دانشنامه جامع اپوکسی عایق الکتریکی 59
فصل ۵۹ ـ مقاومت شیمیایی رزین اپوکسی عایق برق؛ اثر اسیدها، قلیاها، حلالها و مواد صنعتی بر عملکرد عایق
رزین اپوکسی عایق برق معمولاً برای ایجاد یک لایه یا ساختار عایق پایدار روی اجزای الکتریکی استفاده میشود، اما این عایق در بسیاری از محیطهای صنعتی فقط با برق و حرارت سروکار ندارد. بخارات شیمیایی، روغنها، حلالها، مواد شوینده، اسیدها، قلیاها، نمکها و آلایندههای مختلف ممکن است در طول زمان با سطح رزین تماس پیدا کنند.
اگر ماده شیمیایی با ساختار رزین سازگار نباشد، ممکن است به تدریج موجب تغییر خواص سطحی یا حتی تغییر ساختار داخلی آن شود. این تغییرات همیشه از همان ابتدا با ترک یا تخریب آشکار همراه نیستند. گاهی ابتدا تغییر رنگ، تورم، نرمشدن، کاهش چسبندگی یا تغییر وزن اتفاق میافتد و پس از آن، خواص مکانیکی و الکتریکی نیز تحت تأثیر قرار میگیرند. به همین دلیل، مقاومت شیمیایی یکی از ویژگیهای مهم در ارزیابی دوام رزین اپوکسی عایق برق در محیطهای صنعتی است.
برای خرید محصول کلیک کنید
۱. مقاومت شیمیایی چیست؟
مقاومت شیمیایی به توانایی یک ماده برای حفظ ساختار و خواص خود در تماس با یک ماده شیمیایی مشخص و تحت شرایط معین گفته میشود. این تعریف یک نکته بسیار مهم دارد: هیچ مادهای را نمیتوان بهطور مطلق در برابر تمام مواد شیمیایی مقاوم دانست. مقاومت شیمیایی همیشه به نوع ماده شیمیایی و شرایط تماس وابسته است. برای مثال، ممکن است یک رزین در برابر یک ماده شیمیایی عملکرد بسیار خوبی داشته باشد، اما در برابر مادهای دیگر دچار تورم یا نرمشدن شود. بنابراین عبارتهایی مانند «کاملاً ضداسید» یا «مقاوم در برابر تمام مواد شیمیایی» بدون تعیین شرایط آزمون، از نظر فنی بیش از حد کلی هستند.
—
۲. چرا مقاومت شیمیایی برای عایق برق اهمیت دارد؟
در یک پوشش عادی، تغییر جزئی در رنگ یا ظاهر شاید اهمیت زیادی نداشته باشد. اما در یک عایق الکتریکی، تغییر ساختار ماده میتواند پیامدهای جدیتری داشته باشد. برای مثال، تماس طولانیمدت با یک ماده شیمیایی ممکن است باعث:
– کاهش استحکام مکانیکی؛
– کاهش چسبندگی؛
– افزایش تخلخل یا ایجاد مسیر نفوذ؛
– تورم؛
– نرمشدن؛
– شکنندگی؛
– تغییر سطح؛
– جذب بیشتر رطوبت؛
– یا تغییر خواص الکتریکی
شود. بنابراین مقاومت شیمیایی باید در کنار سایر مشخصات عایق بررسی شود.
—
۳. ساختار شبکهای اپوکسی
رزین اپوکسی پس از پخت، یک ساختار شبکهای سهبعدی تشکیل میدهد. همین ساختار شبکهای باعث میشود رزین پختشده برخلاف بسیاری از ترموپلاستها، با افزایش دما به سادگی ذوب و دوباره شکلدهی نشود. اما شبکهای بودن به معنای نفوذناپذیری کامل در برابر مواد شیمیایی نیست. مولکولهای برخی مواد میتوانند در شرایط خاص وارد ساختار پلیمر شوند یا با اجزای موجود در آن برهمکنش داشته باشند. شدت این فرآیند به نوع رزین، نوع عامل پخت، میزان شبکهای شدن، افزودنیها و شرایط محیطی بستگی دارد.
—
۴. نفوذ مواد شیمیایی در رزین
یک ماده شیمیایی ممکن است از طریق سطح وارد ساختار پلیمر شود. این نفوذ معمولاً یک فرآیند تدریجی است. در ابتدا ممکن است مقدار بسیار کمی از ماده وارد رزین شود، اما در صورت تماس طولانی، میزان نفوذ افزایش پیدا کند. اگر ماده شیمیایی با رزین سازگاری نداشته باشد، ممکن است ساختار پلیمر را تحت تأثیر قرار دهد. به همین دلیل مدت زمان تماس یکی از عوامل مهم در ارزیابی مقاومت شیمیایی است.
—
۵. اثر زمان تماس
تماس چند دقیقهای با یک ماده شیمیایی لزوماً نتیجهای مشابه تماس چند ماهه ایجاد نمیکند. ممکن است رزین در یک تماس کوتاه هیچ تغییر قابل مشاهدهای نداشته باشد، اما در تماس طولانی دچار تغییرات تدریجی شود. بنابراین در آزمونهای مقاومت شیمیایی معمولاً زمان تماس باید دقیقاً مشخص شود. عبارت «مقاوم در برابر ماده X» بدون تعیین مدت تماس، اطلاعات کاملی ارائه نمیدهد.
—
۶. اثر دما بر مقاومت شیمیایی
دما میتواند سرعت بسیاری از فرآیندهای شیمیایی و نفوذی را افزایش دهد. بنابراین ممکن است یک رزین در دمای محیط عملکرد قابل قبولی داشته باشد اما در دمای بالاتر رفتار متفاوتی نشان دهد. این مسئله در تجهیزات صنعتی اهمیت زیادی دارد؛ زیرا تماس مواد شیمیایی اغلب در محیطهایی رخ میدهد که دمای آنها با دمای استاندارد آزمایش متفاوت است. در نتیجه، آزمون مقاومت شیمیایی بهتر است تا حد امکان به شرایط واقعی کاربرد نزدیک باشد.
—
۷. اسیدها و رزین اپوکسی
اسیدها یک گروه بسیار گسترده از مواد شیمیایی هستند و رفتار آنها در برابر اپوکسی یکسان نیست. نوع اسید، غلظت، دما و زمان تماس همگی بر نتیجه اثر دارند. برای مثال، نمیتوان نتیجه آزمایش یک رزین در برابر یک اسید رقیق را به همان اسید در غلظت بالا تعمیم داد. همچنین شرایط تماس سطحی با شرایطی که رزین کاملاً در ماده شیمیایی غوطهور شده است، یکسان نیست.
—
۸. اسیدهای قوی و شرایط شدید
در محیطهای بسیار خورنده، حتی تغییرات ظاهراً کوچک میتوانند در طول زمان اهمیت پیدا کنند. اسید قوی در غلظت بالا و دمای زیاد میتواند شرایط بسیار سختتری نسبت به یک محیط اسیدی رقیق ایجاد کند. بنابراین برای انتخاب رزین در محیطهای شیمیایی شدید، بهتر است آزمون غوطهوری یا آزمون تماس کنترلشده روی همان فرمولاسیون انجام شود.
—
۹. قلیاها
قلیاها نیز میتوانند رفتار متفاوتی نسبت به اسیدها داشته باشند. بنابراین اگر رزین در یک محیط صنعتی در معرض مواد قلیایی، محلولهای شستوشو یا مواد پاککننده قرار دارد، سازگاری شیمیایی باید جداگانه بررسی شود. نمیتوان صرفاً به دلیل مقاومت مناسب رزین در برابر یک اسید، مقاومت آن در برابر تمام قلیاها را نیز قطعی دانست.
—
۱۰. حلالها
حلالهای آلی از جمله موادی هستند که در ارزیابی مقاومت شیمیایی رزینها اهمیت زیادی دارند. برخی حلالها میتوانند وارد ساختار پلیمر شوند و باعث:
– تورم؛
– کاهش سختی؛
– تغییر ابعاد؛
– نرمشدن؛
– یا تغییر چسبندگی
شوند. شدت این اثر به ساختار شیمیایی حلال و رزین وابسته است.
—
۱۱. تورم رزین
تورم یکی از پدیدههایی است که ممکن است در اثر جذب یک ماده شیمیایی اتفاق بیفتد. در این حالت، ماده شیمیایی وارد ساختار پلیمر میشود و فاصله یا حرکت بخشهایی از شبکه پلیمری را تحت تأثیر قرار میدهد. تورم میتواند باعث تغییر ابعاد قطعه شود. در قطعاتی که ابعاد دقیق یا فاصله عایقی اهمیت دارد، این تغییر ممکن است قابل توجه باشد.
—
۱۲. نرمشدن و Plasticization
برخی مواد شیمیایی میتوانند تحرک بخشهای پلیمری را افزایش دهند و باعث کاهش سختی یا سفتی ماده شوند. این فرآیند در بعضی شرایط با مفهوم Plasticization مرتبط است. رزین ممکن است ظاهراً سالم باقی بماند، اما خواص مکانیکی آن تغییر کرده باشد. این تغییر میتواند در برابر لرزش یا سیکل حرارتی اهمیت پیدا کند.
—
۱۳. شکنندهشدن رزین
برعکس نرمشدن، بعضی شرایط محیطی میتوانند موجب افزایش شکنندگی ماده شوند. در چنین حالتی، رزین ممکن است در ظاهر سخت و سالم باشد اما در برابر ضربه یا تغییر شکل ناگهانی آسیبپذیرتر شود. بنابراین بررسی مقاومت شیمیایی فقط با مشاهده تغییرات سطحی کافی نیست.
—
۱۴. تغییر رنگ؛ آیا نشانه خرابی است؟
تغییر رنگ میتواند یک علامت هشدار باشد، اما به تنهایی اثباتکننده خرابی الکتریکی نیست. برخی مواد شیمیایی ممکن است موجب تغییر رنگ سطح شوند بدون اینکه الزاماً استقامت دیالکتریک ماده به همان نسبت کاهش پیدا کند. از سوی دیگر، ممکن است یک رزین بدون تغییر رنگ محسوس، دچار تغییرات داخلی شده باشد. پس ارزیابی واقعی باید در صورت نیاز با آزمونهای مکانیکی و الکتریکی همراه شود.
برای خرید محصول کلیک کنید
۱۵. کاهش چسبندگی در اثر مواد شیمیایی
یکی از خطرهای مهم در پوششهای اپوکسی، آسیب دیدن فصل مشترک رزین و زیرلایه است. ماده شیمیایی ممکن است ابتدا از سطح رزین عبور کند و خود را به مرز بین پوشش و زیرلایه برساند. اگر این ماده باعث کاهش چسبندگی شود، جداشدگی تدریجی ممکن است آغاز شود. در این حالت ممکن است ظاهر سطح در ابتدا کاملاً مناسب باشد، اما اتصال زیر آن ضعیف شده باشد.
—
۱۶. مواد شیمیایی و فلز زیر پوشش
اگر رزین روی فلز اجرا شده باشد، موضوع مقاومت شیمیایی پیچیدهتر میشود. ممکن است خود رزین در برابر ماده شیمیایی نسبتاً پایدار باشد، اما اگر ماده شیمیایی از پوشش عبور کند و به فلز برسد، خوردگی زیر پوشش آغاز شود. در این شرایط، تخریب ممکن است از زیر رزین شروع شود. به همین دلیل مقاومت شیمیایی پوشش باید همراه با حفاظت از زیرلایه بررسی شود.
—
۱۷. نفوذ ماده شیمیایی از ترک
وجود ترک، منفذ یا ناحیه جداشده میتواند مسیر نفوذ مواد شیمیایی را کوتاهتر کند. در یک پوشش سالم، ماده شیمیایی مجبور است مسیر طولانیتری را از ساختار پوشش طی کند. اما در یک ترک، ممکن است مستقیماً به زیرلایه برسد. به همین دلیل سلامت مکانیکی پوشش، بخشی از عملکرد شیمیایی آن نیز محسوب میشود.
—
۱۸. روغن و گریس
در بسیاری از تجهیزات صنعتی، عایق ممکن است با روغن یا گریس تماس داشته باشد. نوع روغن اهمیت زیادی دارد. روغنهای مختلف میتوانند ترکیبات شیمیایی متفاوتی داشته باشند و رفتار آنها در برابر یک رزین مشخص یکسان نیست. بنابراین اگر رزین در تجهیزات روغنی استفاده میشود، بهتر است سازگاری آن با همان روغن مورد استفاده در تجهیز بررسی شود.
—
۱۹. مواد شوینده
مواد شوینده میتوانند ترکیبی از آب، سورفکتانتها، مواد قلیایی یا سایر افزودنیها باشند. بنابراین تماس با یک ماده شوینده را نمیتوان صرفاً «تماس با آب» در نظر گرفت. در کاربردهایی که سطح عایق مرتباً شستوشو میشود، مقاومت در برابر چرخههای مکرر شستوشو نیز میتواند اهمیت داشته باشد.
—
۲۰. نمکها و محلولهای یونی
محلولهای حاوی نمک ممکن است از نظر شیمیایی و الکتریکی شرایط خاصی ایجاد کنند. اگر سطح رزین آلوده به محلول یونی شود، رسانایی سطحی میتواند افزایش پیدا کند. در نتیجه، حتی اگر خود رزین در برابر نمک دچار تخریب شیمیایی قابل توجهی نشود، آلودگی سطحی میتواند بر عملکرد عایقی اثر بگذارد. بنابراین باید بین مقاومت شیمیایی رزین و رفتار الکتریکی سطح آلوده تفاوت قائل شد.
—
۲۱. محیطهای صنعتی آلوده
در کارخانهها معمولاً تنها یک ماده شیمیایی وجود ندارد. ممکن است همزمان با:
– رطوبت؛
– بخارهای شیمیایی؛
– گردوغبار؛
– روغن؛
– نمک؛
– تغییر دما؛
– و میدان الکتریکی
مواجه باشیم. چنین محیطی بسیار پیچیدهتر از یک آزمون آزمایشگاهی ساده است. به همین دلیل نتایج آزمون تکمادهای باید با احتیاط به شرایط واقعی تعمیم داده شوند.
—
۲۲. بخارات شیمیایی
برای آسیب به رزین الزاماً تماس مستقیم با مایع لازم نیست. برخی بخارات شیمیایی میتوانند در طول زمان روی سطح عایق اثر بگذارند. اگر محیط صنعتی دارای بخارات خورنده باشد، بهتر است مقاومت رزین در شرایط واقعی یا شرایط شبیهسازیشده بررسی شود. این موضوع در فضاهای بسته و تجهیزات نصبشده در نزدیکی فرآیندهای شیمیایی اهمیت بیشتری پیدا میکند.
—
۲۳. مقاومت شیمیایی و رطوبت
برخی مواد شیمیایی میتوانند بر جذب آب یا رفتار سطحی رزین اثر بگذارند. از طرف دیگر، حضور آب ممکن است انتقال یا نفوذ برخی مواد را تغییر دهد. بنابراین آزمون در محیط کاملاً خشک ممکن است رفتار واقعی رزین در یک محیط صنعتی مرطوب را به طور کامل نشان ندهد. در کاربردهای حساس، ترکیب عوامل محیطی باید در طراحی آزمون لحاظ شود.
—
۲۴. مقاومت شیمیایی و استقامت الکتریکی
ممکن است رزین پس از تماس شیمیایی همچنان از نظر ظاهری سالم باشد. اما برای اطمینان از حفظ عملکرد عایقی، میتوان پس از آزمون شیمیایی، برخی آزمونهای الکتریکی را نیز تکرار کرد. برای مثال بسته به کاربرد میتوان تغییرات:
– مقاومت عایقی؛
– ولتاژ شکست؛
– جریان نشتی؛
– یا سایر پارامترهای الکتریکی مرتبط
را بررسی کرد. این روش مشخص میکند آیا تماس شیمیایی فقط ظاهر ماده را تغییر داده یا عملکرد الکتریکی آن نیز تحت تأثیر قرار گرفته است.
—
۲۵. مقاومت شیمیایی و خواص مکانیکی
همین موضوع درباره خواص مکانیکی نیز صدق میکند. پس از تماس با ماده شیمیایی میتوان در صورت نیاز تغییرات:
– سختی؛
– چسبندگی؛
– مقاومت کششی؛
– انعطافپذیری؛
– یا مقاومت ضربهای
را بررسی کرد. گاهی تغییر مکانیکی پیش از آنکه نقص الکتریکی آشکاری مشاهده شود، قابل اندازهگیری است.
—
۲۶. آزمون غوطهوری
یکی از روشهای متداول برای مطالعه مقاومت شیمیایی پلیمرها، قرار دادن نمونه در ماده شیمیایی برای مدت مشخص است. پس از پایان دوره آزمون، نمونه از نظر تغییرات:
– وزن؛
– ابعاد؛
– ظاهر؛
– سختی؛
– چسبندگی؛
– و در صورت نیاز خواص الکتریکی
بررسی میشود. شرایط آزمون باید دقیقاً ثبت شود تا نتیجه قابل تکرار باشد.
—
۲۷. اندازهگیری تغییر وزن
اگر رزین مقدار قابل توجهی از ماده شیمیایی را جذب کند، وزن آن میتواند تغییر کند. افزایش وزن ممکن است نشانه جذب یا نفوذ ماده باشد. کاهش وزن نیز ممکن است در شرایط خاص ناشی از خروج برخی اجزا یا تخریب باشد. البته تغییر وزن به تنهایی دلیل قطعی نوع فرآیند نیست و باید همراه با سایر نتایج تفسیر شود.
—
۲۸. اندازهگیری تغییر ابعاد
اندازهگیری طول، عرض یا ضخامت نمونه پس از تماس شیمیایی میتواند اطلاعات مفیدی درباره تورم یا جمعشدگی ارائه کند. در کاربردهای دقیق، حتی تغییرات نسبتاً کوچک ابعادی ممکن است اهمیت داشته باشند. بهخصوص در قطعاتی که رزین در فاصله بسیار مشخصی میان اجزای الکتریکی قرار گرفته است، تغییر ابعاد باید جدی گرفته شود.
—
۲۹. انتخاب رزین بر اساس محیط
روش صحیح انتخاب رزین این نیست که ابتدا یک محصول انتخاب شود و سپس برای آن محیط کاربردی پیدا شود. ابتدا باید شرایط پروژه مشخص شود:
– نوع ماده شیمیایی؛
– غلظت؛
– دما؛
– مدت تماس؛
– تماس دائم یا مقطعی؛
– تماس مایع یا بخار؛
– وجود رطوبت؛
– تنش مکانیکی؛
– و سطح اهمیت عایق الکتریکی.
پس از آن میتوان مشخصات رزین را با نیاز واقعی مقایسه کرد.
—
۳۰. چرا آزمون واقعی اهمیت دارد؟
جدولهای عمومی مقاومت شیمیایی میتوانند برای انتخاب اولیه مفید باشند، اما همیشه جایگزین آزمون واقعی نیستند. فرمولاسیون نهایی رزین، شرایط پخت، ضخامت پوشش و نوع زیرلایه میتوانند نتیجه را تغییر دهند. بنابراین در پروژههای حساس، تهیه یک نمونه واقعی و قرار دادن آن در شرایط شبیه بهرهبرداری، روش مطمئنتری برای ارزیابی است.
—
۳۱. مقاومت شیمیایی رزین پادنار 8119
در مورد رزین اپوکسی عایق برق پادنار 8119 نیز باید میان کاربرد عمومی محصول و مقاومت مستند آن در برابر مواد شیمیایی مشخص تفاوت قائل شد. اگر آزمون رسمی و مستندی برای ماده شیمیایی خاص، غلظت، دما و مدت تماس انجام شده باشد، نتیجه همان آزمون میتواند در مشخصات فنی محصول درج شود. اما بدون گزارش آزمون مشخص، نباید مقاومت قطعی 8119 در برابر اسید، قلیا، حلال یا ماده شیمیایی خاصی را به صورت مطلق اعلام کرد. این نکته بهویژه برای معرفی فنی محصول اهمیت دارد؛ زیرا مقاومت شیمیایی یک ویژگی وابسته به شرایط است.
—
۳۲. ادعای «ضداسید» چگونه باید بیان شود؟
عبارت «ضداسید» در تبلیغات ممکن است برای مخاطب ساده و قابل فهم باشد، اما از نظر فنی بسیار کلی است. عبارت دقیقتر میتواند این باشد: «مقاومت در برابر ماده شیمیایی مشخص، در غلظت، دما و مدت تماس تعیینشده.» اگر آزمون واقعی وجود داشته باشد، میتوان نتیجه را همراه با شرایط آن اعلام کرد. این نوع بیان هم فنیتر است و هم از برداشت نادرست مشتری جلوگیری میکند.
—
۳۳. تفاوت مقاومت شیمیایی با ضدخوردگی
رزین اپوکسی ممکن است به عنوان یک پوشش محافظ از زیرلایه در برابر محیط خورنده محافظت کند. اما «مقاومت شیمیایی رزین» با «حفاظت کامل از فلز در برابر خوردگی» دقیقاً یک مفهوم نیست. عملکرد ضدخوردگی به عوامل دیگری مانند:
– آمادهسازی سطح؛
– ضخامت؛
– چسبندگی؛
– وجود حفره؛
– نفوذپذیری؛
– نوع فلز؛
– و شرایط محیط
نیز وابسته است.
—
۳۴. اهمیت تعمیر سریع آسیبهای سطحی
اگر پوشش عایق در محیط شیمیایی دچار خراش یا ترک شود، بهتر است نقص ایجادشده نادیده گرفته نشود. یک آسیب کوچک میتواند راه نفوذ مستقیم ماده شیمیایی به زیرلایه را فراهم کند. در تجهیزات الکتریکی، این مسئله ممکن است بهصورت همزمان مشکلات مکانیکی، شیمیایی و الکتریکی ایجاد کند. بنابراین بازرسی دورهای و ترمیم مناسب بخشی از نگهداری سیستم عایق است.
—
۳۵. چکلیست انتخاب رزین برای محیط شیمیایی
پیش از انتخاب رزین اپوکسی عایق برق برای یک محیط صنعتی، بهتر است پرسشهای زیر پاسخ داده شوند:
1. ماده شیمیایی دقیقاً چیست؟
2. غلظت آن چقدر است؟
3. دمای تماس چقدر است؟
4. تماس دائمی است یا موقتی؟
5. تماس مایع است یا بخار؟
6. آیا آب یا رطوبت نیز وجود دارد؟
7. آیا عایق تحت ارتعاش است؟
8. آیا سیکل حرارتی وجود دارد؟
9. زیرلایه از چه مادهای ساخته شده است؟
10. پس از تماس شیمیایی کدام خواص باید دوباره آزمون شوند؟
پاسخ به این پرسشها انتخاب ماده را بسیار دقیقتر میکند.
—
۳۶. جمعبندی نهایی
مقاومت شیمیایی رزین اپوکسی عایق برق یکی از ویژگیهای مهم در انتخاب مواد عایقی برای محیطهای صنعتی است. بااینحال، این ویژگی را نمیتوان بدون مشخصکردن نوع ماده شیمیایی و شرایط تماس بهصورت مطلق ارزیابی کرد. اسیدها، قلیاها، حلالها، روغنها، نمکها، شویندهها و بخارات شیمیایی ممکن است اثرات متفاوتی بر رزین داشته باشند. غلظت ماده، دمای محیط و مدت تماس نیز در نتیجه نهایی نقش تعیینکننده دارند.
تخریب شیمیایی ممکن است ابتدا به شکل تغییرات ظاهری یا مکانیکی ظاهر شود و سپس عملکرد الکتریکی عایق را تحت تأثیر قرار دهد. تورم، نرمشدن، افزایش شکنندگی، کاهش چسبندگی و ایجاد مسیرهای نفوذ از جمله تغییراتی هستند که باید متناسب با شرایط کاربرد بررسی شوند.
برای ارزیابی حرفهای مقاومت شیمیایی رزین اپوکسی، لازم است خواص شیمیایی در کنار عملکرد الکتریکی، مکانیکی، حرارتی و مقاومت در برابر رطوبت بررسی شوند. همچنین، انتخاب رزین باید براساس شرایط واقعی بهرهبرداری و نتایج آزمونهای معتبر انجام شود.
در مورد رزین اپوکسی عایق برق پادنار 8119 نیز هرگونه ادعا درباره مقاومت شیمیایی باید به نوع ماده شیمیایی، غلظت، دما، مدت تماس و دادههای مستند آزمایشگاهی متکی باشد. در صورت نبود اطلاعات معتبر، نباید مقاومت قطعی یا اعداد تأییدنشدهای به این محصول نسبت داد.
۰ دیدگاه