1. 前言
有機復(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)合絕緣子的機械負荷的承擔(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)廠家都認識到這一點，一方面復(fù)合絕緣子生產(chǎn)廠家對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)工藝上開發(fā)出真空拉擠工藝和注射拉擠工藝，取得了長足進展，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。
2. 我國環(huán)氧芯棒拉擠工藝的進展
拉擠成型技術(shù)開始于50年代，首先在美國注冊專利，60年代得到應(yīng)用，70年代得到發(fā)展，80年代發(fā)展速度達到最快，近年拉擠產(chǎn)品的增長率還維持在10％以上。拉擠成型工藝受到各國同行們的重視，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，都從上世紀八十年代初開始興起，拉擠設(shè)備包括導(dǎo)紗器、預(yù)成型模、環(huán)氧樹脂浸膠槽、成型模、牽引機。工藝過程為：玻璃纖維經(jīng)過導(dǎo)紗器和預(yù)成型模后（有些廠家沒有），再經(jīng)過開放式的浸膠槽，在常壓下使玻璃纖維浸透，經(jīng)過成型模固化成型后，由牽引機拉出。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
這種工藝有幾個明顯的缺點，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間的延長而變化，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)品不透明的問題，我所在二○○一年開發(fā)出真空輔助拉擠工藝，這種工藝的特點是多次浸膠、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)第一次浸膠后進入預(yù)成形模擠膠，含一定膠的玻璃纖維進入真空浸膠系統(tǒng)，在真空條件下排除氣孔和進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?。?/p>
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。
無疑，這種工藝與傳統(tǒng)工藝相比有較大的進步，它的出現(xiàn)使國內(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)境溫濕度對產(chǎn)品特性的影響和“新舊膠”的問題（膠的適用期的問題）。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)影響的缺點以及生產(chǎn)工藝對樹脂基的適用期有較高的要求的缺點，國內(nèi)已有單位開發(fā)出注射拉擠新工藝并申報了國家專利和通過了鑒定。圖３是注射拉擠的示意圖。
玻璃纖維通過導(dǎo)紗器和預(yù)成型模后，進入連續(xù)樹脂傳遞模塑模具中，在模具中以穩(wěn)定的高壓和流量，注入專用樹脂，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的牽引下進入模具的固化成型模具內(nèi)，從而實現(xiàn)連續(xù)樹脂傳遞模塑（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，機電性能優(yōu)良；
b) 供樹脂系統(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，一直是開放式浸膠芯棒廠家難于解決和頭痛的問題，這一問題也給合成絕緣子生產(chǎn)廠家?guī)砹艘欢ǖ膿p失，尤其是在濕度較大、溫度較高的5到10月份（在南方問題可能更大、時間更長）。注射拉擠工藝除了解決環(huán)境的影響問題外，還解決膠的適用期的問題，它不存在“新舊”膠的問題，一直都是“新膠”，所以保證了產(chǎn)品的穩(wěn)定和一致性。
3. 芯棒存在的問題和拉擠工藝的展望
目前，我國復(fù)合絕緣子芯棒的生產(chǎn)工藝還主要是傳統(tǒng)工藝，最大問題是產(chǎn)品特性隨時間和季節(jié)變化較大，芯棒廠家應(yīng)加強控制，嚴密監(jiān)控產(chǎn)品的特性變化，一種比較簡便的方法就是及時監(jiān)控產(chǎn)品的
高溫機械特性和顏色變化，如熱態(tài)彎曲強度，發(fā)現(xiàn)其值低于某數(shù)值時應(yīng)積極采取措施，如換膠等，在樹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、局部開裂等；第三，應(yīng)加強對玻璃纖維和原料，尤其是固化劑的控制，使工藝過程規(guī)范化；第四編寫復(fù)合絕緣子用芯棒的專用標(biāo)準(zhǔn)，目前所引用的技術(shù)條件和要求還不夠完整。
除了上述問題外，還有一些基本問題應(yīng)引起重視，首先是玻璃纖維含量的問題，按照國內(nèi)的經(jīng)常被接受的觀點認為，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內(nèi)還不能生產(chǎn)，這里提出了一個問題，那就是玻璃纖維含量高低意味著什么；其次是國內(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散的可能，從而影響絕緣子的長期適用性能。國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拉擠工藝需要解決的問題；研究玻璃纖維含量對芯棒各種性能（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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