CN103465422A - 真空膜浇注系统和真空膜浇注方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种真空膜浇注系统和真空膜浇注方法，该真空膜浇注系统包括：模具，具有冒口和浇注口；真空膜，所述真空膜包覆在所述模具的周围形成真空空间；真空泵，通过真空管道连接于所述模具的抽真空口；和混料设备，通过注料管连接于所述模具的浇注口。采用本发明的真空膜浇注系统进行浇注，在常压下无需特殊的真空设备就可进行浇注，所以可不受设备和空间制约，具有灵活的可操作性；通过由真空薄膜代替真空浇注罐，所需成本较低，简便易行，适应面广泛，适应于现场浇注、小件产品生产、试验型浇注等。

Description

真空膜浇注系统和真空膜浇注方法

技术领域

本发明属于树脂材料的真空浇注方法领域，具体涉及一种真空膜浇注的方法，该方法将真空薄膜包覆在模具表面形成真空空间再进行浇注。

背景技术

由于树脂，尤其是环氧树脂固化物具有良好的电气绝缘性能、耐湿性和耐化学性等，又因为它有着良好的加工性，固化时不产生挥发物，成型时收缩率小，使得它在真空条件下能获得无气隙的浇注制品，从小型的电子元件精密仪表、军工通讯产品到大型的变压器、电机线圈及高压电器中的电流互感器、电缆接线盒和电缆终端。浇注产品体积小、质量轻，提高了绝缘质量及产品的可靠性和使用寿命，因而在电气工业中得到了广泛的应用。

自20世纪70年代以来，各国探索研究了一系列环氧树脂全密封新工艺如加压凝胶法、液态注射成型工艺、自动压力凝胶工艺、真空压力凝胶工艺自动脱模凝胶工艺等。除了这些新工艺外，目前常用方法，也是应用最为广泛的方法有真空浇注法、常压浇注法等。真空浇注法最突出的优点就是可以去除浇注制品内部和表面的气隙和气泡，减少内部应力，防止产生裂纹等。为了达到这一目的，必须选用合适的浇注材料，使用适宜的真空浇注设备，严格控制原材料的预处理、混料、浇注和固化条件等。而常压浇注法相比真空浇注法，应用更加灵活，可以降低成本、简化工艺，适用于小型少量浇注品、现场浇注、对绝缘性能要求不高的产品等。

但是，目前尚未出现一种能将真空浇注法和常压浇注法的优点结合在一起的常温真空浇注法，树脂产品的制备中需要一种适用于常压环境的、提高浇注制品的绝缘性能的、减少浇注过程中产生的气泡和气隙的、并简化工艺降低成本的真空浇注法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种真空膜浇注系统及其浇注方法，该方法将真空薄膜包覆在模具表面形成真空空间再进行浇注。该方法将真空浇注法和常压浇注法的优点结合在一起，得到的树脂产品质量高，工艺成本低，适应范围广。

本发明的真空膜浇注系统包括：模具，具有冒口和浇注口；真空膜，所述真空膜包覆在所述模具的周围形成真空空间；真空泵，通过真空管道连接于所述模具的抽真空口；和混料设备，通过注料管连接于所述模具的浇注口。

在如上所述的真空膜浇注系统中，优选：所述真空膜与所述注料管之间的连接处通过密封胶条加以密封，所述真空膜与所述真空管道间的连接处通过密封胶条加以密封。

在如上所述的真空膜浇注系统中，优选：在所述真空泵与所述模具间的真空管道上连接有液料收集器，所述注料管与所述混料设备间设置有注料阀门。

在如上所述的真空膜浇注系统中，优选：所述真空膜浇注系统是电力传输系统中母线进行真空浇注用的真空膜浇注系统。。

本发明还提供一种真空膜浇注方法，其特征在于：采用上述真空膜浇注系统进行物料的浇注。

本发明还提供一种真空膜浇注方法，其包括：

真空薄膜浇注系统的准备与安装步骤：首先在模具的内壁涂抹脱模剂后将所述模具组装成型，其次将注料管的两端分别与所述模具的浇口和混料设备的出料口连接，通过真空管将所述模具的抽真空口与真空泵连接；然后用真空薄膜将所述模具全部包覆起来；接着对所述真空薄膜与所述真空管、所述注料管之间、以及真空薄膜间进行密封处理，形成由所述真空薄膜包裹的空间；

抽真空步骤：关闭所述混料设备与所述注料管之间的注料阀门，打开所述真空泵的阀门，对所述真空薄膜包裹的空间进行抽真空处理，直至达到规定的真空度；

浇注步骤：打开所述注料阀门，使在所述混料设备中混合好的物料沿所述注料管流入所述模具，直至物料充满所述模具，关闭所述注料阀门，完成浇注；

拆分步骤：浇注完成后，先关闭所述真空泵，再拆除所述真空管道和所述真空薄膜；和

固化脱模步骤：将浇注完成后的所述模具进行固化脱模处理，得到树脂制品。

在如上所述的真空膜浇注方法中，优选：在所述准备与安装步骤中，在用真空薄膜将所述模具全部包覆起来之前用软质材料将模具的尖锐角部位加以包裹；在所述浇注步骤中，所述真空泵的阀门始终保持打开状态，使得所述空间维持所述真空度。

在如上所述的真空膜浇注方法中，优选：所述固化脱模处理为常温固化脱模或者高温固化脱模，所述密封处理采用密封胶条进行处理。

在如上所述的真空膜浇注方法中，优选：所述物料包括环氧树脂、聚氨酯树脂和聚酰亚胺树脂中的至少一种。

在如上所述的真空膜浇注方法中，优选：所述环氧树脂为双酚A环氧树脂，改性环氧树脂，酚醛环氧树脂，乙烯基树脂、酚醛树脂、溴化环氧树脂和液状的脂环族环氧树脂中的一种或几种；所述聚酰亚胺树脂为双马来酰亚胺树脂。

在如上所述的真空膜浇注方法中，优选：所述真空膜浇注方法用于电力传输系统中母线的真空浇注。

本发明相比现有技术具有以下有益效果：

（1）因为本发明采用真空薄膜包覆在模具表面形成真空空间再进行浇注的方法，所以相比常压浇注法，可以克服具有气泡较多、绝缘性能较差的问题；相比真空浇注法，无须使用真空浇注罐，既节省了成本，也节约了空间。

（2）因为本发明在常压下进行浇注无需特殊的真空设备，所以可不受设备和空间制约，根据现场情况，因地制宜地制订方案，具有灵活的可操作性。

（3）因为本发明的真空空间由真空薄膜包覆在模具表面产生，来代替真空浇注罐，所以所需成本较低，简便易行，适应面广泛，除现场浇注外，也适用于小件产品生产，试验型浇注等情况。

附图说明

图1为真空膜浇注的方法中应用的真空膜浇注系统连接关系示意图。

图2为真空膜浇注的方法中应用的一种优化的真空膜浇注系统连接关系示意图。

附图标记：

1：模具，2：真空管，3：真空薄膜，4：注料管，

5：真空表，6：真空泵，7：混料设备，8：液料收集器。

具体实施方式

发明的真空膜浇注方法所用的真空膜浇注系统，如图1所示，包括模具1、真空管2、注料管4、真空泵6等。该真空膜浇注系统中，模具1外部包裹有真空薄膜3；模具1的浇口处连接有混料管4的一端，混料管4的另一端通过注料口阀门（未图示）与作为混料设备7的混料罐连接；模具1的抽真空口与真空管2的一端连接，真空管2的另一端与真空表5连接；真空表5又由另一真空管2与真空泵6连接（真空表1与真空管1、2之间的连接可以通过一个三通管件进行连接）。

该真空膜浇注系统中，真空管2的数量为2根，管径均为1cm，长度均为2m；注料管4的数量为1根，管径为1cm，长度为3m。

优选地，实现本发明的真空膜浇注方法所用的真空膜浇注系统还可以如图2所示。图2中，与图1相比，在真空表5与真空泵6之间，通过真空管2连接有液料收集器8（又称为集液器）。该液料收集器的作用是抽真空时防止因操作不当等原因引起的树脂混合料倒灌而导致真空泵损坏，起到一个缓冲作用。对于集液器的大小、形状、材质均无特殊要求，只要可以满足密封良好、能够承受相应压力、并有一定的容积即可。

在该真空膜浇注系统中，真空管2的数量为3根，管径均为1cm；模具1与真空表5之间的真空管2、真空表5与料液收集器8之间的真空管2的长度均为2m，料液收集器7和真空泵6之间的真空管2的长度为5m；注料管的数量为1根，管径为1cm，长度为3m。

本实施例的真空膜浇注的系统的真空管和注料管的数量多少是依据模具体积和结构而定，对于普通的真空膜浇注工艺，对其数量和位置并没有刻意的要求。带有导流管等辅助管路的结构也主要是针对模具的特殊性而定的，大多布置在模具上（或模具内）。另外，在此虽然给出了各个管道的尺寸，但是可以根据实际情况进行调整。

下面说明如何使用图1、图2所示的真空膜浇注系统进行本发明的真空膜浇注的方法，该方法的要点在于将真空薄膜包覆在模具表面形成真空空间再进行浇注。该方法包括以下步骤：

步骤一、准备与安装：

A、在模具1的内壁涂抹脱模剂后，将该模具1组装成型；将模具本身带有的导体、线圈或嵌件等部件按预定位置安放好；

B、将注料管4的一端置于模具1的浇口处并用胶带固定住，注料管4的另一端引出，与混料设备7的出料口连接；

C、将真空管2的一端与模具1的抽真空口连接并用胶带固定，该真空管2的另一端引出，与真空表5的一端连接；

D、将真空表5的另一端与另一真空管2的一端连接，再将该真空管2的另一端与真空泵6连接；

另外，也可以在真空表5与真空泵6之间，通过真空管2连接一个料液收集器8；

E、用真空薄膜3将模具1全部包覆起来；

如果模具1带有尖锐边角，抽真空后容易刺破真空膜3，为防止出现真空薄膜被刺的情况，则应用布等软质材料将该尖锐边角包裹，确保真空薄膜3没有破损；如果模具1本身不带有导致真空薄膜3破损的尖锐边角，则无需预先包裹边角；

F、将包覆在模具1外部的真空薄膜3进行密封处理，形成由真空薄膜3包裹的空间；密封处理由市售的密封胶条实现；密封处理包括真空薄膜间的密封、真空薄膜与模具间的密封，真空薄膜与真空管间的密封、真空薄膜与注料管之间的密封、注料管与混料设备间的密封等各种影响真空薄膜3包裹的空间的真空度的地方（之所以提及真空薄膜间的密封和真空薄膜与模具间的密封，是因为本发明有时使用的真空薄膜是一张纸片状无封口薄膜，而不是一个口袋状结构。想形成密闭空间，要像制作口袋一样，用密封胶条将真空薄膜粘接，根据实际情况，有的边是用密封胶条将两片真空薄膜密封，有的边是将真空薄膜和模具直接密封。这里的两个密封也就是在密封过程中的两种情况列举）。

本试验所用的真空薄膜可为市售的各种真空薄膜，要有一定的厚度和韧性（比如30μm～70μm，目前常用规格为50μm和65μm），优选具有一定的透明度（比如能观察到后述的冒口处留出混合物料）。

步骤二、抽真空：

A、上述所有设备连接好后，先关闭混料设备的注料口阀门，并打开真空泵的阀门，对模具1的腔体内部进行抽真空处理（实际上也就是对真空薄膜包裹的空间进行抽真空处理，因为真空膜的包裹空间与模具腔体内的空间是连通的，空间范围前者大于后者，但前者与后者空间越接近，则越节省材料。另外，由于模具的浇口的尺寸一般大于注料管的尺寸，所以真空膜包裹的空间主要通过浇口、冒口与模具腔体内相连。另外，模具一般都是组合式的，在拼接的部分，密封较差，也使得二者空间相连），时间为10-50s，优选为30s，再关闭真空泵的阀门；检查是否出现因密封不当导致的漏气现象，如有漏气现象，则重新进行密封处理和抽真空处理直至合格；

B、再打开真空泵的阀门，对真空薄膜包裹的空间进行抽真空处理进行抽真空处理，时间为1～5分钟，优选为3分钟，直至达到规定的真空压力值，比如采用真空表5来测量时，真空数值为300～1000Pa，优选为650Pa并稳定（抽真空的时间是由模具体积和所需压力值确定的，本试验的模具体积较小，一般2-3min就可达到要求的压力值；另外，真空压力值也是根据不同树脂系统的工艺要求而定，比如也可以为700Pa，一般电气类树脂系统的工艺要求在2000Pa以内）；

步骤三、浇注：

A、待混料设备7中物料混料完成后得到混合料，即可进行浇注；打开混料设备7的注料口阀门，让混合料沿注料管4流入模具1的浇口，直至有混合料流出模具1的冒口；再关闭混料设备7的注料口阀门，完成浇注；

浇注过程中，真空泵6的阀门始终保持打开状态，以保证真空薄膜包覆空间内的压力为设定值；若浇注期间，压力值有较大变化，可通过调节真空泵6的阀门来保持压力值为设定值（该设定值是300～2000Pa，比如500Pa、700Pa、900Pa、1100Pa、1300Pa、1500Pa、1700Pa、优选1000Pa以下，更优选为650Pa及其以下）；

B、浇注完成后，先关闭真空泵6，再拆除所有的管路和真空薄膜3，解 除真空状态；

步骤四、固化脱模：

将浇注完成后的模具1进行固化脱模处理，得到树脂制品。固化脱模处理可以为常温固化脱模；也可以为高温固化脱模。

常温固化脱模的方法为：将模具静止一段时间后进行脱模（可按照具体树脂系统的工艺要求确定具体时间），一般在12-36小时后即可脱模，优选为24小时后再进行脱模，之后再按照浇注的树脂工艺的要求进行固化，得到树脂制品；该树脂工艺的要求由具体的树脂厂家提供（每套树脂系统的工艺都不尽相同，现在采用的工艺一般都是树脂厂家提供的推荐工艺，在使用的过程中再对工艺进行改进和完善。树脂厂家、型号不同，所采用的工艺方案都有所不同）。

高温固化脱模的方法为：将模具放入固化炉，按固化曲线进行高温固化脱模（常用的高温通常指60～120℃。），得到树脂制品；固化曲线也由具体的树脂厂家提供，用户在使用过程中可适当调整。

作为该浇注方法所用的物料可以为环氧树脂，该环氧树脂包括双酚A环氧树脂，改性环氧树脂，酚醛环氧树脂，乙烯基树脂、酚醛树脂、溴化环氧树脂和液状的脂环族环氧树脂等中的一种或多种，可添加填料或不添加填料；所用的树脂还可以是聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂（如双马来酰亚胺（BMI）树脂）等其他可采用浇注工艺的树脂。无论是否添加填料，他们在混料设备7中混合后作为浇注物料浇注到模具1中。

本发明的真空膜浇注的方法适用于现场浇注，也适用于小件产品浇注、试验型产品浇注等情况。现有的常压浇注可用于现场浇注、小件产品浇注和试验型产品浇注，但缺点是没有真空环境，产品易产生缺陷。

而现有的真空浇注需要真空罐来实现真空环境，设备体积庞大，运输安装都受到限制，导致其几乎无法应用于现场浇注，但可应用于小件产品浇注和试验型产品浇注。

本发明的真空膜浇注的方法中，真空膜携带使用方便，可根据现场情况，灵活便捷地实现真空环境，克服了前两种浇注方法的缺点，是现场浇注的最佳选择，尤其适合浇注母线单元段间的现场连接（所谓母线是指电力传输系统中的常用母线）。浇注母线产品以各个标准单元段做为基本单元，根据实际工程需要，由标准单元段现场浇注完成组合连接。在此情况下，真空膜浇注方法可以为浇注母线标准单元段现场连接时提供适宜、便捷且廉价的真空浇注环境。本发明应用于此省却了体积庞大的真空罐使真空浇注成为可能，同时也可根据连接段模具的不同情况采取更加灵活易行的方式实现真空环境，极具可操作性和应用前景。另外，现有的真空浇注设备投资高，真空罐体积庞大，通常会同时浇注几件甚至十几件产品，以节省材料和能源，灵活性也较差，不适用于生产小件产品和试验性产品。在生产小件产品和试验型产品时，采用基于本发明的真空膜浇注，可以极大地降低成本，灵活性也大大增加。

Claims (11)

1.一种真空膜浇注系统，其特征在于，包括：

模具，具有冒口和浇注口；

真空膜，所述真空膜包覆在所述模具的周围形成真空空间；

真空泵，通过真空管道连接于所述模具的抽真空口；和

混料设备，通过注料管连接于所述模具的浇注口。

2.根据权利要求1所述的真空膜浇注系统，其特征在于：

所述真空膜与所述注料管之间的连接处通过密封胶条加以密封，

所述真空膜与所述真空管道间的连接处通过密封胶条加以密封。

3.根据权利要求1所述的真空膜浇注系统，其特征在于：

在所述真空泵与所述模具间的真空管道上连接有液料收集器，

所述注料管与所述混料设备间设置有注料阀门。

4.根据权利要求1所述的真空膜浇注系统，其特征在于：

所述真空膜浇注系统是电力传输系统中母线进行真空浇注用的真空膜浇注系统。

5.一种真空膜浇注方法，其特征在于：

采用权利要求1～4所述的真空膜浇注系统进行物料的浇注。

6.一种真空膜浇注方法，其特征在于，包括：

真空薄膜浇注系统的准备与安装步骤：首先在模具的内壁涂抹脱模剂后将所述模具组装成型，其次将注料管的两端分别与所述模具的浇口和混料设备的出料口连接，通过真空管将所述模具的抽真空口与真空泵连接；然后用真空薄膜将所述模具全部包覆起来；接着对所述真空薄膜与所述真空管、所述注料管之间、以及真空薄膜间进行密封处理，形成由所述真空薄膜包裹的空间；

抽真空步骤：关闭所述混料设备与所述注料管之间的注料阀门，打开所述真空泵的阀门，对所述真空薄膜包裹的空间进行抽真空处理，直至达到规定的真空度；

浇注步骤：打开所述注料阀门，使在所述混料设备中混合好的物料沿所述注料管流入所述模具，直至物料充满所述模具，关闭所述注料阀门，完成浇注；

拆分步骤：浇注完成后，先关闭所述真空泵，再拆除所述真空管道和所述真空薄膜；

固化脱模步骤：将浇注完成后的所述模具进行固化脱模处理，得到树脂制品。

7.根据权利要求6所述的真空膜浇注方法，其特征在于：

在所述准备与安装步骤中，在用真空薄膜将所述模具全部包覆起来之前用软质材料将模具的尖锐角部位加以包裹；

在所述浇注步骤中，所述真空泵的阀门始终保持打开状态，使得所述空间维持所述真空度。

8.根据权利要求6所述的真空膜浇注方法，其特征在于：

所述固化脱模处理为常温固化脱模或者高温固化脱模，

所述密封处理采用密封胶条进行处理。

9.根据权利要求5或6所述的真空膜浇注方法，其特征在于：

所述物料包括环氧树脂、聚氨酯树脂和聚酰亚胺树脂中的至少一种。

10.根据权利要求9所述的真空膜浇注方法，其特征在于：

所述环氧树脂为双酚A环氧树脂，改性环氧树脂，酚醛环氧树脂，乙烯基树脂、酚醛树脂、溴化环氧树脂和液状的脂环族环氧树脂中的一种或几种；所述聚酰亚胺树脂为双马来酰亚胺树脂。

11.根据权利要求9所述的真空膜浇注方法，其特征在于：

所述真空膜浇注方法用于电力传输系统中母线的真空浇注。

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