凌春华， 李 福， 索晋玄

(上海电缆研究所，上海200093)

0 引言

随着电气工业的迅速发展，所用漆包线的品种及产量快速增长。尤其是我国漆包线的产量近十年增长了四倍左右，2010年将达到124万吨，漆包线漆的用量接近20万吨，成为世界上第一漆包线制造大国。国内近10年的漆包线产量和用漆量如表1所示。

表1 1999～2010年漆包线产量和漆的需求量(单位:万吨)

目前使用的漆包线漆的品种主要有聚氨酯、聚酯、聚酯亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺等。在生产漆包线时根据规格不同，涂漆时漆的固体含量在10%～30%不等，也就是说溶剂的比例为70%～90%。目前国内外生产漆包线几乎都是用有机溶剂漆，绝大部分用的是甲苯酚、二甲苯等。这些含苯环的有机溶剂对含苯环的耐热高分子溶解性好，涂漆工艺性、性价比等综合性好，但毒性较大。毒性级别分为一级和二级(见表2)。

表2 漆包线漆常用溶剂的毒性

以每吨漆用有毒溶剂为70%计算，加上生产中挥发及清洗用溶剂，我国漆包线行业每年要用掉甲苯酚、二甲苯等有毒溶剂约14万吨，对人体健康及环境造成很大危害。随着控制大气污染法律越来越严格，为了改善漆包线行业这种状况，国内外近年来大力开展节能减排技术的研究。主要在以下两个方面:无(低)公害漆包线漆及涂线工艺技术研究;漆包炉、退火炉等生产设备节能减排技术研究。

1 无(低)公害漆包线漆及涂线工艺

无(低)公害漆包线制造及固化方式见表3。

表3 无(低)公害漆包线制造工艺

1.1 高固体含量漆

在漆包线制造行业，最终的目标是完全不用有毒溶剂，但在目前通过提高漆的固体含量和降低粘度，也能简单地实现节约部分溶剂。在制漆时减少有机溶剂甲酚及二甲苯的用量，即提高漆的固体含量。通过多年的努力，目前可把原有漆的固体含量提高5%～20%，达到35%～50%。有的公司固体含量60%的高固体含量漆，因粘度提高了，通常要用模具法涂漆，漆槽采取加热保温等措施。高固体含量漆不仅节约溶剂，而且也可节约烘干能源、减少涂漆毛毡消耗，目前已被各国普遍采用。

上海电缆研究所研制成功固体含量达到50%的聚酯漆，之后又相继研制成功其他高固体含量35%的改性聚酯漆、聚酯亚胺漆，也引进了国外高固体含量35%～50%的各种漆包线漆。但有很多厂家，因线规格多、批量小、穿模困难等原因未用高固体含量漆，近年来随着模具涂漆的扩大应用，高固体含量漆的应用也日益增多，节约溶剂效果良好。若以我国每年消耗20万吨漆包线漆来计算，采用高固体含量漆可节省大量溶剂(见表4)。

表4 漆包线漆常用溶剂的毒性

1.2 低毒溶剂漆

在现阶段另一种途径就是设法改进漆的制造配方及工艺，用低毒溶剂来代替甲酚及二甲苯等，常用的有:乙二醇醚类(R－OC6H4OH)、二乙二醇醚类(R－OC2H4－OC2H4OH)、N－甲基吡咯烷酮等。因为这类溶剂不能很好地溶解现在配方工艺制造的漆基树脂，必须重新设计配方及工艺，使其既能被溶解，达到高固体含量，并具有不高的粘度，又不降低漆包线漆膜性能，这具有一定的技术难度。Dr.Beck公司已开发成功F级改性聚酯及H级聚酯亚胺等品种的低毒溶剂漆包线漆，且已批量生产，不足之处是成本比用甲酚及二甲苯的漆高。但为了减少毒性对人体的侵害，这种投资是值得的。国内也试制成无甲酚聚酯漆包线漆，采用醇醚类溶剂，性能良好，但因价格高而未能得到生产应用。

1.3 水溶性漆

因为有机溶剂有毒性及易燃易爆性，所以设法用水做溶剂来制备漆包线漆。国内外开展了不少研究，很多化学家对水溶性树脂的合成工作进行深入的研究。主要的难度在于，既要把溶解于甲酚及二甲苯的漆基树脂改成能溶解于水的高分子，又要使涂成的漆包线的机械性能、电性能、耐化学等性能保持原有指标。上海电缆研究所经过多年研究，克服种种难题先后研制成功，水溶性聚酯电泳漆、水散体聚酯漆及水溶性聚酯亚胺漆，取得良好社会效果。我国也引进了Dr.Beck公司的水溶性聚酯亚胺漆包线漆的制造技术，但因其在水溶性方面的高分子合成用原料方面成本较高，使其漆的价格也提高了。另一方面，水的汽化热比有机溶剂高，使漆包线烘干时耗能也较高，出线速度慢，使漆包线生产成本提高，而难以推广。随着人们对环境保护问题的日益关切，该方法将会为人们所重视。

1.4 无溶剂漆

为了彻底消除公害，最好不用溶剂。在这方面研究开发的方法有，热熔树脂法、挤出树脂法、粉末硫化床涂敷法等新工艺。

1.4.1 热熔树脂法

制成的漆基树脂不加溶剂，常温下是固态，必须加热到180℃左右才能变为可以涂线的液态。由于长期加热，树脂易固化，所以要解决树脂的配方问题，使之在180℃左右不固化。至于在烘炉中高温下固化的技术问题，我国从德国Dr.Beck公司已引进了这种产品制造技术(但该树脂中仍含有10%的有机助溶剂)，采用这种方法必须增加一套树脂熔融加热模具涂漆装置。在品种上，主要还局限于聚酯亚胺等个别产品，漆层均匀性控制难，而且只能涂制大规格的漆包线。

1.4.2 挤出树脂法

现有的漆包线传统制法都是“漆液－多道涂线－烘干固化”的工艺模式，主要是在漆层很薄的情况下，保证漆层的均匀性及减少针孔。是否能用挤塑料线一样的方法制造漆包线呢?这样可不用有机溶剂，彻底解决溶剂的公害问题。瑞士Maillefer公司与德国Dr.Beck公司合作研制出一套挤出流水线来制造漆包线，关键在于解决挤出漆层精密、均匀。挤出料必须是热塑性树脂。目前只限于耐热性低的聚酯、聚氨酯等品种，并只能做大规格漆包线。要工业化生产，还有很多质量上、技术上及经济上的困难要进一步克服。

1.4.3 粉末涂敷法

为了消除有机溶剂的公害，粉体涂料在涂料行业有大量的应用，用在漆包线方面也进行了不少研究。需要把树脂制成很精细的粉末，采用硫化床法或静电法涂敷在线上。目前还只限于变压器用的大规格扁线上，主要难点是漆膜一次成形后的多孔性，且漆层较厚、漆层的均匀性难以控制，耐电压低等问题。国内已有厂家投入生产，效果良好。

2 漆包线生产设备及工艺节能减排技术

2.1 漆包烘炉采用催化燃烧热风循环技术

目前漆包线生产中，仍都采用有机溶剂漆包线漆，尽管部分采用高固体含量的漆包线漆，但有机溶剂仍占三分之二左右，为此开发了催化燃烧的漆包机，将涂漆过程中的溶剂催化燃烧掉，使溶剂不直接排放到大气中。目前国外均采用催化燃烧热风循环漆包机，即把有机溶剂燃烧再产生的热空气，通过循环系统再用于漆包炉中，用于线的烘干。这样既能阻止溶剂直接排放大气中，又利用溶剂催化燃烧产生的热能，即将溶剂作为第二能源。国内外在漆包炉的设计上不断改进，加装二次催化燃烧装置，使涂漆中挥发的溶剂充分燃烧，燃气热量充分利用，废气排放更加干净(含碳量小于10 mg/Nm3)，从而使漆包线生产的单位产量、电能消耗大幅度降低。这既降低了成本，又减少了对环境的污染。国外漆包线生产均采用这种高效节能、污染少的漆包机，国内大部分漆包线生产厂也已采用，但有不少厂还在用老式漆包机，仍把溶剂直接排到大气中，需要尽快更新设备，节约电能，保护环境。

2.2 退火炉采用退火管电阻加热技术

通常漆包机中的退火炉采用电热管间接加热退火管，热能损耗大。现在改为在退火管上直接通电发热，热量损耗少，可节约用电40%左右。

2.3 高速漆包机

新开发的漆包机的速度不断提高，例如MAG公司的HEX-5型卧式漆包机，DV值高达250。漆包机的速度提高，不但产量提高了，而且单位产量的电能消耗降低了很多，最多时可降低电能40%左右。

图1为漆包线涂漆工艺的能耗和DV值关系。从图1中可以看出，提高DV值可使能耗下降，这种影响对于小规格产品更为显著。

图1 DV值与能耗的关系

2.4 用模具法代替毛毡法涂漆

传统用羊毛毡涂漆，用一段时间后毛毡就会毛细孔堵塞及弹性降低，需要经常更换，毛毡用量很大。金属模具涂漆，模具使用寿命长，可节约大量毛毡。

2.5 其他节能减排技术

2.5.1 拉丝-漆包一体化工艺

国外漆包线生产厂普遍采用拉丝与漆包联合，串联起来生产漆包线，主要有以下优点。

(1)拉丝-漆包联合作业时，拉丝方向与涂漆方向相同，导线表面不会形成倒刺，有利于涂漆质量提高;

(2)拉丝－漆包要同步，拉丝速度比单拉时速率低，提高了铜线的延伸率，改善了漆包线的柔软性;

(3)进线规格减少，从而减轻了拉丝工序的压力，降低了生产成本;

(4)进线规格大，放线容量大，减少了换盘次数，不但减轻了工人劳动强度，而且漆包线的长度可大幅度加长，从而提高了质量稳定性。

2.5.2 大容量收线及放线

拉丝-漆包联合生产，裸铜线放线盘容量可达1 500～2 000 kg，收线盘每轴可达400 kg。这无论对漆包线的生产者还是对使用者都感到方便和满意，因为提高了生产效率，降低了单位产品损耗。

2.5.3 采用密闭涂漆装置

漆的粘度随季节而变化，将影响涂漆质量，所以国外漆包机箱都有加热恒温系统。为了长期保持漆的纯净，在循环计量泵供漆时，在回路中增加过滤装置及补加溶剂系统，使涂漆质量和上漆量始终保持恒定，从而保证漆包线的漆膜质量一致。采用涂漆装置密封、管道供漆、废气回收利用，以减少车间气味。

除以上节能减排技术外，各漆包线生产厂还根据自身的条件提出了多种节能减排方法，如采用车间管道供漆系统、车间废气回收系统、车间余热回收再利用系统等。

3 结束语

漆包线行业的能耗及污染非常严重，通过近年来的不懈努力，开发了高固体含量漆、无溶剂漆、水溶性漆、低毒溶剂漆等，在新产品及新工艺上取得了一定的进展。同时在催化燃烧、热风循环漆包机等方面也取得了很大成功，把暂时不能取代的有毒溶剂作为二次能源催化燃烧后转化为热能，用于固化漆包线漆，减少了溶剂的直接排放。今后需更加努力提高漆包线生产节能减排的技术水平，在行业里大力推广已成熟的节能减排技术，进一步降低能耗，减少对环境的污染。

［1］水散体聚酯漆包线漆［Z］.上海:上海电缆研究所，1971.

［2］凌春华，贺步云.水溶性聚酯电泳漆包线［J］.电线电缆，1979(1):5-13.

［3］高固体含量聚酯漆包线漆［Z］.上海:上海电缆研究所，1984.

［4］凌春华.水溶性F级聚酯亚胺漆包线漆［J］.绝缘材料通讯，1986(2):23-27.

［5］凌春华.电磁线新产品及新技术发展动向［J］.电线电缆，1989(5):2-4.

［6］漆包线漆样本资料［Z］.德国:BASE/Dr.Berk公司，1996.

［7］技术交流资料［Z］.奥地利:MAG公司，2002.

［8］静电粉末喷涂绝缘技术及设备报告［Z］.美国:ETI公司，1999.

［9］漆包线漆样本资料［Z］.德国:EIANTAS，2007.

［10］凌春华.李 福.漆包线生产工艺及技术的新进展［J］.电线电缆，2010(2):1-3.