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エポキシ絶縁管:ガラス繊維強化からエポキシ樹脂硬化までの全工程解析
日付:2025-07-07読む:0

エポキシ絶縁管はガラス繊維強化とエポキシ樹脂硬化の複合技術を核心とし、その製造過程は材料選択、繊維巻き付け、樹脂浸漬、硬化成形及び後処理の5つの重要な一環をカバーし、高い機械強度と優れた電気性能を兼ね備えた絶縁構造を形成する。

材料選択はプロセスの開始点です。ガラス繊維は無アルカリ無撚りタイプを採用し、その直径は通常5 ~ 15μmで、経緯密度は管径の需要に応じて調整し、例えば8×8または10×10規格、繊維層間の緊密な密着を確保する。エポキシ樹脂はビスフェノールA型(例えばE-51)を主とし、そのエポキシ値が高く、硬化後の電気的性能が良く、酸無水物系硬化剤(例えばメチルテトラヒドロフェニレン無水物)を配合することで低温硬化を実現でき、高温による繊維への損傷を回避できる。
繊維の絡み合いは構造強化の鍵である。湿式巻き付けプロセスを用いて、エポキシ樹脂を含浸したガラス繊維を50〜60°の角度で金属コアダイに螺旋巻き付け、多層交差舗装により曲げ強度を向上させた。例えば、テプリー電工の巻回管は厚さ3.5 mm+環方向巻回2層+厚さ3.5 mmの複合構造を縦巻回することにより、管体の軸方向と環方向強度比を3:1にし、高圧設備の力学的需要を満たす。
樹脂の浸漬はゴム含有量と浸透性を制御する必要がある。樹脂と硬化剤を100:45の割合で混合した後、真空浸漬または圧力浸漬により樹脂を繊維隙間に十分に浸透させ、ゴム含有量を26〜30%に制御して孔欠陥を回避した。一部のプロセスは熱収縮性プラスチック管を外層に包み、熱風収縮により二次加圧を実現し、さらに誘起密度を高める。
硬化成形には階段昇温技術を用いた。3℃/10 minの速度で95℃まで3時間保温し、樹脂を予備架橋させる、さらに160℃に昇温して4時間保温して深さ硬化を完成し、最終的な熱変形温度(HDT)は180℃以上に達することができる。この過程では炉内の温度均一性を厳格に制御し、局所的な過熱による繊維と樹脂の界面のはく離を防止する必要がある。
後処理には、離型、切断、表面仕上げが含まれます。離型後にデジタル制御工作機械を用いて端面を切断し、垂直度誤差<0.1 mmを確保する。表面はサンドペーパーで磨かれた後に保護塗料を塗布し、耐食性と耐摩耗性を向上させる。最終製品は100 kV高圧試験と局所放電検査に合格し、誘電強度>50 kV/mm、局所放電量<5 pCを確保する必要がある。