自粘漆

自粘漆主要分為醇溶自粘漆和熱熔自粘漆，是漆包線漆的一個大類，作為複合塗層漆包線的外塗層已廣泛套用。

基本介紹

• 中文名：自粘漆
• 外文名：Bondcoats

背景

自粘性 漆包線是本世紀 4 0 年代問世的。 起初僅用於電視機偏轉線圈 , 品種主要是 A 、 E級 縮醛類 自粘漆 包線 。由於其特殊的加工性 , 使得 線圈的 製造簡便易行 , 既節 約了勞 動 力和原材料 , 又減 少了 由浸漬過 程帶來的環 境污 染 , 並且 易於 工業 自動化 。 因 此 , 自粘漆包線 發 展很快 , 國外 已有各 種耐熱等級的 自粘性漆包 線 。 應 用範圍 已擴展到 電器 , 儀表 , 電機 等領域 。 是近年來研 究的一個 非常活躍 的方 面 。國 內對 自粘性 漆包 線的開發 始於 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 了環氧類 , 聚酞胺類 自粘漆包 線 。 品種 少 , 耐熱等級 低 , 應 用范 圍小 。 為 此我 們研 制 了一種新 型 自粘 漆包線 漆 。 用 該漆塗 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、通電、烘烤加熱下實現線與線之間的粘合成型，主要套用於無骨架線圈的製造，目前大量套用在電機、電視機、顯示器的偏轉線圈領域。近年來，隨著產品設計水平的提高，電機、電器和電子產品朝著體積小的方向發展，線圈在使用過程中會產生非常大的熱量，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、化學性能以及適應高速自動繞線、機械嵌線所需的耐加工性能外，還必須有優良的耐熱性。但是在高耐熱等級(如 H 級)的自粘漆的研製發展上，中國與國外先進水平相差很遠，甚至還有進一步拉大距離的可能，國內所需的高耐熱自粘漆基本上依賴進口。因此，研製並最終生成出符合技術標準及套用要求的高耐熱自粘漆，徹底替代進口產品，具有重大的現實意義。

在各種用作自粘漆料組分中，由於縮丁醛在高溫下的粘合強度較差，環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向聚醯胺樹脂。對於全芳香族聚醯胺樹脂，其主鏈結構中沒有可以粘結的單元，即使是升溫至260 ℃，它也不會相互粘結成型；全脂肪族聚醯胺樹脂雖然有很好的粘結能力，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。

缺點

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短路引起的繞組損壞也明顯增高，為了解決突發短路給繞組帶來的損壞，增強線圈的機械強度，自粘換位導線應運而生。 自粘換位導線，它多是由奇數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向換位並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上四個面塗敷自粘漆而形成的複合塗層漆包線。 當繞組經氣相干燥後，漆包線會粘結成一個整體，從而提高了繞組的機械強度，進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）自粘換位導線由於四面均塗自粘漆，經固化後自粘漆大量溢出，堵塞油道，影響變壓器散熱效果，甚至對變壓器局放也產生不良影響；（2）由於導線四個面塗漆，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，單面塗自粘漆的漆包線應運而生。

單面自粘漆包線的主要技術要求

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塗環氧自粘漆，唯一的差別是後者僅在導線的寬面塗自粘漆而窄面不塗。 單面塗自粘漆的基本要求：

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

自粘漆膜寬度：對於單面塗自粘漆的漆包線，自粘漆膜到底應塗多寬，目前各變壓器廠家都無標準，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。通常塗覆寬度為導線寬度的60%。

直流電阻率：當導線的屈服強度 Rp0.2≤240 MPa 時，在 20℃時的直流電阻率應不大於 0.017241Ω· mm2/m；當導線的屈服強度 Rp0.2>240 MPa 時，在20℃時的直流電阻率最大應不大於 0.01740Ω· mm2/m。

附著性試驗：應將漆包扁線拉伸 15%，絕緣失去距離應小於 1×導體寬邊尺寸。

熱衝擊：扁線在直徑為六倍於導體窄邊尺寸的圓棒上進行寬邊彎曲後，絕緣應不開裂。對 120 級縮醛漆包線，最小熱衝擊溫度為 155℃。

擊穿電壓：室溫下，五個試樣中至少應有四個在小於或等於表 1 規定的電壓下不發生擊穿，另一個試樣在小於表 1 規定值 50%的電壓下不應發生擊穿。用戶要求時，應進行高溫試驗，縮醛漆包線的高溫試驗溫度為120℃。

單面自粘導線的主要試驗及方法

漆包線粘合強度試驗：要 求 在 105℃ 下 繃 緊 狀 態 時 兩 根 導 線 間 的 最 小 粘 合 強 度 為5N/mm2。試驗程式如下：兩根導線（每根長約 200mm）在平台上仔細伸直，兩根導線寬面上下重疊搭接在一起，搭接長度 25㎜。然後放進一個帶 1N/mm2 壓力的夾緊裝置中。導線在（120±5）℃下固化 20-24小時，整個固化過程中壓力應為 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 分鐘內結束。

導線的整體抗彎試驗：

（1）試樣的製備：準備三根長度為 450-600mm 的連續換位導線或組合導線試樣。每根試樣的長度：對換位導線，n<33 的連續換位導線為 450mm；n≥33 的連續換位導線為 600mm。組合導線取 450mm 長。每根試樣應從原線盤上剪取，不要彎折導線。 採用適當方式將導線股固定。

熱處理：通過一個裝置，將導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℃空氣循環烘爐中處理 24 小時，或在 110±5℃下處理 48 小時。之後在室溫下冷卻至少 6 個小時。

（2）試驗方法：每個試樣應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線坍塌為止。支架之間的距離 d 取 150mm 或 300mm，對連續換位導線取決於線股數。

N<33 的連續換位導線為 150mm；N≥33 的連續換位導線為 300mm。對組合導線 d 取 150mm。導線的抗彎試驗在變壓器油或矽油中進行，試樣應在油中放置 30 分鐘左右，使試樣和油溫一致時，即可進行試驗。導線在常溫下進行固化前和固化後的兩種彎曲，固化後的導線還需在105℃進行抗彎試驗。 繪製承載與彎曲曲線圖，即應力與撓度曲線圖，試驗結果取平均值。

單面自粘導線的套用

單面自粘漆包線根據其用途，分為兩種：a)用於自粘組合導線：此時僅在縮醛漆包線的一個寬面上塗自粘漆，另一個寬面和兩個窄面不塗自粘漆，這是真正意義上的單面自粘漆包線，組合時，兩個塗有自粘漆的面貼在一起，再包絕緣紙形成組合導線。b)用於換位導線：此時需在縮醛漆包線的兩個寬面上塗自粘漆，兩個窄面不塗自粘漆，嚴格講這時應叫兩面塗自粘漆的漆包線，但人們仍習慣稱為單面塗漆。使用單面自粘漆包線生產的自粘組合導線和自粘半硬換位導線在我國雲廣±800kV 和寧東±660kV 直流輸電工程中已成功首次使用，並且在不遠的將來其必將取代傳統自粘漆包線而廣泛套用。

單面塗自粘漆的漆包導線，通常自粘漆塗覆寬度為導線寬度的60%左右，漆膜厚度根據自粘組合導線和自粘換位導線的套用而分別取 0.02mm 和 0.04mm。自粘導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，它直接決定單面自粘導線是否合格。 經大量試驗數據分析和研究，使用國產自粘漆的導線，其判定指標如下：（1）105℃單面自粘漆包線的粘合強度不小於 5Mpa;（2）導線整體抗彎試驗:常溫下，固化後的抗彎力應是未固化時抗彎力的 6 倍以上；導線在 105℃時油中的抗彎力應為常溫時未固化導線抗彎力的 4 倍以上。

但是，近年來對變壓器突發短路的越來越重視，對變壓器抗突發短路的能力也越來越高，變壓器廠家甚至要求在導線在 120℃的指標也能達到上述要求。據筆者了解，國外導線廠家已可以達到上述指標，而影響上述兩個指標的關鍵因素是自粘漆，國產自粘漆在溫度升高的過程中，粘結強度衰減過快，已成一大隱患。因此國內生產自粘漆的廠家對此必須高度重視，儘快提高自粘漆的質量，從而提高導線在高溫下的粘結強度，進而提高導線的抗短路能力。

自粘漆性能測試

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

(2)流平性：將 0.1×80×100 mm 銅片用酒精洗乾淨後，晾乾備用。準備原漆一份，把備用銅片放在漆液內浸 1 min，取出掛在理化室內把多餘的漆流去後，放置在 180±3 ℃恆溫箱內，烘焙 30 min 後取出，觀察塗片的色澤變化(或與前批漆板對比)，漆膜不應有堆積和微粒、雜質現象。

(3)固體含量：玻璃皿直徑 7.5 mm，高約 15～20 mm，預先在 120 ℃烘箱中加熱 30 min，在乾燥皿中冷卻後稱量，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 後，水平放置在 180 ℃烘箱中，加熱 1 h。試樣取出，放在乾燥皿內冷卻到室溫，再稱量計算固含量。

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

自粘性漆包線性能測試

(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，加熱處理後，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，漆包線浸液長度應為 5 m。然後將溶液作為正極，試樣的導體作為負極施加 12 V 直流電壓 1 min，檢查產生的針孔數。

(3)粘結力：將漆包線樣品緊密繞制在直徑為 3.0 mm 的拋光圓棒上，繞制圈數為 45 圈，加線上圈上的負荷為 0.5 N，然後將螺旋線圈樣品放入 170±2 ℃的烘箱中加熱 30 min，取出冷卻至常溫後，在其下端垂直掛上負荷來測定試樣是否能承受規定的負荷。測得粘接斷開(第一圈和最後一圈除外)時的負荷即為粘結力。

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

塗漆工藝對漆包線性能的影響

首先是塗漆的道次，由於重力作用在漆層厚時非常突出，所以一般要採取“薄漆多塗”才能形成良好漆膜。塗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，生產細規格線時，塗漆道次的多少直接影響外觀和針孔等性能。

其次是蒸發區的溫度，如果蒸發區溫度低，漆包線的表面形成縮漆毛，這是因為銅線塗漆後線上上形成一層均勻的漆液，如果不迅速焙烘成膜，由於漆液的表面張力和潤濕角作用造成縮漆，當蒸發區溫度低時漆液的溫度也低，溶劑蒸發時間長，漆液在溶劑蒸發時的運動性小，流平性差；當蒸發區溫度高時漆液的溫度也高，溶劑蒸發時間短，漆液在溶劑蒸發時的運動性大，流平性好，漆包線的表面就光滑；如果蒸發區溫度過高，則塗好漆層的銅線一進入烘爐其外層的溶劑就急速蒸發使漆基樹脂很快形成“凍膠”從而阻礙內層溶劑繼續向外遷移，結果內層大量的溶劑隨著線的行進進入高溫區後受到強制性揮發或沸騰，破壞了表層漆膜的連續性，造成漆膜的針孔、氣泡等質量問題。

除了上述因素外，固化反應非常重要，它直接關係到漆包線的多項性能。銅線經蒸發區後進入固化區，主要發生的是漆基的交聯固化，固化反應中，溶劑氣體的密度大或氣體內的濕度大都影響結膜反應，使漆膜耐刮性，固化不足或固化過度都將使粘結強度受到破壞。漆膜的適當固化，主要取決於烘焙時間(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。採取同樣的行線速度和烘焙溫度，同一種漆對於不同線徑的銅線，固化程度是不一樣的，從實驗中發現烘焙溫度不變時，線徑與線速滿足經驗值D(mm)×V(m/min)= 16~20 時， 漆膜固化較充分。

(1)篩選合適的共聚醯胺熱熔膠及溶劑體系，通過復配各種助劑，控制合成工藝條件，研製了可用於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)該面漆與聚酯醯亞胺底漆在有關線纜廠進行了工藝性試塗，經塗覆、固化後的漆包線各項性能指標均合格，無表面缺陷，粘結性能好，耐熱等級達到 C 級(180 ℃以上)。