高固含量漆包线漆应用.doc

高固含量漆包线漆的应用艾伦塔斯电气绝缘材料（铜陵）有限公司 丁宏坤摘要：本文概述了高固含量漆包线漆在环境保护、降低成本及节能降耗等方面的作用和意义，分析了高固含量漆包线漆应用上的一些技术特点，并介绍了两种新近开发的高固含量漆包线漆产品。关键词：漆包线 漆包线漆 固体含量 环境保护 生产成本一、前言环境保护和节能降耗是当今社会、经济发展的两个重要主题，同样，在漆包线行业也必须顺应这一发展潮流。我国是漆包线生产大国，随着电机、变压器、电子电器等电气工业的迅速发展，漆包线的需求量日益增长，已经从上世纪80年代初的5万吨，发展到2005年的近71万吨，预测到2015年将达到160万吨的市场规模。随着漆包线产量的日益增加，由此产生的环境问题也日趋严重，为了改善漆包线行业的这种状况，近年来国内外大力开展无(低)公害漆包线漆的开发研究，主要有以下几个方面：1）高固含量漆包线漆：减少现用的有毒溶剂的含量；2）低毒环保溶剂型漆包线漆：用低毒、环保溶剂代替现有的甲酚、二甲苯等；3）水性漆：以水代替有机溶剂；4）无溶剂漆：包括热熔树脂、挤出树脂等。但是，在目前的技术水平和应用条件下，只有高固含量漆包线漆得到了较为广泛的应用。何谓高固含量漆包线漆，顾名思义，就是指具有更高固体含量的漆包线漆，漆液中树脂成分更高，而溶剂比例相应减少。至于固体含量达到多少，才称为高固含量漆，目前也还没有一个明确的定义。我们通常使用的漆包线漆固体含量大多在40%以下，基于此，我们笼统的将固体含量超过40%的漆称为高固含量漆包线漆。高固含量漆包线漆的应用其实早在上世纪80年代就已经提出，但当时由于受各种技术条件的限制，没有实现真正的工业化应用。随着技术的创新和发展，以及降低生产成本和环保方面的要求，高固含量漆包线漆的开发和应用越来越受到行业人士的重视。下面，就高固含量漆包线漆的应用在降低生产成本、环境保护方面的作用和意义，以及应用上的一些技术特点，分别加以阐述。二、高固含量漆包线漆应用的商业价值前文已经提到，使用高固含量漆包线漆，可以降低生产成本，举个简单的例子，生产相同数量的漆包线，在不考虑漆包过程中炉膛内损失，用固体含量30%的漆需要100千克，同样条件下用固体含量50%的漆则只需要60千克，如果不考虑树脂和溶剂成本的差异，其在降低成本上的作用是显而易见的。同时，由于使用更少数量的漆和漆中溶剂成分的减少，用于加热使溶剂挥发消耗的电能也同比减少，至于树脂交联固化所需要的能量，绝大部分可以由挥发的溶剂经过催化燃烧后生成的热量，通过漆包炉的热风循环和能量传递系统提供，额外的电能消耗是很少的，可见，使用高固含量漆包线漆，还可以起到节能降耗的作用。下面，就以生产1吨漆包线为例，说明高固含量漆包线漆在降低成本和节能降耗方面的作用，如下表所示。表1 高固含量漆降低成本及节能降耗项目常规固含量漆高固含量漆固体含量35%45%耗漆量80.0 KG62.2 KG节省成本（80.0-62.2）*20 = 356 RMB挥发溶剂量52.0 KG34.2 KG溶剂挥发耗热量39416千焦25923千焦节省电能（39416-25923）/3600= 3.7度备注：1） 以线规1.00毫米为例，当外径为1.0846时，漆膜的重量百分比是2.8%左右； 2）漆按假定的平均20 RMB/KG价格计算； 3）计算溶剂挥发耗热时，溶剂以甲酚来计算，其比热为2.0KJ/kg.K，蒸发热为438.0KJ/kg1。从表1可以看出，每生产1吨漆包线，用固体含量45%的高固含量漆包线漆，比用固体含量35%的漆，可以节省成本356元，节省电能3.7度左右。此外，使用高固含量漆包线漆，由于用漆量的减少，还可以在一定程度上降低运输成本。综合以上，高固含量漆包线漆的应用，在降低成本和节能降耗等方面的作用还是相当显著的，有利于漆包线厂家降低生产成本，提高经济效益。三、高固含量漆包线漆的应用与环境保护进入21世纪后，环境保护的绿色浪潮正在席卷全球，漆包线生产对环境的影响一直是人们关注的重要话题。目前国内生产漆包线几乎都是用有毒溶剂漆，绝大部分以甲酚、二甲苯、溶剂油等为溶剂的，这些溶剂都是有毒性的，毒性级别为一级和二级(见表2)。表2 溶剂毒性级别溶剂名称毒性级别允许放空量(mg/m3)甲酚一级20二甲酚一级20溶剂油二级150二甲苯二级150目前全国每年要消耗8万吨左右的漆包线漆，以每吨漆用有机溶剂为70%计算，加上生产中释放及清洗消耗，我国漆包线行业每年要用掉甲酚、二甲苯、溶剂油等有机溶剂6万多吨，大部分排放在工厂周围，或通过催化燃烧以废气方式向大气排放，对人体健康及环境都造成了相当大的危害。漆包线和漆包线漆生产企业在意识到环境保护的重要性之后，也都在纷纷采取措施，以减少生产、储运、清洗过程中有机溶剂及其废气的排放对环境产生的危害。其中，使用高固含量漆是行之有效的办法之一。我们来进行一个简单的计算，还以每年消耗8万吨漆包线漆（固体含量30%）为例进行说明（表3）。表3 高固含量漆与环境保护项目漆A漆B漆C固体含量30%45%60%漆消耗量8万吨5.3万吨4万吨溶剂及废气排放量5.6万吨2.9万吨1.6万吨从表3可以看出，使用固体含量45%、60%的高固含量漆与固体含量30%的漆比较，每年向环境排放的溶剂及其废气可以分别减少2.7万吨、4万吨之多，特别是将固体含量提高到60%以后，排放量只有原来的1/3，效果相当显著。随着漆包线产量的日益增加，溶剂及其废气等污染物的排放量也在逐年增加，高固含量漆的推广和应用，将在很大程度上减轻由此带来的环境压力。四、高固含量漆包线漆的应用特点前言部分已提到，为了减轻漆包线漆及漆包线生产过程对环境产生的污染，产生了一批新的漆包线技术，表4所示。表4 漆包线新技术技术环境影响涂线方式线的质量总体性能高固含量漆一般现行多道涂漆法优良优良环保溶剂漆较小现行多道涂漆法尚可优良水性漆较小现行多道涂漆法或电泳涂漆差差热熔树脂很小热熔树脂法尚可尚可挤出树脂很小挤出树脂法差差1） 环保溶剂漆，是使用低毒环保溶剂来代替甲酚、二甲苯等，由于这类溶剂不能很好地溶解现在配方工艺制造的漆基树脂，必须重新设计配方及工艺，使其既能被溶解，达到一定的固体含量，又不降低漆包线漆膜性能，这有一定的技术难度，并且这类环保溶剂在价格上相对昂贵；2）水性漆，一方面是由于漆基性能存在局限性，另一方面，水的汽化热比有机溶剂高，使漆包线烘干时耗能也较高，出线速度慢，致使漆包线生产成本提高而难以推广；3）热熔树脂，制成的漆基树脂不加溶剂，常温下是固态，必须加热到较高温度才能变成可以涂线的液态，由于长期加热，树脂易固化，所以要解决树脂的配方问题。采用这种方法还必须对现有的漆包机进行改造，增加一套树脂熔融加热模具涂漆装置，此外，对现有漆包炉的加热系统也必须进行改造，以保证在没有溶剂催化燃烧的情况下使树脂完全固化；4）挤出树脂，首先挤出料必须是热塑性树脂，目前只限于耐热性低的聚酯、聚氨酯等品种，且只能做大规格漆包线，要工业化生产，还有很多质量上、技术上的困难要进一步克服； 5）粉末涂料，需要把树脂制成很精细的粉末，采用硫化床法或静电法涂覆在线上。目前还只能限于变压器用的大规格扁线，主要技术问题是漆膜一次形成后的多孔性、漆层较厚、漆层的均匀性难以控制，耐电压低等问题有待完善。以上这些漆包线新技术，有些是由于漆基（树脂）自身性能的局限或成本原因，还有就是这些技术大多基于新的设备，需要漆包线生产商改造或投资新的技术装备，这就是为什么这些新产品未能大量推广和应用的原因。高固含量漆包线漆的应用虽然还不能完全消除对环境的影响，但是在线的性能、应用方式和生产效率上不存在任何问题，同时还能降低成本，特别是随着模具制造技术的精细化和漆包设备的优化创新，为高固含量漆包线漆的应用提供了更为充分的技术保障。所以，高固含量漆包线漆的使用越来越受到更多漆包线生产商的青睐。通常情况下，漆包线的生产过程是，漆液通过毛毡或模具涂覆到导体（铜线或铝线等）上，经过炉膛烘烤固化成膜，形成漆包线，为了得到光滑平整、固化完全的漆膜，漆液合适的粘度和良好的流平性是至关重要的。高固含量漆包线漆随着固体含量增加，溶剂的减少，产生的两个直接后果是，溶剂对树脂的溶解和稀释作用有所降低，同时漆液粘度升高，流平性下降，因此，与常规漆包线漆相比，高固含量漆包线漆在应用上具有自身的一些技术特点和要求。具体来说，可以归纳为以下几点：1）由于漆液粘度较高，一般不适合毛毡涂漆，用毛毡涂漆容易堵塞毛毡，适宜采用模具方式涂漆；2）不适合涂覆细线，涂覆细线时可能会因为阻力较大导致断线，适合应用在大一些的线规上；3）涂线设备最好带有加热装置，通过提高漆温保证合适的粘度，现在的漆包机大多带有加热装置；4）在保证绝缘层总厚度的条件下，宜采用增加每道配模厚度，减少配模道次的方式进行配模；5）由于较高的固体含量和粘度，为了保证充分的流平和完全固化，宜采用低炉温低线速的方式涂线。当然，实际应用时要具体情况具体对待，某些品种的高固含量漆包线漆，只要粘度合适流平性良好，完全可以采用与常规漆包线漆一样的方式进行涂覆。五、高固含量漆包线漆产品介绍作为全球最大的绝缘漆产品提供商，ALTANA集团不断致力于产品的持续改进和创新，在高固含量漆包线漆领域，已经开发的成熟产品有Terester C 966-45HVS、Terebec SL225-44、Teramide A 3737-45等。艾伦塔斯电气绝缘材料（铜陵）有限公司通过不断的自主创新和研发，近些年推出的两款高固含量漆包线漆产品Tongsold 240/50和Tongvar 355/45也得到用户的广泛欢迎。Tongsold 240/50是一种聚氨酯漆，通常，聚氨酯漆用来涂覆小线，而Tongsold 240/50由于具有较高的固体含量和粘度，可以用来涂覆0.20-1.20mm线规的漆包线，其性能如下表所示。表5 单涂Tongsold 240/50性能固体含量49-51%（3g1h180）粘度3500-5000mpa.s（20）机型SICME SV1000线规1.06mm配模1.11 1.12 1.13 1.14 1.14 1.15 1.16 1.17（8道）漆温40炉温550车速80m/min表面良好漆膜厚度65m热冲18030min 1D pass软化击穿