c
a hn hp
cách in theo 1 n v chiu dài ca dây cáp.
k
= R
k
*l (M .km) [I.4]
Trong ó:
-
k
: in tr cách in riêng ca dây cáp; M .km
- R
k
: in tr cách in ca on dây cáp dài l km; M
1.4.2 Độ dẫn điện riêng
dn in riêng là i lng nghch o ca in tr cách in riêng (
k
) và
c tính theo công thc:
γ
v
= 1/
k
. [I.5]
Trong ó:
-
k
: in tr cách in riêng ca dây cáp; M .km
1.4.3 Hằng số điện môi
Hng s in môi là h s t l gia in th ca in trng và dch chuyn
các ht in tích trong vt liu.
8
Bảng 1.3 Hằng số điện môi của một số vật liệu cách điện
Vật liệu Hằng số điện môi Vật liệu Hằng số điện môi
Gas (trong chân không) 1 Paraphin 1,9 – 2,3
Nc 18
0
C 81,1 Giy các loi 2,2 – 5,0
X si xenluylô 5,6 – 6,0 ng giy 5,1 – 5,9
Colophan 2,5 - -
Hng s in môi ca giy không ph thuc vào in th và tn s dòng in
trong khong t 0 ÷ 10
7
hz
H s nhit ca hng s in môi là s thay i tính bng % ca hng s lng
in khi nhit thay i 1
0
C. i vi giy cách in dây cáp là 0,056%; giy t in
là 0,039% và si gai là 0,093%.
Bảng 1.4 Ảnh hưởng của tỷ trọng đến hằng số điện môi
Tỷ trọng giấy; g/cm
3
0,242 0,547 0,771 0,848 0,936
Hằng số điện môi; F/cm 1,28 1,75 2,45 2,51 3,03
1.4.4 Sự phân cực, tổn thất điện môi và độ dẫn điện của giấy cách điện
S phân cc ca giy cách in có 45 – 80% th tích là x si xenluylô có c
trng phân cc lng cc ion.
Tn tht in môi là i lng công sut in tiêu tn cho vt liu (chi tit) cách
in trong iu kin dòng in xoay chi
u. Công thc in này phân tán trong vt liu
cách in dng nhit lng.
∆P = V
2
.2.Π.f.C.tg [I.6]
Trong ó:
- ∆P: Tn tht in môi
- V: in th; V
- f: Tn s in; hz
- C: in dung ca chi tit (vt liu) các in; F
- : Góc tn tht in môi
H s tn tht ca vt liu cách in c biu th bng tích ε*tg
9
Tính dn in ca giy có c trng là dn in ion. Trong thc t dn in
ca vt liu giy cách in c xác nh bi dn in ca cht lng dùng ngâm
tm khi ch to các chi tit cách in. in tr khi riêng ca giy ã sy khô cha
ngâm tm thng là khá cao, t ti 10
16
– 10
17
.cm nhit 20
0
C và 10
15
– 10
16
.cm nhit 100
0
C. i lng này ph thuc nhiu vào hàm lng các cht vô c
trong giy. Còn in tr ca các cht lng dùng ngâm tm khi ch to các chi tit
cách in thng là thp hn nhiu, 10
13
– 10
14
.cm nhit 100
0
C.
1.5 Ưu, nhược điểm của giấy cách điện
1.5.1. Ưu điểm
Giy là vt liu cách in c s dng t cui th k XIX vi u im ni tri
so vi vt liu cách in khác.
- Giy sau khi ngâm tm có th t bn in th tc thi rt cao, t t
i 50 –
120 KV/mm i vi in xoay chiu và 100 – 300 KV/mm i vi in mt chiu.
- S hao tn in khá thp và in tr khi riêng cao trong iu kin nhit
80 – 100
0
C và nhit k thut ca các thit b in (nhit làm vic ca thit b).
- Kh nng thm thu ca giy to iu kin thun li cho vic ch to ra các vt
liu cách in cht lng cao và n nh.
- Kh nng to ra vt liu cách in (giy cách in) c
c mng: 3 - 4 µm.
- bn c lý cao to iu kin thun li cho ch to các chi tit cách in có
hình dáng kích thc khác nhau.
- Giá thành thp.
- Nguyên liu nhiu và thân thin vi môi trng (x si thc vt).
1.5.2. Nhược điểm
- Kh nng chu nhit hn ch (không quá 120
0
C).
- Cu trúc không cht ch ca giy dn ti phi s dng vt liu nhiu lp.
- S ph thuc rt áng k ca tính cht in k c góc tn tht lng in vào
nhit môi trng và tn s ca dòng in.
- Kh nng hút m ca giy dn n phi sy khô k
càng và làm kín tt các kt
cu chi tit vt liu cách in.
10
1.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất cách điện của giấy
1.6.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và tần số điện trường
S ph thuc ca góc tn tht lng in tg ca giy làm t xenluylô mang
tính cc i c trng nhit di 0
0
C, trong khi chu k cp in th trùng vi thi
gian hi phc các nhóm phân cc ca xenluylô. Khi tn s in trng tng lên, im
cc i ó dch chuyn sang phía nhit cao hn và giá tr ca nó cng tng lên. Vic
ngâm tm các loi du không phân cc (du v c, keo epoxy, vazelin.v ) làm tng
góc tn tht lng in () và tg.
1.6.2 Ả
nh hưởng của điện thế
Góc tn tht lng in () ca giy cách in ã c sy khô cha ngâm tm
gn nh không ph thuc vào in th dòng in khi cha xy ra s phân cc. Còn i
vi giy ã ngâm tm thì khác.
dn in riêng ca vt liu giy cách in t
ng lên khi tng in th ca in
trng. Trong khong nht nh ca in th in trng (E) thì g = a*e
bE
trong ó a và
b h s thc nghim.
S tng lên ó din ra mnh hn khi nhit và m tn d trong giy tng
lên. Khi in áp tng lên s lng ion t do cng nh nhit linh ng ca chúng
tng lên. Song cách in ca vt liu giy gim i.
1.6.3 Ảnh hưởng của độ ẩm
nh h
ng ca m trong giy n tính cht cách in ca giy ã c
nghiên cu k. Giy là vt liu xp, có tính háo nc, thng t hút m trong không
khí. Cu trúc mao dn ca các t bào xenluylô làm cho quá trình hút m xy ra d dàng
hn. m ca giy nh hng rt mnh n tính cht in ca giy. Ngay c khi
m rt th
p cng làm cho cách in ca giy gim i rt nhiu.
Quá trình ngâm tm giy không làm gim hút nc ca giy, mà ch làm cn
tr s xâm nhp ca hi m. Trong iu kin thc t, ngay c các cht ngâm tm cng
hút m (0,05 – 0,07%).
m nh hng rt rõ rt n tính cht in ca giy. Do
ó, trong k thut
giy cn c sy khô rt k và gi kín tránh tip xúc vi môi trng có hi m.
11
1.6.4 Ảnh hưởng của tỷ trọng
Giy c làm t x si xenluylô c chi hóa, phân b ng u và c cán
ép tt s có tính cách in cao. Trong trng hp giy c nghin thp, b ct nhiu
s có xp cao, cu trúc t giy có nhiu khong trng thì tính cht cách in gim.
1.6.5 Ảnh hưởng của nước sản xu
ất
Trong nc t nhiên các mui hòa tan ch yu là các mui khoáng có cha các
cation Ca
2+
, Mg
2+
, Na
+
, K
+
và các anion SO
4
2-
, Cl
-
, HCO
3
-
, HsiO
3
-
; và các ion khác
nh: CO
3
2-
, H
+
, OH
-
, NH
4
+
, NO
2
-
, NO
3
-
, Fe
2+
, Cu
2+
có th có nhng rt ít.
Trong sn xut bt giy và giy cách in hàm lng và thành phn các cht
hòa tan trong nc có ý ngha c bit quan trng và chính nhng cht này có vai trò
làm gim kh nng cách in ca vt liu giy. X si xenluylô (bt giy) là loi vt
liu có tính hp ph cao. S tng lên ca hàm lng các cht vô c trong bt giy sau
khi nu so v
i nguyên liu ban u chc chn có liên quan n tính hp ph ca x si
xenluylô. ây có c s hp ph hóa hc, hp ph vt lý cng nh s lng bám c hc
ca nhng cu t hp cht vô c lên b mt s si.
tro ca bt giy và giy là ch s quan trng quyt nh tính cht cách
in
ca vt liu và ph thuc rt nhiu vào thành phn vô c ca nc sn xut. Tính cht
trao i ion ca xenluylô k thut (x si bt giy) c n nh bi s có mt ca các
nhóm cácbôxyl trong phân t cng nh mt t l nht nh
β và γ-xenluylô thng
ng hành vi các tp cht vô c.
1.7 Công nghệ sản xuất giấy cách điện
1.7.1 Yêu cầu kỹ thuật cơ bản đối với bột giấy để sản xuất giấy cách điện.
Bt giy dùng cho sn xut giy cách in thng c làm t g lá kim nu
theo phng pháp sunphát. Nguyên nhân là bt giy t xenluylô này có bn c lý
cao và cng là ph
ng pháp nu hiu qu i vi loi nguyên liu nhiu nha. Nhng
yêu cu c bn i vi bt giy nu sunphát dùng sn xut giy cách in là:
- S bo toàn ti a t hp x si xenluylô phân t lng cao sau quá trình nu.
- tinh khit cao, không cha các tp cht vô c, ôxít và kim loi.
- Hàm lng các tp cht hyrat cácbon phân t l
ng thp nh nht có th.
Khi áp ng c nhng yêu cu k thut ó, giy sn xut ra m bo c
tính nng cách in, bn c lý, bn nhit, bn in, tn tht in môi thp
12
nht. Ngoài ra, i vi bt giy cho sn xut giy cun cáp in áp cao ngi ta còn
quy nh c tiêu chun nht ca bt giy.
Yêu cu k thut i vi bt giy cho sn xut giy và cáctông cách in có
dày nh hn 1 mm c a ra trong bng 1.5
Bảng 1.5 Tiêu chuẩn kỹ thuật của bột giấy cho sản xuất gi
ấy và cáctông cách điện
(GOST:12765-88)
STT Thông số kỹ thuật EKB-1 EKB-2 EKB-3
1 Tr s Kappa 23 - 29 27 - 33 30 - 36
2 tro, không ln hn; % 0,5 0,5 0,5
3 nht ng hc, không nh hn; cp 50 60 60
4 pH nc chit, không ln hn 8 8 8
5 Chiu dài t nghin 60
0
SR, không nh
hn; m
9000 9500 9300
6 Sut dn in nc chit ; mKCm/cm
- Môun 1:50, không ln hn 22 20 20
- Môun 1:20, không ln hn 44 40 40
7 bi, vi khi lng 500g khô tuyt i trên
1m
2
, không ln hn; ht
- Vi din tích 0.1 – 1.5 mm
2
2000 2000 2000
- Vi din tích trên 1.5 mm
2
0 0 0
EKB-1: Bột giấy dùng để sản xuất giấy cáp điện và cáctông cách điện cho các
chi tiết thiết bị điện có môi trường làm việc là không khí.
EKB-2: Dùng để sản xuất cáctông cách điện dùng trong máy biến thế, các máy
điện dùng dầu và làm giấy cho máy biến thế bền nhiệt loại E.
EKB-3: Dùng để làm giấy cáp điện nhiều lớp và cáctông cách điện dùng trong
các thiết bị điện dùng dầu.
13
1.7.2 Yêu cầu kỹ thuật cơ bản đối với giấy và cáctông cách điện
Giy và cáctông cách in thng không gia keo. Do vy, nhng yêu cu chính
trong trng hp này là kh nng thay i ch nghin mt cách hp lý.
Bảng 1.6 Tiêu chuẩn kỹ thuật một số loại giấy quấn cách điện (GOST 1931-80)
Stt Thông số kỹ thuật EN 70 EN 85 EN 100
1 Thành phn x si (bt giy sunphát không ty
trng); %
100 100 100
2 dày ca giy; µm 70 ± 3 85 ± 5 100 ± 6
3 T trng, không nh hn; g/cm
3
0,78 0,76 0,75
4 bn kéo; KG/15mm
- Chiu dc, không nh hn 7,7 9,0 10,0
- Chiu ngang, không nh hn 3,3 3,7 4,0
5 bn gp theo chiu dc sau khi x lý nhit
120
0
C trong 10 gi, không thp hn; ln gp kép
850 900 1000
6 pH nc chit 7 – 9 7 - 9 7 – 9
7 in áp ánh thng, không nh hn; KV/mm 9,0 8,5 7,5
8 hút nc theo mao dn trung bình ca hai
chiu; mm
4 – 10 5 - 12 5 - 12
9 tro, không ln hn; % 0,6 0,6 0,6
10 m, không ln hn; % 7,0 7,0 7,0
Tiêu chuẩn này dùng cho giấy quấn cách điện để sản xuất các chi tiết cần cách
điện trong máy biến thế và các thiết bị điện với các cấp điện thế có nhiệt độ làm việc
105
0
C.
Trong trng hp sn xut giy ngâm tm hóa cht cách in. Bt giy cách
in có th c ty trng nh. các nc Tây Âu và M ngi ta sn xut bt giy
cách in cho mc ích này t bông vi có pha thêm bt giy sôa. Nga, ngi ta
dùng bt giy nu theo phng pháp sunphát có tr s Kappa 24 ± 3 ty trng nh.
14
tng ng u ca giy ngi ta pha trn thêm mt t l nh bt giy nu theo
phn pháp sunphát ca g lá rng (c nu cùng g lá kim).
1.7.3 Công nghệ sản xuất bột giấy cho sản xuất cách điện
Tp hp các yêu cu k thut i vi quá sn xut bt giy cho sn xut giy
cách in
c gii quyt qua vic la chn và bo qun nguyên liu, ch nu, làm
sch và ch bin hóa hc b sung nu cn thit.
* Lựa chọn và bảo quản nguyên liệu
Trc ây bt giy cho sn xut cách in c sn xut t x si v cây và x
bông vi. Bt giy loi này có kh nng áp
ng y các yêu cu k thut ra và
c bit rt thích hp vi vic ngâm tm hóa cht trong sn xut vt liu cách in. Tuy
nhiên, vic s dng bt giy cách in làm t g vi công ngh thích hp ã áp ng
c các yêu cu k thut trên, nhng giá thành r và nguyên liu ph bin ã thay th
vic s dng x
si cây ngn ngày.
Hin nay, nguyên liu ch yu sn xut bt giy cho sn xut giy cách in
là g thông nha (pinus silvestris). Cây thng có ng kính t 21 ÷ 23 cm, t trng
g t 0,41 ÷ 0,45. Chiu dài x si khong 3,5 ÷ 4,4 mm, chiu rng x si 28 ÷ 38
µm i vi g vào mùa ông và 75µm i vi g vào mùa xuân. Hàm lng lignin 27
÷ 30%, hàm l
ng xenluylô 49,5 ÷ 53,8%, hàm lng pentozan 10,1 ÷ 11,5%. Hàm
lng các cht nha và axít béo dao ng trong khong 8,1%. tro ca g nm trong
khong 0,2 ÷0,4%.
G thông trng (pinus excelsa, picea oborata) cng có th s dng thay th
g thông nha mà cht lng vn c m bo.
G lá rng phi trn trong quá trình nu, nhm mc ích làm tng ng u
ca bt sau nu thng là g
bch dng và dip liu.
G s dng sn xut bt giy cho sn xut giy cách in phi có cht lng
cao, không c cha các phn b mc, mc.
Quá trình tn tr và bo qun g phi tránh không cho g b mc, mc. Quá
trình chun b mnh phi k lng thu c mnh có kích thc ng
u, không
cha các mnh không phù hp.
* Nấu bột giấy cho sản xuất giấy cách điện theo phương pháp sunphát
nhn c bt giy m bo yêu cu cht lng cho sn xut giy cách in,
trong quá trình nu sunphát ngi ta thng s dng quá trình tng ôn chm. Thi gian
15
tng ôn t nhit bo ôn khong 3 gi. ng thi tin hành quá tình nu nhit
bo ôn thp. Theo tài liu [8] nhit bo ôn là 167
0
C i vi quá trình nu bt
giy cho sn xut giy qun cách in. Vi iu kin này thì thi gian bo ôn t
c tr s Kappa yêu cu vào khong 1gi 40phút.
Riêng i vi quá trình nu bt giy cho sn xut giy t in, ngi ta thng
áp dng các bin pháp sau trong quá trình nu.
- Tin thy phân nguyên liu nhit 150
0
C trong thi gian 3 gi.
- Quá trình tng ôn chm. Thi gian tng ôn n nhit bo ôn khong 3 gi.
- Nhit quá trình bo ôn thp. Theo tài liu [8] nhit bo ôn là 163
0
C.
- Thi gian bo ôn t c tr s kappa yêu cu khong 2gi n 2gi
40phút.
i vi quá trình nu bt giy cho sn xut giy cách in t nguyên liu thông
thì yêu cu v hóa cht thng là:
- Mc dùng kim 18% theo n v Na
2
O (khong 24% theo n v NaOH) so
vi nguyên liu khô tuyt i.
- sunphua ca dch nu có th tng lên trên 30% nhng không quá 35%
- Dch trng dùng nu phi có xút hóa cao tránh cho bt giy có cha
nhiu các tp cht vô v (≥ 90%).
* Quá trình xử lý bột
Sau khi ra và sàng chn, bt giy thu c thng có tro cao hn yêu cu
k thut i vi bt giy cho s
n xut giy cách in. Do trong bt còn cha mt s
các tp cht vô c cha hòa tan và các ion kim loi hp th trên b mt x si. t
c tro theo yêu cu k thut ca bt giy cho sn xut giy cách in, theo tài liu
[8] bt giy sau quá trình ra và sàng chn vi nng 7 ÷ 12% c x lý bng mt
s axít vô c
nh H
2
SO
4
, HCl, H
2
SO
3
. Vi pH ca phn ng t 4,0 ÷ 4,5 gii phóng
các tp vô c ra khi x si. Sau thi gian x lý 1 gi, huyn phù bt c pha loãng
bng nc kh ion, sau ó cô c bng máy cô c s dng li ôi. Nu s dng
nc kh ion cho các giai on cui ca quá trình làm sch, sàng chn và cô c thì
kt qu thu c s tt hn.
16
1.7.4 Quá trình sản xuất giấy
Quá trình nghin bt thc hin trên máy nghin côn hoc máy nghin Hà Lan
dao á vi nng nghin khong 5%. Quá trình ct ngn x si ít, dài x si sau
khi nghin khong 1,9 ÷ 2,0 mm nghin t 45 ÷ 60
0
SR. Hoc có th nghin bng
máy nghin dao inox vi nng nghin 3,2 ÷ 3,6%.
Quá trình làm sch phi c thc hin tt nhm loi b các tp cht vô c, kim
loi. Thng s dng lc cát hình côn 3 giai on. Thit b lc kim loi phi c v
sinh nh k sau mi ca sn xut.
Quá trình xeo giy thc hin trên máy xeo dài, giy i qua b ph
n ép vi lc ép
ti a.
Nc s dng cho quá trình xeo giy là nc kh ion.
17
PHẦN II
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Nguyên liệu
Trên th gii, nguyên liu ch yu sn xut xenluylô cách in là g thông
nha hoc thông trng. Vit Nam, nguyên liu cng ht sc phong phú và a dng
song do iu kin nghiên cu, iu kin sn xut cha có nên các loi nguyên liu cha
c a vào s dng sn xut xenluylô cách in. V
i các yêu cu k thut ca
xenluylô cách in ra, tài la chn các loi nguyên liu sn có trong nc là:
Thông caribê, lung và giang.
2.1.1 Địa điểm và độ tuổi của nguyên liệu
- Thông Caribê - i Li. Trung tâm sn xut khoa hc ông bc b, i Li
- Giang - Yên Bái. Thôn Kiên Lao, Xã Kiên Thành, Huyn Chn Yên, Tnh Yên
Bái.
- Lung – Thanh Hóa. Công ty nguyên liu giy Thanh Hóa, Xã Ngc Lc,
Huyn Ngc Lc, Tnh Thanh Hóa.
2.1.2 Lấy mẫu nguyên liệu
- Thông Caribê i Li ly 3 cây i din, mi cây ly 3 on gc, gia và
ngn, mi on dài 1,8 - 2m.
- Giang, Lung ly 3 n 5 khóm i din. Mi khóm ly 5 cây. Mi cây ly 3
on gc, gia và ngn, mi on dài 1,8 – 2,0 m.
2.1.3 Chuẩn bị mẫu nguyên liệu cho nấu
Nguyên liu ly v dng khúc c ca ra thành các khoanh có
dày t 20 ÷
25mm. La chn các khoanh i in xác nh tính cht vt lý và thành phn hóa
hc ca nguyên liu. Các khoanh còn li c ch thành các mnh nh có kích thc
dài x rng x dày là: 25x20x3 mm.
Nguyên liu sau khi c ch thành các mnh c phi khô và bo qun trong
bao túi nylông kín s dng trong sut quá trình nghiên cu.
2.2 Thiết bị và hóa chất dùng trong nghiên cứu
2.2.1 Thiết bị
Cân phân tích : M, Thy S
