自粘漆背景

自粘性 漆包線是本世紀(jì) 4 0 年代問世的。 起初僅用于電視機偏轉(zhuǎn)線圈 , 品種主要是 A 、 E級 縮醛類 自粘漆 包線 。由于其特殊的加工性 , 使得 線圈的 制造簡便易行 , 既節(jié) 約了勞 動 力和原材料 , 又減 少了 由浸漬過 程帶來的環(huán) 境污 染 , 并且 易于 工業(yè) 自動化 。 因 此 , 自粘漆包線 發(fā) 展很快 , 國外 已有各 種耐熱等級的 自粘性漆包 線 。 應(yīng) 用范圍 已擴展到 電器 , 儀表 , 電機 等領(lǐng)域 。 是近年來研 究的一個 非?；钴S 的方 面 。國 內(nèi)對 自粘性 漆包 線的開發(fā) 始于 6 0 年 代 , 品種一直 以 聚乙 烯 醇縮醛為 主 , 直到 8 0 年代才出現(xiàn) 了環(huán)氧類 , 聚酞胺類 自粘漆包 線 。 品種 少 , 耐熱等級 低 , 應(yīng) 用范 圍小 。 為 此我 們研 制 了一種新 型 自粘 漆包線 漆 。 用 該漆涂 制的 自粘 漆包線 有較 好的綜 合性能 。

自粘性漆包線能在溶劑的作用或是在熱風(fēng)、通電、烘烤加熱下實現(xiàn)線與線之間的粘合成型，主要應(yīng)用于無骨架線圈的制造，目前大量應(yīng)用在電機、電視機、顯示器的偏轉(zhuǎn)線圈領(lǐng)域。近年來，隨著產(chǎn)品設(shè)計水平的提高，電機、電器和電子產(chǎn)品朝著體積小的方向發(fā)展，線圈在使用過程中會產(chǎn)生非常大的熱量，所以對絕緣材料的耐熱等級要求也在不斷提高，漆包線除了要求有良好的電性能、機械性能、化學(xué)性能以及適應(yīng)高速自動繞線、機械嵌線所需的耐加工性能外，還必須有優(yōu)良的耐熱性。但是在高耐熱等級(如 H 級)的自粘漆的研制發(fā)展上，中國與國外先進(jìn)水平相差很遠(yuǎn)，甚至還有進(jìn)一步拉大距離的可能，國內(nèi)所需的高耐熱自粘漆基本上依賴進(jìn)口。因此，研制并最終生成出符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用要求的高耐熱自粘漆，徹底替代進(jìn)口產(chǎn)品，具有重大的現(xiàn)實意義 。

在各種用作自粘漆料組分中，由于縮丁醛在高溫下的粘合強度較差，環(huán)氧樹脂在粘合時需用強電流加熱，因此這兩種材料用作自粘漆料組分時均有一定的局限性。多年以前，漆包線用的自粘材料已逐步轉(zhuǎn)向聚酰胺樹脂。對于全芳香族聚酰胺樹脂，其主鏈結(jié)構(gòu)中沒有可以粘結(jié)的單元，即使是升溫至260 ℃，它也不會相互粘結(jié)成型;全脂肪族聚酰胺樹脂雖然有很好的粘結(jié)能力，可是其耐潮濕性能和耐冷凍劑性能卻很差，同時樹脂本身的耐熱性能也較低 。

近年來，隨著電壓的不斷升高，變壓器的電壓和容量也不斷增加。與此同時，大型電力變壓器因突發(fā)短路引起的繞組損壞也明顯增高，為了解決突發(fā)短路給繞組帶來的損壞，增強線圈的機械強度，自粘換位導(dǎo)線應(yīng)運而生。 自粘換位導(dǎo)線，它多是由奇數(shù)根的自粘漆包線組成寬面相互接觸的兩列，按要求在兩列漆包扁線上沿窄面做同一轉(zhuǎn)向換位并用繞包材料緊密繞包的繞組線。自粘漆包線是在普通縮醛漆包線的基礎(chǔ)上四個面涂敷自粘漆而形成的復(fù)合涂層漆包線。 當(dāng)繞組經(jīng)氣相干燥后，漆包線會粘結(jié)成一個整體，從而提高了繞組的機械強度，進(jìn)而增強了變壓器的抗短路能力。 但隨著研究的深入，上述自粘漆包線的缺點也逐漸暴露出來，主要有以下幾點:(1)自粘換位導(dǎo)線由于四面均涂自粘漆，經(jīng)固化后自粘漆大量溢出，堵塞油道，影響變壓器散熱效果，甚至對變壓器局放也產(chǎn)生不良影響;(2)由于導(dǎo)線四個面涂漆，外形尺寸增大，造成線圈體積變大，成本增加。為了克服普通自粘漆包線的上述缺點，單面涂自粘漆的漆包線應(yīng)運而生 。

自粘漆膜:與普通自粘漆包線相比，單面自粘漆包線也是在縮醛漆上涂環(huán)氧自粘漆，唯一的差別是后者僅在導(dǎo)線的寬面涂自粘漆而窄面不涂 。 單面涂自粘漆的基本要求:

自粘漆膜厚度:研究表明，粘結(jié)力隨自粘漆膜厚度的增加而增加，但當(dāng)漆膜厚度達(dá)到一定值時，粘結(jié)力不再增加，漆膜太厚時，粘結(jié)力反而下降。 試驗證明自粘漆膜在 0.02-0.04㎜之間時，粘結(jié)力最強，因此單面涂自粘漆時，漆膜選 0.02㎜;雙面涂自粘漆時，漆膜厚度選 0.04㎜ 。

自粘漆膜寬度:對于單面涂自粘漆的漆包線，自粘漆膜到底應(yīng)涂多寬，目前各變壓器廠家都無標(biāo)準(zhǔn)，實踐證明只要自粘漆膜寬度為漆包扁線寬度的50%-80%時，就能滿足粘合強度的要求。通常涂覆寬度為導(dǎo)線寬度的60% 。

直流電阻率:當(dāng)導(dǎo)線的屈服強度 Rp0.2≤240 MPa 時，在 20℃時的直流電阻率應(yīng)不大于 0.017241Ω· mm2/m;當(dāng)導(dǎo)線的屈服強度 Rp0.2>240 MPa 時，在20℃時的直流電阻率最大應(yīng)不大于 0.01740Ω· mm2/m 。

附著性試驗:應(yīng)將漆包扁線拉伸 15%，絕緣失去距離應(yīng)小于 1×導(dǎo)體寬邊尺寸 。

熱沖擊:扁線在直徑為六倍于導(dǎo)體窄邊尺寸的圓棒上進(jìn)行寬邊彎曲后，絕緣應(yīng)不開裂。對 120 級縮醛漆包線，最小熱沖擊溫度為 155℃ 。

擊穿電壓:室溫下，五個試樣中至少應(yīng)有四個在小于或等于表 1 規(guī)定的電壓下不發(fā)生擊穿，另一個試樣在小于表 1 規(guī)定值 50%的電壓下不應(yīng)發(fā)生擊穿。用戶要求時，應(yīng)進(jìn)行高溫試驗，縮醛漆包線的高溫試驗溫度為120℃ 。

漆包線粘合強度試驗:要 求 在 105℃ 下 繃 緊 狀 態(tài) 時 兩 根 導(dǎo) 線 間 的 最 小 粘 合 強 度 為5N/mm2。試驗程序如下:兩根導(dǎo)線(每根長約 200mm)在平臺上仔細(xì)伸直，兩根導(dǎo)線寬面上下重疊搭接在一起，搭接長度 25㎜。然后放進(jìn)一個帶 1N/mm2 壓力的夾緊裝置中。導(dǎo)線在(120±5)℃下固化 20-24小時，整個固化過程中壓力應(yīng)為 1N/mm2。 試樣在溫度 105℃烘箱放置至少 15 分鐘做拉力試驗，試驗在 30 分鐘內(nèi)結(jié)束 。

導(dǎo)線的整體抗彎試驗:

(1)試樣的制備:準(zhǔn)備三根長度為 450-600mm 的連續(xù)換位導(dǎo)線或組合導(dǎo)線試樣。每根試樣的長度:對換位導(dǎo)線，n<33 的連續(xù)換位導(dǎo)線為 450mm;n≥33 的連續(xù)換位導(dǎo)線為 600mm。組合導(dǎo)線取 450mm 長。每根試樣應(yīng)從原線盤上剪取，不要彎折導(dǎo)線。 采用適當(dāng)方式將導(dǎo)線股固定 。

熱處理:通過一個裝置，將導(dǎo)線試樣加工成直徑為 1000mm 的形狀且軸向用夾子壓緊。熱處理在溫度為 120±5℃空氣循環(huán)烘爐中處理 24 小時，或在 110±5℃下處理 48 小時。之后在室溫下冷卻至少 6 個小時 。

(2)試驗方法:每個試樣應(yīng)放置在凹面朝上折彎機的圓柱支架上，凸面朝著彎曲機的下部。對試樣施加壓力直至導(dǎo)線坍塌為止。支架之間的距離 d 取 150mm 或 300mm，對連續(xù)換位導(dǎo)線取決于線股數(shù) 。

N<33 的連續(xù)換位導(dǎo)線為 150mm;N≥33 的連續(xù)換位導(dǎo)線為 300mm。對組合導(dǎo)線 d 取 150mm。導(dǎo)線的抗彎試驗在變壓器油或硅油中進(jìn)行，試樣應(yīng)在油中放置 30 分鐘左右，使試樣和油溫一致時，即可進(jìn)行試驗。導(dǎo)線在常溫下進(jìn)行固化前和固化后的兩種彎曲，固化后的導(dǎo)線還需在105℃進(jìn)行抗彎試驗。 繪制承載與彎曲曲線圖，即應(yīng)力與撓度曲線圖，試驗結(jié)果取平均值 。

單面自粘漆包線根據(jù)其用途，分為兩種:a)用于自粘組合導(dǎo)線:此時僅在縮醛漆包線的一個寬面上涂自粘漆，另一個寬面和兩個窄面不涂自粘漆，這是真正意義上的單面自粘漆包線，組合時，兩個涂有自粘漆的面貼在一起，再包絕緣紙形成組合導(dǎo)線。b)用于換位導(dǎo)線:此時需在縮醛漆包線的兩個寬面上涂自粘漆，兩個窄面不涂自粘漆，嚴(yán)格講這時應(yīng)叫兩面涂自粘漆的漆包線，但人們?nèi)粤?xí)慣稱為單面涂漆。使用單面自粘漆包線生產(chǎn)的自粘組合導(dǎo)線和自粘半硬換位導(dǎo)線在我國云廣±800kV 和寧東±660kV 直流輸電工程中已成功首次使用，并且在不遠(yuǎn)的將來其必將取代傳統(tǒng)自粘漆包線而廣泛應(yīng)用 。

單面涂自粘漆的漆包導(dǎo)線，通常自粘漆涂覆寬度為導(dǎo)線寬度的60%左右，漆膜厚度根據(jù)自粘組合導(dǎo)線和自粘換位導(dǎo)線的應(yīng)用而分別取 0.02mm 和 0.04mm。自粘導(dǎo)線的熱粘合性能最為重要。因此熱粘合強度和油中抗彎試驗是非常重要的兩個指標(biāo)，它直接決定單面自粘導(dǎo)線是否合格。 經(jīng)大量試驗數(shù)據(jù)分析和研究，使用國產(chǎn)自粘漆的導(dǎo)線，其判定指標(biāo)如下:(1)105℃單面自粘漆包線的粘合強度不小于 5Mpa;(2)導(dǎo)線整體抗彎試驗:常溫下，固化后的抗彎力應(yīng)是未固化時抗彎力的 6 倍以上;導(dǎo)線在 105℃時油中的抗彎力應(yīng)為常溫時未固化導(dǎo)線抗彎力的 4 倍以上 。

但是，近年來對變壓器突發(fā)短路的越來越重視，對變壓器抗突發(fā)短路的能力也越來越高，變壓器廠家甚至要求在導(dǎo)線在 120℃的指標(biāo)也能達(dá)到上述要求。據(jù)筆者了解，國外導(dǎo)線廠家已可以達(dá)到上述指標(biāo)，而影響上述兩個指標(biāo)的關(guān)鍵因素是自粘漆，國產(chǎn)自粘漆在溫度升高的過程中，粘結(jié)強度衰減過快，已成一大隱患。因此國內(nèi)生產(chǎn)自粘漆的廠家對此必須高度重視，盡快提高自粘漆的質(zhì)量，從而提高導(dǎo)線在高溫下的粘結(jié)強度，進(jìn)而提高導(dǎo)線的抗短路能力 。

(1)外觀:將漆樣倒入 15 mm 的干燥潔凈無色透明管中，在室溫下靜置至氣泡消失后，在白晝散射光下對光觀察漆的顏色是否透明，有無機械雜質(zhì)和不溶解的粒子 。

(2)流平性:將 0.1×80×100 mm 銅片用酒精洗干凈后，晾干備用。準(zhǔn)備原漆一份，把備用銅片放在漆液內(nèi)浸 1 min，取出掛在理化室內(nèi)把多余的漆流去后，放置在 180±3 ℃恒溫箱內(nèi)，烘焙 30 min 后取出，觀察涂片的色澤變化(或與前批漆板對比)，漆膜不應(yīng)有堆積和微粒、雜質(zhì)現(xiàn)象 。

(3)固體含量:玻璃皿直徑 7.5 mm，高約 15~20 mm，預(yù)先在 120 ℃烘箱中加熱 30 min，在干燥皿中冷卻后稱量，在皿中加入 1.5~2.0 g 漆，使其均勻分布在皿底。在空氣中放置30 min 后，水平放置在 180 ℃烘箱中，加熱 1 h。試樣取出，放在干燥皿內(nèi)冷卻到室溫，再稱量計算固含量 。

(4)粘度: 25 ℃， NDJ-79 型旋轉(zhuǎn)粘度計， <10000 mPa?s 。

(1)外觀:漆包線的表面光滑，色澤均勻，常溫下無漆膜粘接(目測) 。

(2)漆膜連續(xù)性:取約 6 m 長的漆包線樣品，將樣品放入125 ℃的烘箱中加熱 10 min，加熱處理后，樣品不能受到彎曲也不能受到拉伸。將樣品放入 0.2 %食鹽水中，食鹽水中滴入適量 3 %酚酞的乙醇溶液，漆包線浸液長度應(yīng)為 5 m。然后將溶液作為正極，試樣的導(dǎo)體作為負(fù)極施加 12 V 直流電壓 1 min，檢查產(chǎn)生的針孔數(shù) 。

(3)粘結(jié)力:將漆包線樣品緊密繞制在直徑為 3.0 mm 的拋光圓棒上，繞制圈數(shù)為 45 圈，加在線圈上的負(fù)荷為 0.5 N，然后將螺旋線圈樣品放入 170±2 ℃的烘箱中加熱 30 min，取出冷卻至常溫后，在其下端垂直掛上負(fù)荷來測定試樣是否能承受規(guī)定的負(fù)荷。測得粘接斷開(第一圈和最后一圈除外)時的負(fù)荷即為粘結(jié)力 。

(4)耐熱性:將漆包線樣品用紙管繞線法繞成線圈，在線圈的一個端點放上載荷，載荷為允許最小粘結(jié)力的一半。然后將線圈套上心蕊，懸空吊入恒溫箱中逐漸升溫，直到重載將導(dǎo)線拉長，完全脫落時的溫度為其耐熱等級 。

首先是涂漆的道次，由于重力作用在漆層厚時非常突出，所以一般要采取"薄漆多涂"才能形成良好漆膜。涂漆道次的多少受漆液的固含量、粘度、表面張力、漆層厚度等的影響，生產(chǎn)細(xì)規(guī)格線時，涂漆道次的多少直接影響外觀和針孔等性能 。

其次是蒸發(fā)區(qū)的溫度，如果蒸發(fā)區(qū)溫度低，漆包線的表面形成縮漆毛，這是因為銅線涂漆后在線上形成一層均勻的漆液，如果不迅速焙烘成膜，由于漆液的表面張力和潤濕角作用造成縮漆，當(dāng)蒸發(fā)區(qū)溫度低時漆液的溫度也低，溶劑蒸發(fā)時間長，漆液在溶劑蒸發(fā)時的運動性小，流平性差;當(dāng)蒸發(fā)區(qū)溫度高時漆液的溫度也高，溶劑蒸發(fā)時間短，漆液在溶劑蒸發(fā)時的運動性大，流平性好，漆包線的表面就光滑;如果蒸發(fā)區(qū)溫度過高，則涂好漆層的銅線一進(jìn)入烘爐其外層的溶劑就急速蒸發(fā)使漆基樹脂很快形成"凍膠"從而阻礙內(nèi)層溶劑繼續(xù)向外遷移，結(jié)果內(nèi)層大量的溶劑隨著線的行進(jìn)進(jìn)入高溫區(qū)后受到強制性揮發(fā)或沸騰，破壞了表層漆膜的連續(xù)性，造成漆膜的針孔、氣泡等質(zhì)量問題 。

除了上述因素外，固化反應(yīng)非常重要，它直接關(guān)系到漆包線的多項性能。銅線經(jīng)蒸發(fā)區(qū)后進(jìn)入固化區(qū)，主要發(fā)生的是漆基的交聯(lián)固化，固化反應(yīng)中，溶劑氣體的密度大或氣體內(nèi)的濕度大都影響結(jié)膜反應(yīng)，使漆膜耐刮性，固化不足或固化過度都將使粘結(jié)強度受到破壞。漆膜的適當(dāng)固化，主要取決于烘焙時間(也就是行線速度)和烘焙溫度，在同樣的條件下，烘焙溫度高，固化程度大，同樣的烘焙溫度下，行線速度慢固化程度大。采取同樣的行線速度和烘焙溫度，同一種漆對于不同線徑的銅線，固化程度是不一樣的，從實驗中發(fā)現(xiàn)烘焙溫度不變時，線徑與線速滿足經(jīng)驗值D(mm)×V(m/min)= 16~20 時， 漆膜固化較充分 。

(1)篩選合適的共聚酰胺熱熔膠及溶劑體系，通過復(fù)配各種助劑，控制合成工藝條件，研制了可用于高耐熱性線圈線材外層的的熱熔自粘漆。該漆具有高固含量、低粘度、流平性好等特點 。

(2)該面漆與聚酯酰亞胺底漆在有關(guān)線纜廠進(jìn)行了工藝性試涂，經(jīng)涂覆、固化后的漆包線各項性能指標(biāo)均合格，無表面缺陷，粘結(jié)性能好，耐熱等級達(dá)到 C 級(180 ℃以上) 。