蔡海龍，羅麗鷹

絕緣子膠合劑表面白粉問題分析

蔡海龍，羅麗鷹

(南京電氣絕緣子有限公司，江蘇 南京 210046)

針對南京電氣絕緣子有限公司絕緣子裝配養(yǎng)護后出現(xiàn)的表面白粉問題，通過實驗室測試及模擬生產(chǎn)試驗，分析白粉主要成分及產(chǎn)生原因。試驗表明，較高的水料比、長時間高溫蒸養(yǎng)產(chǎn)生的冷凝水導(dǎo)致膠合劑表面白粉，并提出解決膠合劑表面白粉的一些措施。

膠合劑；白粉；水料比；蒸養(yǎng)時間；冷凝水

0 引 言

2013年5月，南京電氣絕緣子有限公司對玻璃老裝配線進行了技術(shù)改造。與原膠裝機不同，新裝配機振幅較小，鋼腳無壓緊裝置，用原膠合劑裝配時出現(xiàn)了鋼腳壓不到位、水泥面振不平現(xiàn)象。通過調(diào)整水灰比，帽用、腳用膠合劑分開調(diào)制等措施，仍不能完全解決生產(chǎn)中的產(chǎn)量、質(zhì)量問題。為此，不得不改用灌漿料配方。

采用灌漿料配方后，保證了裝配線正常生產(chǎn)，膠合劑表面無氣泡，產(chǎn)品強度穩(wěn)定，滿足了客戶要求。但在進入秋冬季后，一度出現(xiàn)了產(chǎn)品膠合劑表面較嚴重白粉和“開裂”現(xiàn)象。

1 老裝配線養(yǎng)護工藝及質(zhì)量問題描述

1.1 老裝配生產(chǎn)線養(yǎng)護工藝

產(chǎn)品裝配完后，人工將產(chǎn)品放入吊籃，吊籃通過懸掛鏈系統(tǒng)自動勻速前進。產(chǎn)品首先進入蒸養(yǎng)池，經(jīng)過約7.5 h高溫蒸養(yǎng)，膠合劑表面完全硬化，人工將產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至水養(yǎng)室，進行熱水養(yǎng)護。

圖1 老裝配生產(chǎn)線養(yǎng)護工藝

1.2 質(zhì)量問題描述

隨著氣溫的下降，養(yǎng)護后膠合劑表面附著一層白粉，并逐步擴展到玻璃件內(nèi)傘棱，白粉厚度小于2 mm。該產(chǎn)品存放一定時期后，表面白粉出現(xiàn)收縮裂紋。在清除白粉后，膠合劑表面為青灰色，無裂紋。因此，可通過清除表面白粉，解決“開裂”問題。但要從根源上解決問題，應(yīng)盡量減少表面白粉產(chǎn)生。

圖2 養(yǎng)護后表面白粉

2 試驗

2.1 白粉成分測試

從產(chǎn)品中刮取白粉，用少量蒸餾水攪拌，水溶液pH值9—10，呈強堿性；用鹽酸滴定，有大量氣泡產(chǎn)生。

2.2 水料比對膠合劑質(zhì)量影響

準確稱取預(yù)混料、自來水，控制水料比(水：預(yù)混料，下同)為0.09、0.10、0.12、0.14、0.16(生產(chǎn)控制為0.12±0.08)，用JJ-5型砂漿攪拌機攪拌成漿料，進行測試。

2.2.1膠合劑強度

模擬生產(chǎn)養(yǎng)護，在38℃標準養(yǎng)護箱蒸汽養(yǎng)護7.5h，硬化后脫模，置于38℃快速養(yǎng)護箱水養(yǎng)46h，分別用CMT4304、NYL-600材料試驗機測定抗折、抗壓強度。

2.2.2 流動度

用NLD-3流動度測定儀，漿料刮平后在不振動情況下，測定漿料自行流淌最大直徑。

2.2.3 凝結(jié)時間

采用專用試模，漿料刮平后置于38℃標準養(yǎng)護箱蒸汽養(yǎng)護，測定初凝、終凝時間。

2.2.4 外觀

觀察膠合劑養(yǎng)護前后表面變化及硬化速度。

試驗結(jié)果見表1。

表1 水料比對膠合劑性能影響

圖3 水料比對膠合劑抗壓強度影響

2.3 模擬養(yǎng)護試驗

取生產(chǎn)灌漿料(水料比0.12)，參照生產(chǎn)蒸養(yǎng)時間7.5h計算，用實驗室標準養(yǎng)護箱，按表2進行模擬養(yǎng)護工藝試驗。

圖4 水料比對膠合劑凝膠時間影響

表2 模擬養(yǎng)護工藝試驗

圖5 從左至右：上部1#—5#杯，下部6#—8#杯，1#及3#試模

3 分析討論

(1) 硅酸鹽水泥主要成分為硅酸三鈣(C3S)、硅酸二鈣(C2S)，其水化產(chǎn)物為C-S-H凝膠和Ca(OH)2。

C3S+H2O=C-S-H+Ca(OH)2

C2S+H2O=C-S-H+ Ca(OH)2

Ca(OH)2呈強堿性，它在空氣中并不穩(wěn)定，與CO2反應(yīng)，生成CaCO3。

Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O

用鹽酸滴定CaCO3，產(chǎn)生CO2氣體。

CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O

Ca(OH)2微溶于水。當膠合劑加水量較少，表面沒有多余水分時，水化產(chǎn)生的Ca(OH)2向膠合劑表面遷移阻力較大，硬化后膠合劑表面不發(fā)白；當膠合劑加水量較高，表面泌水或者養(yǎng)護時有冷凝水，Ca(OH)2遷移阻力較小，這為Ca(OH)2遷移和富集創(chuàng)造了有利條件，硬化后膠合劑表面有白色Ca(OH)2，部分Ca(OH)2與空氣中CO2反應(yīng)，生成CaCO3白粉。因此，白粉主要成分是Ca(OH)2和CaCO3。

(2) 水料比0.09時，膠合劑成型時較干硬，消泡劑難以將膠合劑夾帶的氣體順利排出，蒸養(yǎng)后在試條上半部有少量大氣孔，抗壓強度略有下降；當水料比達到0.12時，漿料流動性較好，消泡劑可將氣體順利排出。水料比越高，漿料流動度越大。除水料比0.09，膠合劑因氣孔強度略低外，水料比與抗壓強度呈明顯的負指數(shù)關(guān)系。水料比越大，抗壓強度越低。水料比0.16時，抗壓強度僅為水料比0.10時的60%，與資料中“混凝土強度與水灰比呈負指數(shù)關(guān)系”相符。對高噸位產(chǎn)品，應(yīng)嚴格控制水量，以防產(chǎn)品強度偏低。

當水料比達到0.14—0.16時，膠合劑表面出現(xiàn)泌水層，蒸養(yǎng)時膠合劑硬化變慢，凝結(jié)時間增加。泌水層干硬后，表面出現(xiàn)白色粉末，與生產(chǎn)中表現(xiàn)出的異常現(xiàn)象完全一致。水料比0.12時，能夠兼顧工藝操作性、抗壓強度及外觀質(zhì)量。

(3) 從表2可以看出，1#杯、1#試模高溫蒸養(yǎng)時間長，表面白粉嚴重；3#杯、8#杯沒有高溫蒸養(yǎng)，膠合劑表面無白粉；5#—7#杯室溫養(yǎng)護時間分別為2h、3h、4h，高溫蒸養(yǎng)時間分別為5.5h、4.5h、3.5h，表面白粉面積占比分別為70%、40%、0%，外觀逐步得到改善。室溫養(yǎng)護一定時間后，膠合劑逐步硬化，Ca(OH)2向膠合劑表面遷移阻力變大，后期冷凝水影響減少。反之，高溫蒸養(yǎng)時間越長，冷凝水越多，白粉越嚴重。因此，產(chǎn)品裝配完成后，不宜過早進行高溫蒸養(yǎng)，可在初凝前保持一定濕度，初凝后再進行蒸養(yǎng)，必要時加蓋防水罩。

(4) 由于懸掛鏈運行及修理需要，蒸養(yǎng)室頂部有懸掛鏈通道與外界相通，熱蒸汽遇到冷空氣，極易形成冷凝水。夏季氣溫較高，蒸汽溫度與氣溫相差不大，冷凝水不是很大。進入秋冬季，氣溫下降明顯，熱蒸汽極易產(chǎn)生冷凝水，并通過定位罩及鋼腳縫隙進入膠合劑表面。嚴重時，玻璃件內(nèi)傘棱有較多積水，導(dǎo)致較多白粉產(chǎn)生。因此，蒸養(yǎng)室應(yīng)盡可能密閉，防止冷凝水產(chǎn)生。

4 可采取的技術(shù)措施

(1) 配料時嚴格按工藝控制水料比，裝配過程中不得向膠合劑內(nèi)添加水或減水劑溶液。

(2) 產(chǎn)品裝配完成后，不宜過早進行高溫蒸養(yǎng)，防止冷凝水落入膠合劑表面。對于懸掛鏈蒸養(yǎng)室，可在初凝前保持一定濕度，初凝后再進行加溫蒸養(yǎng)。

(3) 蒸養(yǎng)室應(yīng)盡可能密閉，對懸掛鏈系統(tǒng)，也要盡可能加裝密閉罩，防止冷熱空氣相遇產(chǎn)生的冷凝水。

(4) 對于已有生產(chǎn)線，必要時產(chǎn)品加蓋防水罩。

(5) 設(shè)計新生產(chǎn)線時，在保證冬季最低養(yǎng)護溫度前提下，應(yīng)盡量減少前期蒸養(yǎng)溫度和時間。

(6) 采用新型高效減水劑，優(yōu)化膠合劑配方，取消蒸汽養(yǎng)護。

5 結(jié) 論

(1) 當膠合劑泌水或養(yǎng)護時有冷凝水存在時，水泥膠合劑表面容易產(chǎn)生白粉，其主要成分是Ca(OH)2和CaCO3。

(2) 水料比越高，漿料流動度越大，凝膠時間越長，在一定范圍內(nèi)膠合劑強度越低，生產(chǎn)中應(yīng)嚴格控制水料比。水料比較高時，膠合劑表面有泌水層，干硬后表面出現(xiàn)白色粉末。

(3) 裝配后高溫蒸養(yǎng)時間越長，冷凝水越多，白粉越嚴重。產(chǎn)品裝配完成后，不宜過早進行高溫蒸養(yǎng)，可在初凝前保持一定濕度，初凝后再進行蒸養(yǎng)，必要時加蓋防水罩。

(4) 當蒸養(yǎng)室與外界相通時，冷熱空氣相遇，容易形成冷凝水，造成膠合劑表面白粉。

(5) 可以通過相關(guān)技術(shù)措施，緩解或消除白粉產(chǎn)生的根源，達到改善外觀目的。

[1] 唐若明. 玻璃絕緣子膠合劑的外觀質(zhì)量探討[J]. 電瓷避雷器, 2004(3): 18-24.

[2] 盧聲彥, 于清波, 竇剛, 等. 絕緣子水泥膠合劑表面起皮開裂影響因素探討[J]. 電瓷避雷器, 2014(2): 24-27.

[3] 李玉書. 電瓷工藝與技術(shù)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2007.

[4] 蘭英靜. 高性能水泥基灌漿材料的配制和性能的研究[D]. 內(nèi)蒙古科技大學(xué), 2012.

Analysis on the Surface White Powder Problem of Insulation Paste Compound Agent

CAI Hailong, LUO Liying

(Nanjing Eelectric Appliance Insulation Co., Ltd., Nanjing 210046, Jiangsu, China)

Experimental tests and simulated production trials are conducted to address the problem of the white powder appeared on the surface of our products after being assembled and maintained. The major components of the white powder and reasons of its creation are analyzed. The experiments indicated condensation water from high ratio of water to materials and long-time steaming is the cause. Some measures are raised to solve the the problem.

gluing agent; white powder; ratio of water and materials; steaming time; condensation water

TQ174.75

A

1006-2874(2020)04-0049-05

10.13958/j.cnki.ztcg.2020.04.011

2019?11?10。

2019?11?14。

蔡海龍，男，高級工程師。

2019?11?10.

2019?11?14.

CAI Hailong, male, Senior Engineer.

13851752639@163.com