CC BY
32
процессы и оборудование пищевых и химических Производств
ISSN 222Б-3780
изобутанола, который возможно повторно использовать при следующей варке.
Ключевые слова: целлюлоза, пшеничная солома, изобути-ловый спирт, гидразин, ядерный магнитный резонанс.
Барбаш Валерй Анатолтович, кандидат хж1чних наук, доцент, кафедра екологп та технологи рослинних полгмергв, Нащональ-ний технчний утверситет Украти «Ктвський полтехшчний iнститут», Украта, e-mail: [email protected]. Ященко Ольга Bae^ieHa, астрант, кафедра екологп та технологи рослинних полiмерiв, Нащональний техтчний утверситет Украти «Ктвський полтехшчний iнститут», Украта, e-mail: [email protected].
Барбаш Валерий Анатольевич, кандидат химических наук, доцент, кафедра экологии и технологии растительных полимеров, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Украина.
Ященко Ольга Васильевна, аспирант, кафедра экологии и технологии растительных полимеров, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Украина.
Barbash Valéry, National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute», Ukraine, e-mail: [email protected]. Yashchenko Olha, National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute», Ukraine, e-mail: [email protected]
УДК Б7Б.035
DOI: 10.15587/2312-8372.2014.32230
демишок т. I., РОЗРОБКА СИНТЕТИЧНОГО
Антоненко Л. П.
ЕЛЕКТРО1ЗОЛЯЦ1ИНОГО ПАПЕРУ
Представлено аналгз сучасних тдвищених вимог до властивостей папергв, що використовують-ся для електрогзоляцп. Серед них видшено ряд основных, таких як термостштсть, електрична мщтсть, гироскотчтсть, тангенс кута дгелектричних втрат. Розроблено композицию паперу, яка забезпечуе отримання електрогзоляцшного синтетичного паперу з низькою гироскотчтстю та низьким тангенсом дгелектричних витрат.
Ключов1 слова: синтетичний електрогзоляцшний патр, руйтвне зусилля, електрична мщтсть, тангенс кута дгелектричних витрат.
1. Вступ
Розвиток електротехшчно! галузi вимагае вщповщно! розробки нових iзоляцiйних матерiалiв. Целюлозний патр як електроiзоляцiйний матерiал дуже широко вико-ристовуеться i мае суттевi переваги (вщносно невисоку варпсть, досить висою показники мехашчно! мщносп, гнучюсть, можливкть отримання електроiзоляцiйних ма-терiалiв достатньо мало! товщини (до 4 мкм) i головне, можливкть отримання на його основi iзолящi з висо-кими електричними характеристиками, яю досягаються в результата просочування паперу). Але ^м цього кнуе ряд недолЫв електроiзоляцiйних матерiалiв з целюлози, а саме: пгроскотчшсть [1], порiвняно невисока термостш-юсть i висою електричш втрати тд час використання в кабелях високо! напруги [2]. Погана теплопровщшсть i вiдносно низька термостшюсть обмежують можливiсть пiдвищення робочо! температури електрообладнання [1].
Виходячи з вище викладеного створення електроiзо-ляцшного паперу з низькою пгроскотчшстю та низьким тангенсом дiелектричних втрат для зменшення втрат тд час передавання електроенергп е нинi дуже актуальним.
2. Анал1з л1тературних даних I постановка проблеми
Пгроскотчшсть целюлозного паперу визначаеться як наявшстю полярних гiдроксильних груп, що мають спорiдненiсть з полярними молекулами води, так i ка-пiлярним характером структури матерiалу i становить 7 % за вщносно! вологостi повiтря 50 % [1].
Шд час виготовлення композицiйних матерiалiв пористiсть може досягати 10-20 %. У разi використання природних i синтетичних органiчних волокон, завдя-ки значно меншiй кiлькостi пор i трiщин, пористiсть не перевищуе 1-2 % [3]. Наявшсть пор може сприя-ти проникненню вологи в електроiзоляцiйнi частини електрообладнання. Навиь термовакуумне просочування епоксидним компаундом не усувае повшстю пгроско-пiчнiсть паперу [4].
З метою збшьшення стшкосп твердо! iзоляцii до дГ! вологи використовують синтетичний патр, який мае гарну пдрофобшсть i може легко просочуватися електроiзоляцiйним компаундом замiсть целюлозного крепованого паперу, який мае високу пдрофшьшсть [5].
Тенденщя до тдвищення напруги пiд час переда-чi електроенергii висувае вимоги до iзоляцii, яким не завжди може вщповщати папiр з сульфатно! целюлози, просочено! оливою. Iзоляцiя з целюлозних паперiв мае в початковому станi тангенс дiелектричних втрат (tg 8) 0,0025. При цьому дiелектричнi втрати кабелiв на на-пругу 500 кВ можуть досягати 200 % втрат в жилi i бiльше [5]. Одним з найбiльш перспективних напрямюв розробки нових типiв iзоляцii для високовольтних ка-белiв е розроблення нових видiв паперiв з синтетичних волокон [2, 5], таких як полшротленових, полiетиле-нових, полiстирольних, арамщних та iн.) [6].
Серед синтетичних волокон полiефiрнi волокна мають ряд штотних переваг у разi використання як електроiзо-ляцiйного матерiалу. Це низька пгроскотчшсть, а саме за ввдносно! вологост повiтря 65 % вона становить 0,4 %. Також за стшюстю до тдвищених температур
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 6/5(20], 2014, © Демишок Т. I., Антоненко Л. П.
ISSN 222Б-3780
процессы и оборудование пищевых и химических Производств
це волокно перевершуе ва природнi i бшьшшть хiмiч-них волокон, крiм термостшких [7].
Полiетиленовi волокна завдяки високим дiелектрич-ним властивостям з устхом використовуються в високо-частотних установках. Величина тангенса кута дiелект-ричних втрат полiетилену, як неполярного дiелектрика, вельми мала (1-3 ■ 10-4) i незначно змiнюеться залежно ввд частоти i температури. Завдяки малому водопо-глинанню (0,01 % за ввдносно! вологостi 95 %) по-лiетилен зберiгае високi електроiзоляцiйнi властивост в умовах високо! вiдносноi вологост навколишнього середовища [8].
Полiпропiленовi стереорегулярш волокна мають гар-ну мщшсть та температуру розм'якшення 158-170 °С, е хорошими iзоляторами i не поглинають вологу. Дiелект-ричнi властивост полiпропiлену не нижчi нiж полiети-лену i не змiнюються в широкому дiапазонi частот [8].
Таким чином можна зробити висновок, що полiефiрне волокно мае низку переваг, а саме кращу термостш-юсть i тому було використано як основу в створеному матерiалi.
Одним iз можливих варiантiв зв'язувального е волокнист полiмернi зв'язувальнi речовини у виглядi легкоплавких волокон на основi полiпропiлену та по-лiетилену, масова частка яких в композицп може коли-ватися в широких межах (вщ 5 до 75 %) залежно вщ призначення одержуваного паперу [9].
1ншим варiантом зв'язувального можуть бути полiети-леновi фiбриди. Це невеликi волокна довжиною до декiлькох мiлiметрiв, що сильно орiентованi i мають морфологiю подiбну целюлозним волокнам. Завдяки целюлозоподiбнiй морфологи, гiдрофiлiзованi фiбри-ди полiетилену мають високу адсорбцiйну здатнiсть i здатнiсть до утворення водневих зв'язкiв [10].
Мета статтi — розробити композищю електроiзоля-цiйного паперу з низькою гiгроскопiчнiстю та низьким тангенсом дiелектричних втрат iз синтетичних волокон.
Для досягнення поставлено! мети необхщно:
1. Встановити, яке зв'язувальне доцшьшше вико-ристовувати у виробництвi синтетичного електроiзоля-цiйного паперу.
2. Проаналiзувати можливостi виробництва електро-iзоляцiйного паперу з синтетичних волокон на паперо-робнш машинi.
3. Результати дослщжень показнимв електро1золяцмного синтетичного паперу
Метою роботи було отримати електроiзоляцiйний синтетичний патр з низькою гiгроскопiчнiстю, низьким тангенсом кута дiелектричних втрат, задовшьною мщ-нiстю i високою повггропроникшстю. Для цього було виготовлено лабораторш зразки 100 % синтетичного паперу з використанням в композицп полiефiрних волокон як основних. Як зв'язувальне за варiантом 1 використали полшропшенове волокно. За варiантом 2 як зв'язувальне використовували полiетиленовi фiбриди. Показники синтетичного електроiзоляцiйного паперу наведено в табл. 1.
Як видно з табл. 1 за варiантом 1 отримано синтетичний патр з дуже низьким тангенсом дiелектричних втрат i низькою гiгроскопiчнiстю (0,45 % за вщносно! вологостi повиря 50 %).
Таблиця 1
Показники синтетичного електpоiзолящйного паперу
Показники 1 BapiaHT 2 BapiaHT Метод тес-тування
Маса паперу площею 1 м2, г 76,7 71,1 ISO 536
Щшьшсть, г/см3 0,38 0,65 ISO 534
Руйшвне зусилля, Н 14,9 26 ISO 1924-1
Електрична мщшсть, кВ/мм 5,6 7,2 IEC 60554-2
Тангенс кута даелектричних втрат < 0,0001 0,0438 IEC 60554-2
Використання як зв'язувального легкоплавких волокон на основi полiпропiлену викликае ускладнення тд час проходження полотна через папероробну машину. Для можливостi виготовлення такого паперу необхщна деяка модернiзацiя, а саме установка додаткових ва-куум-пересмоктувальних пристро!в i сукон, за допомогою яких можна транспортувати патр [9]. Тому були проведет дослщження з використанням як зв'язувального полiетиленових фiбридiв. Пгроскотчшсть отриманих зразкiв 0,2 % (за вщносно! вологостi повiтря 50 %).
4. Висновки
У результат проведених дослщжень:
1. Встановлено, що як зв'язувальне у виробництвi електроiзоляцiйного паперу з синтетичних волокон доцшьшше використовувати полшротленове волокно.
2. Показано, що отриманий патр мае низький тангенс дiелектричних втрат, що дозволяе використовувати його для iзоляцii в кабелях високо! напруги та змен-шити втрати тд час передавання електроенергп.
3. Зроблено припущення, що для виробництва електроiзоляцiйного паперу з синтетичних волокон на папероробнш машиш необхiдно встановити додатковi вакуум-пересмоктувальш пристро! та сукна для тран-спортування паперу.
Лггература
1. Фляте, Д. М. Технология бумаги [Текст] / Д. М. Фляте. — М.: Лесн. промышленость, 1988. — 440 с.
2. Канискин, В. А. Эксплуатация силовых электрических кабелей [Текст]. Ч. 1. Конструкции силовых электрических кабелей / В. А. Канискин, А. И. Таджибаев. — Санкт-Петербург: ПЭИПК, 2001. — 61 с.
3. Тростянецкая, Е. Б. Пластики конструкционного назначения (реактопласты) [Текст] / под ред. Е. Б. Тростянецкая. — М.: Химия, 1974. — 304 с.
4. Славинский, А. З. Физика диэлектриков [Текст]. Т. 1: Высоковольтная изоляция энергетической аппаратуры / А. З. Славинский. — М.: Научтехлитиздат, 2007. — 327 с.
5. Славинский, А. З. Высоковольтные вводы для масляных выключателей с RIN-изоляцией [Текст] / А. З. Славинский, М. Б. Верещагин, С. Д. Кассихин, К. Г. Сипилкин // Электроэнергетика: сегодня и завтра. — 2010. — № 1. — С. 5.
6. Фляте, Д. М. Свойства бумаги [Текст] / Д. М. Фляте. — М.: Лесн. промышленость, 1986. — 680 с.
7. Роговин, З. А. Основы химии и технологии химических волокон [Текст] / З. А. Роговин. — М.: Химия, 1974. — Т. 2. — 344 с.
8. Гутман, Б. Б. Бумага из синтетических волокон [Текст] / Б. Б. Гутман, Л. Н. Янченко, Л. И. Гуревич. — М.: Лес. промышленность, 1971. — 184 с.
TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 6/5(20], 2014
процессы и оборудование пищевых и химических производств
ISSN 222Б-3780
9. Фролов, М. В. Структурная механика бумаги [Текст] / М. В. Фролов. — М.: Лесн. промышленность, 1982. — 272 с.
10. Gordon, W. Polyethylene Fibrids: Preparation and Properties [Text] / W. Gordon, H. J. Leugering, H. Cherdron // Angewandte Chemie International Edition in English. — 1978. — Vol. 17, № 11. — P. 820-825. doi:10.1002/anie.197808201
РАЗРАБОТКА СИНТЕТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННОЙ БУМАГИ
Представлен анализ современных повышенных требований к свойствам бумаг, применяемых для электроизоляции. Среди них отмечено ряд основных, таких как термостойкость, электрическая прочность, гигроскопичность, тангенс угла диэлектрических потерь. Разработана композиция бумаги, которая обеспечивает получение электроизоляционной синтетической бумаги с низкой гигроскопичностью и низким тангенсом диэлектрических потерь.
Ключевые слова: синтетическая электроизоляционная бумага, разрушающее усилие, электрическая прочность, тангенс угла диэлектрических потерь.
Демишок Тетяна 1ватвна, астрант, кафедра екологп та технологи рослинних полiмерiв, Нащональний техшчний утверситет Украти «Кигвський полтехшчний iнститут», Украта, e-mail: [email protected].
Антоненко Людмила Пeтрiвна, кандидат хiмiчних наук, доцент, кафедра екологп та технологи рослинних полiмерiв, Нащональний техшчний утверситет Украти «Кигвський полi-техшчний iнститут», Украта, e-mail: [email protected].
Демышок Татьяна Ивановна, аспирант, кафедра экологии и технологии растительных полимеров, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Украина.
Антоненко Людмила Петровна, кандидат химических наук, доцент, кафедра экологии и технологии растительных полимеров, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Украина.
Demyshok Tetiana, National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute», Ukraine, e-mail: [email protected].
Antonenko Lyudmila, National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute», Ukraine, e-mail: [email protected]
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 6/5(20], 2014
