專利名稱：高壓電器用環氧樹脂絕緣澆注件真空壓力澆注工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及高壓電器用環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：
跨入21世紀后，中國國民經濟進入了一個全新的高速發展時期， 不但相應電力需求持續快速增長，電力市場十分旺盛，而且基于"西 電東送，南北互供，全國聯網"和"建設堅強國家電網"的發展戰略， 我國的電力電網建設正處于一個持續高速發展的時期，同時發展百萬 伏特高壓是我國一項重大的技術裝備政策，正在實施中。
這一切不僅給高壓開關制造企業帶來了廣闊的市場機遇，而且極 大地促進了高壓開關行業的產品研發和技術進步。GIS (Gas Insulated Switchgear)全封閉組合電器以其結構緊湊、電壓范圍廣、 運行安全可靠等優異特點，在電力工業日益向高電壓化和負載高密度 化發展的時代，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展的進程中，呈現出了極強的生命力。環氧樹 脂絕緣澆注件作為GIS中的關鍵絕緣部件，不僅使用量越來越大，而 且對其電氣，機械及熱等其它性能的要求也越來越苛刻，成為構成 GIS絕緣可靠性的基本要素。
在高壓開關設備質量和運行可靠性方面，其中主要質量問題之一由于GIS用盆式絕緣子等絕緣部件的制造質量等原因，引起GIS 內部閃絡、擊穿導致產品停運和停電事故。在超、特高壓GIS、縮小 型GIS方面，作為核心技術的關鍵絕緣澆注件，縮痕、氣泡等時有 發生，合格率低，嚴重影響絕緣澆注件的質量可靠性。因此提高高壓 電器用環氧樹脂絕緣澆注件生產工藝制造技術是高壓開關行業一項 重要的工作，是組織現代化高壓電器產品批量生產的重要條件。
目前，高壓電器用環氧樹脂絕緣澆注件的生產有兩種工藝制造技 術:APG工藝即環氧樹脂自動壓力凝膠工藝和環氧樹脂真空澆注工藝， 如圖1、圖2所示。
APG工藝即環氧樹脂自動壓力凝膠工藝主要包括3個過程:混料， 自動壓力注射，固化(一次，二次)。首先將環氧樹脂、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置在一定溫度下并且安裝在APG
機臺上的模具中，將空氣趕出模型的同時，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，通過注射頭連續地注料以對環氧樹脂混合料施加恒定的壓 力，保壓一定時間后脫模，然后產品在一定溫度下進行相應的二次固 化。
環氧樹脂真空澆注工藝主要也包括3個過程混料，澆注，固化 (一次，二次)。首先將環氧樹脂、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， 經過一定時間的一次固化后脫模，然后產品在一定溫度下進行相應的 二次固化。
其中，上述兩種工藝中，采用的具體溫度、壓力、真空度及固化時間，是依據具體的材料、產品的大小形狀等等而定，此為公知技術。
APG工藝與真空澆注工藝相比，其顯著特點就是使用的材料是一 次固化快的高反應活性環氧樹脂混合料，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，導致APG工藝生產產品無法滿 足高壓，超、特高壓電器用絕緣件的電氣、機械等性能要求；同時由 于APG機臺的限制無法生產高壓，超、特高壓電器用的大型絕緣件的 產品，因此APG工藝廣泛應用在10kV—35kV中壓電器用絕緣件領域， 不適合生產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、機械等性能要求，同時 可以滿足各種大型絕緣件的生產。但是由于澆注材料的固化收縮是無 法避免的，同時材料注入模具是在自然狀態下，而不同于APG工藝， 材料是在一定壓力下通過澆道連續地注料入模具的，可以對模腔內收 縮進行補償，加之絕緣件各種形狀的制約，導致真空澆注工藝生產的 產品外觀上時常出現縮痕和氣泡，而且對于大型絕緣件而言，縮痕和 氣泡等缺陷出現的幾率更大。縮痕不但直接影響GIS全封閉組合電器 的密封性能，而且絕緣件表面的電場分布也會發生畸變，氣泡不僅直 接影響絕緣件的電氣性能，而且由于在GIS的長期運行中，絕緣件表 面裸露的敞開氣泡極有可能成為各種雜質的"集聚點"，勢必大大降 低GIS的可靠性，對于縮小型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氧樹脂絕緣澆注件 在目前生產工藝下無法完全避免的，特別是對于超、特高壓電器用環 氧樹脂絕緣澆注件的生產更顯突出，保證真空澆注下生產的各種絕緣 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，勢必產生重大的直接 經濟效益。因此，如何消除或者減少縮痕、氣泡等問題是環氧樹脂絕 緣澆注件生產工藝所無法回避、不得不必須解決的重要技術問題。
有鑒于此，本發明人對現有高壓電器用環氧樹脂絕緣澆注件的真 空澆注工藝加以改進，本案由此產生。

發明內容
本發明的目的在于提供一種高壓電器用環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。 為了實現上述目的，本發明的技術方案如下-
高壓電器用環氧樹脂絕緣澆注件真空壓力澆注工藝，包括三個過 程混料、澆注和固化；首先將環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，其特 征在于模具在加溫和加壓下，經過一次固化后脫模，最后在加溫下 進行相應的二次固化。
所述一次固化中，模具加壓0. 2MPa 0. 3MPa。
所述一次固化中，模具加壓時間是在凝膠時間的基礎上再至少施 加30分鐘。
所述環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，本發明環氧樹脂真空壓 力澆注工藝的一次固化是在一定壓力下進行的。當混合好的材料注入 到模具中后，在一定的溫度下開始一次固化反應，材料從液狀變成凝 膠。本發明利用材料凝膠前還呈液狀這一特點，當澆注完成后，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 過程中增加了對澆注材料進行加壓這一工序，所以，材料從液狀到凝 膠的轉變過程中，固化反應進行中不斷產生的縮痕會在所施加的壓力 下持續迫使材料進行彌補，模腔表面無法溢出的氣泡也會在所施加的 壓力下使其破裂或遭到驅趕，從而使最終固化后的絕緣澆注件表面無 氣泡，無縮痕，具有穩定的尺寸精度和優異的電氣、機械性能。 以下結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步說明。


圖1是高壓電器用環氧樹脂自動壓力凝膠工藝流程圖2是高壓電器用環氧樹脂真空澆注工藝流程圖3是本發明的工藝流程圖4是環氧樹脂固化反應收縮模型圖5是加壓固化示意圖。
具體實施例方式
如圖3所示，是本發明揭示的高壓電器用環氧樹脂絕緣澆注件真
空壓力澆注工藝，包括三個過程混料、澆注和固化(一次，二次)。首先，將環氧樹脂、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際 產品而定，溫度、真空度的確定與真空澆注工藝一樣，依據具體的材
料、產品的大小形狀等等而定，此為公知技術， 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， 依據具體的材料、產品的大小形狀等等而定，此為公知技術， 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，經過一定時間的一次固化 后脫模。此步驟中，溫度、時間的確定與真空澆注工藝一樣，依據具 體的材料、產品的大小形狀等等而定，此為公知技術。具體加壓溫度 取決于環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明的改進點，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，加壓時間主要由環氧樹脂澆注材料的凝膠時間決定，具體加壓時 間是在凝膠時間的基礎上再至少施加30分鐘。
最后，在一定溫度下進行相應的二次固化。此步驟中， 一定溫度 的確定與真空澆注工藝一樣，依據具體的材料、產品的大小形狀等等 而定，此為公知技術， 一般溫度為110°C-135°C。
本發明的技術思路如下環氧樹脂的固化反應是一個放熱反應， 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 反應收縮模型
A—B過程表示環氧樹脂材料按照配比配好，然后加熱到固化溫 度時的熱膨脹過程；這一過程是澆注之前在混料罐中的混料過程，對于環氧樹脂絕緣澆注件縮痕等問題的產生基本沒有影響；
D—E—F過程表示固化反應完成，由固化溫度冷卻到室溫；這一 過程相當于產品二次固化后的過程，環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；
B—C—D過程表示環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，如果環氧樹脂絕緣澆注件在此前過程中己經有了縮痕和氣 泡等缺陷，那么到此過程已經于事無補了。 C'點是澆注材料的凝膠 點，即環氧樹脂材料由液態變為固態的轉折點；C'點之前的澆注材 料是粘性體，而C'點之后的澆注材料是粘彈性體，因此，在C'點 之前對模具中的澆注材料加壓才有可能根本解決環氧樹脂絕緣澆注 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 所用環氧樹脂絕緣澆注件必須在全真空狀態下進行生產，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 上動腦筋、想辦法了，即在這一步驟上施加壓力，進而形成一種新的 環氧樹脂絕緣澆注件生產方法——環氧樹脂真空壓力澆注工藝。這 樣，本發明環氧樹脂真空壓力澆注工藝的一次固化是在一定壓力下進 行的。當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，此時材料還呈液狀，隨著時間的推進，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，當 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，固化反應進行中不斷產生的縮痕會在所施加的壓力下持續迫使材料進行彌補，模腔表面無法溢出的氣泡也會在所施加的壓力下使其 破裂或遭到驅趕，從而使最終固化后的絕緣澆注件表面無氣泡，無縮 痕，具有穩定的尺寸精度和優異的電氣、機械性能。
為了實現加壓固化，如圖5所示，必須具備下列設施
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，圖中有多個快速接 頭l，方便同時與多個模具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節閥6。
如此， 一次固化時，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，并由壓力調節閥對壓縮空氣壓力進行調節，保證固 化在一定壓力下進行。用本發明環氧樹脂真空壓力澆注工藝生產的環 氧樹脂絕緣澆注件，徹底消除了產品表面的縮痕和氣泡，大大提高了 環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。
權利要求
1、高壓電器用環氧樹脂絕緣澆注件真空壓力澆注工藝，包括三個過程混料、澆注和固化；首先將環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；其特征在于模具在加溫和加壓下，經過一次固化后脫模；最后在加溫下進行相應的二次固化。
2、 如權利要求1所述的高壓電器用環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、 如權利要求1所述的高壓電器用環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，模具加壓時間是在凝膠 時間的基礎上再至少施加30分鐘。
4、 如權利要求1所述的高壓電器用環氧樹脂絕緣澆注件真空壓力澆注工藝，其特征在于所述環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、 如權利要求1所述的高壓電器用環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、 如權利要求1所述的高壓電器用環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、 如權利要求1所述的高壓電器用環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
本發明公開一種高壓電器用環氧樹脂絕緣澆注件真空壓力澆注工藝，包括三個過程混料、澆注和固化；首先將環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；模具在加溫和加壓下，經過一次固化后脫模，最后在加溫下進行相應的二次固化。此工藝由于在一次固化過程中增加了對澆注材料進行加壓這一工序，所以使制成的產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定的尺寸精度和優異的電氣、機械性能。
文檔編號B29C39/02GK101439567SQ20081007248
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月25日 優先權日2008年12月25日
發明者張建宏, 胡世勇, 杰 馬 申請人:麥克奧迪(廈門)電氣有限公司