漆包線生產工藝及技術的新進展

凌春華，李 福

(上海電纜研究所，上海200093)

0 引言

近年來在漆包線行業中，除了變頻電機用耐電暈漆包線正在興起外，新品種出現并不多，其主要原因是目前沒有開發出新型的高聚物材料。因此近40年來，漆包線漆的新品種開發也很少，大多在改性方面做些工作。另外一個原因是現有漆包線的品種(從 A 級、E 級、F級、H 級、200級、220級、240級等)基本上已能滿足市場需求。因此，大多數漆包線生產廠家在質量提高及成本降低等方向展開了激烈競爭，主要表現在生產中采用先進的設備，提高工藝控制技術及控制污染等方面，使漆包線生產技術提高到一個新的臺階。

1 漆包線涂漆工藝及設備的改進

(1)拉絲—漆包聯合作業普遍采用。國外漆包線生產廠普遍采用拉絲工藝與漆包涂漆工藝串聯起來生產漆包線，其主要有以下優點:

①拉絲—漆包聯合作業時，拉絲方向與涂漆方向相同，導線表面不會形成倒刺，有利于涂漆質量提高;

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

③進線規格減少，從而減輕了拉絲工序的壓力，降低了生產成本;

④進線規格大，放線容量大，減少了換盤次數，不但減輕了工人勞動強度，而且漆包線連續的長度可大幅度增加，從而提高了產品質量穩定性。

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

圖1為漆包線涂漆工藝的能耗和DV值關系。從圖中可以看出，提高DV值可使能耗下降，這種影響對于小規格產品更為顯著。

圖1 DV值與能耗的關系

(3)大容量放線及收線。采用拉絲—漆包聯合生產，裸銅線放線盤容量每盤可達1 500～2 000 kg，收線盤容量每軸(盤)可達400 kg(見表1)。這無論對漆包線的生產者和使用者都感到方便和滿意，因為提高了生產效率，降低了耗損。

表1 漆包機大容量收線情況

(4)自動換盤收線。由于高速生產漆包線，收線時人工換盤已不可能，普遍采用了自動換盤系統，可達到定長、定重量收線，使漆包線每軸容量一致，便于用戶使用。

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

(6)采用模具涂漆。用模具法涂漆具有質量穩定、降耗、節能、增效等優點，因此，越來越多被廣大漆包線企業所認同及采用。

(7)采用恒溫、循環、過濾、自動補加溶劑及定量系統和管道供漆系統。漆的粘度隨季節而變化，將影響涂漆質量，所以國外漆包機箱都有加熱恒溫系統。為了長期保持漆的純凈，在循環計量泵供漆時，回路中增加過濾裝置及補加溶劑系統，使涂漆質量和上漆量始終保持恒定，從而保證了漆包線的漆膜質量的一致性。

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間氣味，保護周圍的環境。

(8)使漆包爐催化燃燒熱風循環系統更加高效節能。漆包爐的設計獲得了更加合理及進一步改進，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)，從而使單位產量電能消耗大幅度降低，例如MAG公司在設計中增加了后續燃燒裝置，在排廢前再裝一個催化器，進行二次催化燃燒，確保溶劑得到充分燃燒干凈，排出的尾氣熱能進行再利用。

(9)復合涂層漆包線及其漆包機的應用日益發展。國外二涂層、三涂層的復合漆包線已獲得普遍應用，國內復合漆包線也日益得到了發展。為此，復合涂層漆包機需求量也越來越大。它可以生產需要不同爐溫烘焙的復合漆包線，例如自粘性漆包線、耐冷媒復合漆包線、變頻電機用耐電暈漆包線和自潤滑漆包線等。

(10)改進表面涂潤滑劑的裝置。雖然自潤滑漆包線漆已研制成功，但應用很少，目前國內外絕大多數生產廠仍使用涂潤滑劑的方法來潤滑漆包線表面，潤滑劑及涂覆裝置也得到不斷改進。國外MAG公司等開始采用模具或計量儀器來控制涂潤滑劑，使漆包線表面潤滑劑含量控制在合乎用戶要求的范圍內，而且均勻一致。

(11)采用電腦控制漆包機及生產車間的生產。國外漆包機發展趨勢是用電腦控制各個工序參數，如退火爐及催化燃燒熱風循環爐各部位溫度、拉絲—漆包速度、漆層厚度、在線監測各種數據及各種報警裝置等，開發的軟件使生產線能按不同品種、不同工藝運轉，并且通過電腦監控生產車間的所有漆包機，進行半自動化生產，從而減少生產人員，降低了成本，提高了生產效率。

(12)普遍采用在線監測裝置。為了使漆包線生產過程中質量得到及時控制，國外漆包機上普遍裝有在線監測裝置。國內也有部分廠家增加了部分在線監測裝置，主要有:

①外徑在線檢測，確保漆包線外徑尺寸一致，例如用激光測徑儀連續測量外徑;

②粒子在線檢測，確保涂漆均勻;

③高壓和低壓針孔(漆膜連續性)在線檢測，以保證漆膜質量;

④其他如增加斷線報警、裸線報警、超溫報警、漆位報警等在線檢測輔助裝置。有的廠家在生產線上還裝有電視監視系統，觀察各關鍵部分的運行情況。

2 環保技術的進展

目前漆包線行業用漆中有三分之二是有毒溶劑，因此，必須進行改進。目前除了在催化燃燒、熱風循環烘烤不斷改進之外，還對其他無(少)公害漆包工藝技術進行研發并取得了如下的一些進展:

(1)高固體含量漆的應用。在漆包線制造行業，最終的目標是完全不用有毒溶劑，但在目前往往采取通過提高漆的固體含量和降低粘度，來達到節約部分溶劑的目的，即在制漆時減少有機溶劑甲酚及二甲苯的用量，也就是提高漆的固體含量。通過10多年的努力，目前可把原有漆的固體含量提高5% ～20%，達到35% ～50%。例如:日本生產的Dcrcoat E-230型聚酯漆固體含量到50%;而德國Dr.Beck公司生產的TerefecF60固體含量已達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約溶劑，而且也可節約能源、減少涂漆毛氈消耗，目前已被各國普遍采用。

上海電纜研究所研制成功固體含量達到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，也引進了國外高固體含量35%～40%的各種漆包線漆。但有很多廠家，因線規格多、批量小、穿模困難等原因未被采用。可喜的是，近年來采用模具涂漆工藝，高固體含量漆的應用已日益增多。

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

(3)水溶性漆的應用。因有機溶劑有毒性及易燃易爆性，為此設法用水做溶劑來制備漆包線漆。國內外開展了不少研究，很多化學家對水溶性樹脂的合成工作進行深入的研究，主要的難度在于既要把溶解于甲酚及二甲苯的漆基樹脂改成能溶解于水的高分子，又要使涂成的漆包線的機械性能、電性能、耐化學等性能保持原有指標。上海電纜研究所經過多年研究，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，取得良好社會效果。我國也引進了Dr.Beck公司的水溶性聚酯亞胺漆包線漆的制造技術，但因其在水溶性方面的高分子合成用原材料成本較高，使其造價也很高了;另一方面，水的汽化熱比有機溶劑高，這使漆包線烘干時耗能也較高，出線速度慢，導致漆包線生產成本提高，因而難以推廣，但隨著人們對環境保護問題日益迫切需要解決，該方法將會為人們所重視。

(4)無溶劑漆的應用。為了徹底消除公害，最好不用溶劑，在這方面研究開發的方法有熱熔樹脂法、擠出樹脂法、粉末硫化床涂敷法等新工藝:

①熱熔樹脂法的應用。制成的漆基樹脂不加溶劑，常溫下是固態，加熱到180°C左右才能變為可以涂線的液態。由于樹脂長期加熱易固化，所以要解決樹脂的配方問題，使之在180°C左右不固化，而在烘爐中高溫下才固化。我國從德國Dr.Beck公司引進了這種產品制造技術(但該樹脂中仍含有10%的有機助溶劑)。采用這種方法必須增加一套樹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別產品;另外，由于漆層均勻性控制難，只能涂制大規格的漆包線。

②擠出樹脂法的應用。現有的漆包線傳統制法都是“漆液—多道涂線—烘干固化”的工藝模式，主要是在漆層很薄的情況下進行，以保證漆層的均勻性及減少針孔。由此聯想是否能用擠塑料線一樣的方法制造漆包線呢?這樣可不用有機溶劑，徹底解決溶劑的公害問題。瑞士Maillerfer公司與德國Dr.Beck公司合作研制出一套擠出流水線來制造漆包線，關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，并只能做大規格漆包線;其次，要工業化生產，還有很多質量上、技術上及經濟上的困難要進一步克服。

③粉末涂敷法的應用。為了消除有機溶劑的公害，粉體涂料在涂料行業已有大量的應用，用在漆包線方面也進行了不少研究。這種方法需要把樹脂制成很精細的粉末，并采用硫化床法或靜電法將其涂敷在線上。目前該方法還只限于變壓器中使用的大規格扁線上，主要技術問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的公害問題，改善人們的生產、生活環境，國內外制漆及漆包線行業都在大力開展無(低)公害漆包線漆的研究，盡管有技術上及經濟上的各種困難，但未來總的趨勢是向不用有機溶劑新的生產工藝方向發展。

3 結束語

從上述可知，目前國內外漆包線制造商主要研發重點在于如何采用先進的漆包線生產設備，加強工藝技術的改進和控制對環境的污染，以提高生產率和產品質量，降低生產成本，而在這些方面還存在著不少問題，需要我們進一步改進和研究。

［1］上海電纜研究所內部研究報告.水散體聚酯漆包線漆［R］.1971.

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［3］上海電纜研究所內部研究報告.高固體含量聚酯漆包線［R］.1984.

［4］凌春華.水溶性F級聚酯亞胺漆包線漆［J］.絕緣材料通訊，1986(2):23-27.

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［9］凌春華.漆包線生產中新技術的發展［C］//電線電纜專題文選.上海電纜研究所，2001(6):1-2.

［10］凌春華.漆包線及漆行業環保技術發展動向［C］//全國絕緣材料及絕緣技術專題研討會論文集.上海電纜研究所，2006.