CN112133494A - 一种低挥发有机气体聚氨酯漆包线及其制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低挥发有机气体聚氨酯漆包线的制造工艺，其包括如下步骤：(1)拉丝；(2)退火；(3)涂漆；(4)烘焙；(5)冷却；(6)收线。本发明还公开了一种低挥发有机气体聚氨酯漆包线，其由金属导体与具有自润滑性能的聚氨酯绝缘层构成。本发明通过在绝缘漆的聚氨酯分子链中引入含氟基团，形成自润滑性能的聚氨酯绝缘层，替代传统的润滑油层，无需专门涂覆润滑层，较好的解决了漆包线表面润滑油挥发及聚氨酯绝缘层挥发气体残留而导致的在密闭环境中挥发气体腐蚀电子元器件触点表面、导致整个电子控制系统失控或瘫痪问题。以及无法满足密封式电子元器件对漆包线的挥发性有机气体含量的要求的问题。

Description

一种低挥发有机气体聚氨酯漆包线及其制造工艺
技术领域
本发明涉及绝缘漆包线技术领域，特别是涉及一种低挥发有机气体聚氨酯漆包线及其制造工艺。
背景技术
传统的聚氨酯漆包线，通常是由金属导体+聚氨酯绝缘层(有部分漆包线还包括尼龙漆作为面漆，以增加漆包线滑性)+润滑油层构成的三层结构。
上述的漆包线生产工艺，主要包括拉丝和包漆两道工序。拉丝指在常温下通过拉伸模具对金属线材进行压力加工的一种工艺；线材经过多次拉伸(大拉、中拉、小拉、细拉或微拉)后生产出特定要求规格的裸导体线材。包漆指在高温下将绝缘漆喷涂于裸导体线材上固化交联成膜，并使其具有绝缘、粘结成型或其他特殊性能的工艺。包漆由退火、涂漆、烘焙、冷却、润滑和收线等组成。上述漆包线的生产工艺包括以下步骤：
(1)拉丝：将铜线坯经过压力加工拉制成所需规格的硬裸铜线；
(2)退火：将硬裸铜线经放线、清洗后隔绝空气光亮退火成退火软铜线；
(3)涂漆：将退火软铜线以一定的速度送入漆包机的涂漆滚筒，以涂覆绝缘漆；
(4)烘焙及冷却：退火软铜线每涂完一道聚氨酯漆便进行一次烘焙固化处理和一次强制冷却处理，烘焙固化处理在烘炉内完成，通过线材与水冷定速辊筒间的接触来实现强制冷却处理；
(5)润滑和收线：在上述处理过的漆包线表面涂覆表面润滑剂后平整有序地卷绕到收线盘上，即得到漆包线成品。
传统的漆包线在制造时，必须在漆包线表面涂覆一层润滑油，使得漆包线在收线时排线紧密，有利于绕线企业在使用时放线顺畅，不易断线。但是如果润滑油涂覆量过多，在绕线时的高速放线过程中，润滑油会被甩出，会直接污染绕线企业的生产环境的空气。同时，由于润滑油具有挥发性，在电子元器件工作环境下容易挥发，如果润滑油涂覆量过多，长期影响下，容易加速氧化老化腐蚀漆膜，使漆包线更易老化、失效，失去绝缘效果。此外，漆包线漆膜内未挥发的芳烃物质在电子元器件的工作时，会逐渐逸出。当漆包线作为密封式电子元器件或者对环保要求较高的电子元器件的绕组线时，这些挥发气体在密闭环境中会吸附在电子元器件触点表面，在电弧的作用下逐渐腐蚀这些金属部件，提前降低电子元器件的使用寿命，最终导致整个电子控制系统失控或瘫痪，甚至整机损毁和报废，所以应尽可能减少漆膜内未挥发的芳烃物质以及漆包线表面润滑油含量。密封式电子元器件或者对环保要求较高的电子元器件制造商也对漆包线的挥发性有机气体含量提出了更高的要求。
传统的三层结构、涂覆润滑油的聚氨酯漆包线，存在漆包线表面润滑油挥发及聚氨酯绝缘层挥发气体残留而导致的在密闭环境中挥发气体会吸附在电子元器件触点表面，在电弧的作用下逐渐腐蚀这些金属部件，缩短电子元器件的使用寿命，最终导致整个电子控制系统失控或瘫痪问题。同时还存在无法满足密封式电子元器件或者对环保要求较高的电子元器件制造商对漆包线的挥发性有机气体含量的要求的问题，即无法实现在150℃下加热30min后，总挥发气体含量≤20ppm，其中芳香族挥发气体含量≤2ppm。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种不含表面润滑油的低挥发有机气体聚氨酯漆包线及其制造工艺，通过同步改进制备工艺和漆包线结构，以满足市场对漆包线的挥发性有机气体含量的要求；同时简化生产步骤，降低制造成本。
本发明为解决上述技术问题，提供如下的技术方案：
一种低挥发有机气体聚氨酯漆包线的制造工艺，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)拉丝：将铜线坯经过压力加工拉制成所需规格的硬裸铜线；
(2)退火：将硬裸铜线经放线、清洗后隔绝空气光亮退火成退火软铜线；
(3)涂漆：将退火软铜线以设定的速度送入漆包机的涂漆滚筒，涂覆5-15道绝缘漆；
(4)烘焙：在烘炉内完成烘烤固化处理，烘烤温度为进口/蒸发温度350-400℃，出口/固化温度370-450℃，排废风机速度500-1200rpm，介质损耗拐点温度≥150℃；
(5)冷却：对线材与水冷定速辊筒间的接触或者风冷；
(6)收线：将上述处理过的漆包线平整有序地卷绕到收线盘上，其表面不需预先涂覆表面润滑剂，即得到不含表面润滑油的低挥发有机气体聚氨酯漆包线成品。
所述的低挥发有机气体聚氨酯漆包线的制造工艺，其特征在于，其具体包括如下步骤：
(1)拉丝：选用直径为8.000mm的低氧铜线坯，通过拉丝机经过大拉、中拉、小拉步骤拉制成直径为0.100mm的硬裸铜线，中拉、小拉过后还需对线材做适度的退火处理；
(2)退火：将硬裸铜线经放线、清洗后，引入退火炉隔绝空气光亮退火并冷却后得到退火软铜线，退火温度控制在460±20℃。
(3)涂漆：将退火软铜线以250-300m/min的行线速度送入漆包机经多次涂漆、多次烘烤固化处理和多次强制冷却处理后制成半成品漆包线，漆包机内设涂漆滚筒、烘炉和水冷定速辊筒。退火软铜线通过涂漆滚筒涂覆5-15道的聚氨酯漆，退火软铜线每涂完一道聚氨酯漆便进行一次烘烤固化处理和一次强制冷却处理。
所述步骤(3)中的绝缘漆为低摩擦系数漆包线漆组合物，其固含量为15-45％，其为漆包线提供低摩擦系数表面，其由以下组分制成：
(A)10-45％重量百分数的端羟基含氟聚氨酯，
(B)30-70％重量百分数的溶剂，
(C)10-60％重量百分数的稀释剂，
(D)0.1-2.0％重量百分数的流平剂，和
(E)5-20％重量百分数的封闭型异氰酸酯交联剂,
并且(A)-(E)的重量百分数总和为100％。
所述的端羟基含氟聚氨酯的分子量为1000-200000，其中氟元素含量为5-30mol％；其是由二异氰酸酯与含氟二元醇反应制备得到的，或由含氟二异氰酸酯与二元醇反应制备得到，或由含氟二异氰酸酯与含氟二元醇反应制备得到；所述的溶剂为异丙醇、正丁醇、氯仿、1,2-二氯乙烷、四氢呋喃(THF)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜、甲酚、苯酚或其混合物；所述的稀释剂是非极性烃类化合物；所述的流平剂为低分子量丙烯酸共聚物、聚醚改性聚硅氧烷、硅酮聚合物或其混合物。
一种实施前述工艺制造的低挥发有机气体聚氨酯漆包线，其特征在于，所述的漆包线由金属导体与具有自润滑性能的聚氨酯绝缘层构成。
所述具有自润滑性能的聚氨酯绝缘层，包括一内润滑层，通过将滑性基团引入聚氨酯分子链中，达到自润滑的作用。
所述具有自润滑性能的聚氨酯绝缘层，该包括一外润滑层，即在聚氨酯绝层上涂覆一层外润滑层；
所述具有自润滑性能的聚氨酯绝缘层，同时包括内润滑层和外润滑层，实现双层润滑。
有益效果
本发明跟现有技术相比，具有如下优点：
(1)本发明提供的低挥发有机气体聚氨酯漆包线及其制造工艺，通过在绝缘漆的聚氨酯分子链中引入含氟基团，以降低漆包线表面摩擦系数，提高滑性，形成自润滑性能的聚氨酯绝缘层，起到替代传统的润滑油的作用；再通过研究漆包线制程中的烘焙温度、风速等工艺参数，最终实现聚氨酯漆包线在150℃下加热30min后，总挥发气体含量≤20ppm，其中芳香族挥发气体含量≤2ppm，满足密封式电子元器件或者对环保要求较高的电子元器件制造商对漆包线的挥发性有机气体含量的要求。
(2)本发明提供的低挥发有机气体聚氨酯漆包线及其制造工艺，无需再涂覆润滑层，因而较好的解决了漆包线表面润滑油挥发及聚氨酯绝缘层挥发气体残留而导致的在密闭环境中挥发气体会吸附在电子元器件触点表面，在电弧的作用下逐渐腐蚀这些金属部件，缩短电子元器件的使用寿命，最终导致整个电子控制系统失控或瘫痪问题。
(3)本发明提供的低挥发有机气体聚氨酯漆包线及其制造工艺，其中的烘焙工序为关键工序，烘焙温度参数及风速参数将决定漆包线挥发气体的残留量(主要是绝缘漆中溶剂的蒸发及聚氨酯交联固化中产生的小分子气体在本工序中应尽量排出)，与传统的聚氨酯漆包线烘焙工艺相比，本发明的漆包线烘焙温度比传统工艺提高10-50％，排废风机速度提高30-100％，涂漆道次为5-15道，可用介质损耗拐点温度辅助判断烘焙程度，介质损耗拐点温度≥150℃。
(4)本发明提供的低挥发有机气体聚氨酯漆包线，由金属导体+具有自润滑性能的聚氨酯绝缘层构成，省去了传统产品中的润滑层。其自润滑性能分别包括：①内润滑，通过将滑性基团引入聚氨酯分子链中，达到自润滑的作用；②外润滑，在聚氨酯绝层上再涂覆一层润滑层，例如尼龙；③内润滑+外润滑，达到双润滑作用。
(5)本发明提供的低挥发有机气体聚氨酯漆包线及其制造工艺，其采用的聚氨酯为含氟聚氨酯，其中，端羟基含氟聚氨酯分子量为1000-200000，氟元素含量为5-30mol％。
(6)本发明通过漆包线及其制造工艺的同步改进，简化了产品结构和生产步骤，降低了生产成本，有利于产业化。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明予以进一步地详尽阐述。
实施例1：
一种低挥发有机气体聚氨酯漆包线的制造工艺，其包括如下步骤：
(1)拉丝：将铜线坯经过压力加工拉制成所需规格的硬裸铜线；
(2)退火：将硬裸铜线经放线、清洗后隔绝空气光亮退火成退火软铜线；
(3)涂漆：将退火软铜线以设定的速度送入漆包机的涂漆滚筒，涂覆5-15道绝缘漆；
(4)烘焙：在烘炉内完成烘烤固化处理，烘烤温度为进口/蒸发温度350-400℃，出口/固化温度370-450℃，排废风机速度500-1200rpm，介质损耗拐点温度≥150℃；
(5)冷却：对线材与水冷定速辊筒间的接触或者风冷；
(6)收线：将上述处理过的漆包线平整有序地卷绕到收线盘上，其表面不需预先涂覆表面润滑剂，即得到不含表面润滑油的低挥发有机气体聚氨酯漆包线成品。
所述步骤(3)中的绝缘漆为低摩擦系数漆包线漆组合物，其固含量为15-45％，其为漆包线提供低摩擦系数表面，其由以下组分制成：
(A)10-45％重量百分数的端羟基含氟聚氨酯，
(B)30-70％重量百分数的溶剂，
(C)10-60％重量百分数的稀释剂，
(D)0.1-2.0％重量百分数的流平剂，和
(E)5-20％重量百分数的封闭型异氰酸酯交联剂，
并且(A)-(E)的重量百分数总和为100％。
所述的端羟基含氟聚氨酯的分子量为1000-200000，其中氟元素含量为5-30mol％；其是由二异氰酸酯与含氟二元醇反应制备得到的，或由含氟二异氰酸酯与二元醇反应制备得到，或由含氟二异氰酸酯与含氟二元醇反应制备得到；所述的溶剂为异丙醇、正丁醇、氯仿、1,2-二氯乙烷、四氢呋喃(THF)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜、甲酚、苯酚或其混合物；所述的稀释剂是非极性烃类化合物；所述的流平剂为低分子量丙烯酸共聚物、聚醚改性聚硅氧烷、硅酮聚合物或其混合物。
一种实施前述工艺制造的低挥发有机气体聚氨酯漆包线，所述的漆包线由金属导体与具有自润滑性能的聚氨酯绝缘层构成。
所述具有自润滑性能的聚氨酯绝缘层，具体包括一内润滑层，通过将滑性基团引入聚氨酯分子链中，达到自润滑的作用。
实施例2：
本实施例提供的低挥发有机气体聚氨酯漆包线及其制造工艺，其基本上与实施例1相同，其不同之处在于，其具体包括如下步骤：
(1)拉丝：选用直径为8.000mm的低氧铜线坯，通过拉丝机经过大拉、中拉、小拉步骤拉制成直径为0.100mm的硬裸铜线，中拉、小拉过后还需对线材做适度的退火处理。
(2)退火：将硬裸铜线经放线、清洗后，引入退火炉隔绝空气光亮退火并冷却后得到退火软铜线，退火温度控制在460±20℃。
(3)涂漆：将退火软铜线以250-300m/min的行线速度送入漆包机经多次涂漆、多次烘烤固化处理和多次强制冷却处理后制成半成品漆包线，漆包机内设涂漆滚筒、烘炉和水冷定速辊筒。退火软铜线通过涂漆滚筒涂覆5-15道的聚氨酯漆，退火软铜线每涂完一道聚氨酯漆便进行一次烘烤固化处理和一次强制冷却处理。
(3)涂漆：将退火软铜线以250-300m/min的行线速度送入漆包机经多次涂漆、多次烘烤固化处理和多次强制冷却处理后制成半成品漆包线，漆包机内设涂漆滚筒、烘炉和水冷定速辊筒。退火软铜线通过涂漆滚筒涂覆5-12道的聚氨酯漆(退火软铜线每涂完一道聚氨酯漆便进行一次烘烤固化处理和一次强制冷却处理。
(4)烘焙：烘烤固化处理在烘炉内完成，烘烤温度为进口/蒸发温度350-400℃，出口/固化温度370-450℃，排废风机速度500-1200rpm，介质损耗拐点温度≥150℃；
(5)冷却：通过线材与水冷定速辊筒间的接触进行强制冷却处理，流经水冷定速辊筒内部的冷却水的温度控制在15±5℃；
(6)收线：将上述处理过的漆包线表面不需涂覆表面润滑剂，即可平整有序地卷绕到收线盘上，即得到聚氨酯漆包线成品。
所述的低挥发有机气体聚氨酯漆包线，其特征在于，所述具有自润滑性能的聚氨酯绝缘层，还包括一外润滑层，即在聚氨酯绝层上涂覆一层外润滑层。
实施例3：
本实施例提供的低挥发有机气体聚氨酯漆包线及其制造工艺，其与实施例1及2均基本上相同，其不同之处在于，所述的低挥发有机气体聚氨酯漆包线，其具有自润滑性能的聚氨酯绝缘层，同时包括内润滑层和外润滑层，实现双层润滑。
本发明提供的不含表面润滑油的低挥发有机气体聚氨酯漆包线及其制造工艺，无需专门涂覆润滑层，较好的解决了漆包线表面润滑油挥发及聚氨酯绝缘层挥发气体残留而导致的在密闭环境中挥发气体会吸附在电子元器件触点表面，在电弧的作用下逐渐腐蚀这些金属部件，缩短电子元器件的使用寿命，最终导致整个电子控制系统失控或瘫痪问题。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低挥发有机气体聚氨酯漆包线的制造工艺，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)拉丝：将铜线坯经过压力加工拉制成所需规格的硬裸铜线；
(2)退火：将硬裸铜线经放线、清洗后隔绝空气光亮退火成退火软铜线；
(3)涂漆：将退火软铜线以设定的速度送入漆包机的涂漆滚筒，涂覆5-15道绝缘漆；
(4)烘焙：在烘炉内完成烘烤固化处理，烘烤温度为进口/蒸发温度350-400℃，出口/固化温度370-450℃，排废风机速度500-1200rpm，介质损耗拐点温度≥150℃；
(5)冷却：对线材与水冷定速辊筒间的接触或者风冷；
(6)收线：将上述处理过的漆包线平整有序地卷绕到收线盘上，其表面不需预先涂覆表面润滑剂，即得到不含表面润滑油的低挥发有机气体聚氨酯漆包线成品。
2.根据权利要求1所述的低挥发有机气体聚氨酯漆包线的制造工艺，其特征在于，其具体包括如下步骤：
(1)拉丝：选用直径为8.000mm的低氧铜线坯，通过拉丝机经过大拉、中拉、小拉步骤拉制成直径为0.100mm的硬裸铜线，中拉、小拉过后还需对线材做适度的退火处理。
3.根据权利要求1所述的低挥发有机气体聚氨酯漆包线的制造工艺，其特征在于，其具体包括如下步骤：
(2)退火：将硬裸铜线经放线、清洗后，引入退火炉隔绝空气光亮退火并冷却后得到退火软铜线，退火温度控制在460±20℃。
4.根据权利要求1所述的低挥发有机气体聚氨酯漆包线的制造工艺，其特征在于，其具体包括如下步骤：
(3)涂漆：将退火软铜线以250-300m/min的行线速度送入漆包机经多次涂漆、多次烘烤固化处理和多次强制冷却处理后制成半成品漆包线，漆包机内设涂漆滚筒、烘炉和水冷定速辊筒。退火软铜线通过涂漆滚筒涂覆5-15道的聚氨酯漆，退火软铜线每涂完一道聚氨酯漆便进行一次烘烤固化处理和一次强制冷却处理。
5.根据权利要求4所述的低挥发有机气体聚氨酯漆包线的制造工艺，其特征在于，
所述步骤(3)中的绝缘漆为低摩擦系数漆包线漆组合物，其固含量为15-45％，其为漆包线提供低摩擦系数表面，其由以下组分制成：
(A)10-45％重量百分数的端羟基含氟聚氨酯，
(B)30-70％重量百分数的溶剂，
(C)10-60％重量百分数的稀释剂，
(D)0.1-2.0％重量百分数的流平剂，和
(E)5-20％重量百分数的封闭型异氰酸酯交联剂,
并且(A)-(E)的重量百分数总和为100％。
6.根据权利要求5所述的低挥发有机气体聚氨酯漆包线的制造工艺，其特征在于，所述的端羟基含氟聚氨酯的分子量为1000-200000，其中氟元素含量为5-30mol％；其是由二异氰酸酯与含氟二元醇反应制备得到的，或由含氟二异氰酸酯与二元醇反应制备得到，或由含氟二异氰酸酯与含氟二元醇反应制备得到；所述的溶剂为异丙醇、正丁醇、氯仿、1,2-二氯乙烷、四氢呋喃(THF)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜、甲酚、苯酚或其混合物；所述的稀释剂是非极性烃类化合物；所述的流平剂为低分子量丙烯酸共聚物、聚醚改性聚硅氧烷、硅酮聚合物或其混合物。
7.一种实施权利要求1-6之一所述工艺制造的低挥发有机气体聚氨酯漆包线，其特征在于，所述的漆包线由金属导体与具有自润滑性能的聚氨酯绝缘层构成。
8.根据权利要求7所述的低挥发有机气体聚氨酯漆包线，其特征在于，所述具有自润滑性能的聚氨酯绝缘层，包括一内润滑层，通过将滑性基团引入聚氨酯分子链中，达到自润滑的作用。
9.根据权利要求7所述的低挥发有机气体聚氨酯漆包线，其特征在于，所述具有自润滑性能的聚氨酯绝缘层，该包括一外润滑层，即在聚氨酯绝层上涂覆一层外润滑层。
10.根据权利要求7所述的低挥发有机气体聚氨酯漆包线，其特征在于，所述具有自润滑性能的聚氨酯绝缘层，同时包括内润滑层和外润滑层，实现双层润滑。
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