CN103400732A - 一种熔断器用灭弧材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及灭弧材料技术领域，特别是涉及一种熔断器用灭弧材料及其制备方法；本发明将二氧化硅、微晶纤维素、液态树脂和水进行混合，然后用挤出设备挤出后滚圆成球形，得到所述灭弧材料；本发明有效地控制熔断器填充材料的成分纯净和填充密度，并可根据熔断器特性要求配置相应的导热系数；不仅能够有效得抑制电弧的形成和扩散，而且显著提高了熔断器的分断能力。

Description

一种熔断器用灭弧材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及灭弧材料技术领域，特别是涉及一种熔断器用灭弧材料及其制备方法。

背景技术

熔断器（fuse）是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器。熔断器是一种电流保护器，其根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开。熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。

熔断器主要由熔体和熔管以及外加填料等部分组成。现有低压熔断器在高电压和高分断能力下，通常使用高纯度石英砂作为灭弧材料，主要是因为石英砂具有较高的导热性和绝缘的性能，而且与电弧有很大的接触面积，因此便于吸收电弧能量，所以能够使电弧迅速冷却，确保熔断器能够安全分断短路电流。但是石英砂作为熔断器的填料存在如下问题:（1）、石英砂作为矿物质，受产地影响较大，铁等金属杂质难以去除；（2）、石英砂的表面粗糙，在熔断器组装时难以控制填充密度的均一度，进而影响分断效果；（3）、导热系数大，散热较快，使熔断器难以分断低倍过载。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的之一在于，提供一种不仅成分纯净和填充密度均匀，而且能够有效得抑制电弧的形成和扩散，并显著提高熔断器的分断能力的熔断器用灭弧材料。

本发明的目的之二是提供所述熔断器用灭弧材料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种熔断器用灭弧材料，包括按照重量份计算的以下物质：

较佳地，所述二氧化硅为微晶二氧化硅、无定形二氧化硅或二者结合的组合物。

较佳地，所述二氧化硅为颗粒度是1000目的微晶二氧化硅。

较佳地，所述微晶二氧化硅的导热系数>20W/（m·k）。

较佳地，所述二氧化硅为颗粒度是700目的无定形二氧化硅。

较佳地，所述无定形二氧化硅的导热系数≥0.12W/（m·k）。

较佳地，所述液态树脂为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、双酚A/F环氧树脂、改性双酚A环氧树脂、改性双酚A/F液体环氧树脂或硅树脂胶黏剂中的一种。

制备所述熔断器用灭弧材料的方法；包括如下制备步骤：

将所述量的二氧化硅、微晶纤维素、液态树脂和水（优选去离子水、纯净水或蒸馏水）进行混合，混合后揉捏成团状，然后用挤出设备将上述团状混合物挤出，最后滚圆成球形，得到所述灭弧材料。

其中所述挤出设备中的温度为5～30℃，压力为5～8公斤。

较佳地，所述滚圆工序中的平面临界角为15～20度；这样所制得的成品圆整度极高，接近正圆，无需专用设备即可达到一致的填充密度。其中，平面临界角是指15克材料放置于水平的平板，逐渐倾斜平板，到材料开始滚动的角度；一般石英砂的平面临界角在40度以上。

本发明将所述量的二氧化硅、微晶纤维素、液态树脂和水进行混合，混合后揉捏成团状，然后用挤出设备将上述团状混合物挤出，最后滚圆成球形，得到所述灭弧材料。本发明中由于使用的原材料粉状二氧化硅纯度可达99.99%甚至更高，对促进电弧扩大的杂质铁离子含量低于0.01%；所制备而得的合成灭弧材料杂质含量低，所得灭弧材料成分纯净。其中二氧化硅的颗粒度为固定的目数，能使最终合成的灭弧材料均匀度高，其平面临界角能到15～20度；这样所制得的成品圆整度极高，接近正圆，无需专用设备即可达到一致的填充密度。本发明为了制得不同导热系数的灭弧材料，二氧化硅可以是经石英砂粉碎筛选并化学提纯的晶体二氧化硅，其特性为晶体形态、不吸水、导热系数>20w/（m·k）；也可以是由硅藻土原矿粉碎并化学提纯的无定形二氧化硅，其特性为多孔保温材料，易吸水、导热系数≥0.12W/（m·k）；还可以是晶体二氧化硅和无定形二氧化硅的组合物，通过调整两者比例，可以得到不同导热系数的灭弧。

其中，本发明利用微晶纤维素能自由流动的结晶粉末（非纤维状的微粒子）的特性，在本发明制备过程中，集填料、增稠和乳化作用于一身，使最终制得的灭弧材料表面平滑、均匀。本发明中液态树脂作为胶黏剂，不仅耐高温，还具有优良的耐腐蚀性、耐辐照性、电绝缘性和耐候性。

总之，本发明有效地控制熔断器填充材料的成分纯净和填充密度，并可根据熔断器特性要求配置相应的导热系数；不仅能够有效得抑制电弧的形成和扩散，而且显著提高了熔断器的分断能力。

附图说明

图1为福建产30～60目石英砂的外貌图；

图2为使用福建产30～60目石英砂作为填充材料，在60Vdc/80A测试出来的波形；

图3为福建产80～120目石英砂的外貌图

图4为使用福建产80～120目石英砂作为填充材料，在60Vdc/80A测试出来的波形；

图5为英国产60～80目石英砂的外貌图；

图6为使用英国产60～80目石英砂作为填充材料，在60Vdc/80A测试出来的波形；

图7为本发明的灭弧颗粒的外貌图

图8为本发明30～40目的灭弧颗粒作为填充材料，在60Vdc/80A测试出来的波形；

图9为本发明60～80目的灭弧颗粒作为填充材料，在60Vdc/80A测试出来的波形。

具体的实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，以助于本领域技术人员理解本发明。

实施例1

一种熔断器用灭弧材料，包括按照重量份计算的微晶二氧化硅200份（1000目）、微晶纤维素46份、硅树脂胶黏剂72份和水200份。

制备所述熔断器用灭弧材料的方法；包括如下制备步骤：

将所述量的微晶二氧化硅、微晶纤维素、硅树脂胶黏剂和水进行混合，混合后揉捏成团状，然后用挤出设备（温度为5～30℃，压力为5～8公斤）将上述团状混合物挤出，最后滚圆成球形，得到所述灭弧材料。

实施例2

一种熔断器用灭弧材料，包括按照重量份计算的无定形二氧化硅200份（700目）、微晶纤维素50份、硅树脂胶黏剂68份和水300份。

制备所述熔断器用灭弧材料的方法，同实施例1。

实施例3

一种熔断器用灭弧材料，包括按照重量份计算的二氧化硅250份（其中1000目微晶二氧化硅50份、700目无定形二氧化硅200份）、微晶纤维素45份、改性双酚A/F液体环氧树脂70份和水250份。

制备所述熔断器用灭弧材料的方法，同实施例1。

实施例4

一种熔断器用灭弧材料，包括按照重量份计算的微晶二氧化硅150份、微晶纤维素55份、双酚A环氧树脂75份和水300份。

制备所述熔断器用灭弧材料的方法，同实施例1。

实施例5

一种熔断器用灭弧材料，包括按照重量份计算的无定形二氧化硅100、微晶纤维素40、硅树脂胶黏剂60和水300。

制备所述熔断器用灭弧材料的方法，同实施例1。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述的特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。

将本发明与不同填充材料的抑制电弧能力进行测试：

运用一个同等的熔断器尺寸，相同熔丝，仅仅变换填充材料，在相同的电压和电流下(60Vdc/80A)测试出来的波形，其中的电流波形越短下降越迅速，表明灭弧特性越好。

由图1-9对比可见，本发明所制造的灭弧颗粒，燃弧短，灭弧迅速；而国产石英砂起弧后燃弧时间长，灭弧时间长；英国产石英砂杂质较少，颗粒较圆整，起弧后燃弧时间中等，灭弧时间中等。

Claims (9)

1.一种熔断器用灭弧材料，其特征在于，包括按照重量份计算的以下物质：

2.如权利要求1所述熔断器用灭弧材料，其特征在于，所述二氧化硅为微晶二氧化硅、无定形二氧化硅或二者结合的组合物。

3.如权利要求2所述熔断器用灭弧材料，其特征在于，所述二氧化硅为颗粒度是1000目的微晶二氧化硅。

4.如权利要求3所述熔断器用灭弧材料，其特征在于，所述微晶二氧化硅的导热系数>20w/（m·k）。

5.如权利要求2所述熔断器用灭弧材料，其特征在于，所述二氧化硅为颗粒度是700目的无定形二氧化硅。

6.如权利要求5所述熔断器用灭弧材料，其特征在于，所述无定形二氧化硅的导热系数≥0.12W/（m·k）。

7.如权利要求1所述熔断器用灭弧材料，其特征在于，所述液态树脂为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、双酚A/F环氧树脂、改性双酚A环氧树脂、改性双酚A/F液体环氧树脂或硅树脂胶黏剂中的一种。

8.制备如权利要求1～7中任意一项所述熔断器用灭弧材料的方法；其特征在于，包括如下制备步骤：

将所述量的二氧化硅、微晶纤维素、液态树脂和水进行混合，混合后揉捏成团状，然后用挤出设备将上述团状混合物挤出，最后滚圆成球形，得到所述灭弧材料；

其中所述挤出设备中的温度为5～30℃，压力为5～8公斤。

9.制备如权利要求8中所述熔断器用灭弧材料的方法；其特征在于，所述滚圆工序中的平面临界角为15～20度。

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