1. 前言
有機(jī)復(fù)合絕緣子的最重要部件之一就是芯棒，它不僅是復(fù)合絕緣子的內(nèi)絕緣的保證，也是復(fù)合絕緣子的機(jī)械負(fù)荷的承擔(dān)部件，它的質(zhì)量是復(fù)合絕緣子可靠性的重要保證。不管是復(fù)合絕緣子生產(chǎn)廠家還是芯棒生產(chǎn)廠家都認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，一方面復(fù)合絕緣子生產(chǎn)廠家對(duì)絕緣芯棒提出了更具體和更高的要求；另一方面芯棒廠家也不斷的推成出新，提高產(chǎn)品質(zhì)量。在近幾年內(nèi)開(kāi)發(fā)出耐熱芯棒、耐酸芯棒、透明芯棒和注射拉擠芯棒，在生產(chǎn)工藝上開(kāi)發(fā)出真空拉擠工藝和注射拉擠工藝，取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，本文將首先介紹拉擠工藝的發(fā)展和不同工藝生產(chǎn)的芯棒的特點(diǎn)。
2. 我國(guó)環(huán)氧芯棒拉擠工藝的進(jìn)展
拉擠成型技術(shù)開(kāi)始于50年代，首先在美國(guó)注冊(cè)專(zhuān)利，60年代得到應(yīng)用，70年代得到發(fā)展，80年代發(fā)展速度達(dá)到最快，近年拉擠產(chǎn)品的增長(zhǎng)率還維持在10％以上。拉擠成型工藝受到各國(guó)同行們的重視，各種拉擠設(shè)備和工藝不斷涌現(xiàn)，如立式拉擠、臥式拉擠、彎曲型材拉擠、注射拉擠等。
我國(guó)絕緣子用環(huán)氧拉擠芯棒與復(fù)合絕緣子的興起是同步的，都從上世紀(jì)八十年代初開(kāi)始興起，拉擠設(shè)備包括導(dǎo)紗器、預(yù)成型模、環(huán)氧樹(shù)脂浸膠槽、成型模、牽引機(jī)。工藝過(guò)程為：玻璃纖維經(jīng)過(guò)導(dǎo)紗器和預(yù)成型模后（有些廠家沒(méi)有），再經(jīng)過(guò)開(kāi)放式的浸膠槽，在常壓下使玻璃纖維浸透，經(jīng)過(guò)成型模固化成型后，由牽引機(jī)拉出。所用設(shè)備大多是履帶式牽引裝置，如圖１所示。
圖１ 傳統(tǒng)拉擠工藝示意圖
這種工藝有幾個(gè)明顯的缺點(diǎn)，首先是產(chǎn)品的氣孔率較大，難于得到透明的產(chǎn)品，使芯棒的內(nèi)部缺陷（如接紗頭、夾雜、浸膠不充分等）不容易發(fā)現(xiàn)；其次是產(chǎn)品質(zhì)量受環(huán)境的影響，尤其是受環(huán)境溫度和濕度的影響；第三是膠槽中膠的固化特性隨時(shí)間的延長(zhǎng)而變化，產(chǎn)品特性的一致性得不到很好的保證。所以有些廠家在濕度較大、溫度較高的季節(jié)停產(chǎn)或采取在浸膠部分加裝空調(diào)、去濕器、經(jīng)常換膠等方法，試圖想解決這些問(wèn)題，但這些方法的效果有限。
1) 真空輔助拉擠工藝
為了解決普通拉擠芯棒氣孔率較大，產(chǎn)品不透明的問(wèn)題，我所在二○○一年開(kāi)發(fā)出真空輔助拉擠工藝，這種工藝的特點(diǎn)是多次浸膠、真空輔助和盡量減少膠與大氣的接觸面積，從而改善產(chǎn)品的性能。玻璃纖維分多層經(jīng)第一次浸膠后進(jìn)入預(yù)成形模擠膠，含一定膠的玻璃纖維進(jìn)入真空浸膠系統(tǒng)，在真空條件下排除氣孔和進(jìn)一步浸膠以減少氣孔和確保玻璃纖維充分浸透，入圖２中所示。
圖２ 真空輔助拉擠示意圖
這種工藝在西北比較干燥的環(huán)境下取得了比較好的結(jié)果，所生產(chǎn)的產(chǎn)品性能比普通拉擠工藝在以下幾個(gè)方面有明顯的改善：
a) 氣孔少，產(chǎn)品透明性高，使產(chǎn)品缺陷易于剔除，如接紗頭、夾雜、缺膠等；
b) 多層浸膠減少了膠液與大氣的接觸面積，從而使產(chǎn)品受環(huán)境條件的影響減小；
c) 多次真空輔助浸膠使玻璃纖維得以充分浸透；
d) 以上幾方面保證了真空拉擠芯棒的特性較普通拉擠的穩(wěn)定。
無(wú)疑，這種工藝與傳統(tǒng)工藝相比有較大的進(jìn)步，它的出現(xiàn)使國(guó)內(nèi)逐漸興起了環(huán)氧透明芯棒，但這種工藝還未完全解決環(huán)境溫濕度對(duì)產(chǎn)品特性的影響和“新舊膠”的問(wèn)題（膠的適用期的問(wèn)題）。新膠是指剛加入膠槽的膠，其固化特性較好；舊膠是指膠槽中剩于的膠，因酸酐（固化劑）與空氣中的H2O反應(yīng)和膠本身固化反應(yīng)使膠的固化特性發(fā)生變化。
2) 注射拉擠工藝
為了從根本上解決常壓開(kāi)放式浸膠容易發(fā)生玻璃纖維浸膠不透和夾帶氣泡、產(chǎn)品性能受環(huán)境因數(shù)影響的缺點(diǎn)以及生產(chǎn)工藝對(duì)樹(shù)脂基的適用期有較高的要求的缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)已有單位開(kāi)發(fā)出注射拉擠新工藝并申報(bào)了國(guó)家專(zhuān)利和通過(guò)了鑒定。圖３是注射拉擠的示意圖。
玻璃纖維通過(guò)導(dǎo)紗器和預(yù)成型模后，進(jìn)入連續(xù)樹(shù)脂傳遞模塑模具中，在模具中以穩(wěn)定的高壓和流量，注入專(zhuān)用樹(shù)脂，使玻璃纖維充分浸透和排除氣泡；充分浸透和不含氣泡的玻璃纖維在牽引機(jī)的牽引下進(jìn)入模具的固化成型模具內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)樹(shù)脂傳遞模塑（Continuous Resin Transfer Molding Pultrusion Process CRTM）或注射拉擠 。
圖３ 注射拉擠原理圖
其特點(diǎn)為：
a) 玻璃纖維充分浸透，所生產(chǎn)的FRP制品中微氣泡含量少，機(jī)電性能優(yōu)良；
b) 供樹(shù)脂系統(tǒng)與大氣容易隔離，產(chǎn)品性能不易受環(huán)境影響；
c) 注射的樹(shù)脂一直保持有相同的固化特性（一直是“新膠”）；
d) 容易得到透明的產(chǎn)品，使產(chǎn)品缺陷（如夾雜、結(jié)紗等）易于發(fā)現(xiàn)和剔除。
e) 對(duì)環(huán)境和操作人員的影響小。
芯棒性能的穩(wěn)定性和一致性，一直是開(kāi)放式浸膠芯棒廠家難于解決和頭痛的問(wèn)題，這一問(wèn)題也給合成絕緣子生產(chǎn)廠家?guī)?lái)了一定的損失，尤其是在濕度較大、溫度較高的5到10月份（在南方問(wèn)題可能更大、時(shí)間更長(zhǎng)）。注射拉擠工藝除了解決環(huán)境的影響問(wèn)題外，還解決膠的適用期的問(wèn)題，它不存在“新舊”膠的問(wèn)題，一直都是“新膠”，所以保證了產(chǎn)品的穩(wěn)定和一致性。
3. 芯棒存在的問(wèn)題和拉擠工藝的展望
目前，我國(guó)復(fù)合絕緣子芯棒的生產(chǎn)工藝還主要是傳統(tǒng)工藝，最大問(wèn)題是產(chǎn)品特性隨時(shí)間和季節(jié)變化較大，芯棒廠家應(yīng)加強(qiáng)控制，嚴(yán)密監(jiān)控產(chǎn)品的特性變化，一種比較簡(jiǎn)便的方法就是及時(shí)監(jiān)控產(chǎn)品的
高溫機(jī)械特性和顏色變化，如熱態(tài)彎曲強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)其值低于某數(shù)值時(shí)應(yīng)積極采取措施，如換膠等，在樹(shù)脂中不能加入染料以保證顏色的一致，當(dāng)然如果有條件采用真空或注射拉擠是較好的解決辦法；其次，由于大多芯棒不透明，芯棒生產(chǎn)廠家應(yīng)設(shè)法去除芯棒中的缺陷，如接紗頭、夾雜、缺膠、硬膠塊、局部開(kāi)裂等；第三，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)玻璃纖維和原料，尤其是固化劑的控制，使工藝過(guò)程規(guī)范化；第四編寫(xiě)復(fù)合絕緣子用芯棒的專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)，目前所引用的技術(shù)條件和要求還不夠完整。
除了上述問(wèn)題外，還有一些基本問(wèn)題應(yīng)引起重視，首先是玻璃纖維含量的問(wèn)題，按照國(guó)內(nèi)的經(jīng)常被接受的觀點(diǎn)認(rèn)為，玻璃纖維含量高一些較好，直徑為１８mm的芯棒玻璃纖維含量(重量百分表)為 ８１－８３％，而國(guó)外的產(chǎn)品玻璃纖維含量較低為。如Glassforms公司：線路懸式絕緣子用芯棒７３－８０％，線路支柱式和橫擔(dān)用芯棒７０－７７％，這么低玻璃纖維含量的芯棒國(guó)內(nèi)還不能生產(chǎn)，這里提出了一個(gè)問(wèn)題，那就是玻璃纖維含量高低意味著什么；其次是國(guó)內(nèi)芯棒生產(chǎn)都用內(nèi)脫模劑，這些內(nèi)脫模劑都不參加固化反應(yīng)，隨著時(shí)間的推移，內(nèi)脫模劑有向芯棒表面或芯棒與硅橡膠界面或芯棒與金屬附件界面擴(kuò)散的可能，從而影響絕緣子的長(zhǎng)期適用性能。國(guó)外有采用液體金屬做固化模具的立式拉擠，所生產(chǎn)的芯棒玻璃纖維含量在較大范圍內(nèi)可調(diào)，并且樹(shù)脂內(nèi)不加內(nèi)脫模劑。
如何保證芯棒的質(zhì)量穩(wěn)定性，研究新的工藝方法以去掉內(nèi)脫模劑和得到不同玻璃纖維含量的芯棒，規(guī)范芯棒拉擠工藝是將來(lái)拉擠工藝需要解決的問(wèn)題；研究玻璃纖維含量對(duì)芯棒各種性能（包括疲勞特性）的影響，制定芯棒的標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)復(fù)合絕緣子行業(yè)、芯棒生產(chǎn)廠家需要注意的基礎(chǔ)課題。
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