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1.漆包線
1.1
變頻電機用防電暈漆包線 近年來國外交流電機變頻調速技術正在迅速發展，在冶金、礦山、機電、石化、鐵路、電梯、水泵、家電等諸多領域都需應用。因為它具有下列優點﹕��比傳統機械變速、可控直流調速等使用方便，調速範圍大，轉速穩定可靠； ��節能30%左右； ��變速系統所佔體積小，噪音小。 但因在高頻下產生脈沖高電壓，使匝間線圈很易擊穿，從而電機壽命很短，為此需要研製新的防電暈漆包線。
最近國外只有少數技術先進國家報道了開發該種漆包線，其中美國Phelps
Dodge公司開發帶有屏蔽層的三層結構的漆包線(TZQS)，德國Heberts公司也透露正在研製防電暈漆包線。用這些防電暈漆包線可使變頻電機的壽命提高數10倍以上。
變頻電機是電機行業的重點發展方向，不久將要佔電機產品的50－70%。這對漆包線行業來講也是一次重大革新。我國市場很大，必須奮起直追，大力發展，上海電纜研究所已經在加快科研進度，開發這種新型漆包線漆、漆包線、工藝設備、測試方法及建立變頻脈沖壽命測試基地。
另外，隨著高電壓電機、高速鐵路牽引電機、大型交流變頻電機的應用迅速發展，一般的聚 亞胺薄膜繞包線不能滿足變頻電機需要。美國杜邦公司1994年研製出一種有優越導熱、耐熱性能、機械性能、耐局部放電的耐電暈新型聚 亞胺薄膜(Kapton
CR)。我國也進口該昂貴的薄膜試製耐電暈薄膜繞包電磁線，用於高速電力機車上，目前該耐電暈聚 亞胺薄膜的國產化試製工作也在抓緊進行中。
1.2 自潤滑性漆包線
高速繞線需要漆包線表面潤滑以防漆膜破壞，但目前提高表面潤滑的方法很多，例如﹕涂潤滑油及石蠟溶液等，但這些漆包線在有些場合使用產生了問題，例如在冰箱壓縮機的耐冷凍劑新介質(R-134a)中，石蠟等潤滑劑會析出，造成製冷系統毛細管堵塞，損壞壓縮機的運行。
為此，日本等國正在研究把潤滑介質加入漆中，形成的漆膜具有自潤滑作用，但這種新思路也有不足之處，就是使漆包線某些性能下降，目前正在進一步研究解決這個問題。
1.3 阻燃性漆包線
漆包線廣泛應用在家用電器中，與人們日常生活息息相關，由於電視機等多次發生火災事故，雖然其原因並不完全由漆包線引起，但家電製造商對其采用原件，包括漆包線提出阻燃或難燃的要求。為此，七十年代起國際上對電視機掃描變壓器的偏轉線圈等都作了難燃性規定。多年來經過大量研究發現在漆基樹脂中引入大量的含鹵和含磷等化合物可以提高漆料的耐燃性。
最早由日本藤侖電線公司申請的日本特許公報昭49-14951報道了該公司研製的耐燃性漆，它的製造是將100份重的合成樹脂(如環氧、聚 胺、苯酚甲醛樹脂等)添加3∼25份重的鹵化雙酚A(如四溴雙酚A)或再添加1∼3份重的三氧化銻。這種漆料涂製的漆包線具有良好的阻燃性。
七十年代末由日本理研電線株式會社申請的日本特許公報昭54-43712中介紹漆包線漆由鹵化環氧樹脂、異氰酸酯並添加有機酸鹽作為固化劑製備而成。專利中介紹漆包線有機酸鹽為環烷酸鋅、環烷酸銅等。每100份樹脂中添加0.1∼1.0份。用這種涂料製成的漆包線具有耐燃性、無龜裂現象，並能在310℃下直焊。
1990年古河電氣公司申請的公開特許公報JP2075105A使用含鹵的磷酸酯及三氧化銻的難燃性聚氨酯漆，涂成阻燃聚氨酯漆包線。這種漆包線提高了耐熱性、難燃性及高溫下的軟化性能，適用於電器動感線圈及自動控製裝置。
1995年Nippn Unicar有限公司申請的日本特許公報JP7307115A中介紹該公司研製的漆由100份樹脂及添加5∼100份重磷酸衍生物(磷酸胺類)所組成。涂製的線具有優良的阻燃性。
1996年日本昭和電線電纜公司日本特許公報JP815490A中介紹耐燃性漆的組成﹕100份中樹脂加入0.1∼10份重的二硫代氨基甲酸鹽，0.1∼10份重的阻燃酚類，0.01份重的紫外線吸收劑及溶劑。用該漆製成的線具有良好的耐燃性。
日本東芝化學公司申請的日本公開特許公報JP714917A使用一種含有二亞胺羧酸的酸組份和部分使用THEIC的醇組份，並添加0.5∼15%的甲酚型的苯酚樹脂在170∼25０℃下加熱縮聚反應而得的聚脂亞胺漆料，既能提高耐燃性，又不會喪失耐熱性及耐卷繞性能。所涂成的漆包線具有優越的耐燃性和良好的綜合性能，如耐熱性及耐卷繞性。
在我國隨著家用電器的日新月異的高速發展，為了安全問題也提出要求研製阻燃性漆包線。
上海電纜研究所1981年開始進行阻燃性漆包線及漆的研究。根據國外研究防火阻燃性資料，一般將提高聚合物阻燃性方法歸納為四個方面，即﹕
--提高聚合物的耐熱性；
--合物中添加無機填充物，使可燃性成份比例下降；
--使用防火材料，采用外包組合結構，保護聚合物；
--聚合物中加入防火阻燃劑。
漆包線的絕緣漆，雖也是以合成樹脂為主體的，但因其性能要求上和施工方法的特殊性與一般涂料不同，與塑料更不同，這是選擇技術路線的重要出發點。 使用耐熱性高的漆基樹脂，如聚 亞胺、聚 胺 亞胺成本很高，首先在經濟上是不可取的。 添加無機填料的方法在工藝上是行不通的。因為一般來說無機物是不熔的固體物，即使將其研磨得十分微細，加入漆中，要形成光滑均勻的漆膜當前是不可能的。
采用防火材料的外包組合結構，勢必大大增加本來受到嚴格限製的漆膜厚度，因此也是不切實際的。
可見對漆包線的絕緣來說，唯一可采用的方法是在絕緣漆中加入防火阻燃劑。
國內外已經研究過的防火阻燃劑種類在不斷增加，按化學型式一般分為添加型和反應型二類﹕
添加劑指的是加入的阻燃劑在漆料中與其他組份不起化學作用，如硼化物、溴化物、磷酸酯、三氧化銻及氯化石蠟等。
反應型指的是所加入的阻燃劑在成膜過程中能與其他組份發生化學反應，這裡包括含有反應基團的鹵化物、聚合物含鹵單體或中間體等。
我所通過大量篩選試驗，選擇添加反應型阻燃劑為實現技術目標的主要技術路線。並圍繞反應型阻燃劑的添加量對漆層的阻燃性、自粘性、直焊性的影響，進行系統的試驗研究，相繼研製成功二種阻燃漆包線及漆﹕
--阻燃性自粘性漆包線及漆；
--阻燃性直焊性聚氨酯漆包線及漆。
--阻燃性漆包線經丙烷火焰直接燃燒法試驗，延燃時間均在10s以下，漆包線經有關電視機配件廠在電視機行輸出變壓器、偏轉線圈和音響線圈上應用，通用性能不降低，又具有阻燃性，受到用戶歡迎。隨著各方面對家用電器安全的不斷重視，阻燃性漆包線的應用將不斷擴大，發展前景看好。
2 纖維繞包線
目前國內外生產的纖維繞包線主要有玻璃纖維繞包線、合成纖維繞包線及天然纖維繞包線等。其中玻璃包線的產量最大，品種上、技術上有如下改進﹕
2.1 粘結漆向耐熱型發展
近來國內外相繼研製F級、H級及C級粘結漆，而B級粘結漆已逐步淘汰，而國內大部分仍然用的是B級醇酸樹脂漆，這與國外有較大的差距，上海電纜研究所及一些絕緣材料廠研製成多種F級粘結漆，上海電纜研究所又相繼研製了H級二苯醚粘結漆、H級自粘性改性有機矽粘結漆。F級應用增加較快。而H級用在一些特種高溫電機電器上，但產量不大。應進一步降低成本，加強推廣應用。
2.2 玻璃纖維合成纖維摻和繞包
一般玻璃絲包線絕緣厚度大，機械強度差，采用玻璃絲與滌綸纖維合成繞包，一方面可減少絕緣厚度，另一方面在高溫烘培過程中，滌綸纖維熔融，把玻璃纖維之間粘得更牢固，大幅度提高了絕緣層的附著力及機械強度。上海電纜研究所為我國30萬∼60萬千瓦發電機研製的玻璃絲滌綸絲包空芯內冷導線就是采用這種混合纖維繞包製線法，達到美國西屋公司的技術條件，現已批量生產。國內不少廠家也逐步采用這項技術生產包線，取得了良好的效益。
3 各種薄膜、絕緣帶及纖維合繞包線日益發展
隨著高壓電機、牽引電機、特種電機及電器的發展，用各種絕緣薄膜、絕緣帶及纖維單一或複合製造的繞包線日益增多，主要用的薄膜及絕緣帶有﹕聚酯薄膜、Q薄膜、聚 亞胺薄膜、聚 胺亞胺薄膜、芳香聚 胺纖維帶(Nomex紙)、各種雲母帶及複合帶製的繞包線，主要有如下幾種類型(B級、F級、H級、C級)﹕
--聚酯或Q薄膜繞包線；
--聚酯或Q薄膜玻璃絲繞包線(漆粘結)；
--聚 亞胺或聚 胺亞胺F46薄膜燒結包線；
--聚 亞胺或聚 胺亞胺F46薄膜燒結繞包線；
--聚 亞胺或聚 胺亞胺F46薄膜燒結玻璃包線；
--Nomex纖維帶繞包線；
--雲母帶繞包線；
--雲母帶/玻璃絲繞包線(漆粘結)；
--各種複合繞包線(漆粘結)。
4 紙包線向組合換位發展
紙包線主要用於油浸式變壓器中。在大中型變壓器中，為了提高功率及減少渦流損耗，已采用紙包組合導線及紙包組合換位導線。紙包組合導線是把多根漆包扁線疊加後，外層再用紙包。這種換位導線國外已普遍采用。在我國，截止1997年，發電裝機總容量已達2.54億千瓦，居世界第二位，但我國的電網建設一直落後於電站建設。據統計現在全國還有2000kVA的高能耗變壓器在運行，每年浪費電70億kWh。迫切需要更換大量的10kVA以上的中、大型變壓器。
隨著國家加快發展農村電網建設的步伐，中、大型變壓器對換位導線的需求越來越大。國內在這方面也發展較快，已有不少國產或引進生產線投產，為了提高換位導線的質量，國內已試製出自粘性縮醛漆包扁線，換位組合紙包線後，經處理，粘合成一體，很受變壓器行業的歡迎。
5 其它電磁線
5.1 無機絕緣電磁線
陶瓷絕緣電磁線主要用於一些特殊高溫場合，例如﹕核反應堆、冶金、化工及軍工行業用的某些高溫電機、電磁泵及傳感器的線圈。上海電纜研究所與中國電工廠曾研製成功陶瓷絕緣電磁線及玻璃膜微細線。近來國外又開發了涂有陶瓷層的鉑、銀、鍍鎳銅導線。上海電研究所近期又開發了一系列250℃∼350℃耐高溫、耐輻射電磁線，主要用於核電站堆芯中及航空、航天工業等領域。
5.2 多芯絞合電磁線
近來電磁加熱器、高頻發電機及電機用的束絞電磁線又有新的發展。最近日本開發的新的品種，由多股自粘性聚酯亞胺漆包線束絞組成，用於高清晰度電視機中作偏轉線圈。導線規格由電視頻率、直流電阻和線圈匝數確定，這類產品國外各大公司都在競相開發。
5.3
片狀成型線圈 在硬盤驅動器等小型精密電器用的微電機中，要求使用空間佔有系數很高(80∼85%)的極
細漆包扁線。
5.4 耐水繞組線
潛水電機由於在水下工作，所以電機絕緣部分的可靠性是最主要的。對於常用的充水濕式潛水電機，則取決於承擔全部絕緣的潛水電機耐水繞組線(簡稱耐水線)的絕緣特性。如果耐水線的使用壽命長，絕緣薄，外型尺寸小，那麼潛水電機就能小型化、高出力、高效率、長壽命。為此，各國均把注意力集中在對耐水線的研究上。
聚乙烯絕緣尼龍護套耐水線是以聚乙烯或交聯聚乙烯為絕緣層、尼龍護套的漆包線芯的耐水線。對於截面較大的線，一般采用多根絞合導體，外擠聚乙烯絕緣和尼龍護套。這種結構的線，德國NSW公司和日本三菱電機公司及我國均生產。這種多層絕緣結構的耐水線，盡管有優良的耐水絕緣性能，但畢竟是加工工序多，合格率低，成本高，而且機械保護層尼龍護套沒有耐水絕緣能力，又佔了總厚度的1/3∼1/4。故各國致力於研究沒有尼龍層的單一絕緣耐水線。
在大型礦山、水庫等基礎建設工程中需要1000V、3000V、6000V級的高壓大容量(超過500kW)的潛水電機。這種電機的繞組線承受很高的對地電壓，同時絕緣還應具有較高的耐電暈性能和穩定的介質損耗。目前國外常用的絕緣方式有﹕
--成型線圈﹕即在一段線圈外再用注塑或燒結的方法在線圈外包一層密封的對地絕緣。
--穿線式，每相線圈由一整根耐水線經穿線而成，所有的對地絕緣均由繞組線承擔。德國NSW公司生產這種繞組線，我國也研製成這種高壓耐水線。
6 無(低)公害漆及漆包新工藝
隨著電機、變壓器、電器等電氣工業的迅速發展，所用漆包線的品種及產量日益增長，根據我國漆包線行業預測，到2000年，年產漆包線將達到28萬噸，要用漆包線漆約3.5萬噸。目前生產的漆包線主要有﹕聚氨酯漆、縮醛漆、聚酯漆、改性聚酯漆、聚 胺 亞胺漆、聚 亞胺漆等。生產漆包線時，上漆的固體含量為10%∼34%不等，也就是說溶劑佔的比例為66%∼90％，目前國內生產漆包線幾乎都是用有毒溶劑漆，絕大部分以甲酚、 為溶劑，這些有機溶劑毒性較大，毒性級別為一級和二級(見表1)。
表1
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溶劑名稱 |
毒性級別 |
允許放空量(mg/m3)
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甲酚 |
一級 |
20 |
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二甲酚 |
一級 |
20 |
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溶濟汽油 |
二級 |
150 |
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二級 |
150 |
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二甲基甲 胺 |
二級 |
150 |
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N-甲基 咯烷酮 |
無規定 |
- |
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二乙二醇甲醚 |
無規定 |
- |
以每噸漆用有毒溶劑為70%計算，加上生產中釋放及清洗用計算，我國漆包線行業每年要用掉甲酚、 約2.6萬噸，大部分排放在工廠周圍，或以催化燃燒來排除部分分解物，這對人體健康及環境造成很大危害。隨著控製大氣污染法律越來越嚴格。為了改善漆包線行業這種狀況，近來國內外大力開展無(低)公害漆包線線漆的開發研究，主要有下面幾個方面﹕ ��高固體含量漆﹕減少現在用的有毒溶劑的含量；��低毒溶劑型漆﹕用低毒溶劑代替甲酚、 ； ��水性漆﹕以水代替有機溶劑；
��無溶劑型﹕1)熔融涂漆，2)擠出涂線。
它們涂線方法及固化方式見表2。
表2 無(低)公害漆包線製造工藝
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無(低)公害漆 |
涂線方式 |
固化方式 |
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低毒溶劑漆 |
現行多次涂漆法 |
電熱爐烘干
熱風循環爐烘干
紅外線烘干 |
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高固體漆 ( 液態) |
現行多次涂漆法
雙液法 |
電熱爐烘干
紅外線烘干
紫外線(電子束)固化 |
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無溶劑漆 ( 粉態) |
硫化床涂漆法
靜電硫化床法 |
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無溶劑漆 ( 固態) |
熱熔樹脂法
擠出樹脂法 |
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水溶性漆 |
現行多次涂漆法
或電泳涂漆法 |
電熱爐烘干
紅外線烘干 |
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水乳性漆 |
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水分散體漆 |
6.1 高固體含量漆
在漆包線製造行業，最終的目標是完全不用有毒溶劑，但在目前通過提高漆的固體含量和降低粘度，也能簡單地實現節約部分溶劑，在製漆時減少有機溶劑甲酚及 的用量，即提高漆的固體含量。通過10多年的努力，目前可把原有漆的固體含量提高5∼20%，達到35∼50%。例如﹕日本生產的Dcrcoat
E-230型聚酯漆固體含量達50%，而德國Dr.Beck公司生產的TetefecF60固體含量已達60%。高固體含量漆，因粘度提高，通常要用模具法涂漆，漆槽采取加熱保溫等措施。高固體含量漆不僅節約溶劑，而且也可節約烘干能源，減少涂漆毛氈消耗，目前已被各普遍采用。
1982年上海電纜研究所研製成功固體含量達到50%的聚酯漆，之後又相繼研製成功高固體含量35%的改性聚酯漆、聚酯亞胺漆等，也引進了國外高固體含量35∼40%的各種漆包線漆。但有很多廠家，因線規格多，批量小，嫌穿模困難等原因未用高固體含量漆，故目前仍需大力推廣。
6.2 低毒溶劑漆
在現階段另一種途徑就是設法改進漆的製造配方及工藝，用低毒溶劑來代替甲酚及 等，常用的有乙二醇醚類(R-OC 6H 4OH)、二乙二醇醚類(R-OC 2H 4-OC 2H 4OH)、N-甲基 咯烷酮等。因為這類溶劑不能很好地溶解現在配方工藝製造的漆基樹脂，必須重新設計配方及工藝，使其既能被溶解，達到高固體含量，並具有不高的粘度，又不降低漆包線漆膜性能，這有一定的技術難度。Dr.Beck公司已開發成功F級改性聚酯及H級聚酯亞胺等品種的低毒溶劑漆包線漆，且已批量生產，不足之處是成本高於用甲酚及 的漆，但為了減少毒性對人體的侵害，這種投資是值得的。
6.3 水溶性漆
因有機溶劑有毒且易燃易爆，為此設法用水做溶劑來製備漆包線漆，國內外開展了不少研究，很多化學家對水溶性樹脂的合成工作進行深入的研究，主要的難度在於既要把溶解於甲酚及 的漆基樹脂改成能溶解於水的高分子，又要使涂成的漆包線的機械性能、電性能、耐化學等性能保持原有指標。上海電纜研究所經多年研究，克服種種難題先後研製成功水溶性聚酯電泳漆、水散體聚酯漆及水溶性聚酯亞胺漆，取得良好社會效果。我國也引進了Dr.Beck公司的水溶性聚酯亞胺漆包線漆的製造技術，但因其在水溶性方面的高分子合成用原料方面成本較高，使其漆的價格也提高了，另一方面水的汽化熱比有機溶劑高，使漆包線烘干時耗能也較高，出線速度慢，致使漆包線生產成本提高而難以推廣。隨著人們對環境保護問題日益重視，該方法將會為人們所接受。
6.4 無溶劑漆
為了徹底消除公害，最好不用溶劑，在這方面研究開發的方法有熱熔樹脂法、擠出樹脂法、粉沫硫化床涂敷法等新工藝。
6.4.1 熱熔樹脂法
製成的漆基樹脂不加溶劑，常溫下是固態，必須加熱到180℃左右才能變可以涂線的液態。由於長期加熱，樹脂易固化，所以要解決樹脂的配方問題，使之在180℃左右不固化，而在烘爐的高溫下固化。我國已從德國Dr.Beck公司引進了這種產品製造技術。但該樹脂中仍含有約10%的有機助溶劑，采用這種方法必須增加一套樹脂熔融加熱模具涂漆裝置。在品種上，主要是還局限於聚酯亞胺等個別產品，由於漆層的均勻性控製難，而且只能涂製大規格的漆包線。
6.4.2 擠出樹脂法
現有的漆包線傳統製法都是“漆液�順堻猁粘�烘干固化”的工藝模式，主要是在漆層很薄的情況下，為了保證漆層的均勻性及減少針孔。是否能用與擠塑料線一樣的方法製造漆包線呢?這樣可不用有機溶劑，徹底解決溶劑的公害問題。瑞士Maillefer公司與德國Dr.Beck公司合作研製出一套擠出流水線來製造漆包線，關鍵在解決擠出漆層要精密、要均勻。擠出料必須是熱塑性樹脂。目前只限於耐熱性低的聚酯、聚氨酯等品種，且只能做大規格漆包線，要工業化生產，還有很多質量上、技術上及經濟上的困難要進一步克服。
6.4.3 粉沫涂敷法
為了消除有機溶劑的公害，粉體涂料在涂料行業有大量的應用，用在漆包線方面也進行了不少研究。需要把樹脂製成很精細的粉沫，采用硫化床法或靜電法涂敷在線上。目前還只能限於變壓器用的大規格扁線，主要技術問題是漆膜一次形成後的多孔性、漆層較厚、漆層的均勻性難以控製，耐電壓低問題有待完善。
為了減少或根除現在傳統用有毒溶劑漆製造漆包線的公害問題，改善人們的生產、生活環境，國內外製漆及漆包線行業都在大力開展無(低)公害漆包線漆的研究。
目前國外高固體含量漆及用模具法已普遍采用，而在我國除引進漆包機上采用一部分外，大部分還是傳統毛氈涂漆法，與國外差距較大，不但浪費了大量有機溶劑，而且污染環境比較嚴重，應引起各有關方面的注意。我國漆包線行業應跟上國際的發展步伐，為改善我們的生存環境大力發展並推廣無(低)公害漆包線漆。
7 繞包線新工藝
目前正在研究用熱熔熱塑料樹脂作粘結劑代替溶劑型粘結漆的製造玻璃絲包線新工藝。
還有采用電泳法製造玻璃絲包線，方法是將玻璃纖維繞包在銅導體上，然後在粉雲母和樹脂組成的水散體中進行電泳，粉雲母隨樹脂顆粒沉積在銅線上，再讓其在二甲基甲 胺中中浸漬處理後，取出烘干熔融而成。
以橫向繞包方式生產繞包線沿用了幾十年，最近縱向繞包線在國外已得到應用。用於縱向繞包線的絕緣帶有﹕紙帶、聚酯及聚 亞胺薄膜、編織或非編織的玻璃纖維、玻璃絲雲母石棉織物等。涂在縱向繞包線外面的粘結劑有﹕聚 亞胺、聚 胺 亞胺、聚 胺、聚酯、縮醛、聚碳酸酯及環氧樹脂等。
國外繞包機最近有了新發展，主要有以下幾方面﹕
7.1 高生產效率
繞包頭轉速高達3000rpm，大幅度提高生產效率。
7.2 高精度控製
采用高精度數控電機起動和停止。驅動精度可達到0.01%。采用高精度傳感器及繞包製動元件，線路板計算程序控製繞包纖維及帶材張力，張力可達±2g，在繞包機加速與減速過程中或在收線圈外徑變化時，張力均可非接觸控製一致。有效繞包精度可達0.02mm 。斷帶斷線全自動檢測。
7.3全電腦及影像監控生產線
在微機顯示屏上，實時顯示繞包頭和動態分析(包括圖形及各種工藝參數)。影像監製精度可達0.01mm。
采用集成追蹤技術對生產線進行全系統監控，對生產過程中產品種類、生產時間、繞包頭漂移、外形尺寸、工藝範圍、停車等均可完全顯示跟蹤，數據可長期存儲並可讓操作人員存於軟盤中。
7.4 適應性範圍廣
繞包機可繞包玻璃纖維、合成纖維、各種薄膜帶、雲母帶、複合帶等，可繞包圓線、扁線、絞合線等。
臥式繞包機可多達4個頭，每個繞包單元在機械上和電氣上相互獨立。因為軟件可足多達4個單元，所以單位連接時不需要改變任何數量，多繞包單位相互連接後軟件可自動識別，設備前主動輪或後主動輪皆是獨立控製。繞包機根據需要可加上烘爐及高頻燒結裝置。國內繞包機的技術改進不大，速度低，精度差，生產效率很低，與國外差距很大。國內有幾家廠引進了幾台國外繞包機，有的廠也進行了國產化嘗試，但在技術上也落後，屬70∼80年代水平，與現在國際上的新發展有很大差距。應引起國內繞包線行業的注意，需要采取措施發展國產新一代高效率、高精度的繞包機，以縮小與國外的技術差距。
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