CN112370819B - 一种绝缘树脂材料的脱泡方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供本一种绝缘树脂材料的脱泡方法，涉及树脂灌注防护领域。本发明利用非牛顿流体中气泡流速不同产生的剪切力会对气泡周围树脂粘度发生变化的特性，通过创建气泡排出区和排泡通道，达到彻底消除缺陷气孔的目的。本发明能显著提高被防护物件的防腐和防潮能力，消除材料因素、环境因素、人为因素及异常因素对防护质量的影响，提高了被防护物件的质量，有效延长被防护体的使用寿。为被防护物件在恶劣环境条件中运行，提供了强有力的技术保障。

Description

一种绝缘树脂材料的脱泡方法

技术领域

本发明涉及树脂灌注防护领域，尤其涉及一种绝缘树脂材料的脱泡方法。

背景技术

绝缘树脂是一类高分子聚合物，其具有优良的物理机械性能、介电性能以及良好的可加工工艺性等优点，可被制成涂料、复合材料、浇注料、胶粘剂、模塑料和注射成型料等，在各个行业和领域得到广泛的应用。

由于这类材料具有绝缘性能高、结构强度大和密封性好等诸多独特的优点，在电子电器的绝缘及封装防护上得到广泛应用。在使用绝缘树脂或者其经过二次加工的绝缘材料对被防护物件（如导电体，易腐蚀物体等，物体直径范围可从10mm到10000mm不等）进行防护时，因为其组成成分中添加了改进剂、促进剂、填料、脱模剂和着色剂等十几种组合配置而成，在加热和促进剂的作用下，树脂发生交联固化反应，成为热固性材料。在封装防护过程中，因涉及工艺众多难以避免在最后成型的绝缘树脂中存在气泡，气泡直径为大多为纳米级无法用肉眼发现，而且不同的物件使用的绝缘树脂可最多到几吨，绝缘树脂越多气泡数量越多越难以消除。若气泡无法消除则在气泡处会导致产生裂纹和开裂，影响被防护物件的运行稳定性和寿命，抗抵水破坏能力、抗老化性和抗疲劳性变差。因此利用绝缘树脂材料防护其最重要的关键在于如何消除绝缘树脂或绝缘材料中的气泡数量。

脱泡技术在一些工业领域的应用不胜枚举。目前，对绝缘树脂材料的脱泡方法大多采用真空脱泡工艺，该方法虽然能有效的消除树脂中的气泡，但是对工艺条件要求比较高，对真空设备和环境要求苛刻，在具体的应用时达不到理想的脱泡效果。

发明内容

（一）解决的技术问题

为了克服传统真空脱泡工艺存在的对设备及环境要求苛刻和气泡无法除尽的缺点，本发明提供了一种操作简单，对环境要求和设备要求较低的绝缘树脂材料的脱泡方法，本发明利用非牛顿流体中气泡流速不同产生的剪切力会对气泡周围树脂粘度发生变化的特性，通过创建气泡排出区和排泡通道，达到彻底消除缺陷气孔的目的。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种绝缘树脂材料脱泡方法，包括以下步骤：

1、将树脂材料和固化剂分别在恒温恒湿条件下，将树脂和固化剂静置3-5小时，其目的在于将树脂或固化剂中的部分气泡上升至其表面；所述恒温的温度维持在18-25℃，恒湿的湿度维持在40%RH以下；

2、将步骤（1）中的树脂和固化剂在5min中内完成配胶，并对树脂和固化剂进行机械搅拌混合，搅拌时间为5min；

3、准备被防护物件，在该被防护物件表面上放置导料管和覆层材料，并在该被防护物件表面与覆层材料之间安装与抽真空设备连接的接口和树脂胶注入的接口；所述覆层材料优选为真空膜。

4、设置气泡排出区，气泡排出区与被防护物件表面区域为互不连接的两个独立真空密闭区域，气泡排出区真空度高于被防护物件表面；所述气泡排出区与步被防护物件表面平行并处于放置导料管一端的方向，且气泡排出区的上端与导料管平行放置抽真空管，导料管与抽真空管之间的区域为气泡排出区和气泡缓冲区域，气泡缓冲区将气泡排出区和被防护物件表面区域分隔成两个独立真空密闭区域；

5、气泡排出区与被防护物体表面区域由排泡通道连接；所述排泡通道由覆层材料通过褶皱成形装置形成的褶皱创建；排泡通道的角度相对于导料管的角度为60°—120°；

6、对气泡排出区和被防护物体表面两个区域进行抽真空，气泡排出区真空度高于被防护物件表面区域，待两个密闭区域内真空度达到浇注标准时保持1-1.5小时；随后通过步骤3安装的树脂胶注入接口开始注胶，待树脂充满整个被防护物件时继续保持抽真空30-40min；

7、在树脂充满整个被防护物件时继续保持抽真空的30-40min中，被防护物件浇注的树脂中的气泡上升到被防护物件表面，上述气泡通过排泡通道排出进入到气泡排出区，气泡由气泡排出区排出后，将气泡排出区拆除即可。

进一步地，作为一种绝缘树脂材料的脱泡方法的优化，步骤（5）中所述的排泡通道也可以由毫米级或纳米级的软管创建。

进一步地，作为一种绝缘树脂材料的脱泡方法的优化，步骤（5）中所述的褶皱成形装置包括有传送装置，所述的传送装置包括有支架、传送电机、主动轮、从动轮、皮带、传送带、辊轴，支架下部设置有传送电机，传送电机的输出端设置有主动轮，支架上方前后两侧各设置有一个辊轴，辊轴与支架之间转动连接；两个辊轴通过传送带连接，前侧的辊轴左端设置有从动轮，主动轮与从动轮之间通过皮带连接；传送装置右侧设置有褶皱成形机构，褶皱成形机构右侧设置有调节机构，调节机构上设置有控制器；

褶皱成形机构包括有操作台、电机一、辊子一，操作台上表面开设有矩形槽，矩形槽内设置有辊子一，辊子一与电机一输出端连接，电机一与操作台连接，辊子一外侧面均匀开设有数个挤压槽；

调节机构包括有调节台、电缸、调节杆、电机二、辊子二、挤压条，调节台内设置有电缸，电缸的输出端与调节杆连接，调节杆左端设置有电机二，电机二的输出端设置有辊子二，辊子二外表面均匀分布有数个挤压条。

（三）有益效果

为了克服传统真空脱泡工艺存在的对设备及环境要求苛刻和气泡无法除尽的缺点，本发明提供了一种操作简单，对环境要求和设备要求较低的绝缘树脂材料的脱泡方法，本发明利用非牛顿流体中气泡流速不同产生的剪切力会对气泡周围树脂粘度发生变化的特性，通过创建气泡排出区和排泡通道，达到彻底消除缺陷气孔的目的。本发明能够完全消除在防护操作中树脂胶形成的气泡，显著提高防护质量，有效延长被防护体的使用寿命。

本发明还提供了一种褶皱成形装置，该装置可以实现对覆层材料进行局部褶皱，覆盖在被防护件上即形成覆层材料的排泡通道，根据需要可以调整辊子一上的挤压槽的数量，以及辊子二上的挤压条的数量，挤压槽与挤压条的数量的多少决定了排泡通道的密度；同时可以调整挤压条与挤压槽的形状，进而改变排泡通道的倾斜度以及形状，弧形的挤压条与挤压槽形成斜的排泡通道，条形的挤压槽与挤压条形成竖直的排泡通道。

附图说明

图1为本发明所述的原理示意图；

图2为本发明褶皱成形装置的结构示意图；

图3为本发明褶皱成形装置的操作台局部结构剖视图；

图4为本发明褶皱成形装置的条形挤压槽与挤压条结构示意图；

图5为本发明褶皱成形装置的弧形挤压槽与挤压条结构示意图。

附图标记说明：

1.传送装置、101.支架、102.传送电机、103.主动轮、104.从动轮、105.皮带、106.传送带、107.辊轴、2.褶皱成形机构、201.操作台、202.电机一、203.辊子一、204.挤压槽、3.调节机构、301.调节台、302.电缸、303.调节杆、304.电机二、305.辊子二、306.挤压条、4.控制器、5.防护物件表面区、6.气泡排出区，7.排泡通道、8.导料管、9.抽真空管、10.气泡缓冲区。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据对近年直驱永磁风力发电机拆解分析，转子磁钢失效故障占发电机故障概率约30%以上，主要原因为磁极防护注胶后存在气孔。后期在风力发电机运行过程中，气孔位置处磁钢受潮气、雨水、盐雾等侵蚀逐渐成为磁钢防腐的薄弱点，进而会导致磁钢防腐失效，导致发电机故障并严重影响发电机的运行可靠性。

磁极防护工艺的难点在于保证磁钢不受防腐，杜绝气孔的产生。在实际工艺应用中，各基地环境温湿度及气压存在差异，发电机转子尺寸大（d=4900mm，h=1100mm）。在多重因素影响下，要将肉眼难以辨别气孔（＜1mm ）控制在20个以内，难以进行有效控制。基于以上所言，将本发明的脱泡方法应用于永磁电机转子的磁极防护中，具体步骤为：

1、将蓖麻油改性聚酯多元醇树脂和聚合异氰酸酯分别在恒温恒湿条件下静置3-5小时，其目的在于将蓖麻油改性聚酯多元醇树脂和聚合异氰酸酯中的部分气泡上升至其表面；所述恒温的温度维持在18-25℃，恒湿的湿度维持在40%RH以下；

2、将步骤（1）中的蓖麻油改性聚酯多元醇树脂和聚合异氰酸酯在5min中内完成配胶，并对蓖麻油改性聚酯多元醇树脂和聚合异氰酸酯进行机械搅拌混合，搅拌时间为5min；

3、准备需要被防护的磁极转子，在磁极转子表面5上放置导料管8和真空膜，并在磁极转子表面5与真空膜之间安装与抽真空设备连接的接口和树脂胶注入的接口；

4、设置气泡排出区6，气泡排出区6与磁极转子表面区域5为的两个独立真空密闭区域，气泡排出区真空度高于被防护物件表面；所述气泡排出区6与磁极转子表面平行并处于放置导料管8一端的方向，且在气泡排出区6的上端与导料管8平行放置抽真空管9，导料管8与抽真空管9之间的区域为气泡排出区6和气泡缓冲区域10，气泡缓冲区10将气泡排出区6和磁极转子表面区域5分隔成两个独立真空密闭区域；

5、气泡排出区6与磁极转子表面区域5由排泡通道7连接；所述排泡通道7由真空膜通过褶皱成形装置得到的褶皱创建；排泡通道7的角度相对于导料管的角度为120°；

6、随后对气泡排出区6和磁极转子表面区域5进行抽真空，气泡排出区6的真空度需要高于磁极转子表面区域5，待两个密闭区域内真空度达到浇注标准时保持1.5小时；随后通过步骤3安装的树脂胶注入接口开始注胶，待树脂充满整个被防护物件时继续保持抽真空40min；

7、在树脂充满整个磁极转子时继续保持抽真空的40min中，磁极转子浇注的树脂中的气泡上升到磁极转子表面区域5，然后气泡通过排泡通道排出进入到气泡排出区，气泡由气泡排出区排出后，将气泡排出区拆除即可。

通过上述方法对永磁电机转子进行磁极防护，多次实验和实际应用可证明该方法通过创建的排泡通道能将反包围现象聚集的气泡全部排出磁轭表面。该种方法能够降低员工的作业劳动强度，降低操作员本身因为手动操作对磁极防护质量的影响。表1本发明方法对磁极转子排泡效果，统计出现反包围现象的多台转子，经过本发明方法排泡后气孔个数都少于1个。

表1本发明方法对磁极转子排泡效果

转子编号	气孔数量	褶皱角度（°）	温度（℃）	湿度（%）	异常现象
						ZC1220190370HM	0	120	25	25	反包围
ZC1274190127HM	1	120	25	25	反包围
						ZC1274190133HM	0	120	24	24	反包围
ZC1274190141HM	0	120	24	25	反包围
						ZC1274190130HM	0	120	25	25	反包围
ZC1274190131HM	0	120	25	28	反包围
						ZC1274190144HM	0	120	25	24	反包围
ZC1274190145HM	0	120	24	22	反包围
						ZC1274190149HM	0	120	25	22	反包围

其中，步骤（5）中所述褶皱成形装置如图1-4所示，包括有传送装置1，传送装置1包括有支架101、传送电机102、主动轮103、从动轮104、皮带105、传送带106、辊轴107，支架101下部设置有传送电机102，传送电机102优选为塞雷42HS08步进电机，传送电机102的输出端设置有主动轮103，支架101上方前后两侧各设置有一个辊轴107，辊轴107与支架101之间转动连接；两个辊轴107通过传送带106连接，前侧的辊轴107左端设置有从动轮104，主动轮103与从动轮104之间通过皮带105连接；传送装置1右侧设置有褶皱成形机构2，褶皱成形机构2包括有操作台201、电机一202、辊子一203，电机一202优选为塞雷42HS08步进电机，操作台201上表面开设有矩形槽，矩形槽内设置有辊子一203，辊子一203与电机一202输出端连接，电机一202与操作台201连接，辊子一203外侧面均匀开设有数个挤压槽204，挤压槽204截面为三角形，挤压槽204纵向为条形或者弧形。

褶皱成形机构2右侧设置有调节机构3，调节机构3包括有调节台301、电缸302、调节杆303、电机二304、辊子二305、挤压条306，调节台301内设置有电缸302，电缸302优选为上海昱多自动化科技有限公司迈普罗P045电缸302，电缸302的输出端与调节杆303连接，调节杆303左端设置有电机二304，电机二304优选为塞雷42HS08步进电机，电机二304的输出端设置有辊子二305，辊子二305外表面均匀分布有数个挤压条306。调节机构3上设置有控制器4，控制器4优选为三菱FX2N-64MT-001控制器4。

褶皱成形装置在使用时，将覆层材料展开放置在传送机构上，需要对覆层材料折起的部分放置在褶皱成形机构2上，通过控制器4控制传送电机102以及电机一202、电机二304的转速，使得传送带106的运行速度与电机二304与电机一202的运行速度相同；通过控制器4控制电缸302升降，可以方便将覆层材料放置在辊子一203与辊子二305之间；将覆层材料放置在辊子一203与辊子二305中间之后，再将电缸302下降，使得辊子一203与辊子二305夹紧覆层材料。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种绝缘树脂材料脱泡方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）准备用于浇注被防护物件的树脂材料和被防护物件，在该被防护物件表面上放置导料管和覆层材料，并在该被防护物件表面与覆层材料之间安装与抽真空设备连接的接口和树脂胶注入的接口；

（2）设置气泡排出区，气泡排出区与被防护物件表面区域为互不连接的两个独立真空密闭区域，气泡排出区真空度高于被防护物件表面；

（3）气泡排出区与被防护物体表面区域由排泡通道连接；

（4）对气泡排出区和被防护物体表面区域进行抽真空，待两个密闭区域内真空度达到浇注标准时保压1-1.5小时；随后通过步骤（1）安装的树脂胶注入接口开始注胶，待树脂充满整个被防护物件时继续保压30-40min；

（5）在步骤（4）的保压过程中，被防护物件浇注的树脂中的气泡上升到被防护物件表面，上述气泡通过排泡通道排出进入到气泡排出区，气泡由气泡排出区排出后，将气泡排出区拆除即可。

2.根据权利要求1所述的一种绝缘树脂 材料脱泡方法，其特征在于，所述步骤（1）中的树脂材料由树脂胶和固化剂通过机械搅拌方式混合搅拌制成。

3.根据权利要求1所述的一种绝缘树脂 材料的脱泡方法，其特征在于，所述步骤（2）中的气泡排出区与步骤（1）所述的被防护物件表面平行并处于放置导料管一端的方向，且气泡排出区的上端与导料管平行放置抽真空管，导料管与抽真空管之间的区域为气泡排出区和气泡缓冲区域，气泡缓冲区将气泡排出区和被防护物件表面区域分隔成两个独立真空密闭区域。

4.根据权利要求1所述的一种绝缘树脂 材料的脱泡方法，其特征在于，所述步骤（3）的排泡通道由覆层材料通过褶皱成形装置形成的褶皱创建。

5.根据权利要求4所述的一种绝缘树脂 材料的脱泡方法，其特征在于，所述褶皱成形装置，包括有传送装置，所述的传送装置包括有支架、传送电机、主动轮、从动轮、皮带、传送带、辊轴，支架下部设置有传送电机，传送电机的输出端设置有主动轮，支架上方前后两侧各设置有一个辊轴，两个辊轴通过传送带连接，前侧的辊轴左端设置有从动轮，主动轮与从动轮之间通过皮带连接；传送装置右侧设置有褶皱成形机构，褶皱成形机构右侧设置有调节机构，调节机构上设置有控制器。

6.根据权利要求5所述的一种绝缘树脂 材料的脱泡方法，其特征在于，所述的褶皱成形机构包括有操作台、电机一、辊子一，操作台上表面开设有矩形槽，矩形槽内设置有辊子一，辊子一与电机一输出端连接，电机一与操作台连接，辊子一外侧面均匀开设有数个挤压槽。

7.根据权利要求5所述的一种绝缘树脂 材料的脱泡方法，其特征在于，所述的辊轴与支架之间转动连接。

8.根据权利要求5所述的一种绝缘树脂 材料的脱泡方法，其特征在于，所述的调节机构包括有调节台、电缸、调节杆、电机二、辊子二、挤压条，调节台内设置有电缸，电缸的输出端与调节杆连接，调节杆左端设置有电机二，电机二的输出端设置有辊子二，辊子二外表面均匀分布有数个挤压条。

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