低压电器是用于交流电压至 1200V,直流电压至 1500V 的电路中起通断\控制或保护等作用的电器,是电器工业重要的组成部分。改性工程塑料作为热塑性工程塑料,在国内低压电器塑件中具有广泛应用。笔者就改性工程塑料在低压电器中塑壳断路器、交流接触器、接线端子及连接件产品中的应用进行了分析。
1、国内低压电器行业发展现状及趋势
我国低压电器工业自 1949 年后,在一些修理、 装配简单电器工厂的基础上逐步发展成能独立设计、生产的行业。经过多年的发展,我国低压电器行业已经形成比较完整的体系,形成了国有、民营、外资企业"三足鼎立"的局面。几年来,我国低压电器工业加大了技术研发力度,逐渐向产业高端转移。
然而,国内低压电器企业在经济规模方面存在以下问题:首先,企业组织规模小且数量过多而散。缺乏竞争实力和优势。其次,区域结构趋同,不能体现比较优势和协作效益。再者,技术结构不合理,主要产业技术装备水平。
随着市场全球化,外资企业与国内企业市场相互渗透是低压电器行业发展的另一个必然趋向。这种渗透包括国内企业的高端产品向国外市场渗透;外资企业的产品将向国内中、低档市场渗透。
于此同时,未来低压电器产品的发展将呈现以下发展趋势:
1、低压电器产品智能化。在现代化电站和工矿企业中,已广泛采用电子计算机监控系统,对与之相配套的低压断路器提出了高性能、智能化的要求,并要求产品具有保护、监测、试验、自诊断、显示等功能。
2、产品电子化。在现代化企业中,采用 PC 控制系统代替由电气—机械元件组成的系统,已是机械电气控制系统的主流。该系统要求电器产品具有高可靠性、高抗干扰性,还要求触点能可靠接通电压、弱电流,触头断开时的电弧不能干扰电子电路的正常运行。
3、产品组合化、模块化。将不同功能的模块按不同的需求组合成模块化组合电器,是当今压电器行业的发展方向。在接触器的本体上加装辅助触头组件、延时组件、自锁组件、接口组件、机械连锁组件及浪涌电压组件等,可以适应不同场合的要求,从而扩大产品适用范围,简化生产工艺,方便用户安装、使用与维修。与此同时,还将进一步提高产品的可靠性和产品质量。
2、改性工程塑料材料在国内低压电器行业的应用情况
2.1 改性工程塑料材料在断路器产品上的应用情况
断路器是低压电器中产量最大的一种产品,其中塑壳断路器能够在电流超过跳脱设定后自动切断电流, 对电路起到保护作用。 断路器的外壳塑壳是用改性工程塑料注塑成型为绝缘体装置的外壳,同时外壳也用来隔离导体之间以及接地金属部分。在高、中档塑壳断路器外壳改性工程塑料绝缘材料的选用上,国外 DSM 公司的无卤无磷阻燃或者阻燃增强 PA6 工程塑料的系列产品长期处于垄断地位。 根据断路器不同应用场合的额定运行分断电流 (Ics) 和工作运行额定电流(In)的范围推荐的相应牌号材料如下表 1 所示:
DSM 公司为低压电器行业中的断路器选材提供的成熟选材推荐方案中可以看出:其推出的无论是改性 PA6 工程塑料还是改性耐高温龙(PA46),都具有不同的特点,如比重小、高流动性、高耐漏电痕迹指数(CTI=600V)、阻燃 UL-94V0、无卤素和无红磷、稳定的阻燃性能和耐热性等特点。其中运行分断电流在 25KA 以上断路器外壳用的最新无卤 PA46 Stanyl CR310(NC181)产品,是30%玻纤增强、阻燃 V0、无卤素和无红磷完全无卤(非低卤)稳定的阻燃性能, 机械和流动性能表现十分显著。
很长一段时间以来,该应用领域由于供应链管控和产品认证的壁垒,国内无卤是外资和合资企业, 还是有一定规模的大型民营企业的断路器外壳产品选用的改性工程塑料一直被 DSM 公司的系列产品独家垄断。直到 2011 年后半年以来, 国内市场上逐渐有 BASF 和兰帝奇等国外企业推出相应牌号的产品来参与竞争, 如与 K222-KGV4 类似的 BASF 牌号为 B3UG4, K222-KMV5 类似的 B3UM4。进入 2012 年, 随着国内劳动力成本的上升,以及国内楼市调控对楼宇科技市场的影响, 高端电压电器产品逐渐饱和,外资、合资和大型民企为了降低企业成本,才逐渐开启断路器外壳材料的国产化工作,在这个背景下,逐渐有国内改性塑料企业如本松(浙江)工程塑料有限公司、浙江俊尔和北京市化学工业研究院等企业,在下游客户的大力支持下,加大产品的研发力度,逐渐推出相应牌号产品与之对应,打破国外产品长期垄断的局面。