一种改变物理形态的电工层压木及其制备方法与流程

本发明实施例涉及绝缘材料制备技术领域，具体涉及一种改变物理形态的电工层压木及其制备方法。

背景技术：

电工层压木的发展和使用，为变压器制造业增加了效益，缩减了成本。随着电力行业的发展，变压器在往小体积高电压等级的方向发展，变压器的品种也不断地增加。急切需要高绝缘性和高机械强度的绝缘电工层压板。目前，使用电工层压木和层压纸板两种绝缘层压板，其中电工层压木具有良好的机械性能，但是现有的层压木的加工工艺生产的电工层压木绝缘性差，不能满足高等级变压器的要求；而绝缘纸板虽然能够满足绝缘性的需求，但是绝缘纸板的机械强度低、可塑性弱、易降解、制作成本高，阻碍了电力行业中变压器的发展。

目前，行业内很多企业在为了提高电工层压木绝缘性，在技术上做了大量的研究开发，如图1所示，传统的电工层压木的制备过程中采用斜磨、搭接等传统的生产工艺进行生产制造，在导管内形成斜接点111或搭接压死点112。当变压器进行局放测量时，在气相干燥阶段，层压木纤维导管中百分之几的微量水分和空气由于受热而蒸发，由于纵向斜接断点和搭接压实点而导致气体排出受阻，电器油不能浸入，从而形成汽室，当变压器测试干燥阶段温度达到135℃和13pa左右的高真空时，位于单板层之间的汽室中的微量的h2和o2，由于迅速蒸发而排出受阻，该现象的发生快速而剧烈，于是电工层压木的胶层就会被冲破而产生局部大量放电，导致高等级变压器频繁出现电击穿等现象。

综上所述，传统的电工层压木在制造的过程中，普遍采取的是“斜接断点”和“搭接压实点”的方法，导致变压器油不能顺畅浸入，变压器油在电工层压木中浸透率低，电工层压木使用过程中产生氢气，以及电工层压木中的灰分、铁离子、杂质过多的问题，亟待进一步改机。

技术实现要素：

为此，本发明实施例提供一种电工层压木及其制备方法，以解决现有技术中由于电工层压板制造的过程中由于斜磨、搭接的制造工艺而导致制备的电工层压板存在斜接断点和搭接压实点容易造成电击穿的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种改变物理形态的电工层压木，所述电工层压木包括多层木板层，每层木板层为一块完整的旋切单板，每层木板层纵向均无旋切单板之间的搭接、斜接，且每块所述旋切单板上无断点；

根据所述旋切单板的横纹和纵纹，相邻层之间的所述木板层的旋切单板交错叠压，以增强所述电工层木的机械强度；

每块所述旋切单板内形成具有导管束，组成导管束的每根导管均畅通连续，使得所述旋切单板与变压器油接触后，所述变压器油可填充满所述每根导管，避免所述每根导管内形成气室。

优选的，每块所述旋切单板为通长、无间断、连续的长度的旋切单板。

优选的，每块所述旋切单板的厚度为1.5-3mm；

所述旋切单板的最大长度为3050mm。

优选的，所述木板层的数量为5-100层。

优选的，所述旋切单板采用桦木、榉木及阔叶优质材制成。

优选的，所述电工层压木的含水率为0-6％。

本发明实施例还体用一种制备所述的改变物理形态的电工层压木的方法，其包括以下步骤：

选取通长、笔直的木段，且所述木段无产生断点的瘤体；

将长度大于3m的木段直接旋切成宽度小于1.6m的完整旋切单板，该旋切单板通长、无断点；

清除所述旋切单板氢气、灰分、降低电导率以及调控ph值、干燥，获得处理后的旋切单板；

将多块所述处理后的旋切单板按照纹理交错叠加，且每层由一块所述旋切单板组成，热压获得所述电工层压木。

优选的，所述木段的直径大于300mm，在有卡旋切机旋切下，旋切到木段的直径为120-200mm时，停止旋切；

所述木段在三轴夹紧的超长3.2m的无卡旋切机旋切时，旋切到木段的直径为40mm时，停止。

优选的，多块所述旋切单板交错叠加，热压后得到电工层压木的压缩率为50％，与水的比重为1.0：1～1.3：1之间。

本发明实施例中，所谓的搭接，是指木板层中，每层木板层的形成中，通过两块旋切单板之间的一端相互叠压形成，搭接的部位为搭接点。

本发明实施例中，所谓的斜接，是指木板层中，每层木板层的形成中，通过两块旋切单板之间的一端经过切削或磨削处理，使得两端搭接叠压后的厚度尽量与其中单块旋切板的厚度一致，斜接的部位为斜接点。

本发明实施例中，所谓的断点，是指旋切单板本身中存在的由于木段中存在的瘤体，而导致旋切板出现的导致导管中断而形成的断点。

本发明实施例中，所采用的木材是树木的本体的纵行导管细胞，充份吸收地下的水分、矿物质、无机盐类而生长得到的，纵行的导管细胞形成为导管，本发明实施例中的桦木压制的电工层压木中具有中等导管，导管的直径在0.1-0.3mm之间，树根吸收的水分和矿物营养通过导管上行输送到树冠。

本发明实施例中，变压器油是起绝缘、散热、消弧作用，为了使变压器油充分浸入层压木中，就必须保证层压木细胞壁中导管的畅通。如果纵行管孔被横断或叠压搭接，造成严重挤压堵塞，或斜磨被胶膜隔断，使绝缘油的顺畅浸入受阻，变压器油不能浸入导管内，或导致导管内仍充满空气，这样搭接造成的断面叠压、密度局部过高，极易形成针孔或气室。当变压器油不能将导管充分浸透，形成的气腔的介电常数小，就会承受比变压器油、层压木以及层压木胶层高的多的场强，于是当对变压器进行局放测量时，会开始局部放电，造成电击穿事故。

本发明实施例具有如下优点：

本发明实施例的电工层压木的制备过程中，基于现有的电工层压板出现电击穿现象产生原因的认识，每层模板层由一块纵向完整的旋切单板组成，其无搭接、无斜接、无断点；通过选择合适的木段，以及控制制作的旋切单板的大小，避免搭接生成电工层压板，保证旋切单板内的导管畅通，从而使得变压器油浸入电工层压木的导管顺畅、无间断、密度均衡，制备的电工层压木完全饱和充满变压器油，导管内不会形成气室，使得制备的电工层压板具有较好的绝缘性，抗较高电压冲击能力，同时具备较高的断裂模数和较大冲击强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为现有技术制备的电工层压木的横截面图；

图2为本发明实施例提供的电工层压木的横截面图；

图3为本发明实施例提供的电工层压木的结构示意图；

图中：100-电工层压木；110-木板层；111-斜接点；112-搭接压死点。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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做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。

实施例1

本发明实施例提供的制备电工层压木的方法包括：

木段选取：选取顺直，通长无弯，直径300mm以上的大径桦树圆木段进行旋切，将该圆木段断成3.1米的长度，并去除木段中在导管内形成堵塞的瘤体，将该木段蒸煮、扒皮找圆，旋切前要进行物理软化168小时。木段蒸煮的过程为，将木段置于溶液蒸煮，溶液每小时增加1℃，直至溶液的温度达到75℃为止，得的蒸煮后的木段。

木段旋切获得旋切单板：用有卡旋切机旋切蒸煮过的木段，直至直径达到该木段发生弹性弯曲前，停止旋切。其中，木段的直径大于300mm，在有卡旋切机旋切下，旋切到木段的直径为120-200mm时，停止旋切；然后，所述木段在三轴夹紧的超长3.2m的无卡旋切机旋切时，旋切到木段的直径为40mm时，停止。旋切得到厚度均匀超长的旋切单板。避免出现被旋切的木段中间鼓，两端过紧，导致旋切单板的两端开裂，旋切单板的厚度公差过大的问题。其中，旋切得到的旋切单板为通长、无间断、连续长度的旋切单板。

旋切单板的处理：将制备的旋切单板置于氢氧化钠溶液中蒸煮至溶液的ph值不小于14，蒸煮后的旋切单板的电导率不超过8.32ms/m，旋切单板经去离子水喷刷后的ph值为7-8之间，干燥获得碱性旋切单板，将干燥后的碱性旋切单板再在去离子水中蒸煮温度达到40℃，加入铁离子去除剂，再加热溶液至60℃，蒸煮12h，然后，通过加入氢氧化钠，使得烘干后的旋切单板的ph值为7，旋切单板表面的金属离子染色污点少于5个/m²，旋切单板表面的灰分降至0.9％以下。

电工层压木制备：如图2和3所示，取多块处理后的旋切单板，根据旋切单板的横纹、纵纹交错叠压，以增强整个层压木的机械强度，使得每层木板层110由一块完整的旋切单板构成，相邻木板层110之间旋切单板通过酚醛绝缘胶，再经过高温高压制成电工层压木100，其中，每块旋切单板的纵向长度为3.05m，横向长度为1.6m。本实施例中，木板层110的数量为10，相对应的，旋切单板的数量为10，叠压后层压木的厚度为20mm。本步骤中，保证每层木板层110不存在旋切单板之间的搭接、斜接、并且选取的每块旋切单板上无断点，每块旋切板内的组成导管束中的每根导管内均为畅通连续，当层压木与变压器油接触后，导管内填充满变压器油，不会在导管内形成气室。

实施例2

本发明实施例提供的制备电工层压木的方法包括：

木段选取：选取顺直，通长无弯，直径300mm以上的大径桦树圆木段进行旋切，将该圆木段断成3.1米的长度。将该木段蒸煮、扒皮找圆，旋切前要进行物理软化168小时。木段蒸煮的过程为，将木段置于溶液蒸煮，溶液每小时增加1℃，直至溶液的温度达到75℃为止，得的蒸煮后的木段。

木段旋切获得旋切单板：用有卡旋切机旋切木段，直至直径达到该木段发生弹性弯曲前，停止旋切。其中，木段的直径大于300mm，有卡旋切机旋切下，旋切到木段的直径为120-200mm时，停止旋切；所述木段在三轴夹紧的超长3.3m的无卡旋切机旋切时，旋切到木段的直径为40mm时，停止。旋切得到厚度均匀超长的旋切单板。避免出现被旋切的木段中间鼓，两端过紧，导致旋切单板的两端开裂，旋切单板的厚度公差过大的问题。其中，旋切得到的旋切单板为通长、无间断、连续长度的旋切单板。

旋切单板的处理：将制备的旋切单板置于氢氧化钠溶液中蒸煮至溶液的ph值不小于14，蒸煮后的旋切单板的电导率不超过8.32ms/m，旋切单板经去离子水喷刷后的ph值为7-8之间，干燥获得碱性旋切单板，将干燥后的碱性旋切单板再在去离子水中蒸煮温度达到40℃，加入铁离子去除剂，再加热溶液至60℃，蒸煮12h，然后，通过加入氢氧化钠，使得烘干后的旋切单板的ph值为7，旋切单板表面的金属离子染色污点少于5个/m²，旋切单板表面的灰分降至0.9％以下。

电工层压木制备：如图2和3所示，取多块处理后的旋切单板，根据旋切单板的横纹、纵纹交错叠压，以增强整个层压木的机械强度，使得每层木板层110由一块完整的旋切单板构成，相邻木板层110之间旋切单板通过酚醛绝缘胶，再经过高温高压制成电工层压木100，其中，每块旋切单板的纵向长度为3.05m，横向长度为1.6m。本实施例中，木板层110的数量为50，相对应的，旋切单板的数量为50，叠压后层压木的厚度为98mm。本步骤中，保证每层木板层110不存在旋切单板之间的搭接、斜接、并且选取的每块旋切单板上无断点，每块旋切板内的组成导管束中的每根导管内均为畅通连续，当层压木与变压器油接触后，导管内填充满变压器油，不会在导管内形成气室。

实施例3

本发明实施例提供的制备电工层压木的方法包括：

木段选取：选取顺直，通长无弯，直径300mm以上的大径桦树圆木段进行旋切，将该圆木段断成3.2米的长度，并去除木段中在导管内形成堵塞的瘤体，将该木段蒸煮、扒皮找圆，旋切前要进行物理软化168小时。木段蒸煮的过程为，将木段置于溶液蒸煮，溶液每小时增加1℃，直至溶液的温度达到75℃为止，得的蒸煮后的木段。

木段旋切获得旋切单板：用有卡旋切机旋切蒸煮后的木段，直至直径达到该木段发生弹性弯曲前，停止旋切。其中，木段的直径大于300mm，在有卡旋切机旋切下，旋切到木段的直径为120-200mm时，停止旋切；木段在三轴夹紧的超长3.2m的无卡旋切机旋切时，旋切到木段的直径为40mm时，停止。旋切得到厚度均匀超长的旋切单板。避免出现被旋切的木段中间鼓，两端过紧，导致旋切单板的两端开裂，旋切单板的厚度公差过大的问题。其中，旋切得到的旋切单板为通长、无间断、连续长度的旋切单板；

旋切单板的处理：将制备的旋切单板置于氢氧化钠溶液中蒸煮至溶液的ph值不小于14，蒸煮后的旋切单板的电导率不超过8.32ms/m，旋切单板经去离子水喷刷后的ph值为7-8之间，干燥获得碱性旋切单板，将干燥后的碱性旋切单板再在去离子水中蒸煮温度达到40℃，加入铁离子去除剂，再加热溶液至60℃，蒸煮12h，然后，通过加入氢氧化钠，使得烘干后的旋切单板的ph值为7，旋切单板表面的金属离子染色污点少于5个/m²，旋切单板表面的灰分降至0.9％以下。

电工层压木制备：如图2和3所示，取多块处理后的旋切单板，根据旋切单板的横纹、纵纹交错叠压，以增强整个层压木的机械强度，使得每层木板层110由一块完整的旋切单板构成，相邻木板层110之间旋切单板通过酚醛绝缘胶，再经过高温高压制成电工层压木100，其中，每块旋切单板的纵向长度为3.05m，横向长度为1.6m。本实施例中，木板层110的数量为100，相对应的，旋切单板的数量为100，叠压后层压木的厚度为193mm。本步骤中，保证每层木板层110不存在旋切单板之间的搭接、斜接、并且选取的每块旋切单板上无断点，每块旋切板内的组成导管束中的每根导管内均为畅通连续，当层压木与变压器油接触后，导管内填充满变压器油，不会在导管内形成气室。

本发明实施例1至实施例3中，木段还可采用榉木及优质阔叶硬质材。

本发明实施例1至实施例3中，制备的电工层压木与水的比重范围为1.0：1～1.3：1。

对比例1

本对比例中，采用桦树圆木段，经蒸煮后，对圆木段旋切，旋切圆木段获得的旋切单板的纵向长度为2.44m，横向长度为1.22m。

由于每块旋切单板的长度不够，所制备的层压木的木板层中，每层木板层需要至少两块旋切单板搭接、或者斜接形成模板层。本对比例中，所述旋切单板通过搭接形成木板层，然后将旋切单板上胶，预固化处理上胶单板，旋切单板纵横交错拼接叠压、热压形成电工层压木，该电工层压木的纵向长度为3m，横向长度为1.5m，厚度为17.6mm，木板层的层数为10。

对比例2

本对比例中，采用桦树圆木段，经蒸煮后，对圆木段旋切，旋切圆木段获得的旋切单板的纵向长度为2.44m，横向长度为1.22m。

由于每块旋切单板的长度不够，所制备的层压木的木板层中，每层木板层需要至少两块旋切单板搭接、或者斜接形成模板层。本对比例中，所述旋切单板通过搭接形成木板层，然后将旋切单板上胶，预固化处理上胶单板，旋切单板纵横交错拼接叠压、热压形成电工层压木，该电工层压木的纵向长度为3m，横向长度为1.5m，厚度为102mm，木板层的层数为50。

对比例3

本对比例中，采用桦树圆木段，经蒸煮后，对圆木段旋切，旋切圆木段获得的旋切单板的纵向长度为2.44m，横向长度为1.22m。

由于每块旋切单板的长度不够，所制备的层压木的木板层中，每层木板层需要至少两块旋切单板搭接、或者斜接形成模板层。本对比例中，所述旋切单板通过搭接形成木板层，然后将旋切单板上胶，预固化处理上胶单板，旋切单板纵横交错拼接叠压、热压形成电工层压木，该电工层压木的纵向长度为3m，横向长度为1.5m，厚度为201mm，木板层的层数为100。

试验实施例1

对实施例1-3和对比例1-3制备的电工层压板与对比例制备的电工层压木，进行测定断裂模数(mor)、击穿电压以及冲击强度等参数，检测结果如表1所示，本发明实施例1-3制备的电工层压木和对比例制备的电工层压木的各项性能参数分析。

表1

由表1所示，本发明实施例制备的电工层压木具有较高大断裂模数、较大的冲击强度以及可承受较高的击穿电压。本发明实施例制备的电工层压木的各项性能的检测数据均高于国家对于电工层压木板行业标准gb/t20634.3-2008中c2b中规定的数据。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。