中压环氧树脂绝缘件APG工艺浅谈
作者：袁端磊刘亚娟史鸿威
来源：《科技创新导报》2011年第22期
摘要:APG技术目前主要应用于生产中压环氧树脂绝缘制品APG工艺不仅能有效提高生产效率,而且所得制品质量高、尺寸稳定性好,特别适用于中压环氧树脂绝缘件的大规模生产。本文从艺原理,基本特点,和制造现状,简单介绍了APG技术。
关键词:中压环氧树脂绝缘件APG技术
中图分类号:TQ32 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)08(a)-0060-01
引言
APG技术目前主要应用于生产中压环氧树脂绝缘制品,尤其是应用于真空断路器用固封极柱,复杂、薄璧、多方位抽芯的产品更具优势。当前国内外高压开关正向免维护、复合化、小型化、长寿命、高性能发展。采用APG技术生产中压绝缘制品更显示出突出的技术优势和广阔的发展前景。所以近年来在国内外得到迅速发展,产品涉及5kV固封极柱、支柱绝缘子、带电显示器用绝缘子、触头盒、隔墙套管、转轴、真空断路器的真空筒、盆式绝缘件、电流互感器等。
1 APG技术简介
APG即液态环氧树脂自动压力凝胶,是在环氧树脂真空浇注工艺的基础上发展起来的,是压力凝胶工艺(PG)技术的一种型式。压力凝胶工艺(PG)技术是瑞士Ciba-Geigy公司于1957年发展的一门技术。七十年代初,又对PG技术进一步加以完整,形成了自动压力凝胶工艺(APG)技术。APG工艺过程包括三个过程:前期混料、自动压力凝胶、成型后固化。
2 APG工艺原理
金属嵌件装模后,将模具温度予热到比环氧树脂混合料的温度高80～100℃,即达到140～160℃。然后通过APG设备的加压系统,将贮料罐内的环氧树脂混合体系(已经过真空脱泡处理)通过管道压入模腔内,使环氧树脂混合体系与模具的高温模壁发生快速的热交换。由于,靠近模壁的环氧树脂混合料短时内达到高温状态,从而导致环氧树脂混合料从模具壁附近开始迅速发生固化反应而凝胶化,并向模壁发生固化体积收缩。环氧树混合料的固化收缩部分,即由模腔中心,仍处于压力下的液态的环氧树脂混合料来快速补充。整个模腔内的环氧树脂混合料的凝胶收缩,则由贮料罐内加压的环氧树脂混合料来加以恒定的补充。直到整个模腔内的环氧树脂混合料全部凝胶化后,整个系统才解除压力。
环氧树自动压力凝胶工艺(APG)技术的独特之处是,通过连续的对环氧树脂混合料加以恒定的压力,达到强制补充固化收缩的目的。这一过程是在很高温度的模具内完成的,从而使高反应活性的环氧树脂混合料,在短时间内迅速凝胶化。因此,制品表面无缺陷,内应力较低,固化物致密、一致性好,尺寸精度高,机电性能优异,产品合格率高。由于凝胶化时间一般在几分钟至几十分钟(根据模具大小而不同)内完成,可大大提高模具利用率,缩短生产周期。由于,APG工艺是在一个整体密闭的系统装置中进行的,对环境污染,节省能源、节省工时。
3 APG工艺基本特点
(1)环氧树脂混合料在室温条件下(25℃),其系统的适用期为1～2天；在40℃～45℃下适用期为6～8小时；而在高温条件(140～160℃)下,该配方体系则是高反应活性的,在短时内即快速凝胶,以可靠的设备和工艺参数加以控制和保证。(2)制品的模具温度高于环氧混合料体系的温度约80～100℃左右,使固化反应的凝胶过程,自模具壁开始向中间环氧树脂混合料扩散。(3)在整个环氧树脂体系固化反应的凝胶过程中,保持混合料的压力,使环氧树脂混合料体系在恒定的压力下挤入模腔,对补充体系在凝胶过程中的体积收缩而形成的空隙。
4 国内APG技术的发展过程
4.1 组织研发阶段(1987～1997年)
这个阶段用了整整十年的时间进行APG技术有组织、国产化的攻关工作。自上海华通开关厂引进成功以来,引起国内行业中的重视,纷纷组织出国考察和准备进口成套设备,国外有关厂商也积极宣传,准备占领中国市场。
4.2 积极推广阶段(1998～2001年)
有了前面多年的不懈努力和拼搏,APG技术的国产化中的各个关键环节已经有了雏形,在推广过程中研究所、开关厂、设备、树脂、填料共同努力,进行国产化工作。加之全国推行的农网改造工作,使中压开关相关的绝缘件需求量大增,大大促进了APG技术的使用,这期间许多以生产SMC、DMC绝缘件为主的企业,开始进行APG技术的尝试。
4.3 迅速发展阶段(2002年～至今)
2002年至今,是我国APG技术迅速发展的阶段,无论是开关产品上的使用、设备的数量、模具的副数、树脂的提供、均创出新高。APG技术被普遍认识、广泛应用。随着免维护、高寿命、复合化、小型化等一系列的新理念推出,大大推动了中高压绝缘件采用APG技术生产的热潮。
5 国内中压环氧树脂绝缘件APG制造现状
目前国内制造中压环氧树脂绝缘件的企业不下千家,其中具备一定规模及特点的有如下几家:
5.1 常州国电森源绝缘电器有限公司
常州国电森源绝缘电器有限公司在国内最早进行APG工艺制造固封极柱样品的试制,2003年8月成都森源开关有限公司采用常州国电森源绝缘电器有限公司试制及生产的固封极柱,配ZN口-12/1250-31,5型户内高压真空断路器在“机械工业高压电器产品质量检测中心(沈阳)”试验站通过了型式试验。现在工艺成熟,已有批量生产销售。
5.2 厦门华电开关有限公司
厦门华电公司生产中压开关所需固封极柱及绝缘件,均由其公司内部生产供给,该公司生产中压固封极柱及绝缘件全部采用APG工艺,引进世界领先的德国HEDRICH公司真空混料设备,锁模机采用瑞士Vogel公司的产品。
5.3 厦门耐得公司、常州恩贝德公司
厦门耐得公司原本是专业生产APG模具的公司,在发展过程中,逐渐开展了中压APG生产固封极柱及绝缘件,目前该公司有大小成型机30余台,年产值一亿多元。由于看好APG制造绝缘件市场,无锡西门子公司也投入大量资金,与厦门耐得工贸有限公司合作成立了“常州恩贝德公司”,专门从事APG环氧绝缘件的生产。
5.4 上海雷博司电器有限公司
该公司专业从事12～40,5kV中压开关绝缘件、126kV～252kV高压GIS用环氧绝缘件产品的研发和制造200多品种的高压GIS用绝缘件。其中压绝缘件全部采用APG工艺生产,具备较大的产量与较好的质量,其产品主要销售对象为跨国公司,并出口至美国、日本、芬兰、挪威、澳大利亚、印度、新西兰等国家。
6 结语
与真空浇注工艺相比,APG工艺不仅能有效提高生产效率,而且所得制品质量高、尺寸稳定性好,特别适用于中压环氧树脂绝缘件的大规模生产。随着我国中压开关市场的不断发展及农网的改造升级,中压开关需求不断增大,中压环氧树脂绝缘件APG工艺迎来了更大的发展机遇。
