CN113035450A - 一种无氮环保型电磁线的生产方法及无氮环保型电磁线 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电磁线的领域，具体公开了一种无氮环保型电磁线的生产方法及无氮环保型电磁线。生产方法包括：对经过拉拔处理的导线进行退火处理，期间加水蒸汽保护；采用纯净水对经过退火处理的导线冷却；采用环保PAI漆作为绝缘漆，对冷却后的导线涂覆；环保PAI漆包含以下重量份的原料：聚酰胺酰亚胺树脂31~33份、1,4‑丁内酯40~70份、芳烃溶剂油10~20份。上述生产方法中，还可以采用PEI漆和上述环保PEI漆分别作为绝缘漆的底漆和面漆，能够降低成本，而且，导线在拉拔之前，还可采用氮气作为气源对其表面进行等离子处理。本申请的电磁线不含NMP，环保性佳，且机械性能、化学性能、电性能和热性能均符合使用要求。

Description

一种无氮环保型电磁线的生产方法及无氮环保型电磁线

技术领域

本申请涉及电磁线的生产领域，更具体地说，它涉及一种无氮环保型电磁线的生产方法及无氮环保型电磁线。

背景技术

电磁线是用以制造电工产品中的线圈或绕组的绝缘线，包括导电线芯和电绝缘层，电磁线的制作过程为，在导电线芯外涂以相应的漆，漆经溶剂挥发、漆膜固化、冷却形成电绝缘层。

电磁线对耐热等级要求较高，通常要求大于180级，为此，电磁线的电绝缘层所采用的漆中通常包含聚酰胺酰亚胺(Polyamide imide，简称PAI)，因为PAI具有较强的耐热性、耐化学腐蚀性。但是，包含PAI的漆中普遍用到的溶剂是甲基吡咯烷酮(1-Methyl-2-pyrrolidinone,简称NMP)，NMP在加工烘焙时会形成大量的氮氧化物，对环境影响较大。而且，即使在该种漆固化后，电磁线的电绝缘层中仍然会残存少量的NMP，这对于出口欧盟是严格限制的，从而会影响到电磁线的出品率。

发明内容

本申请提供一种无氮环保型电磁线的生产方法及无氮环保型电磁线，制得的电磁线中不含会对环境造成污染的NMP，且机械性能、化学性能、电性能和热性能均符合使用要求。

第一方面，本申请提供一种无氮环保型电磁线的生产方法，采用如下的技术方案：

一种无氮环保型电磁线的生产方法，包括有以下步骤：

导线拉拔：对铜杆材原料进行拉拔处理，获得导线；

导线退火：对经过拉拔处理的导线进行退火处理，退火处理期间采用水蒸汽保护；

导线冷却：采用纯净水对经过退火处理的导线进行冷却处理；

涂覆绝缘漆：采用环保PAI漆作为绝缘漆，对冷却后的导线进行涂覆；

所述环保PAI漆包含以下重量份的原料：聚酰胺酰亚胺树脂31～33份、1,4-丁内酯40～70份、芳烃溶剂油10～20份。

通过采用上述技术方案，本申请调整了绝缘漆的配方，不再采用NMP作为溶剂，而是采用1,4-丁内酯作为溶剂，上述配方中的芳烃溶剂油作为稀释剂使用。因为1,4-丁内酯和芳烃溶剂油均为碳氢化合物，由此，不仅使得电磁线生产过程当中不会产生大量的氮氧化物，从而能够减少对环境的影响，而且，由于固化后的绝缘漆中不含NMP，故不会因此对出口欧盟造成影响，从而得以保障电磁线的出品率。

再者，实验数据显示，本申请采用新型的环保PAI漆作为电磁线的绝缘漆，不会对电磁线的机械性能、化学性能、电性能和热性能造成不良影响，保障了电磁线产品的可使用性。

可选的，所述1,4-丁内酯的含水量小于0.05wt.％。

可选的，所述环保PAI漆的配制过程包括有以下步骤：将聚酰胺酰亚胺、1,4-丁内酯和芳烃溶剂油于55～65℃下混合搅拌，待聚酰胺酰亚胺溶解后，降温至45～55℃，过滤，得到环保PAI漆。

可选的，所述导线退火步骤中，退火温度为460～520℃。

可选的，所述涂覆绝缘漆步骤中，涂覆期间，导线温度为45～55℃，绝缘漆的温度为35～45℃，涂覆后于550～660℃下烘干固化。

发明人发现，绝缘漆涂覆期间，导线温度与绝缘漆的温度对于绝缘漆的附着性能具有一定的影响，导线的温度与绝缘漆的温度相当时或者稍高于绝缘漆的温度时，绝缘漆的附着性能较佳。本申请通过采用上述技术方案，将涂覆期间导线的温度限定在45～55℃之间，绝缘漆的温度限定在35～45℃之间，这有利于保障绝缘漆在导线上的附着性，从而保障本申请的电磁线具有较佳的使用性。

可选的，所述涂覆绝缘漆步骤中，采用PEI漆(聚酯亚胺树脂)和环保PEI漆分别作为绝缘漆的底漆和面漆。

通过采用上述技术方案，PEI漆虽然也具备较佳的耐热性，但其耐热性相对于环保PEI漆还是较低，但PEI漆的价格相对便宜，有利于降低电磁线的生产成本。单独涂覆环保PAI漆时，电磁线的耐热等级可达220级，而按照上述方案分别将PEI漆和环保PEI漆用作底漆和面漆时，制得的复合电磁线的耐热等级有所降低，为200级，但仍然属于耐热型电磁线，同时还具有降低成本的优势，同样是一款具有竞争力的电磁线产品。

可选的，所述面漆的厚度占绝缘漆厚度的30％以上。

可选的，在对所述铜杆材原料进行拉拔处理之前，先对铜杆材原料的表面进行等离子处理。

通过采用上述技术方案，先对铜杆材原料进行等离子处理，然后再进行拉拔，实验数据显示，有利于提高电磁线的击穿电压。分析其原因可能在于，模具内表面虽然为光滑表面，但实际上也是高低不平的，具有无数微小的凸点，拉拔过程中，模具与铜杆材原料之间是无数的点接触，而在点接触的部位，对铜杆材原料的表面存在较大的压力，容易在铜杆材原料的表面留下划伤，划伤的凹坑中残留气体等杂质，由此降低击穿电压。而当采用以氮气为气源的等离子体预先对铜杆材原料表面进行处理后，在铜杆材原料表面形成无数微小的薄薄的硬化区，模具上的微小凸点与这些硬化区接触，使得拉拔过程中铜杆材原料表面的点挤压转变为面挤压，由此减轻了对铜杆材原料表面的划伤，由此得以提升电磁线的击穿电压。

可选的，所述等离子处理采用等离子表面处理机进行，等离子处理中采用的气源为氮气，等离子处理时间可以为0.5～2s。

通过采用上述技术方案，采用氮气作为等离子处理的气源，能够帮助防止导线表面出现氧化现象。

第二方面，本申请提供一种上述生产方法生产的无氮环保型电磁线，该电磁线不含会对环境造成污染的NMP，不会因此对出口欧盟造成影响，且电磁线具有较佳的机械性能。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请采用新型的环保PAI漆作为电磁线的绝缘漆，环保PAI漆中不含NMP，不仅使得电磁线生产过程当中不会产生大量的氮氧化物，从而减少对环境的影响，而且，由于固化后的绝缘漆中不含NMP，故也不会因此对出口欧盟造成影响，从而得以保障电磁线的出品率；

2、本申请采用新型的环保PAI漆作为电磁线的绝缘漆，不会对电磁线的机械性能、化学性能、电性能和热性能造成不良影响，保障了电磁线产品具有较佳的使用性；

3、本申请采用PEI漆和环保PAI漆分别作为电磁线的底漆和面漆，可获得耐热等级为200级的复合电磁线，虽然相对于单独采用环保PAI漆时的耐热等级有所降低，但由于PEI漆的成本低，故，该复合电磁线仍然是一款具有竞争力的产品；

4、本申请在对铜杆材原料进行拉拔处理之前，先对铜杆材原料进行以氮气为气源的等离子处理，实验数据显示，能够提高电磁线的击穿电压，这可能与以氮气为气源的等离子处理在铜杆材原料的表面形成无数微小的薄薄的硬化区并由此减轻了模具表面对铜杆材原料表面的划伤有关。

具体实施方式

以下对本申请作进一步详细说明。

制备例

以下制备例中，采用的聚酰胺酰亚胺树脂、1,4-丁内酯和芳烃溶剂油均购自市场，聚酰胺酰亚胺树脂的品牌为美国苏威、型号为PAI Torlon 4000TF，1,4-丁内酯的含水量小于0.05wt.％，芳烃溶剂油为1000#芳烃溶剂油。

制备例1

一种环保PAI漆，包含以下重量份的原料：聚酰胺酰亚胺树脂31份、1,4-丁内酯70份、芳烃溶剂油10份，

该环保PAI漆的配制过程包括有以下步骤：将聚酰胺酰亚胺、1,4-丁内酯和芳烃溶剂油于55℃下混合搅拌，待聚酰胺酰亚胺溶解后，降温至45℃，然后，采用精度为5μm的滤芯过滤，得到环保PAI漆。

制备例2

一种环保PAI漆，包含以下重量份的原料：聚酰胺酰亚胺树脂32份、1,4-丁内酯53份、芳烃溶剂油15份，

该环保PAI漆的配制过程包括有以下步骤：将聚酰胺酰亚胺、1,4-丁内酯和芳烃溶剂油于60℃下混合搅拌，待聚酰胺酰亚胺溶解后，降温至50℃，然后，采用精度为5μm的滤芯过滤，得到环保PAI漆。

制备例3

一种环保PAI漆，包含以下重量份的原料：聚酰胺酰亚胺树脂33份、1,4-丁内酯40份、芳烃溶剂油20份，

该环保PAI漆的配制过程包括有以下步骤：将聚酰胺酰亚胺、1,4-丁内酯和芳烃溶剂油于65℃下混合搅拌，待聚酰胺酰亚胺溶解后，降温至55℃，然后，采用精度为5μm的滤芯过滤，得到环保PAI漆。

实施例

实施例1

一种无氮环保型电磁线，生产方法包括有以下步骤：

(1)导线拉拔：

铜杆材原料采用直径为8mm的圆铜杆原料，对圆铜杆原料进行拉拔，拉拔时添加拉丝液，拉丝液由市面上购买而来，拉拔后得到直径为0.965mm的铜线，将该铜线作为导线；

(2)导线退火及冷却：

对经过拉拔处理的导线进行退火处理，退火处理在退火产线上进行，导线在退火产线的退火管内移动，退火管内充有水蒸汽，水蒸汽将导线进行隔绝，避免导线与空气接触，防止导线氧化。退火产线长约10m，导线移动速度约为130m/min，退火温度控制在460℃，导线完成退火后由退火管出料并进入盛有纯净水的冷却水槽中冷却，之后，冷却水槽内的吹风机对导线吹风，从而对导线进行冷却，并对导线的表面进行干燥；

(3)涂覆绝缘漆以及烘干固化：

绝缘漆厚度(电磁线成品外径与导线直径之差)为0.085mm，采用制备例1配制的环保PAI漆涂覆15道而成，具体涂覆和烘干固化过程如下：

在涂覆第一道绝缘漆时，设置涂覆模具内孔径比导线直径大0.03mm，保持导线的温度为45℃，绝缘漆的温度为45℃，第一道绝缘漆涂覆完成后，于550℃下烘干固化，固化后的绝缘漆会有一定程度的收缩，之后，设置涂覆模具内孔径再扩大约0.005mm，待涂覆有一道绝缘漆的导线冷却至45℃后，涂覆第二道绝缘漆，绝缘漆的温度仍然为45℃，第二道绝缘漆涂覆完成后，于550℃下烘干固化，如此重复，后续每涂覆一道绝缘漆时，涂覆模具内孔径都再扩大约0.005mm，直至绝缘漆涂覆完成，即可获得一款无氮环保型电磁线。

实施例2

一种无氮环保型电磁线，生产方法与实施例1的不同之处在于：

步骤(2)中，退火温度控制在500℃；

步骤(3)中，采用制备例2配制的环保PAI漆涂覆15道而成。涂覆第一道绝缘漆时的涂覆模具内孔径比导线直径大0.04mm，每一道绝缘漆涂覆时，都保持导线的温度为50℃，绝缘漆的温度为40℃，烘干固化的温度为600℃。

实施例3

一种无氮环保型电磁线，生产方法与实施例1的不同之处在于：

步骤(2)中，退火温度控制在520℃；

步骤(3)中，采用制备例3配制的环保PAI漆涂覆15道而成。涂覆第一道绝缘漆时的涂覆模具内孔径比导线直径大0.03mm，每一道绝缘漆涂覆时，都保持导线的温度为55℃，绝缘漆的温度为35℃，烘干固化的温度为660℃。

实施例4

一种无氮环保型电磁线，生产方法与实施例2的不同之处在于：

步骤(3)中：

绝缘漆总厚度(电磁线成品外径与导线直径之差)为0.085mm，包括底漆和面漆，底漆总厚度较面漆总厚度大，面漆总厚度占绝缘漆总厚度的35％，涂覆过程中，先涂覆底漆，底漆涂覆10道，再涂覆面漆，面漆涂覆5道。底漆采用PEI漆(聚酯亚胺树脂)，购自市场,型号为TEREBEC MT533-39FR。面漆采用制备例2配制的环保PAI漆；

在涂覆第一道底漆时，设置涂覆模具内孔径比导线直径大0.04mm，保持导线的温度为50℃，底漆的温度为40℃，第一道底漆涂覆完成后，于600℃下烘干固化，固化后的底漆会有一定程度的收缩，之后，设置涂覆模具内孔径再扩大约0.005mm，待涂覆有一道底漆的导线冷却至50℃后，涂覆第二道底漆，底漆的温度仍然为40℃，第二道底漆涂覆完成后，于600℃下烘干固化，如此重复，后续每涂覆一道底漆时，涂覆模具内孔径都再扩大约0.005mm，直至底漆涂覆完成；

同样的，在涂覆第一道面漆时，设置涂覆模具内孔径较最后一道底漆时再扩大约0.005mm，保持涂覆完底漆的导线的温度为50℃，面漆的温度为40℃，第一道面漆涂覆完成后，于600℃下烘干固化，之后，设置涂覆模具内孔径再扩大约0.005mm，待涂覆有底漆和一道面漆的导线冷却至50℃后，涂覆第二道面漆，面漆的温度仍然为40℃，第二道面漆涂覆完成后，于600℃下烘干固化，如此重复，直至面漆涂覆完成，即可获得一款无氮环保型电磁线。

实施例5

一种无氮环保型电磁线，生产方法与实施例4的不同之处在于：

步骤(1)中，在对铜线进行拉拔处理之前，先对铜线的表面进行等离子处理。等离子处理采用等离子表面处理机进行，等离子表面处理机的型号为CSM-C2,输入电压为220V、输出功率为4000VA，采用氮气作为气源，等离子电源频率为20KHz，气源输入压力为0.2Mpa，有两支喷枪，每支喷枪的火焰外径约为10mm，火焰高度约为15mm。等离子处理过程中，两支喷枪分别设置于铜线的上方和下方且火焰相对竖直喷射，两支喷枪出口之间的距离设置为20mm，铜线经过两支喷枪的中间位置且移动速度为0.6m/min，相当于对铜线的外表面进行等离子处理的时间为1s左右。

对比例1

一种电磁线，与实施例2的不同之处在于：

绝缘漆采用以NMP为溶剂的PAI漆，该PAI漆包含以下重量份的原料：聚酰胺酰亚胺树脂39份、NMP 55份、芳烃溶剂油8份，

该PAI漆的配制过程包括有以下步骤：将聚酰胺酰亚胺、NMP和芳烃溶剂油于60℃下混合搅拌，待聚酰胺酰亚胺溶解后，降温至50℃，然后，采用精度为5μm的滤芯过滤，得到PAI漆。

性能检测

对实施例1～5和对比例1制备的电磁线进行机械性能、化学性能、电性能和热性能方面的性能检测，检测标准如下：

GB_T_4074.3-2008_绕组线试验方法_第3部分_机械性能；

GB_T_4074.4-2008_绕组线试验方法_第4部分_化学性能；

GB_T_4074.5-2008_绕组线试验方法_第5部分_电性能；

GB_T_4074.6-2008_绕组线试验方法_第6部分_热性能，

检测结果如表1所示。

表1性能检测数据

由表1可以看出，实施例1～3的机械性能、化学性能、电性能和热性能均符合标准，而且，与对比例1相比，实施例1～3的检测数据与之相当，这表明，本申请采用更改配方的环保PAIA漆作为绝缘漆后，并未影响电磁线的各项传统性能指标，而与此同时，由于本申请的环保PAI漆中不含有会对环境造成污染的NMP，由此使得本申请的电磁线具有新的环保特性。

实施例2和实施例4的性能检测数据相当，可以看出，当采用PEI漆和环保PAI漆分别作为绝缘漆的底漆和面漆时，得到的电磁线的同样符合标准，只是耐热等级有所降低，为200级。由于PEI漆的价格相比于环保PAI漆的价格要低，故，在耐热等级满足使用要求的前提下，采用实施例4中PEI漆和环保PAI漆复合制成的电磁线能够降低成本。

对比实施例4和实施例5的性能检测数据可以看出，实施例5的击穿电压相对实施例4的较高，这表明，在对圆铜杆原料进行拉拔之前，先对圆铜杆原料的表面进行等离子处理，有利于提高电磁线的击穿电压。分析其原因可能在于，模具内表面虽然为光滑表面，但实际上也是高低不平的，具有无数微小的凸点，拉拔过程中，模具与圆铜杆原料之间是无数的点接触，而在点接触的部位，对圆铜杆原料的表面存在较大的压力，容易在圆铜杆原料的表面留下划伤，划伤的凹坑中残留气体等杂质，由此降低击穿电压。而当采用以氮气为气源的等离子体预先对圆铜杆原料表面进行处理后，在圆铜杆原料表面形成无数微小的薄薄的硬化区，模具上的微小凸点与这些硬化区接触，使得拉拔过程中圆铜杆原料表面的点挤压转变为面挤压，由此减轻了对圆铜杆原料表面的划伤，由此得以提升电磁线的击穿电压。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种无氮环保型电磁线的生产方法，其特征在于，包括有以下步骤：

导线拉拔：对铜杆材原料进行拉拔处理，获得导线；

导线退火：对经过拉拔处理的导线进行退火处理，退火处理期间采用水蒸汽保护；

导线冷却：采用纯净水对经过退火处理的导线进行冷却处理；

涂覆绝缘漆：采用环保PAI漆作为绝缘漆，对冷却后的导线进行涂覆；

所述环保PAI漆包含以下重量份的原料：聚酰胺酰亚胺树脂31~33份、1,4-丁内酯40~70份、芳烃溶剂油10~20份。

2.根据权利要求1所述的一种无氮环保型电磁线的生产方法，其特征在于：所述1,4-丁内酯的含水量小于0.05wt.%。

3.根据权利要求1所述的一种无氮环保型电磁线的生产方法，其特征在于，所述环保PAI漆的配制过程包括有以下步骤：将聚酰胺酰亚胺、1,4-丁内酯和芳烃溶剂油于55~65℃下混合搅拌，待聚酰胺酰亚胺溶解后，降温至45~55℃，过滤，得到环保PAI漆。

4.根据权利要求1所述的一种无氮环保型电磁线的生产方法，其特征在于：所述导线退火步骤中，退火温度为460～520℃。

5.根据权利要求1所述的一种无氮环保型电磁线的生产方法，其特征在于：所述涂覆绝缘漆步骤中，涂覆期间，导线温度为45~55℃，绝缘漆的温度为35~45℃，涂覆后于550~660℃下烘干固化。

6.根据权利要求1所述的一种无氮环保型电磁线的生产方法，其特征在于：所述涂覆绝缘漆步骤中，采用PEI漆和环保PEI漆分别作为绝缘漆的底漆和面漆。

7.根据权利要求5所述的一种无氮环保型电磁线的生产方法，其特征在于：所述面漆的厚度占绝缘漆厚度的30%以上。

8.根据权利要求1~7任意一项所述的一种无氮环保型电磁线的生产方法，其特征在于，在对所述铜杆材原料进行拉拔处理之前，先对铜杆材原料的表面进行等离子处理。

9.根据权利要求8所述的一种无氮环保型电磁线的生产方法，其特征在于：所述等离子处理采用等离子表面处理机进行，采用的气源为氮气。

10.一种权利要求1~9任意一项所述的一种无氮环保型电磁线的生产方法生产的无氮环保型电磁线。