Der Kernstab eines Silikonisolators ist die wichtigste lasttragende und isolierende Komponente, die hauptsächlich aus bestehtGlasfaser (oder Aramidfaser)UndEpoxidharz (oder Vinylesterharz)durch den Prozess „Pultrusion + Aushärtung“. Es muss kritische Leistungsanforderungen wie hohe Festigkeit, hohe Isolierung und Alterungsbeständigkeit erfüllen. Der gesamte Herstellungsprozess lässt sich in vier Kernphasen unterteilen:Rohmaterialvorbereitung, Pultrusionsformen, Aushärten und Formen sowie Nachbearbeitungskontrolle. Die spezifischen Schritte und technischen Punkte sind wie folgt:

1. Kernrohstoffe: Bestimmung der Grundleistung von Kernstäben

Die Leistung des Kernstabs wird durch das „Verstärkungsmaterial“ und das „Matrixharz“ bestimmt, und beide müssen genau aufeinander abgestimmt sein, um eine Delamination der Grenzfläche zu vermeiden (eines der Hauptrisiken eines Kernstabversagens).

Materialkategorie	Kernkomponenten	Funktionen und technische Anforderungen
Verstärkungsmaterialien	Alkalifreie-Glasfasern (Mainstream)	Bietet die mechanische Festigkeit des Kerns (Zug- und Biegefestigkeit). „Oberflächenbehandeltes Glasfasergarn“ (z. B. beschichtet mit Silan-Haftvermittler) muss ausgewählt werden, um die Bindung mit dem Harz zu verbessern und eine Delaminierung zu verhindern.
	Aramidfaser (High-End-Szenarien)	Wird für Anforderungen an geringes Gewicht und hohe Ermüdungsfestigkeit verwendet (z. B. UHV-Übertragungsleitungen), ist jedoch teurer und erfordert die Anpassung an ein spezielles Harzsystem.
Matrixharze	Epoxidharz (Mainstream)	Bietet Isolierung und chemische Beständigkeit. „Niedrige-Viskosität, hohe-Reaktivität“ Bisphenol-A-Epoxidharz muss ausgewählt werden, um eine vollständige Imprägnierung der Glasfasern sicherzustellen.
	Vinylesterharz (Sonderszenarien)	Bietet eine stärkere Wetterbeständigkeit und eignet sich für Umgebungen mit hoher{0}Luftfeuchtigkeit und hoher-Verschmutzung, die eine Kombination mit Peroxidinitiatoren erfordern, um die Aushärtungsgeschwindigkeit zu steuern.
Hilfsstoffe	Härter, Beschleuniger	Kontrollieren Sie die Härtungsreaktion des Harzes (z. B. Amin-Härter für die Aushärtung bei Raumtemperatur/mittlerer Temperatur, Säureanhydrid-Härter für die Aushärtung bei hoher Temperatur), um innere Spannungen durch zu schnelles Aushärten zu vermeiden.
	Haftvermittler, Antioxidantien	Silan-Haftvermittler verbessern die Bindung der Faser-{0}}Harz-Grenzfläche; Antioxidantien verzögern die langfristige Alterung und verlängern die Lebensdauer des Kernstabs.

2. Kernherstellungsprozess: Pultrusionsformen

Pultrusion ist der Schlüsselprozess für die Herstellung von Kernstäben. Es realisiert eine kontinuierliche Produktion von Kernstäben durch einen optimierten Vorgang der „kontinuierlichen Traktion - Imprägnierung - Formung - Aushärtung“, wodurch Maßeinheitlichkeit und Leistungsstabilität gewährleistet werden. Der spezifische Prozess ist wie folgt:

2.1 Glasfaserausbeute und -bündelung: Sicherstellung einer gleichmäßigen Glasfaserverteilung

Zahlen Sie-von der Bühne: Mehrere Rollen Glasfasergarn (jede enthält Hunderte von Monofilamenten) werden gleichzeitig durch ein „Pay-off-Rack“ abgewickelt. Die Abwickelgeschwindigkeit muss streng kontrolliert (an die nachfolgende Pultrusionsgeschwindigkeit angepasst) werden, um eine ungleichmäßige Faserspannung zu vermeiden, die zu lokalen Festigkeitsabweichungen im Kernstab führen würde.

Bündeln und Kämmen: Verstreute Fasergarne werden durch eine „Garnführungsplatte“ zu gleichmäßigen „Faserbündeln“ gekämmt, wodurch sichergestellt wird, dass die Fasern parallel zur Längsrichtung des Kernstabs angeordnet sind (die Faserrichtung bestimmt über 90 % der Zugfestigkeit des Kernstabs).

2.2 Harzimprägnierung: Vollständige Verbindung von Fasern und Harz

Imprägnierung im Leimtank: Die gekämmten Faserbündel werden in einen „Imprägniertank“ eingeführt, der mit vorgemischtem Harzklebstoff gefüllt ist (eine Mischung aus Harz, Härter und Hilfsstoffen, die in einer inerten Umgebung gerührt werden muss, um Luftblasen zu vermeiden).

Imprägnierungskontrolle: Faserbündel müssen vollständig in den Kleber eingetaucht sein. Überschüssiger Klebstoff wird durch „Quetschwalzen“ entfernt, um sicherzustellen, dass die Fasern vollständig vom Harz umhüllt sind (Imprägnierungsgrad größer oder gleich 95 %). In der Zwischenzeit wird der „Harzgehalt“ kontrolliert (normalerweise 30–40 %): Ein unzureichender Harzgehalt verringert die Isolierung, während ein übermäßiger Harzgehalt die Festigkeit schwächt.

2.3 Formenbau: Bestimmung der Kernstabgröße und -form

Formenauswahl: Je nach Isolatoranforderungen werden „kreisförmige, quadratische oder speziell geformte“ Metallformen verwendet (die Innenwand der Form muss poliert sein, um Kratzer auf der Kernstaboberfläche zu vermeiden). Die Formlänge beträgt normalerweise 1–2 Meter und ist in drei Zonen mit unabhängiger Temperaturregelung unterteilt: „Vorheizzone, Formzone und Aushärtezone“.

Kontinuierliche Traktion: Eine „Zugmaschine“ (z. B. eine Raupenzugmaschine) zieht die imprägnierten Faserbündel mit konstanter Geschwindigkeit (normalerweise 0,5–2 m/min; eine zu hohe Geschwindigkeit führt zu einer unzureichenden Aushärtung, während eine zu niedrige Geschwindigkeit die Effizienz verringert). Die „Harzflussformung“ wird innerhalb der Form abgeschlossen (die Faseranordnung ist fixiert und das Harz füllt Lücken).

2.4 Gradientenaushärtung: Gewährleistung einer vollständigen Harzvernetzung

Die Aushärtung ist ein wichtiger Schritt zur Bestimmung der Isolierung und Haltbarkeit des Kernstabs. Um innere Spannungen oder Luftblasen durch schnelles Aushärten des Harzes zu vermeiden, muss eine „Gradientenerwärmungsmethode“ angewendet werden:

Vorwärmzone (80-100 Grad): Das Harz wird zunächst erweicht und Spuren von Luftblasen im Klebstoff werden entfernt, um Hohlräume nach dem Aushärten zu vermeiden.

Formzone (120–140 Grad): Das Harz beginnt mit Vernetzungsreaktionen und härtet nach und nach aus, um stabile Kernstababmessungen zu gewährleisten.

Aushärtungszone (160–180 Grad): Das Harz vernetzt sich vollständig und bildet eine dreidimensionale Netzwerkstruktur, die die mechanische Festigkeit und Alterungsbeständigkeit verbessert. Die Aushärtungszeit wird entsprechend dem Kernstabdurchmesser angepasst (ein Kernstab mit 50 mm -Durchmesser erfordert 15–20 Minuten Aushärtung).

3. Post-Bearbeitung und Qualitätsprüfung: Mängel beseitigen und Compliance sicherstellen

Nach dem Herausziehen aus der Form wird der Kernstab einer Nachbearbeitung und einer strengen Prüfung unterzogen, um zu verhindern, dass minderwertige Produkte in den nachgelagerten Isolatormontageprozess gelangen:

3.1 Post-Verarbeitungsphasen

Schneiden und Trimmen: Der durchgehende Kernstab wird mit einer „Hochpräzisions-Sägemaschine“ in feste Längen (z. B. 1-5 Meter, basierend auf den Anforderungen an die Isolatorhöhe) geschnitten. Die Schnittfläche muss glatt poliert sein, um Grate zu vermeiden (Grate können eine Konzentration des elektrischen Feldes verursachen und die Isolationsleistung beeinträchtigen).

Oberflächenbehandlung: In einigen Fällen muss die Oberfläche des Kernstabs mit einer „Silikonkautschukgrundierung“ beschichtet werden, um die spätere Haftfestigkeit mit der Silikon-Schirmschürze zu erhöhen (um ein Herunterfallen der Schirmschürze zu verhindern).

3.2 Wichtige Qualitätskontrollpunkte

Der Kernstab muss mehrere Tests bestehen, um Standards wie GB/T 19519 zu entsprechenGlasfaserverstärkte Kunststoffkernstäbe für Hochspannungsleitungsisolatoren:

Visuelle Inspektion: Überprüfen Sie die Kernstaboberfläche visuell auf Blasen, Risse, Delaminierung und Verunreinigungen (kleinere Kratzer sind zulässig, Defekte mit einer Tiefe > 0,2 mm sind jedoch nicht zulässig).

Maßgenauigkeit: Verwenden Sie ein Mikrometer, um die Durchmesserabweichung (zulässig ±0,1 mm) und die Geradheit (Abweichung kleiner oder gleich 0,5 mm pro Meter) zu testen, um ungleichmäßige Spannungen während der Installation zu vermeiden.

Mechanische Leistungsprüfung: Stichprobenprüfung der „Zugfestigkeit“ (Glasfaserkernstäbe erfordern mehr als oder gleich 1200 MPa) und der „Biegefestigkeit“ (größer oder gleich 1500 MPa), um sicherzustellen, dass die Tragfähigkeit den Standards entspricht.

Prüfung der Isolationsleistung: Testen Sie den „Volumenwiderstand“ (größer oder gleich 10¹⁴Ω·cm bei Raumtemperatur) und den „dielektrischen Verlustfaktor δ“ (kleiner oder gleich 0,005 bei 10 kV), um Isolationsfehler zu verhindern.

Prüfung der Alterungsbeständigkeit: Nach dem „Damp{0}}Wärmealterungstest“ (1000 Stunden bei 85 Grad und 85 % Luftfeuchtigkeit) und dem „UV-Alterungstest“ testen Sie die mechanische Leistung und die Isolationsleistung erneut, um eine langfristige Stabilität sicherzustellen.

4. Kernprozessschwierigkeiten und Kontrollpunkte

Kontrolle der Schnittstellenbindung: Die Faser-{0}}Harz-Schnittstelle ist ein schwaches Glied. Die Dosierung des Haftvermittlers (normalerweise 0,5–1 % der Harzmasse) und die Imprägnierungszeit müssen streng kontrolliert werden, um eine Delaminierung zu vermeiden.

Kontrolle des Aushärtungsgrads: Der Aushärtungsgrad des Harzes (erforderlich größer oder gleich 95 %) wird durch „Differential Scanning Calorimetry (DSC)“ überwacht. Eine unzureichende Aushärtung verringert die Festigkeit des Kernstabs, während eine übermäßige Aushärtung ihn spröde macht.

Luftblasenkontrolle: Der Imprägniertank muss vakuumiert sein (Vakuumgrad größer oder gleich -0,09 MPa) und am Formeinlass müssen „Entlüftungsnuten“ angebracht werden, um Luftblasen im Inneren des Kernstabs zu verhindern (Blasen verursachen eine lokale Konzentration und einen Zusammenbruch des elektrischen Feldes).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Herstellung von Silikon-Isolatorkernstäben „Materialwissenschaft + Präzisionstechnologie“ vereint. Eine strenge Auswahl der Rohstoffe, eine genaue Kontrolle der Pultrusionsparameter und eine umfassende Qualitätsprüfung sind erforderlich, um ihren langfristigen sicheren Betrieb in Szenarien der Hochspannungsübertragung zu gewährleisten.

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Herstellungsprozess von Kernstäben für Silikonkautschuk-Verbundpolymerisolatoren