凌春華，李 福

(上海電纜研究所，上海200093)

0 引言

近年來(lái)在漆包線(xiàn)行業(yè)中，除了變頻電機(jī)用耐電暈漆包線(xiàn)正在興起外，新品種出現(xiàn)并不多，其主要原因是目前沒(méi)有開(kāi)發(fā)出新型的高聚物材料。因此近40年來(lái)，漆包線(xiàn)漆的新品種開(kāi)發(fā)也很少，大多在改性方面做些工作。另外一個(gè)原因是現(xiàn)有漆包線(xiàn)的品種(從 A 級(jí)、E 級(jí)、F級(jí)、H 級(jí)、200級(jí)、220級(jí)、240級(jí)等)基本上已能滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。因此，大多數(shù)漆包線(xiàn)生產(chǎn)廠(chǎng)家在質(zhì)量提高及成本降低等方向展開(kāi)了激烈競(jìng)爭(zhēng)，主要表現(xiàn)在生產(chǎn)中采用先進(jìn)的設(shè)備，提高工藝控制技術(shù)及控制污染等方面，使漆包線(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)提高到一個(gè)新的臺(tái)階。

1 漆包線(xiàn)涂漆工藝及設(shè)備的改進(jìn)

(1)拉絲—漆包聯(lián)合作業(yè)普遍采用。國(guó)外漆包線(xiàn)生產(chǎn)廠(chǎng)普遍采用拉絲工藝與漆包涂漆工藝串聯(lián)起來(lái)生產(chǎn)漆包線(xiàn)，其主要有以下優(yōu)點(diǎn):

①拉絲—漆包聯(lián)合作業(yè)時(shí)，拉絲方向與涂漆方向相同，導(dǎo)線(xiàn)表面不會(huì)形成倒刺，有利于涂漆質(zhì)量提高;

②拉絲—漆包要同步，拉絲速度比單拉時(shí)要低，這使銅線(xiàn)的延伸率獲得了提高，改善了漆包線(xiàn)的柔軟性;

③進(jìn)線(xiàn)規(guī)格減少，從而減輕了拉絲工序的壓力，降低了生產(chǎn)成本;

④進(jìn)線(xiàn)規(guī)格大，放線(xiàn)容量大，減少了換盤(pán)次數(shù)，不但減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，而且漆包線(xiàn)連續(xù)的長(zhǎng)度可大幅度增加，從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。

(2)漆包機(jī)向高速發(fā)展。漆包機(jī)的涂漆速度不斷提高，例如MAG公司的HEX-5型臥式漆包機(jī)，DV(diameter velocity，即直徑和速度的乘積)值高達(dá)250。漆包機(jī)的速度提高，不但產(chǎn)量提高了，而且單位產(chǎn)量的電能消耗降低了很多，最多時(shí)可降低電能40%左右。

圖1為漆包線(xiàn)涂漆工藝的能耗和DV值關(guān)系。從圖中可以看出，提高DV值可使能耗下降，這種影響對(duì)于小規(guī)格產(chǎn)品更為顯著。

圖1 DV值與能耗的關(guān)系

(3)大容量放線(xiàn)及收線(xiàn)。采用拉絲—漆包聯(lián)合生產(chǎn)，裸銅線(xiàn)放線(xiàn)盤(pán)容量每盤(pán)可達(dá)1 500～2 000 kg，收線(xiàn)盤(pán)容量每軸(盤(pán))可達(dá)400 kg(見(jiàn)表1)。這無(wú)論對(duì)漆包線(xiàn)的生產(chǎn)者和使用者都感到方便和滿(mǎn)意，因?yàn)樘岣吡松a(chǎn)效率，降低了耗損。

表1 漆包機(jī)大容量收線(xiàn)情況

(4)自動(dòng)換盤(pán)收線(xiàn)。由于高速生產(chǎn)漆包線(xiàn)，收線(xiàn)時(shí)人工換盤(pán)已不可能，普遍采用了自動(dòng)換盤(pán)系統(tǒng)，可達(dá)到定長(zhǎng)、定重量收線(xiàn)，使漆包線(xiàn)每軸容量一致，便于用戶(hù)使用。

(5)增加涂漆道數(shù)。為了高速度生產(chǎn)漆包線(xiàn)，采取了每次涂漆量少、揮發(fā)快、增加涂漆道數(shù)的方法，例如:HES-3漆包機(jī)可涂35道漆(DV=110);HESF-4漆包機(jī)可涂24道漆(DV=150);VET375漆包機(jī)可涂17道漆(DV=130)。增加涂漆道數(shù)可使漆包線(xiàn)的漆包層均勻性及擊穿電壓值提高，針孔數(shù)減少。

(6)采用模具涂漆。用模具法涂漆具有質(zhì)量穩(wěn)定、降耗、節(jié)能、增效等優(yōu)點(diǎn)，因此，越來(lái)越多被廣大漆包線(xiàn)企業(yè)所認(rèn)同及采用。

(7)采用恒溫、循環(huán)、過(guò)濾、自動(dòng)補(bǔ)加溶劑及定量系統(tǒng)和管道供漆系統(tǒng)。漆的粘度隨季節(jié)而變化，將影響涂漆質(zhì)量，所以國(guó)外漆包機(jī)箱都有加熱恒溫系統(tǒng)。為了長(zhǎng)期保持漆的純凈，在循環(huán)計(jì)量泵供漆時(shí)，回路中增加過(guò)濾裝置及補(bǔ)加溶劑系統(tǒng)，使涂漆質(zhì)量和上漆量始終保持恒定，從而保證了漆包線(xiàn)的漆膜質(zhì)量的一致性。

采用密封的涂漆裝置、管道供漆、廢氣回收利用等均可以減少車(chē)間氣味，保護(hù)周?chē)沫h(huán)境。

(8)使漆包爐催化燃燒熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)更加高效節(jié)能。漆包爐的設(shè)計(jì)獲得了更加合理及進(jìn)一步改進(jìn)，使溶劑充分燃燒，熱量充分利用，廢氣排放更加干凈(含碳量小于10 mg/cm3)，從而使單位產(chǎn)量電能消耗大幅度降低，例如MAG公司在設(shè)計(jì)中增加了后續(xù)燃燒裝置，在排廢前再裝一個(gè)催化器，進(jìn)行二次催化燃燒，確保溶劑得到充分燃燒干凈，排出的尾氣熱能進(jìn)行再利用。

(9)復(fù)合涂層漆包線(xiàn)及其漆包機(jī)的應(yīng)用日益發(fā)展。國(guó)外二涂層、三涂層的復(fù)合漆包線(xiàn)已獲得普遍應(yīng)用，國(guó)內(nèi)復(fù)合漆包線(xiàn)也日益得到了發(fā)展。為此，復(fù)合涂層漆包機(jī)需求量也越來(lái)越大。它可以生產(chǎn)需要不同爐溫烘焙的復(fù)合漆包線(xiàn)，例如自粘性漆包線(xiàn)、耐冷媒復(fù)合漆包線(xiàn)、變頻電機(jī)用耐電暈漆包線(xiàn)和自潤(rùn)滑漆包線(xiàn)等。

(10)改進(jìn)表面涂潤(rùn)滑劑的裝置。雖然自潤(rùn)滑漆包線(xiàn)漆已研制成功，但應(yīng)用很少，目前國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)生產(chǎn)廠(chǎng)仍使用涂潤(rùn)滑劑的方法來(lái)潤(rùn)滑漆包線(xiàn)表面，潤(rùn)滑劑及涂覆裝置也得到不斷改進(jìn)。國(guó)外MAG公司等開(kāi)始采用模具或計(jì)量?jī)x器來(lái)控制涂潤(rùn)滑劑，使漆包線(xiàn)表面潤(rùn)滑劑含量控制在合乎用戶(hù)要求的范圍內(nèi)，而且均勻一致。

(11)采用電腦控制漆包機(jī)及生產(chǎn)車(chē)間的生產(chǎn)。國(guó)外漆包機(jī)發(fā)展趨勢(shì)是用電腦控制各個(gè)工序參數(shù)，如退火爐及催化燃燒熱風(fēng)循環(huán)爐各部位溫度、拉絲—漆包速度、漆層厚度、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)各種數(shù)據(jù)及各種報(bào)警裝置等，開(kāi)發(fā)的軟件使生產(chǎn)線(xiàn)能按不同品種、不同工藝運(yùn)轉(zhuǎn)，并且通過(guò)電腦監(jiān)控生產(chǎn)車(chē)間的所有漆包機(jī)，進(jìn)行半自動(dòng)化生產(chǎn)，從而減少生產(chǎn)人員，降低了成本，提高了生產(chǎn)效率。

(12)普遍采用在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置。為了使漆包線(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量得到及時(shí)控制，國(guó)外漆包機(jī)上普遍裝有在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置。國(guó)內(nèi)也有部分廠(chǎng)家增加了部分在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，主要有:

①外徑在線(xiàn)檢測(cè)，確保漆包線(xiàn)外徑尺寸一致，例如用激光測(cè)徑儀連續(xù)測(cè)量外徑;

②粒子在線(xiàn)檢測(cè)，確保涂漆均勻;

③高壓和低壓針孔(漆膜連續(xù)性)在線(xiàn)檢測(cè)，以保證漆膜質(zhì)量;

④其他如增加斷線(xiàn)報(bào)警、裸線(xiàn)報(bào)警、超溫報(bào)警、漆位報(bào)警等在線(xiàn)檢測(cè)輔助裝置。有的廠(chǎng)家在生產(chǎn)線(xiàn)上還裝有電視監(jiān)視系統(tǒng)，觀(guān)察各關(guān)鍵部分的運(yùn)行情況。

2 環(huán)保技術(shù)的進(jìn)展

目前漆包線(xiàn)行業(yè)用漆中有三分之二是有毒溶劑，因此，必須進(jìn)行改進(jìn)。目前除了在催化燃燒、熱風(fēng)循環(huán)烘烤不斷改進(jìn)之外，還對(duì)其他無(wú)(少)公害漆包工藝技術(shù)進(jìn)行研發(fā)并取得了如下的一些進(jìn)展:

(1)高固體含量漆的應(yīng)用。在漆包線(xiàn)制造行業(yè)，最終的目標(biāo)是完全不用有毒溶劑，但在目前往往采取通過(guò)提高漆的固體含量和降低粘度，來(lái)達(dá)到節(jié)約部分溶劑的目的，即在制漆時(shí)減少有機(jī)溶劑甲酚及二甲苯的用量，也就是提高漆的固體含量。通過(guò)10多年的努力，目前可把原有漆的固體含量提高5% ～20%，達(dá)到35% ～50%。例如:日本生產(chǎn)的Dcrcoat E-230型聚酯漆固體含量到50%;而德國(guó)Dr.Beck公司生產(chǎn)的TerefecF60固體含量已達(dá)60%。高固體含量漆，因粘度提高了，通常要用模具法涂漆，以及漆槽采取加熱保溫等措施。高固體含量漆不僅節(jié)約溶劑，而且也可節(jié)約能源、減少涂漆毛氈消耗，目前已被各國(guó)普遍采用。

上海電纜研究所研制成功固體含量達(dá)到50%的聚酯漆，之后也相繼研制成功高固體含量35%的改性聚酯漆、聚酯亞胺漆，也引進(jìn)了國(guó)外高固體含量35%～40%的各種漆包線(xiàn)漆。但有很多廠(chǎng)家，因線(xiàn)規(guī)格多、批量小、穿模困難等原因未被采用?？上驳氖牵陙?lái)采用模具涂漆工藝，高固體含量漆的應(yīng)用已日益增多。

(2)低毒溶劑漆的應(yīng)用。在現(xiàn)階段另一種途徑就是設(shè)法改進(jìn)漆的制造配方及工藝，用低毒溶劑來(lái)代替甲酚及二甲苯等，常用的有乙二醇醚類(lèi)(ROC2H4OH)、二乙二醇醚類(lèi)(R-OC2H4OC2H4OH)、N-甲基吡咯烷酮等。由于這類(lèi)溶劑不能很好地溶解目前現(xiàn)有的配方工藝制造的漆基樹(shù)脂，因此必須重新設(shè)計(jì)配方及工藝，使其既能被溶解達(dá)到高固體含量，又具有不高的粘度，也不降低漆包線(xiàn)漆膜性能，這具有一定的技術(shù)難度。Dr.Beck公司已開(kāi)發(fā)成功F級(jí)改性聚酯及H級(jí)聚酯亞胺等品種的低毒溶劑漆包線(xiàn)漆，已批量生產(chǎn)，不足之處是成本比用甲酚及二甲苯的漆高，但為了減少毒性對(duì)人體的侵害，這種投資是值得的。國(guó)內(nèi)也試制成無(wú)甲酚聚酯漆包線(xiàn)漆，采用醇醚類(lèi)溶劑，性能良好。

(3)水溶性漆的應(yīng)用。因有機(jī)溶劑有毒性及易燃易爆性，為此設(shè)法用水做溶劑來(lái)制備漆包線(xiàn)漆。國(guó)內(nèi)外開(kāi)展了不少研究，很多化學(xué)家對(duì)水溶性樹(shù)脂的合成工作進(jìn)行深入的研究，主要的難度在于既要把溶解于甲酚及二甲苯的漆基樹(shù)脂改成能溶解于水的高分子，又要使涂成的漆包線(xiàn)的機(jī)械性能、電性能、耐化學(xué)等性能保持原有指標(biāo)。上海電纜研究所經(jīng)過(guò)多年研究，克服種種難題，先后研制成功水溶性聚酯電泳漆、水散體聚酯漆及水溶性聚酯亞胺漆，取得良好社會(huì)效果。我國(guó)也引進(jìn)了Dr.Beck公司的水溶性聚酯亞胺漆包線(xiàn)漆的制造技術(shù)，但因其在水溶性方面的高分子合成用原材料成本較高，使其造價(jià)也很高了;另一方面，水的汽化熱比有機(jī)溶劑高，這使漆包線(xiàn)烘干時(shí)耗能也較高，出線(xiàn)速度慢，導(dǎo)致漆包線(xiàn)生產(chǎn)成本提高，因而難以推廣，但隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題日益迫切需要解決，該方法將會(huì)為人們所重視。

(4)無(wú)溶劑漆的應(yīng)用。為了徹底消除公害，最好不用溶劑，在這方面研究開(kāi)發(fā)的方法有熱熔樹(shù)脂法、擠出樹(shù)脂法、粉末硫化床涂敷法等新工藝:

①熱熔樹(shù)脂法的應(yīng)用。制成的漆基樹(shù)脂不加溶劑，常溫下是固態(tài)，加熱到180°C左右才能變?yōu)榭梢酝烤€(xiàn)的液態(tài)。由于樹(shù)脂長(zhǎng)期加熱易固化，所以要解決樹(shù)脂的配方問(wèn)題，使之在180°C左右不固化，而在烘爐中高溫下才固化。我國(guó)從德國(guó)Dr.Beck公司引進(jìn)了這種產(chǎn)品制造技術(shù)(但該樹(shù)脂中仍含有10%的有機(jī)助溶劑)。采用這種方法必須增加一套樹(shù)脂熔融加熱模具涂漆裝置;其次，在品種上，主要是局限于聚酯亞胺等個(gè)別產(chǎn)品;另外，由于漆層均勻性控制難，只能涂制大規(guī)格的漆包線(xiàn)。

②擠出樹(shù)脂法的應(yīng)用?，F(xiàn)有的漆包線(xiàn)傳統(tǒng)制法都是“漆液—多道涂線(xiàn)—烘干固化”的工藝模式，主要是在漆層很薄的情況下進(jìn)行，以保證漆層的均勻性及減少針孔。由此聯(lián)想是否能用擠塑料線(xiàn)一樣的方法制造漆包線(xiàn)呢?這樣可不用有機(jī)溶劑，徹底解決溶劑的公害問(wèn)題。瑞士Maillerfer公司與德國(guó)Dr.Beck公司合作研制出一套擠出流水線(xiàn)來(lái)制造漆包線(xiàn)，關(guān)鍵在解決擠出漆層要精密、要均勻，擠出料必須是熱塑料性樹(shù)脂。目前，這種方法只限于耐熱性低的聚酯、聚氨酯等品種，并只能做大規(guī)格漆包線(xiàn);其次，要工業(yè)化生產(chǎn)，還有很多質(zhì)量上、技術(shù)上及經(jīng)濟(jì)上的困難要進(jìn)一步克服。

③粉末涂敷法的應(yīng)用。為了消除有機(jī)溶劑的公害，粉體涂料在涂料行業(yè)已有大量的應(yīng)用，用在漆包線(xiàn)方面也進(jìn)行了不少研究。這種方法需要把樹(shù)脂制成很精細(xì)的粉末，并采用硫化床法或靜電法將其涂敷在線(xiàn)上。目前該方法還只限于變壓器中使用的大規(guī)格扁線(xiàn)上，主要技術(shù)問(wèn)題是漆膜一次成形后的多孔性、漆層較厚、漆層的均勻性等難以控制，且耐電壓低等還有待改善。

總之，為了減少或根除使用有毒溶劑漆制造漆包線(xiàn)的公害問(wèn)題，改善人們的生產(chǎn)、生活環(huán)境，國(guó)內(nèi)外制漆及漆包線(xiàn)行業(yè)都在大力開(kāi)展無(wú)(低)公害漆包線(xiàn)漆的研究，盡管有技術(shù)上及經(jīng)濟(jì)上的各種困難，但未來(lái)總的趨勢(shì)是向不用有機(jī)溶劑新的生產(chǎn)工藝方向發(fā)展。

3 結(jié)束語(yǔ)

從上述可知，目前國(guó)內(nèi)外漆包線(xiàn)制造商主要研發(fā)重點(diǎn)在于如何采用先進(jìn)的漆包線(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備，加強(qiáng)工藝技術(shù)的改進(jìn)和控制對(duì)環(huán)境的污染，以提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，而在這些方面還存在著不少問(wèn)題，需要我們進(jìn)一步改進(jìn)和研究。

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