周建華，周克友

（泰州新源電工器材有限公司，江蘇 泰州 225300）

高密度絕緣紙板是電阻率高，導電能力低的紙質(zhì)絕緣材料，是變壓器、電抗器等輸變電設(shè)備油紙復合絕緣結(jié)構(gòu)中最重要的材料之一，其性能和質(zhì)量直接影響變壓器運行的可靠性和使用壽命。

絕緣紙板制造業(yè)在電力工業(yè)中屬于十分專業(yè)的行業(yè)，全球主要生產(chǎn)絕緣紙板的只有十幾個廠家，而國內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的絕緣紙板只能用于500kV電壓等級及以下的輸變電設(shè)備，500kV電壓等級、直流±200kV以上的變壓器用絕緣紙板只能依賴進口。在現(xiàn)行生產(chǎn)工藝中，使用的生產(chǎn)工藝技術(shù)是十年前國外的相關(guān)工藝技術(shù)和設(shè)備，生產(chǎn)用水的凈化只采用高壓過濾，沒有對水中重金屬離子等導電雜質(zhì)進行去除，導致絕緣紙板的電導率指標偏高；打漿時采用了重切斷、大通過量的方法，纖維的分絲帚化程度不好，濕法抄造時細小纖維少，架橋作用不強。采用的固定真空度抽吸的方法，真空度不能適應(yīng)濕紙水分波動。最終體現(xiàn)在產(chǎn)品的機械性能和電氣性能上不能滿足變壓器使用要求。

隨著國家超、特高壓大型變壓器的發(fā)展，對絕緣紙板的需求量越來越大，對其性能和質(zhì)量要求也越來越高，特別是對高密度絕緣紙板（生產(chǎn)工藝流程圖1）的電氣性能（如電導率、灰分）、機械性能（如抗張強度、壓縮性）提出了更高的要求。

針對上述問題，泰州新源電工作為生產(chǎn)紙質(zhì)絕緣材料的專業(yè)廠家，從生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備等方面進行了改進。

圖1 高密度絕緣紙板產(chǎn)生工藝流程

1 凈化生產(chǎn)用水以改善其電導率

高密度絕緣紙板是用優(yōu)質(zhì)的未漂硫酸鹽針葉木漿為原料，在木漿中加水進行打漿、抄造、壓制成型。整個生產(chǎn)流程中不加其他物質(zhì)，水是高密度絕緣紙板生產(chǎn)過程中的唯一介質(zhì)，在生產(chǎn)過程中，對漿料的稀釋、處理都需要水的摻和，其使用量是木漿原料的幾十倍，甚至是上百倍，生產(chǎn)1噸干紙板約需50噸水。所以生產(chǎn)用水純凈度的好與差決定了絕緣紙板電氣性能和電導率的指標。

現(xiàn)在國內(nèi)生產(chǎn)絕緣紙板的企業(yè)，紙板的生產(chǎn)用水都是直接使用城市自來水，經(jīng)過雙管高壓水過濾器對水進行凈化，但城市自來水取源于河水、長江水，水中礦物質(zhì)成分復雜，氯含量高，受汛期影響水中離子組成及組份多變，水的凈化程度不是十分理想。經(jīng)反復試驗、比較，我們把城市自來水，經(jīng)過一套水凈化系統(tǒng)凈化后，用來生產(chǎn)絕緣紙板。

純水凈化工藝路線：

圖2 純凈水工藝路線

純水凈化主要是利用反滲透原理，除去水中的鹽、有機物和細菌，截留99%的水污染物。反滲透采用進口膜元件，利用反滲透膜的半滲透，即只透過水，不透過鹽的原理，外加高壓克服水中淡水透過膜后濃縮成鹽水的滲透壓，將水“擠過”膜，脫除原水中的鹽分，可使?jié)B透水的脫鹽率達到99%以上，有效去除水中雜質(zhì)，降低了水中導電離子。

經(jīng)過對高密度絕緣紙板的性能檢測，用純水裝置處理后的凈化水作為生產(chǎn)用水生產(chǎn)的高密度絕緣紙板，其電導率和灰分得到明顯改善。純水凈化效果見表1。

表1 生產(chǎn)用水凈化對比表

2 選用新型磨片以提高絕緣紙板的性能

紙成于漿，良好的漿料是抄造高密度絕緣紙板的根本保證。打漿是紙漿纖維通過兩個作相對運動的機械元件(如盤磨機的兩個磨盤)的微小間隙時機械元件表面的齒紋對纖維的直接作用，以及纖維與纖維之間的內(nèi)摩擦作用，結(jié)果使纖維束分解、單根纖維橫斷、縱裂、分絲、帚化直至細纖維化的過程。在這一過程中以上這些作用是同時發(fā)生的。其中打漿元件磨片齒型的布置不同，分絲帚化程度不同，打漿的效果就不一樣，成漿質(zhì)量也不一樣。

磨盤齒形包括齒寬、槽寬、齒高關(guān)鍵指標，槽寬要依據(jù)處理的纖維種類、打漿強度的不同來確定，對于長纖維漿，由于纖維長度比較長，槽寬可選擇纖維長度的2-3倍［1］。齒高影響漿料在磨區(qū)的通過量和磨片的使用壽命。齒高過高，不利于漿料在打漿時擠至兩磨片之間，降低了纖維之間的摩擦作用，影響打漿質(zhì)量；齒高過低，磨片的使用壽命短，不經(jīng)濟。合理的齒寬、槽寬和齒高，有利于打漿的內(nèi)摩擦效應(yīng)和漿料適中的通過量。

在我公司的高密度紙板生產(chǎn)流程中采用了2臺盤磨進行打漿。選用的雙盤磨磨片齒形為：出漿側(cè)齒寬3.5mm、槽寬6.2mm、齒高7.1mm；進漿側(cè)齒寬4.3mm、槽寬5.5mm、齒高8.1mm。經(jīng)過實際生產(chǎn)運行后，我們發(fā)現(xiàn)此種形狀的磨片槽寬較寬、深,在打漿時通過量大，磨盤的“泵出”能力強，溝槽內(nèi)漿料得不到充分打漿，使磨漿質(zhì)量不均勻，甚至有生漿產(chǎn)生，同時在打漿時兩個磨片之間的纖維少或幾乎沒有，形成對單個纖維的作用力小，纖維相互擠壓小，分絲帚化程度不夠，成紙時纖維交織不好，形成的濕紙坯的濕強度不高，導致紙板層間結(jié)合率、抗張強度等指標在標準的邊緣。

我們對盤磨的磨片重新選型，經(jīng)過對磨片齒形的反復研究，結(jié)合未漂硫酸針葉木漿纖維長的特點，選用了齒寬和槽寬相對窄、齒高相對低的盤磨磨片。該磨片出漿側(cè)齒寬2.7mm、槽寬3.6mm、齒高6.3mm；進漿側(cè)齒寬3.1mm、槽寬4.1mm、齒高7.0mm。此磨片齒形比原來的磨片齒形適當增強了對纖維的切斷，成漿纖維達到我們工藝要求的長度，同時加強了纖維與纖維之間的內(nèi)摩擦作用，利于纖維束的分解，使單根纖維的橫斷、縱裂、分絲、帚化直至細纖維化程度有了提高，易使?jié){料在成紙時形成纖維交織網(wǎng)，提高了濕紙坯的濕強度，使高密度絕緣紙板的層間結(jié)合力和抗張強度等性能指標超過國際電工IEC60641-3-31-2008標準［2］中規(guī)定，達到預期的效果。

3 真空泵選用變頻控制

成漿通過圓網(wǎng)造紙機形成含水量很大的單層濕紙頁，濕紙頁附著在毛毯上經(jīng)真空箱抽吸，除去一定量的水，脫離毛毯后的濕紙頁一圈圈地纏繞在冷缸上，形成一定厚度的濕紙坯。濕紙在冷缸上纏繞時經(jīng)過三段托輥擠壓，水分被擠出，水分越高濕紙內(nèi)部纖維的自由度也越高，隨著水分的脫出，濕紙內(nèi)部的纖維也發(fā)生z向的位移，增加了濕紙纖維層與層之間的交織，從而增加了紙板的層間結(jié)合。但是如果濕紙在經(jīng)真空箱時由于真空度的問題使?jié)窦堉杏羞^大的水分，在冷缸纏繞時濕紙會產(chǎn)生壓花等紙頁缺陷。我們使用變頻裝置控制濕抄部真空泵運行，使其真空度適應(yīng)濕紙的水分要求，控制濕紙的水份，從而提高紙板的層間結(jié)合強度，同時降低20%左右的能耗。

4 利用氣浮機，回收細小纖維

一般來講，造紙原料中的那些通過直徑為75μm的圓孔或者纖維篩分儀的200目篩的顆粒，會被看作是細小纖維［3］。紙漿細小纖維是造紙纖維原料的重要組成部分，細小纖維可通過在纖維之間“架橋”增加結(jié)合力，對紙張性能有系統(tǒng)性的影響。從紙漿細小纖維形態(tài)來看，纖絲狀細小纖維可以顯著改善紙張的抗張強度。P. A. Moss的研究也表明，細小纖維的加入可以使長纖維級分產(chǎn)生某些彎曲和變形，可以拉近纖維，從而產(chǎn)生更多的結(jié)合。細小纖維的存在還可以防止干燥過程造成的纖維反彈和松動［4］。我們選用的硫酸鹽木漿細小纖維中纖絲狀細小纖維含量高，比較柔順，對改善紙板強度非常有利。紙頁隨著硫酸鹽漿細小纖維含量上升，抗張指數(shù)得到提升。纖絲狀細小纖維可以通過三種方式改善纖維結(jié)合：(1)比結(jié)合強度（類似膠水的作用）；(2)纖維交叉部分的鍵合面積（結(jié)合邊界的累加）；(3)纖維之間的結(jié)合數(shù)量（拉近纖維）。紙頁中細小纖維含量的多少對絕緣紙板強度等性能有顯著影響［5］。

但在打漿和流送上網(wǎng)過程中會有大量纖絲狀的細小纖維隨白水而流失，造成漿料的損失，如處理不妥對環(huán)境還會造成影響。在我們生產(chǎn)高密度絕緣紙板的流程中，利用氣浮機，回收白水中的細小纖維，并把細小纖維回送到漿料系統(tǒng)中，合理增加漿料中的細小纖維含量，提高濕紙頁的強度，從而改善高密度紙板層間結(jié)合等物理性能，每噸紙板漿耗由1.09噸下降到1.06噸，廢水中SS含量由250mg/L下降到95mg/L。

5 改進前、后高密度紙板綜合性能對比

表2 性能對比表（以≤1.6mm高密度絕緣紙板為例）

6 結(jié)語

通過上述幾項工藝改進,我司生產(chǎn)的高密度絕緣紙板質(zhì)量有了大幅提高，經(jīng)機械工業(yè)電工材料產(chǎn)品質(zhì)檢中心檢測，各項性能超過了IEC60641-3-1標準規(guī)定的要求，特別是電氣性能和機械性能均達到了國際同類產(chǎn)品的水平。并于2009年通過了國家級技術(shù)鑒定，產(chǎn)品已用于國家高壓、超高壓和直流輸變電工程中。至此，徹底打破了國內(nèi)高壓超高壓變壓器用絕緣紙板依賴進口的局面。

［1］朱小林,付永清.中濃磨片設(shè)計［J］.造紙科學與技術(shù),2003,22(5):48-50.

［2］IEC60641-3-1-2008,電工用壓紙板和薄紙板規(guī)范［S］.

［3］R. S. Seth. The measurement and significance of fines［J］.Pulp and Paper Canada,2003,104(2):41-44 .

［4］P. A. Moss,E.Retulainen. The effect of fines on fibre bonding:cross-sectional dimensions of TMP fibres at potential bonding sites［J］. Journal of pulp and paper science,1997,(23):382-388.

［5］J. Sirvi?,I.Nurminen. Systematic changes in paperproperties caused by fines ［J］.Pulp and Paper Canada,2004,105(8):39-42 .