專利名稱：高壓電器用環(huán)氧樹脂絕緣澆注件真空壓力澆注工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓電器用環(huán)氧樹脂絕緣澆注件的澆注工藝，特指一 種真空壓力澆注工藝。
背景技術(shù)：
跨入21世紀(jì)后，中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入了一個(gè)全新的高速發(fā)展時(shí)期， 不但相應(yīng)電力需求持續(xù)快速增長(zhǎng)，電力市場(chǎng)十分旺盛，而且基于"西 電東送，南北互供，全國(guó)聯(lián)網(wǎng)"和"建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)國(guó)家電網(wǎng)"的發(fā)展戰(zhàn)略， 我國(guó)的電力電網(wǎng)建設(shè)正處于一個(gè)持續(xù)高速發(fā)展的時(shí)期，同時(shí)發(fā)展百萬 伏特高壓是我國(guó)一項(xiàng)重大的技術(shù)裝備政策，正在實(shí)施中。
這一切不僅給高壓開關(guān)制造企業(yè)帶來了廣闊的市場(chǎng)機(jī)遇，而且極 大地促進(jìn)了高壓開關(guān)行業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)和技術(shù)進(jìn)步。GIS (Gas Insulated Switchgear)全封閉組合電器以其結(jié)構(gòu)緊湊、電壓范圍廣、 運(yùn)行安全可靠等優(yōu)異特點(diǎn)，在電力工業(yè)日益向高電壓化和負(fù)載高密度 化發(fā)展的時(shí)代，向超、特高壓，大容量，緊湊型，無污染，高可靠， 智能化和組合化方向發(fā)展的進(jìn)程中，呈現(xiàn)出了極強(qiáng)的生命力。環(huán)氧樹 脂絕緣澆注件作為GIS中的關(guān)鍵絕緣部件，不僅使用量越來越大，而 且對(duì)其電氣，機(jī)械及熱等其它性能的要求也越來越苛刻，成為構(gòu)成 GIS絕緣可靠性的基本要素。
在高壓開關(guān)設(shè)備質(zhì)量和運(yùn)行可靠性方面，其中主要質(zhì)量問題之一由于GIS用盆式絕緣子等絕緣部件的制造質(zhì)量等原因，引起GIS 內(nèi)部閃絡(luò)、擊穿導(dǎo)致產(chǎn)品停運(yùn)和停電事故。在超、特高壓GIS、縮小 型GIS方面，作為核心技術(shù)的關(guān)鍵絕緣澆注件，縮痕、氣泡等時(shí)有 發(fā)生，合格率低，嚴(yán)重影響絕緣澆注件的質(zhì)量可靠性。因此提高高壓 電器用環(huán)氧樹脂絕緣澆注件生產(chǎn)工藝制造技術(shù)是高壓開關(guān)行業(yè)一項(xiàng) 重要的工作，是組織現(xiàn)代化高壓電器產(chǎn)品批量生產(chǎn)的重要條件。
目前，高壓電器用環(huán)氧樹脂絕緣澆注件的生產(chǎn)有兩種工藝制造技 術(shù):APG工藝即環(huán)氧樹脂自動(dòng)壓力凝膠工藝和環(huán)氧樹脂真空澆注工藝， 如圖1、圖2所示。
APG工藝即環(huán)氧樹脂自動(dòng)壓力凝膠工藝主要包括3個(gè)過程:混料， 自動(dòng)壓力注射，固化(一次，二次)。首先將環(huán)氧樹脂、填料和固化 劑及其他材料在混料罐中在一定的溫度、真空度下混合均勻，然后在 一定壓力下將混合好的材料注射入設(shè)置在一定溫度下并且安裝在APG
機(jī)臺(tái)上的模具中，將空氣趕出模型的同時(shí)，材料充滿模具型腔。在一 定的溫度下，材料與模壁接觸后迅速一次固化(凝膠)，在一次固化 過程中，通過注射頭連續(xù)地注料以對(duì)環(huán)氧樹脂混合料施加恒定的壓 力，保壓一定時(shí)間后脫模，然后產(chǎn)品在一定溫度下進(jìn)行相應(yīng)的二次固 化。
環(huán)氧樹脂真空澆注工藝主要也包括3個(gè)過程混料，澆注，固化 (一次，二次)。首先將環(huán)氧樹脂、填料和固化劑及其他材料在混料 罐中在一定的溫度、真空度下混合均勻，然后在一定的溫度、真空度 下將混合好的材料澆入放在澆注罐中的模具里。模具在一定溫度下， 經(jīng)過一定時(shí)間的一次固化后脫模，然后產(chǎn)品在一定溫度下進(jìn)行相應(yīng)的 二次固化。
其中，上述兩種工藝中，采用的具體溫度、壓力、真空度及固化時(shí)間，是依據(jù)具體的材料、產(chǎn)品的大小形狀等等而定，此為公知技術(shù)。
APG工藝與真空澆注工藝相比，其顯著特點(diǎn)就是使用的材料是一 次固化快的高反應(yīng)活性環(huán)氧樹脂混合料，使模具的利用率大大提高， 但是也正是這一快速固化的材料特點(diǎn)，導(dǎo)致APG工藝生產(chǎn)產(chǎn)品無法滿 足高壓，超、特高壓電器用絕緣件的電氣、機(jī)械等性能要求；同時(shí)由 于APG機(jī)臺(tái)的限制無法生產(chǎn)高壓，超、特高壓電器用的大型絕緣件的 產(chǎn)品，因此APG工藝廣泛應(yīng)用在10kV—35kV中壓電器用絕緣件領(lǐng)域， 不適合生產(chǎn)110kV—1100kV高壓，超、特高壓電器用絕緣件。
真空澆注工藝能夠確保材料在全真空下注入模具中，因此理論上 滿足高壓，超、特高壓電器用絕緣件的電氣、機(jī)械等性能要求，同時(shí) 可以滿足各種大型絕緣件的生產(chǎn)。但是由于澆注材料的固化收縮是無 法避免的，同時(shí)材料注入模具是在自然狀態(tài)下，而不同于APG工藝， 材料是在一定壓力下通過澆道連續(xù)地注料入模具的，可以對(duì)模腔內(nèi)收 縮進(jìn)行補(bǔ)償，加之絕緣件各種形狀的制約，導(dǎo)致真空澆注工藝生產(chǎn)的 產(chǎn)品外觀上時(shí)常出現(xiàn)縮痕和氣泡，而且對(duì)于大型絕緣件而言，縮痕和 氣泡等缺陷出現(xiàn)的幾率更大?？s痕不但直接影響GIS全封閉組合電器 的密封性能，而且絕緣件表面的電場(chǎng)分布也會(huì)發(fā)生畸變，氣泡不僅直 接影響絕緣件的電氣性能，而且由于在GIS的長(zhǎng)期運(yùn)行中，絕緣件表 面裸露的敞開氣泡極有可能成為各種雜質(zhì)的"集聚點(diǎn)"，勢(shì)必大大降 低GIS的可靠性，對(duì)于縮小型G I S用絕緣件，其影響更甚。
綜上所述，縮痕和氣泡等問題是高壓電器用環(huán)氧樹脂絕緣澆注件 在目前生產(chǎn)工藝下無法完全避免的，特別是對(duì)于超、特高壓電器用環(huán) 氧樹脂絕緣澆注件的生產(chǎn)更顯突出，保證真空澆注下生產(chǎn)的各種絕緣 件無縮痕、無氣泡，不但是保證高壓，超、特高壓GIS、縮小型GIS 用絕緣澆注件可靠性的關(guān)鍵，而且縮痕、氣泡等缺陷的消除或大幅減少，將使絕緣澆注件合格率的得到大幅度提高，勢(shì)必產(chǎn)生重大的直接 經(jīng)濟(jì)效益。因此，如何消除或者減少縮痕、氣泡等問題是環(huán)氧樹脂絕 緣澆注件生產(chǎn)工藝所無法回避、不得不必須解決的重要技術(shù)問題。
有鑒于此，本發(fā)明人對(duì)現(xiàn)有高壓電器用環(huán)氧樹脂絕緣澆注件的真 空澆注工藝加以改進(jìn)，本案由此產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高壓電器用環(huán)氧樹脂絕緣澆注件真 空壓力澆注工藝，以消除或者減少縮痕、氣泡等問題。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下-
高壓電器用環(huán)氧樹脂絕緣澆注件真空壓力澆注工藝，包括三個(gè)過 程混料、澆注和固化；首先將環(huán)氧樹脂絕緣澆注材料在抽真空的混 料罐中加溫并混合均勻，然后將混合好的材料澆入放在澆注罐中已加 溫的模具里，澆注罐也抽真空，且模具溫度與混料罐溫度相當(dāng)，其特 征在于模具在加溫和加壓下，經(jīng)過一次固化后脫模，最后在加溫下 進(jìn)行相應(yīng)的二次固化。
所述一次固化中，模具加壓0. 2MPa 0. 3MPa。
所述一次固化中，模具加壓時(shí)間是在凝膠時(shí)間的基礎(chǔ)上再至少施 加30分鐘。
所述環(huán)氧樹脂絕緣澆注材料在混料罐中混合的溫度為110°C-135 。C，真空度為l-10mbar (毫巴)。
所述澆注罐中模具的溫度為110°C-135°C，澆注罐的真空度為 l-10mbar。
所述一次固化中，模具的溫度為110°C-135°C。所述二次固化中，溫度為110°C-135°C。
采用上述方案后，同真空澆注工藝相比，本發(fā)明環(huán)氧樹脂真空壓 力澆注工藝的一次固化是在一定壓力下進(jìn)行的。當(dāng)混合好的材料注入 到模具中后，在一定的溫度下開始一次固化反應(yīng)，材料從液狀變成凝 膠。本發(fā)明利用材料凝膠前還呈液狀這一特點(diǎn)，當(dāng)澆注完成后，隨即
在模具的澆口上施加壓力， 一直保持至材料凝膠后。由于在一次固化 過程中增加了對(duì)澆注材料進(jìn)行加壓這一工序，所以，材料從液狀到凝 膠的轉(zhuǎn)變過程中，固化反應(yīng)進(jìn)行中不斷產(chǎn)生的縮痕會(huì)在所施加的壓力 下持續(xù)迫使材料進(jìn)行彌補(bǔ)，模腔表面無法溢出的氣泡也會(huì)在所施加的 壓力下使其破裂或遭到驅(qū)趕，從而使最終固化后的絕緣澆注件表面無 氣泡，無縮痕，具有穩(wěn)定的尺寸精度和優(yōu)異的電氣、機(jī)械性能。 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。


圖1是高壓電器用環(huán)氧樹脂自動(dòng)壓力凝膠工藝流程圖2是高壓電器用環(huán)氧樹脂真空澆注工藝流程圖3是本發(fā)明的工藝流程圖4是環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)收縮模型圖5是加壓固化示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖3所示，是本發(fā)明揭示的高壓電器用環(huán)氧樹脂絕緣澆注件真
空壓力澆注工藝，包括三個(gè)過程混料、澆注和固化(一次，二次)。首先，將環(huán)氧樹脂、填料和固化劑及其他澆注材料在混料罐中在 一定的溫度、真空度下混合均勻。此步驟中，具體材料的選擇依實(shí)際 產(chǎn)品而定，溫度、真空度的確定與真空澆注工藝一樣，依據(jù)具體的材
料、產(chǎn)品的大小形狀等等而定，此為公知技術(shù)， 一般溫度為110'C-135 。C，真空度為1-10mbar。
然后，在一定的溫度、真空度下將混合好的材料澆入放在澆注罐 中的模具里。此步驟中，溫度、真空度的確定與真空澆注工藝一樣， 依據(jù)具體的材料、產(chǎn)品的大小形狀等等而定，此為公知技術(shù)， 一般溫 度為110°C-135°C，真空度為1-10mbar。
接著，模具在一定溫度和一定壓力下，經(jīng)過一定時(shí)間的一次固化 后脫模。此步驟中，溫度、時(shí)間的確定與真空澆注工藝一樣，依據(jù)具 體的材料、產(chǎn)品的大小形狀等等而定，此為公知技術(shù)。具體加壓溫度 取決于環(huán)氧樹脂澆注材料的一次固化溫度，即與一次固化溫度相同， 一般溫度為110°C-135°C;而壓力的施加是本發(fā)明的改進(jìn)點(diǎn)，此工藝 條件為真空澆注工藝所沒有，而且，壓力大小為0. 2MPa 0. 3MPa最 佳，加壓時(shí)間主要由環(huán)氧樹脂澆注材料的凝膠時(shí)間決定，具體加壓時(shí) 間是在凝膠時(shí)間的基礎(chǔ)上再至少施加30分鐘。
最后，在一定溫度下進(jìn)行相應(yīng)的二次固化。此步驟中， 一定溫度 的確定與真空澆注工藝一樣，依據(jù)具體的材料、產(chǎn)品的大小形狀等等 而定，此為公知技術(shù)， 一般溫度為110°C-135°C。
本發(fā)明的技術(shù)思路如下環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)， 這里可以用固化過程中比容的變化來說明此問題，如圖4所示的固化 反應(yīng)收縮模型
A—B過程表示環(huán)氧樹脂材料按照配比配好，然后加熱到固化溫 度時(shí)的熱膨脹過程；這一過程是澆注之前在混料罐中的混料過程，對(duì)于環(huán)氧樹脂絕緣澆注件縮痕等問題的產(chǎn)生基本沒有影響；
D—E—F過程表示固化反應(yīng)完成，由固化溫度冷卻到室溫；這一 過程相當(dāng)于產(chǎn)品二次固化后的過程，環(huán)氧樹脂絕緣澆注件表面的縮 痕、氣泡等問題跟這一過程基本無關(guān)；
B—C—D過程表示環(huán)氧樹脂材料在固化溫度下，等溫固化反映的 收縮過程；其中B—C過程是澆注和一次固化過程；C—D過程是二次 固化過程，如果環(huán)氧樹脂絕緣澆注件在此前過程中己經(jīng)有了縮痕和氣 泡等缺陷，那么到此過程已經(jīng)于事無補(bǔ)了。 C'點(diǎn)是澆注材料的凝膠 點(diǎn)，即環(huán)氧樹脂材料由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)；C'點(diǎn)之前的澆注材 料是粘性體，而C'點(diǎn)之后的澆注材料是粘彈性體，因此，在C'點(diǎn) 之前對(duì)模具中的澆注材料加壓才有可能根本解決環(huán)氧樹脂絕緣澆注 件表面縮痕和氣泡等問題。
為了保證高壓，超、特高壓GIS以及縮小型GIS的可靠性，其 所用環(huán)氧樹脂絕緣澆注件必須在全真空狀態(tài)下進(jìn)行生產(chǎn)，因此B—C 過程中所包含的澆注過程，由于是在真空澆注罐中進(jìn)行，因此無法在 此步驟中做文章。如此只能在B—C過程中所包含的一次固化的過程 上動(dòng)腦筋、想辦法了，即在這一步驟上施加壓力，進(jìn)而形成一種新的 環(huán)氧樹脂絕緣澆注件生產(chǎn)方法——環(huán)氧樹脂真空壓力澆注工藝。這 樣，本發(fā)明環(huán)氧樹脂真空壓力澆注工藝的一次固化是在一定壓力下進(jìn) 行的。當(dāng)混合好的材料注入到模具中后，在一定的溫度下開始一次固 化反應(yīng)，此時(shí)材料還呈液狀，隨著時(shí)間的推進(jìn)，材料粘度越來越大， 直至凝膠。真空壓力澆注正是利用材料凝膠前還呈液狀這一特點(diǎn)，當(dāng) 澆注完成后，隨即在模具的澆口上施加壓力， 一直保持至材料凝膠后。 材料從液狀到凝膠的轉(zhuǎn)變過程中，由于澆口處材料上始終保持一定的 壓力，固化反應(yīng)進(jìn)行中不斷產(chǎn)生的縮痕會(huì)在所施加的壓力下持續(xù)迫使材料進(jìn)行彌補(bǔ)，模腔表面無法溢出的氣泡也會(huì)在所施加的壓力下使其 破裂或遭到驅(qū)趕，從而使最終固化后的絕緣澆注件表面無氣泡，無縮 痕，具有穩(wěn)定的尺寸精度和優(yōu)異的電氣、機(jī)械性能。
為了實(shí)現(xiàn)加壓固化，如圖5所示，必須具備下列設(shè)施
首先，需要裝有快速接頭1的密封蓋板2，可以與真空澆注模具
3的澆口相配，快速地固定在澆口上，拆卸方便，圖中有多個(gè)快速接 頭l，方便同時(shí)與多個(gè)模具3相配使用。其次，固化烘箱4中安裝有 耐熱壓縮空氣加壓管5，管端配有與密封蓋板2上快速接頭1相配合 的接頭。第三，固化烘箱4外安裝有壓縮空氣壓力調(diào)節(jié)閥6。
如此， 一次固化時(shí)，是通過安裝在密封蓋板上的壓縮空氣加壓管 向固化模具加壓，并由壓力調(diào)節(jié)閥對(duì)壓縮空氣壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證固 化在一定壓力下進(jìn)行。用本發(fā)明環(huán)氧樹脂真空壓力澆注工藝生產(chǎn)的環(huán) 氧樹脂絕緣澆注件，徹底消除了產(chǎn)品表面的縮痕和氣泡，大大提高了 環(huán)氧樹脂絕緣澆注件的可靠性，滿足了高壓，超、特高壓GIS、縮小 型GIS用絕緣澆注件的要求。
權(quán)利要求
1、高壓電器用環(huán)氧樹脂絕緣澆注件真空壓力澆注工藝，包括三個(gè)過程混料、澆注和固化；首先將環(huán)氧樹脂絕緣澆注材料在抽真空的混料罐中加溫并混合均勻；然后將混合好的材料澆入放在澆注罐中已加溫的模具里，澆注罐也抽真空，且模具溫度與混料罐溫度相當(dāng)；其特征在于模具在加溫和加壓下，經(jīng)過一次固化后脫模；最后在加溫下進(jìn)行相應(yīng)的二次固化。
2、 如權(quán)利要求1所述的高壓電器用環(huán)氧樹脂絕緣澆注件真空壓 力澆注工藝，其特征在于所述一次固化中，模具加壓0.2MPa 0. 3MPa。
3、 如權(quán)利要求1所述的高壓電器用環(huán)氧樹脂絕緣澆注件真空壓 力澆注工藝，其特征在于所述一次固化中，模具加壓時(shí)間是在凝膠 時(shí)間的基礎(chǔ)上再至少施加30分鐘。
4、 如權(quán)利要求1所述的高壓電器用環(huán)氧樹脂絕緣澆注件真空壓力澆注工藝，其特征在于所述環(huán)氧樹脂絕緣澆注材料在混料罐中混合的溫度為110°C-135°C，真空度為l-10mbar。
5、 如權(quán)利要求1所述的高壓電器用環(huán)氧樹脂絕緣澆注件真空壓 力澆注工藝，其特征在于所述澆注罐中模具的溫度為110'C-135°C， 澆注罐的真空度為1-10mbar。
6、 如權(quán)利要求1所述的高壓電器用環(huán)氧樹脂絕緣澆注件真空壓 力澆注工藝，其特征在于所述一次固化中模具的溫度為110°C-135 °C。
7、 如權(quán)利要求1所述的高壓電器用環(huán)氧樹脂絕緣澆注件真空壓 力澆注工藝，其特征在于所述二次固化中溫度為110°C-135°C。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高壓電器用環(huán)氧樹脂絕緣澆注件真空壓力澆注工藝，包括三個(gè)過程混料、澆注和固化；首先將環(huán)氧樹脂絕緣澆注材料在抽真空的混料罐中加溫并混合均勻；然后將混合好的材料澆入放在澆注罐中已加溫的模具里，澆注罐也抽真空，且模具溫度與混料罐溫度相當(dāng)；模具在加溫和加壓下，經(jīng)過一次固化后脫模，最后在加溫下進(jìn)行相應(yīng)的二次固化。此工藝由于在一次固化過程中增加了對(duì)澆注材料進(jìn)行加壓這一工序，所以使制成的產(chǎn)品消除或者減少縮痕、氣泡，使最終固化后的絕緣澆注件具有穩(wěn)定的尺寸精度和優(yōu)異的電氣、機(jī)械性能。
文檔編號(hào)B29C39/02GK101439567SQ20081007248
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者張建宏, 胡世勇, 杰 馬 申請(qǐng)人:麥克奧迪(廈門)電氣有限公司