低壓電器是用于交流電壓至1200V,直流電壓至1500V的電路中起通斷\控制或保護(hù)等作用的電器，是電器工業(yè)重要的組成部分。改性工程塑料作為熱塑性工程塑料，在國內(nèi)低壓電器塑件中具有廣泛應(yīng)用。筆者就改性工程塑料在低壓電器中塑殼斷路器、交流接觸器、接線端子及連接件產(chǎn)品中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。
1、國內(nèi)低壓電器行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
我國低壓電器工業(yè)自1949年后，在一些修理、裝配簡單電器工廠的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展成能獨立設(shè)計、生產(chǎn)的行業(yè)。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國低壓電器行業(yè)已經(jīng)形成比較完整的體系，形成了國有、民營、外資企業(yè)"三足鼎立"的局面。幾年來，我國低壓電器工業(yè)加大了技術(shù)研發(fā)力度，逐漸向產(chǎn)業(yè)高端轉(zhuǎn)移。
然而，國內(nèi)低壓電器企業(yè)在經(jīng)濟(jì)規(guī)模方面存在以下問題：首先，企業(yè)組織規(guī)模小且數(shù)量過多而散。缺乏競爭實力和優(yōu)勢。其次，區(qū)域結(jié)構(gòu)趨同，不能體現(xiàn)比較優(yōu)勢和協(xié)作效益。再者，技術(shù)結(jié)構(gòu)不合理，主要產(chǎn)業(yè)技術(shù)裝備水平。
隨著市場全球化，外資企業(yè)與國內(nèi)企業(yè)市場相互滲透是低壓電器行業(yè)發(fā)展的另一個必然趨向。這種滲透包括國內(nèi)企業(yè)的高端產(chǎn)品向國外市場滲透;外資企業(yè)的產(chǎn)品將向國內(nèi)中、低檔市場滲透。
于此同時，未來低壓電器產(chǎn)品的發(fā)展將呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：
1、低壓電器產(chǎn)品智能化。在現(xiàn)代化電站和工礦企業(yè)中，已廣泛采用電子計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，對與之相配套的低壓斷路器提出了高性能、智能化的要求，并要求產(chǎn)品具有保護(hù)、監(jiān)測、試驗、自診斷、顯示等功能。
2、產(chǎn)品電子化。在現(xiàn)代化企業(yè)中，采用PC控制系統(tǒng)代替由電氣—機(jī)械元件組成的系統(tǒng)，已是機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的主流。該系統(tǒng)要求電器產(chǎn)品具有高可靠性、高抗干擾性，還要求觸點能可靠接通電壓、弱電流，觸頭斷開時的電弧不能干擾電子電路的正常運行。
3、產(chǎn)品組合化、模塊化。將不同功能的模塊按不同的需求組合成模塊化組合電器，是當(dāng)今壓電器行業(yè)的發(fā)展方向。在接觸器的本體上加裝輔助觸頭組件、延時組件、自鎖組件、接口組件、機(jī)械連鎖組件及浪涌電壓組件等，可以適應(yīng)不同場合的要求，從而擴(kuò)大產(chǎn)品適用范圍，簡化生產(chǎn)工藝，方便用戶安裝、使用與維修。與此同時，還將進(jìn)一步提高產(chǎn)品的可靠性和產(chǎn)品質(zhì)量。
2、改性工程塑料材料在國內(nèi)低壓電器行業(yè)的應(yīng)用情況
2.1改性工程塑料材料在斷路器產(chǎn)品上的應(yīng)用情況
斷路器是低壓電器中產(chǎn)量最大的一種產(chǎn)品，其中塑殼斷路器能夠在電流超過跳脫設(shè)定后自動切斷電流，對電路起到保護(hù)作用。斷路器的外殼塑殼是用改性工程塑料注塑成型為絕緣體裝置的外殼，同時外殼也用來隔離導(dǎo)體之間以及接地金屬部分。在高、中檔塑殼斷路器外殼改性工程塑料絕緣材料的選用上，國外DSM公司的無鹵無磷阻燃或者阻燃增強(qiáng)PA6工程塑料的系列產(chǎn)品長期處于壟斷地位。根據(jù)斷路器不同應(yīng)用場合的額定運行分?jǐn)嚯娏?Ics)和工作運行額定電流(In)的范圍推薦的相應(yīng)牌號材料如下表1所示： 表 1 DSM 公司的改性工程塑料產(chǎn)品在斷路器外殼上的應(yīng)用
DSM公司為低壓電器行業(yè)中的斷路器選材提供的成熟選材推薦方案中可以看出：其推出的無論是改性PA6工程塑料還是改性耐高溫龍(PA46)，都具有不同的特點，如比重小、高流動性、高耐漏電痕跡指數(shù)(CTI=600V)、阻燃UL-94V0、無鹵素和無紅磷、穩(wěn)定的阻燃性能和耐熱性等特點。其中運行分?jǐn)嚯娏髟?5KA以上斷路器外殼用的最新無鹵PA46StanylCR310(NC181)產(chǎn)品，是30%玻纖增強(qiáng)、阻燃V0、無鹵素和無紅磷完全無鹵(非低鹵)穩(wěn)定的阻燃性能,機(jī)械和流動性能表現(xiàn)十分顯著。
很長一段時間以來，該應(yīng)用領(lǐng)域由于供應(yīng)鏈管控和產(chǎn)品認(rèn)證的壁壘，國內(nèi)無鹵是外資和合資企業(yè)，還是有一定規(guī)模的大型民營企業(yè)的斷路器外殼產(chǎn)品選用的改性工程塑料一直被DSM公司的系列產(chǎn)品獨家壟斷。直到2011年后半年以來，國內(nèi)市場上逐漸有BASF和蘭帝奇等國外企業(yè)推出相應(yīng)牌號的產(chǎn)品來參與競爭，如與K222-KGV4類似的BASF牌號為B3UG4，K222-KMV5類似的B3UM4。進(jìn)入2012年，隨著國內(nèi)勞動力成本的上升，以及國內(nèi)樓市調(diào)控對樓宇科技市場的影響，高端電壓電器產(chǎn)品逐漸飽和，外資、合資和大型民企為了降低企業(yè)成本，才逐漸開啟斷路器外殼材料的國產(chǎn)化工作，在這個背景下，逐漸有國內(nèi)改性塑料企業(yè)如本松(浙江)工程塑料有限公司、浙江俊爾和北京市化學(xué)工業(yè)研究院等企業(yè)，在下游客戶的大力支持下，加大產(chǎn)品的研發(fā)力度，逐漸推出相應(yīng)牌號產(chǎn)品與之對應(yīng)，打破國外產(chǎn)品長期壟斷的局面。
2.2改性工程塑料材料在交流接觸器產(chǎn)品上的應(yīng)用情況
在電工學(xué)上，接觸器因為可快速切斷交流與直流主回路和可頻繁地接通與大電流控制電路的裝置，所以經(jīng)常運用于電動機(jī)控制﹐也可用作控制工廠設(shè)備﹑電熱器﹑工作母機(jī)和各樣電力機(jī)組等電力負(fù)載。由于其不僅能接通和切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護(hù)作用，而在市場廣泛應(yīng)用。在工業(yè)電氣中，交流接觸器的型號很多，電流在5A-1000A的不等，其產(chǎn)品上用到的改性工程塑料品種也相對較多。具體的使用部位如下表2所示：
表 2 改性工程塑料在交流接觸器塑件上的應(yīng)用
在交流接觸器產(chǎn)品上用到的改性塑料材料是PA66工程塑料為主，都要求材料必須滿足UL-941.6mmV-0、環(huán)保滿足歐盟RoHS和REACH標(biāo)準(zhǔn)、灼熱絲引燃溫度(GWT)為960℃、良好的電絕緣性能和滿足可油墨印字等功能。也有一小部分塑件用到改性PBT和PA6工程塑料，要求也基本一致。由于交流接觸器控制的電流范圍較寬(5A—630A)，在高電流情況下，交流接觸器用到的內(nèi)部材料，特別是靠近金屬觸點的材料，通常要求材料必須滿足耐高溫、阻燃UL-941.6mmV-0、良好的電絕緣、耐電弧性和高的耐電性能即耐漏電痕跡指數(shù)CTI=550-600V，這大部分主要使用DSM的耐高溫龍PA46和PA4T為主，牌號以PA46CR310和PA4TF11為主，兩者均為30%玻纖增強(qiáng)、無鹵阻燃耐高溫龍材料。
在中低壓電流控制的交流接觸器產(chǎn)品上使用的改性工程塑料材料，最早國內(nèi)的外資、合資和大型民企都是以BASF的改性PA66工程塑料為主。在2005年之后，也是迫于該領(lǐng)域產(chǎn)品市場價格的競爭，低壓電器企業(yè)必須降成本，啟動進(jìn)口改性塑料材料的國產(chǎn)化工作，因此該領(lǐng)域材料逐漸被國內(nèi)具有一定研發(fā)實力的改性工程塑料企業(yè)所代替，目前在該領(lǐng)域選材，國外材料是BASF和DSM，國內(nèi)材料主要以金發(fā)、耐特、俊爾和北京市化學(xué)工業(yè)研究院提供的改性龍材料為主。
2.3改性工程塑料材料在接線端子和連接件產(chǎn)品上的應(yīng)用情況
在低壓電器控制系統(tǒng)如配電柜中，需要將各種電源、信號以及信號處理的電路系統(tǒng)連接起來的塑件，通常稱為連接件和接插件。這些塑件的使用，可以更簡單、方便和快捷的各種不同類型的電源、信號等線區(qū)別連接。這類接線端子和連接件也是改性工程塑料的重要應(yīng)用之一。具體用到的工程塑料以改性PA和PBT工程塑料為主，具體的要求如下表3所示：
表 3 改性工程塑料在接線端子和連接件中的應(yīng)用
長期以來，在接線端子和連接件領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者--魏德米勒和菲尼克斯，選用材料仍然以國外進(jìn)口材料為主，近幾年，隨著國內(nèi)市場競爭的日益激烈和企業(yè)內(nèi)部成本的上升，也開啟了進(jìn)口料的國產(chǎn)化工作。目前逐漸有國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)成功開發(fā)出可滿足該領(lǐng)域應(yīng)用要求的無鹵無紅磷阻燃PA6或PA66工程塑料。
3、結(jié)論
隨著國內(nèi)工業(yè)的飛速發(fā)展，對低壓電器設(shè)備的要求越來越高，要求電器設(shè)備小型化、大容量化和高性能化就直接決定了其上所使用的改性塑料材料必須實現(xiàn)高電絕緣性能化、多功能化、可回收和無鹵環(huán)保化。這就要求國內(nèi)改性塑料企業(yè)盡快瞄準(zhǔn)目標(biāo)，加快研發(fā)的速度和力度，逐步提高其改性工程塑料產(chǎn)品的技術(shù)水平，來滿足這一領(lǐng)域市場的需求。