热熔胶缩聚小型试验装置

随着家用及类似场所用过电流保护断路器应用范围不断扩大,对此类断路器的性能要求也越来越严格，GB10963.1-2005《电气附件 家用及类似场所用过电流保护断路器 第1部分：用于交流的断路器》标准的要求，对家用及类似场所用过电流保护断路器产品的耐热性、耐异常发热和耐燃、温升试验及功耗测量、脱扣特性、运行短路能力等检验项目提出了较为严格的要求；每一年国家市场监督管理总局对家用及类似场所用过电流保护断路器产品质量国家监督抽查结果总会有很多企业的产品是不符合标准的规定。Delta德尔塔仪器针对GB10963.1-2005标准中28天（昼夜）试验专门设计研发了相应的28昼夜试验装置,通过实际试验验证断路器长期工作的可靠性。 2020年底，Delta德尔塔仪器接到天津电气科学研究院有限公司(原天津电气传动设计研究所)委托非标定制一款“断路器28昼夜及温升特性试验装置”，天津电传所老师对设备提出的要求如下，设备定制生产周期要求两个月内完成。本项目设备已经于2021年3月份顺利验收结束。 （Delta德尔塔仪器交付天津电传所&28昼夜及温升特性试验台） 1、设备概述： 1.1、总说明 本“采购技术要求”所要求采购的 28 周期试验装置用于“天津电气科学研究院有限公司低压元器件直流短路、交直流寿试验能力提升项目”。该设备以满足相关工程的试验能力为准，设备供应商为此可以进行必要的优化与性能提升，故最终技术数据以最终实际协商一致的数据为准。1.2 、供货范围： 本“采购技术要求”所要求的供货及服务范围包括：28周期试验装置的设计和制造与检验、运输、现场安装以及其他必要的售后服务和培训等。1.3、运行条件：海拔高度：≤1000m；环境温度：－10℃～＋45℃；z大日温差：≤25℃；日相对湿度平均值：≤95%；安装地点：户内；一般情况下仅有非导电性污染，必须考虑到凝露和潮湿引起的绝缘下降。2、性能要求：2.1、功能用途 依据国家标准GB10963.1中9.9款，对MCB进行28 天试验、断路器1.13~1.45倍延时脱扣试验，也适用于GB16916.1第9.22.1.5中1.25倍脱扣电流试验。兼顾产品做200A 以下的温升试验，环境温度、湿度本设备不包含。 2.2、技术标准： 本项目设备的设计、制造、试验等遵循以下标准，但不限于此，且下列相应标准号的标准在合同签订时有更新版本发布时，应满足该更新标准要求。（1）GB10963.1-2005 电气附件 家用及类似场所用过电流断路器 第 yi 部分：用于交流的断路器；（2）GB 10963.2-2008 家用及类似场所用过电流保护断路器第 2 部分:用于交流和直流的断路器；（3）GB16917.1-2014 家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCBO)第 1 部分:一般规则；（4）GB14048.2-2008 低压开关设备和控制设备 第 2 部分:断路器。 3 、主要设备（部件）技术要求： 3.1 、电源构成： 本装置为三相电源，也可以作为 3 个单相回路进行检测。 3.2、关于输出电压的要求： 标准要求：电路的开路电压至少为 30V，分辨率不低于 0.1V。电源具备电容补偿， 以减少对实验室电源的容量要求。测试电流：0～200A 可长期连续工作，分辨率 0.1A。电流波形：正弦波。3.3、其他要求： 装置应配备稳流功能，配备 9 个工位的续流功能（即可同时进行 9 只 3 相试品的串联试验）。续流要求时间在 1～2s 内实现，并能防止续流后瞬间的电流过冲。装置应具备触摸屏或液晶显示器等元件用于电流显示和设定。标准规定在z后一个周期后需要将电流升到 1.45In，因此要求能够实现至少 2 段电流和时间设定，用于实现断路器特性检测 2 种电流的转换功能。2 个电流转换之间的时间应保证“5s 内稳定的从第yi个电流稳定的升到第二个电流”。3.4 、温升测量记录测试通道：54 通道；设备能带电测量：测量范围：0-200℃；温度传感器：镍铬—镍硅热电偶测量精度：0.2 级；温度曲线显示：具有温度数值以及曲线显示记录；系统应带记录温升的功能，在z后一个流过电流期间，应测量接线端子的温升。 3.5、安全配置：漏电保护，短路保护，过流保护，运行指示，试验结束指示，故障报警自动停机。 3.6 、其他要求 具有基于 Modbus RTU 或 Modbus TCP 通讯协议，可组成计算机控制的智能型设备。 4、安装与调试 在设备安装完毕后，需要根据相关设计文件和订货设备的技术资料，进行调试工作。调试前需确认技术资料完整、有效，与系统及设备实物状况一致，对备进行检查以及完好性和功能验证，也包括参数整定等。 天津电气科学研究院有限公司（原天津电气传动设计研究所）是原国家机械工业部直属研究所，现为中国机械工业集团有限公司所属科技型企业，主要从事电气传动自动化系统工程、中小型水力发电设备成套、低压电控配电装置和新能源电控设备的科研开发、生产制造和检测认证。自1954年8月成立以来，荣获了150余项省部级以上科技奖励，取得了近千项科技成果，承接了万余项国内外工程项目，见证了国家冶金、矿山、交通、国防、电力、石化等国民经济支柱行业的技术进步和产业发展。天津电传所是国家ji"国家电控配电设备产品质量监督检测中心"和部属 "中小型水力发电设备产品质量监督检测中心"的挂靠单位，所拥有的先进检测手段多年来承担着行业产品的试验、检验和认证任务，特别是低压配电产品强制性安全（3C）认证工作。依托于该所的"电气传动国家工程研究中心"拥有电气传动及自动化工程化系统和产业化产品的各类实验室，为国家电气传动工程化研究开发与工程化验证能力以及产业化开发提供了优越的科研条件，大大提高了国家电气传动及自动化行业的技术水平和装备水平。 Delta德尔塔仪器专业致力于为3C低压电器企业提供符合IEC 60898-1:2015+A1:2019 电气附件.家用和类似设施用的过电流保护断路器.第yi部分:交流操作断路器 《Electrical accessories - Circuit-breakers for overcurrent protection for household and similar installations - Part 1: Circuit-breakers for a.c. operation》、GB14048.1-2012《低压开关设备和控制设备 第yi部分：总则》、GB14048.2-2008《低压开关设备和控制设备 第yi部分：断路器》、GB10963.1-2005《电气附件-家用及类似场所用过电流保护 断路器 第yi部分：用于交流的断路器》、GB 10963.2-2008 《家用及类似场所用过电流保护断路器第 2 部分:用于交流和直流的断路器》、GB 16917.1-2014 《家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断路器（RCBO）第yi部分 一般规则》、IEC60947-1:2011《Low-votage switchgear and controlgear Part1:General rules》、IEC60947-2:2006《Low-votage switchgear and controlgear Part1:Circuit breakers》等标准的检测设备。 Delta德尔塔仪器为3C低压电器实验室提供以下项目的专业检测设备：低压断路器——检验项目及设备低压开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器 ——检验项目及设备一般工作特性额定运行短路分断能力额定极限短路分断能力额定短时耐受电流带熔断器的断路器的性能综合试验耐湿热性能试验附录B剩余电流保护断路器附加试验附录C用于相地系统中的断路器附加试验附录F电子过电流保护断路器附加试验附录H用于IT系统中的断路器附加试验温升介电性能泄漏电流额定接通和分断能力操动器机构的强度操作性能额定短时耐受电流额定短路接通能力熔断器保护的短路耐受能力熔断器保护的短路接通能力耐湿热性能抗非正常热和着火危险过载试验接线端子机械性能电磁兼容(EMC)(如适用)低压机电式接触器和电动机起动器——检验项目及设备机电式控制电路电器——检验项目及设备耐湿性能耐非正常热和着火危险温升动作条件及动作范围介电性能额定接通和分断能力外壳防护等级(如适用)接线端子的机械性能接触器耐受过载电流能力约定操作性能短路条件下的性能电磁兼容(EMC)(如适用)辅助触头的通断能力和额定限制短路电流(如适用)保护功能报警功能控制功能(验证面板控制功能)热记忆功能故障记忆功能(验证面板显示)一般工作特性额定运行短路分断能力额定极限短路分断能力额定短时耐受电流带熔断器的断路器的性能综合试验耐湿热性能试验附录B剩余电流保护断路器附加试验附录C用于相地系统中的断路器附加试验附录F电子过电流保护断路器附加试验附录H用于IT系统中的断路器附加试验交流半导体电动机控制器和起动器——检验项目及设备控制和保护开关电器(设备)——检验项目及设备介电性能温升极限操作性能动作和动作范围混合式电器中串联的机械开关电器的接通和分断能力及约定操作性能短路条件下的性能接线端子的机械性能带外壳的控制器和起动器防护等级EMC的试验耐湿性能动作范围温升介电性能操作性能短路条件下的性能接通和分断能力电磁兼容性耐湿性能抗非正常热和着火危险外壳防护等级接近开关——检验项目及设备自动转换开关电器——检验项目及设备标志温升介电性能正常条件和非正常条件下开关元件的接通和分断能力限制短路电流性能结构要求防护等级动作距离操作频率电磁兼容性冲击耐受能力振动耐受能力耐湿性能抗非正常热和着火危险附录BII级封装绝缘的接近开关的附加试验具有整体连接电缆的接近开关的附加试验结构要求操作操作控制、程序及范围温升介电性能接通和分断能力操作性能能力短路接通能力短路分断能力短时耐受电流限制短路电流EMC耐湿性能抗非正常热和着火危险外壳防护等级设备用断路器 ——检验项目及设备家用及类似用途机电式接触器 ——检验项目及设备标志检查一般规则检查、机构检查电气间隙和爬电距离标志耐久性螺钉、载流部件及其连接的可靠性，连接外部导体的接线端子的可靠性防触电保护耐热耐异常发热和耐燃防锈介电性能温升28昼夜试验耐漏电起痕脱扣特性额定电流下的性能额定通断能力下的性能在规定的过电流条件下的性能限制短路电流能力温升试验动作与动作范围额定接通和分断能力介电性能约定操作性能耐湿性能过载电流耐受能力抗锈性能标志耐久性耐撞击性能检验电气间隙和爬电距离接线端子的机械性能安装、维修用螺钉和螺母性能验证耐热性能抗非正常热和着火危险试验耐漏电起痕耐老化性能外壳防护等级短路条件下的性能

研究背景近年来，随着我国工业自动化进程的不断加快，热熔胶由于具有环保、固化速度快等特点，其发展取得显著成效。与此同时，高装饰包装材料的应用不断扩大，对热熔胶的粘接性能提出了新的挑战。卷烟工业中对烟支的“软包硬化”包装材料便是其中之一。烟支包装材料的正面和背面均为光滑平面，使用EVA或聚烯烃热熔胶对其进行粘接，经常出现开胶、粘接不牢等问题。 为了扩大EVA热熔胶的应用范围，提高其在难粘材料上的应用，本文采用OWRK法测定热熔胶及其原料、烟用包装材料在常温下的表面能，初步讨论烟用包装材料的表面能，热熔胶原料表面能与热熔胶表面能的关系，最后结合粘接力学数据，讨论材料表面能与粘接性能的关系。 实验方法仪器：Drop Shape Analyzer-DSA25接触角测量仪，德国KRÜSS有限公司方法：将热熔胶或原料分别放在隔离纸上，放入烘箱中30min（150℃）后取出，室温冷却至少2h，选择表面平整处，裁剪成2 cm × 1cm 样品，备用。将上述样品放在DSA25平台上，使用去离子水和二碘甲烷两种液测定接触角，然后进行表面能及分量的计算。 file:///C:/Users/Thinkpad/AppData/Local/Temp/ksohtml10020/wps961.jpg 结果与讨论1.包装材料包装材料的接触角、表面能及其分量见表1。表1 烟用包装材料数据表 烟用包装材料在生产过程中，其表面处理工艺有一定的不同，纸箱表面的瓦楞纸需要加入大量的疏水剂和施胶剂（如疏水性淀粉胶等），为提高强度防止吸水后变软，所以其与水的接触角大于90°，实测在103.5°，二碘甲烷则体现完全润湿，无法测定其接触角。 普通条盒纸和软包硬化纸均是以白卡纸为基材，具有一定的强度，表面进行不同处理更加考虑其外观性及手感。普通条盒纸的正反面与水的接触角远低于软包硬化纸，同时，前者正面与二碘甲烷的接触角同样低于后者正面的。前者正面的表面能及其分量均高于后者正面，条盒白卡纸正面表面能44.7mN/m，软包硬化纸正面31.5mN/m。因此，普通条盒纸为易粘接材料，而软包硬化材料属于难粘接材料。 2.烟用热熔胶主要原料烟用热熔胶主要原料的接触角、表面能及其分量见表2。表2 烟用热熔胶主要原料数据表 增粘树脂的表面能在42.0 ~61.4mN/m，属于高表面能材料，用于提高热熔胶的粘接性。由表2可知，1#~4#原料为烟用热熔胶主体树脂，均为乙烯的共聚物。值得注意的是，在相同条件下，低醋酸乙烯含量的聚醋酸乙烯与乙烯共聚树脂对纤维类基材的粘接性要优于高醋酸乙烯含量。5#和6#原料为烟用热熔胶两种常用蜡：乙烯蜡和费托蜡，其中，费托蜡的表面能高于石蜡和乙烯蜡。7#~10#原料为烟用热熔胶常用增粘树脂，其中，C9氢化石油树脂与水及二碘甲烷的接触角均最大，表面能最低，为42.0mN/m。11#原料为实验室自制马来酸酐改性松香季戊四醇酯树脂，由于含有一定过量的马来酸酐，其对水的接触角减少至51.7°，与二碘甲烷的接触角只有 21.7°，其表面能为61.4mN/m。 3.烟用热熔胶合成的热熔胶及表面性能见表3。表3 自制烟用热熔胶数据表 由表3可知，1号胶使用费托蜡改性聚醋酸乙烯与乙烯共聚树脂，导致表面分子中的结构、结晶和分布状态的改变，致使表面能由30.8mN/m上升至41.5mN/m。2号胶在1号胶的基础上，加入了松香，通过松香中的羧基亲水基团进一步提高胶体表面能。3号胶的表面能下降为38.3mN/m，是由于所使用材料的水滴角均较高，导致表面能偏低。4、5号热熔胶分别采用材料9#或10#（即氢化C5或C9）替换3号胶中的松香季戊四醇酯，得到4号热熔胶的表面能与3号几乎相等，略高于5号胶。基于以上，我们看到单独使用增粘树脂时，即使少量松香加入也会使热熔胶在主体材料（1号胶）基础上表面能有一定的增加，而松香酯、氢化C5和氢化C9合成的热熔胶，即使大量加入也会导致表面能减少，在37.6 ~38.4mN/m，这是由于大量增粘树脂的存在减少了胶中唯一能与水形成氢键的酯基在表面的数量，使3~5号胶表面亲水性降低，表面能降低。 鉴于增粘树脂的亲水性对热熔胶表面能影响较大，利用松香季戊四醇酯对二碘甲烷接触角较小的性质，实验室制备了马来酸酐改性松香酯树脂，其表面性质如上所述。分别在6号和7号胶中添加了材料11#，从结果看，11#的加入使两项接触角都有一定的下降，表面能明显增加至53.3和55.9mN/m，而将6和7号对比，得知其加入量对热熔胶的表面能均有较大提升作用。 4.热熔胶与各种基材的粘接性能表4自制热熔胶与烟用包装材料的粘接性能对比 表4为采用表3中1 ~7号胶进行粘接实验后测得的粘接强度数据。由表4可得，纸箱属于易粘接材料，1~7号胶均达到基材破坏的效果。普通条盒包装材料，粘接效果也较为理想，2 ~7号胶配比均能达到基材破坏，这说明在基材表面能为44.7mN/m，属于高表面能材料时，与基材表面能相似的热熔胶均能取得理想的粘接效果。而1号胶的胶粘效果要相对差一些，说明对于高表面能基材，胶粘效果不由热熔胶表面能的高低决定，而取决于对基材的润湿性。对于软包硬化白卡纸，其表面能为31.5mN/m，属于低表面能基材。1 ~ 5号胶粘接效果均不理想，剥离强度均小于5N/cm，这是由于低表面能所导致。6和7号胶粘接效果较为理想，其中6号胶对基材的粘接剥离强度最高，达到11.2mN/m，破坏类型为胶层开裂，7号胶强度达到7.8N/cm，破坏类型为基材破坏。6和7号胶表面能与2~5号胶有明显差异，是取得高粘接性和基材破坏效果的主要原因。 结论应用OWRK法测得烟用包装材料、热熔胶主要原料及其制备烟用热熔胶的接触角和表面能，普通条盒白卡包装纸正面的表面能为44.7mN/m，而软包硬化白卡包装纸正面的表面能为31.5mN/m，即前者更易于粘接，后者更难粘接。 所制备的烟用热熔胶表面能在37.6~55.9mN/m，均分别高于主体树脂和蜡的表面能。松香季戊四醇酯、氢化C5和C9对热熔胶表面能的提升有限，其胶体表面能低于主体树脂和蜡混合后（1号胶）的表面能，而含一定量羧基的增粘树脂能够不同程度提高热熔胶的表面能，其数值均高于主体树脂和蜡混合后（1号胶）的表面能。 对于易粘接基材（封箱和普通条盒白卡纸），热熔胶的表面能对粘接效果影响有限，主要取决于热熔胶在基材上的润湿性。对于难粘性基材（软包硬化白卡纸），热熔胶的高表面能，尤其是使用高表面能增粘树脂是取得优异粘接效果的关键。 参考文献[1]耿志忠,刁立翔,杨帆,张弘胤,董彦林,刘瀑,宋秭龙,刘文富.烟用热熔胶及其粘接材料表面性能的研究[J].粘接,2022,49(01):46-50.

8月9日，我国自主研发的质子位移损伤效应模拟试验装置（PREF）——60MeV质子加速器建成出束，首次成功储存、加速、慢引出质子到实验终端。质子位移损伤效应模拟试验装置（PREF）由中国科学院近代物理研究所承担建设，可提供10-60MeV能量段连续精确可调、高流强、高占空比、大扫描面积的高品质质子束流，是目前国内唯一的位移损伤效应模拟试验专用装置。质子位移损伤效应模拟试验装置——60MeV质子加速器全景图。受访者供图基于几代离子加速器设计、建造的技术和经验积累，近代物理研究所加速器团队首次在超小型质子同步加速器中采用了钛合金瓷环内衬极高真空室及全储能非谐振大功率电源新技术，研发了快上升全波形动态磁场补偿和全系统同步性实时测量技术，实现了加速器全过程数字模拟和束流的精准操控。同时，团队还通过工程全系统BIM（建筑信息模型）建模，严控工艺规范和流程，实现了工程质量大幅提升，为装置的高效运行打下了良好基础。据了解，该装置基于重大基础前沿研究需求而研发，将填补我国空间辐射效应试验能力缺项，成为承载我国空间科学、空间技术和国产宇航元器件发展的重要试验平台。同时，该装置的建成出束也将为我国应用加速器的进一步推广打下坚实基础。PREF质子同步环束流强曲线。受访者供图