دانشنامه جامع اپوکسی عایق الکتریکی 61

فصل ۶۱ ـ سازگاری مواد و اجزای مختلف با رزین اپوکسی عایق برق؛ از زیرلایه تا افزودنی و لایه‌های مجاور

سازگاری رزین اپوکسی عایق برق با زیرلایه‌ها و مواد مجاور، یکی از عوامل مهم در طراحی و اجرای سیستم‌های عایقی قابل‌اعتماد است. این رزین ممکن است با فلزاتی مانند مس و آلومینیوم، سرامیک، روکش کابل، پلاستیک، چسب، مواد آب‌بندی، پوشش‌های قدیمی و افزودنی‌های مختلف در تماس باشد.

حتی اگر رزین و ماده مجاور به‌صورت جداگانه خواص مناسبی داشته باشند، تماس آن‌ها در شرایط واقعی ممکن است بر چسبندگی، پایداری حرارتی، خواص مکانیکی یا عملکرد الکتریکی سیستم اثر بگذارد. بنابراین، انتخاب رزین مناسب باید با بررسی جنس زیرلایه، وضعیت سطح، شرایط محیطی و سازگاری مواد مجاور همراه باشد. در این فصل، عوامل مؤثر بر سازگاری مواد با رزین اپوکسی عایق برق، روش‌های ارزیابی و نکات مهم پیش از اجرای نهایی را بررسی می‌کنیم.

برای خرید محصول کلیک کنید

۱. منظور از سازگاری چیست؟

سازگاری در اینجا به معنی آن است که تماس دو یا چند ماده با یکدیگر باعث ایجاد تغییر نامطلوب در عملکرد سیستم نشود. این سازگاری می‌تواند از جنبه‌های مختلف بررسی شود:

– شیمیایی؛
– مکانیکی؛
– حرارتی؛
– الکتریکی؛
– سطحی؛
– و حتی فرآیندی.

برای مثال، ممکن است رزین با فلز از نظر شیمیایی واکنش قابل توجهی نداشته باشد، اما به دلیل آماده‌سازی نامناسب سطح، اتصال مکانیکی ضعیفی ایجاد کند. در نتیجه، سازگاری را نباید فقط به «واکنش شیمیایی» محدود کرد.

—

۲. سازگاری با فلز

فلزات از رایج‌ترین زیرلایه‌ها در تجهیزات الکتریکی هستند. فولاد، آهن، مس، آلومینیوم و برخی آلیاژهای دیگر ممکن است در قسمت‌های مختلف تجهیز وجود داشته باشند. رزین اپوکسی می‌تواند برای ایجاد لایه عایق یا تثبیت برخی اجزا روی این سطوح استفاده شود، اما عملکرد واقعی به وضعیت سطح فلز نیز وابسته است.

—

۳. مس و رزین اپوکسی

مس در تجهیزات الکتریکی کاربرد بسیار گسترده‌ای دارد. هنگام پوشش‌دهی مس، مواردی مانند:

– اکسید سطحی؛
– چربی؛
– آلودگی؛
– زبری؛
– و وضعیت سطح

اهمیت دارند. بنابراین صرف اینکه رزین از نظر تئوری با مس سازگار باشد، به معنی تضمین چسبندگی مطلوب روی هر سطح مسی نیست.

—

۴. آلومینیوم

آلومینیوم نیز در بسیاری از تجهیزات الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از نکات مهم در مورد این فلز، وجود لایه اکسیدی طبیعی روی سطح آن است. نوع و وضعیت این لایه می‌تواند بر چسبندگی پوشش تأثیر بگذارد. بنابراین در پروژه‌هایی که رزین روی آلومینیوم اعمال می‌شود، آماده‌سازی سطح باید بر اساس شرایط واقعی قطعه تعیین شود.

—

۵. فولاد و آهن

سطوح فولادی و آهنی ممکن است با زنگ، روغن، گردوغبار یا پوشش قدیمی آلوده باشند. اگر این آلودگی‌ها بین رزین و فلز باقی بمانند، در واقع رزین به خود فلز متصل نشده است؛ بلکه روی یک لایه واسط نامطمئن قرار گرفته است. این مسئله می‌تواند در طول زمان باعث جداشدگی پوشش شود.

—

۶. سرامیک و چینی

در تجهیزات عایق الکتریکی، سرامیک‌ها و مقره‌های چینی اهمیت ویژه‌ای دارند. سطح سرامیک معمولاً از نظر شیمیایی پایدار است، اما ویژگی‌های سطح، لعاب، آلودگی و زبری آن می‌تواند بر چسبندگی رزین اثر بگذارد. بنابراین برای اتصال رزین به سرامیک نیز باید آزمون سازگاری و چسبندگی در شرایط واقعی انجام شود.

—

۷. مقره‌ها

در برخی کاربردها ممکن است رزین در کنار یا روی قسمت‌هایی از یک مقره مورد استفاده قرار گیرد. در چنین حالتی فقط چسبندگی مهم نیست. باید بررسی شود که لایه رزینی:

– مسیرهای عایقی را مختل نکند؛
– باعث ایجاد تمرکز میدان نشود؛
– در اثر رطوبت جدا نشود؛
– و در سیکل‌های حرارتی دچار ترک یا جداشدگی نشود.

—

۸. تماس رزین با کابل

اگر رزین در مجاورت کابل یا روی بخش‌هایی از سیستم کابل‌کشی استفاده شود، سازگاری با روکش کابل اهمیت دارد. مواد مختلفی در روکش و عایق کابل‌ها استفاده می‌شوند و رفتار همه آنها در برابر رزین‌های اپوکسی یکسان نیست. بنابراین نباید فرض کرد هر رزین اپوکسی با هر نوع روکش کابل سازگار است.

—

۹. پلیمرها و پلاستیک‌ها

سازگاری رزین با پلاستیک‌ها موضوع پیچیده‌تری است. برخی پلاستیک‌ها ممکن است:

– سطح کم‌انرژی داشته باشند؛
– چسبندگی دشوارتری ایجاد کنند؛
– در برابر برخی ترکیبات رزین حساس باشند؛
– یا در طول زمان دچار تغییر ابعادی شوند.

به همین دلیل، برای پلیمرهای مختلف باید آزمایش واقعی انجام شود.

—

۱۰. مواد آب‌بندی

در تجهیزات الکتریکی ممکن است رزین اپوکسی در مجاورت سیلانت‌ها، چسب‌ها یا مواد آب‌بندی قرار گیرد. اگر این مواد از نظر شیمیایی یا مکانیکی سازگار نباشند، ممکن است اتصال بین دو لایه ضعیف شود. برای مثال، تغییر حجم یا نرم‌شدن یکی از مواد می‌تواند تنش را به لایه رزینی منتقل کند.

—

۱۱. چسب‌های قدیمی

یکی از دشوارترین شرایط زمانی ایجاد می‌شود که قرار باشد رزین جدید روی یک سیستم قدیمی اعمال شود. در چنین شرایطی باید مشخص شود ماده قبلی چیست و آیا رزین جدید واقعاً با آن سازگار است یا خیر. اعمال رزین روی سطحی با ترکیب نامعلوم، بدون تست اولیه، می‌تواند ریسک اجرای پروژه را افزایش دهد.

—

۱۲. پوشش‌های قدیمی

ممکن است سطح قطعه قبلاً با رنگ یا پوشش دیگری عایق شده باشد. در این وضعیت، رزین جدید به جای فلز یا سرامیک مستقیماً به پوشش قدیمی متصل می‌شود. اگر پوشش قدیمی:

– سست باشد؛
– ترک داشته باشد؛
– چسبندگی ضعیفی داشته باشد؛
– یا با رزین جدید ناسازگار باشد،

اجرای لایه جدید نمی‌تواند مشکل لایه قبلی را برطرف کند.

—

۱۳. تست روی سطح واقعی

یکی از مطمئن‌ترین روش‌ها برای بررسی سازگاری، اجرای آزمایشی روی همان زیرلایه واقعی است. این روش بسیار بهتر از تصمیم‌گیری صرفاً بر اساس نام ماده است. برای مثال، اگر قرار است رزین روی یک قطعه آلومینیومی قدیمی اعمال شود، بهتر است نمونه‌ای از همان قطعه یا سطحی با شرایط کاملاً مشابه برای آزمون استفاده شود.

—

۱۴. سازگاری شیمیایی

دو ماده ممکن است هنگام تماس اولیه هیچ واکنش قابل مشاهده‌ای نشان ندهند، اما در طول زمان دچار تغییر شوند. از جمله تغییرات احتمالی:

– نرم‌شدن؛
– تورم؛
– تغییر رنگ؛
– ترک؛
– کاهش چسبندگی؛
– یا تغییر خواص سطحی.

به همین دلیل، در پروژه‌های حساس باید زمان تماس نیز در نظر گرفته شود.

—

۱۵. دما و سازگاری مواد

رفتار مواد در دمای محیط ممکن است با رفتار آنها در دمای بالا متفاوت باشد. یک ماده ممکن است در دمای معمول کاملاً پایدار باشد، ولی با افزایش دما نرم‌تر شود یا تغییر ابعادی بیشتری پیدا کند. اگر این ماده در کنار رزین اپوکسی قرار داشته باشد، تغییر ابعاد آن می‌تواند تنش مکانیکی ایجاد کند.

—

۱۶. تفاوت ضریب انبساط حرارتی

رزین اپوکسی و فلز معمولاً ضریب انبساط حرارتی یکسانی ندارند. وقتی دما افزایش یا کاهش پیدا می‌کند، هر ماده تمایل دارد به اندازه متفاوتی منبسط یا منقبض شود. اگر اتصال بین آنها بسیار محکم باشد، این تفاوت می‌تواند باعث ایجاد تنش در فصل مشترک شود. تکرار سیکل‌های حرارتی نیز ممکن است این تنش‌ها را افزایش دهد.

—

۱۷. اهمیت هندسه قطعه

سازگاری مواد فقط مسئله جنس آنها نیست. شکل قطعه نیز اهمیت دارد. گوشه‌های تیز، تغییر ناگهانی ضخامت، سوراخ‌ها، شیارها و لبه‌ها می‌توانند باعث تمرکز تنش یا میدان الکتریکی شوند. بنابراین حتی در صورت سازگاری شیمیایی دو ماده، هندسه نامناسب می‌تواند عملکرد سیستم را محدود کند.

برای خرید محصول کلیک کنید

۱۸. سازگاری با افزودنی‌ها

رزین‌های اپوکسی ممکن است در فرمولاسیون‌های مختلف دارای:

– پرکننده؛
– پیگمنت؛
– افزودنی ضدحباب؛
– اصلاح‌کننده جریان؛
– مواد تقویت‌کننده؛
– یا ترکیبات دیگر

باشند. هر افزودنی باید از نظر سازگاری با سیستم رزینی بررسی شود. افزودن یک ماده صرفاً به دلیل اینکه «عایق» یا «مقاوم» است، دلیل کافی برای استفاده از آن در اپوکسی عایق برق نیست.

—

۱۹. افزودن پودرهای ناشناخته

گاهی برای کاهش هزینه یا تغییر خواص، مواد پودری مختلف به رزین اضافه می‌شوند. این کار بدون بررسی فرمولاسیون می‌تواند خطرناک باشد. زیرا ممکن است ماده افزوده‌شده:

– رطوبت جذب کند؛
– حباب ایجاد کند؛
– چسبندگی را کاهش دهد؛
– خواص دی‌الکتریک را تغییر دهد؛
– یا فرآیند پخت را مختل کند.

—

۲۰. اهمیت رطوبت افزودنی‌ها

برخی مواد معدنی و پرکننده‌ها ممکن است رطوبت محیط را جذب کنند. اگر چنین ماده‌ای مستقیماً وارد رزین شود، آب وارد سیستم عایق می‌شود. در کاربردهای الکتریکی حساس، وجود رطوبت داخلی می‌تواند یک عامل نامطلوب باشد. بنابراین خشک‌بودن و شرایط نگهداری مواد اولیه نیز اهمیت دارد.

—

۲۱. پرکننده و تغییر میدان الکتریکی

افزودن ذرات مختلف به رزین، توزیع خواص الکتریکی در ساختار را تغییر می‌دهد. اگر ذرات به شکل یکنواخت پخش نشوند، نواحی با خواص متفاوت تشکیل می‌شوند. در میدان‌های الکتریکی بالا، این ناهمگونی می‌تواند اهمیت بیشتری پیدا کند. بنابراین هرگونه اصلاح فرمولاسیون باید با آزمون الکتریکی معتبر همراه باشد.

—

۲۲. رنگ و پیگمنت

رنگدانه‌ها نیز بخشی از فرمولاسیون بسیاری از پوشش‌ها هستند. اما هر پیگمنت از نظر رسانایی، رطوبت‌پذیری، اندازه ذرات و سازگاری شیمیایی رفتار یکسانی ندارد. بنابراین نمی‌توان صرفاً بر اساس رنگ ظاهری درباره مناسب بودن یک پیگمنت برای عایق الکتریکی تصمیم گرفت.

—

۲۳. مواد رسانا در سیستم عایق

استفاده از مواد دارای رسانایی الکتریکی در یک سیستم عایق نیازمند بررسی بسیار دقیق است. حتی مقدار کمی از یک ماده رسانا، بسته به نوع ذرات، توزیع آنها و ساختار سیستم، می‌تواند خواص الکتریکی را تغییر دهد. به همین دلیل هر ماده افزودنی باید از نظر اثر آن بر مقاومت عایقی و استقامت دی‌الکتریک بررسی شود.

—

۲۴. سازگاری بین دو لایه اپوکسی

گاهی به جای یک لایه، چند لایه اپوکسی روی یکدیگر اجرا می‌شوند. در این حالت باید مشخص باشد که لایه دوم با لایه اول سازگار است. عامل مهم، وضعیت سطح لایه قبلی نیز هست. اگر سطح بیش از حد صاف، آلوده یا کاملاً پخت‌شده باشد، ممکن است اتصال بین دو لایه به اندازه مورد انتظار نباشد.

—

۲۵. اجرای رزین روی رزین قدیمی

اگر رزین جدید قرار است روی رزین قدیمی اجرا شود، ابتدا باید وضعیت لایه قدیمی بررسی شود. مواردی مانند:

– ترک؛
– جداشدگی؛
– گچی‌شدن؛
– آلودگی؛
– چسبندگی؛
– و سختی

می‌توانند تعیین‌کننده باشند. گاهی برداشتن لایه قدیمی و اجرای سیستم جدید، مطمئن‌تر از پوشاندن مستقیم آن است.

—

۲۶. سازگاری با مواد تمیزکننده

پیش از اجرای رزین، ممکن است سطح با مواد شوینده یا حلال تمیز شود. باقی‌ماندن مواد تمیزکننده روی سطح می‌تواند روی چسبندگی اثر بگذارد. بنابراین فرآیند تمیزکاری باید به گونه‌ای باشد که سطح نهایی برای اجرای رزین مناسب باقی بماند.

—

۲۷. حلال‌ها و رزین

استفاده از حلال یا رقیق‌کننده بدون تأیید سازنده می‌تواند ترکیب و رفتار رزین را تغییر دهد. تغییر ویسکوزیته به تنهایی به معنی بهبود محصول نیست. حلال ممکن است روی:

– پخت؛
– تخلخل؛
– ضخامت نهایی؛
– چسبندگی؛
– و خواص الکتریکی

اثر بگذارد. بنابراین در عایق‌های الکتریکی حساس، هر نوع رقیق‌سازی باید مستند و کنترل‌شده باشد.

—

۲۸. مهاجرت مواد

در بعضی سیستم‌های چندجزئی، مواد کم‌مولکول یا افزودنی‌ها ممکن است در طول زمان جابه‌جا شوند. این پدیده می‌تواند خواص سطح را تغییر دهد. اگر سطح عایق در معرض رطوبت و آلودگی قرار داشته باشد، چنین تغییراتی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

—

۲۹. تماس با روغن‌های صنعتی

در برخی تجهیزات برق، رزین ممکن است با روغن یا سیالات صنعتی تماس داشته باشد. در چنین شرایطی باید مقاومت واقعی رزین در برابر همان ماده و در همان دما و زمان تماس بررسی شود. عبارت کلی «مقاوم در برابر مواد شیمیایی» برای طراحی مهندسی کافی نیست.

—

۳۰. تماس با آب

تماس با آب نیز باید بر اساس شرایط واقعی بررسی شود. آب خالص با آب آلوده به نمک‌ها و مواد معدنی رفتار یکسانی ندارد. همچنین تفاوت زیادی میان:

– تماس کوتاه‌مدت؛
– رطوبت محیط؛
– غوطه‌وری؛
– و تماس طولانی‌مدت

وجود دارد.

—

۳۱. سازگاری الکتریکی مهم‌تر از ظاهر

ممکن است دو ماده پس از تماس با یکدیگر ظاهراً کاملاً سالم باشند، اما خواص الکتریکی سیستم تغییر کرده باشد. به همین دلیل در تجهیزات ولتاژ بالا، ارزیابی سازگاری نباید فقط با مشاهده ظاهری انجام شود. در صورت اهمیت کاربرد، آزمون‌های الکتریکی باید بخشی از فرآیند تأیید باشند.

—

۳۲. آزمون‌های سازگاری

نوع آزمون به کاربرد بستگی دارد، اما می‌توان از روش‌هایی مانند:

– بررسی ظاهری؛
– آزمون چسبندگی؛
– اندازه‌گیری تغییر جرم؛
– تغییر ابعاد؛
– آزمون سختی؛
– آزمون پیرسازی؛
– آزمون رطوبتی؛
– و آزمون‌های الکتریکی

استفاده کرد. برای هر پروژه باید معیار پذیرش مشخص شود.

—

۳۳. آزمون غوطه‌وری

اگر سیستم قرار است با مایع خاصی در تماس باشد، آزمون غوطه‌وری می‌تواند اطلاعات مفیدی فراهم کند. نمونه در شرایط مشخص در معرض ماده قرار گرفته و سپس تغییرات آن بررسی می‌شود. پارامترهایی مانند تغییر وزن، تغییر ابعاد، ظاهر، چسبندگی و خواص مکانیکی یا الکتریکی می‌توانند بررسی شوند.

—

۳۴. آزمون تسریع‌شده

برای پیش‌بینی رفتار بلندمدت، گاهی از شرایط سخت‌تر از شرایط واقعی استفاده می‌شود. این آزمون‌ها می‌توانند شامل افزایش دما، رطوبت یا سایر عوامل باشند. اما نتیجه آزمون تسریع‌شده باید با روش علمی تفسیر شود و نمی‌توان صرفاً از چند روز آزمون، یک عمر قطعی برای محصول اعلام کرد.

—

۳۵. اهمیت نمونه واقعی

هرچه تجهیز پیچیده‌تر باشد، استفاده از نمونه واقعی یا نمونه‌ای با ساختار کاملاً مشابه اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. آزمون روی یک قطعه آزمایشگاهی ساده همیشه تمام مشکلاتی را که در تجهیز واقعی وجود دارد نشان نمی‌دهد. برای مثال، میدان الکتریکی در یک هندسه پیچیده ممکن است بسیار متفاوت از نمونه ساده باشد.

—

۳۶. سازگاری رزین پادنار 8119 با زیرلایه

در مورد رزین اپوکسی عایق برق پادنار 8119 نیز باید سازگاری با زیرلایه بر اساس نوع قطعه، وضعیت سطح و شرایط سرویس بررسی شود. نمی‌توان صرفاً بر اساس اینکه محصول یک رزین اپوکسی عایق است، سازگاری آن را با تمام فلزات، سرامیک‌ها، پلاستیک‌ها، پوشش‌های قدیمی یا مواد آب‌بندی به صورت عمومی تضمین‌شده دانست. در پروژه‌های حساس، تست روی نمونه واقعی یا زیرلایه مشابه روش مطمئن‌تری برای ارزیابی است.

—

۳۷. ارتباط سازگاری با استقامت دی‌الکتریک

سازگاری نامناسب ممکن است به شکل غیرمستقیم بر عملکرد الکتریکی اثر بگذارد. برای مثال، اگر لایه‌ای به دلیل ناسازگاری از زیرلایه جدا شود، یک فضای خالی بین دو ماده ایجاد می‌شود. وجود این فضای خالی می‌تواند از نظر الکتریکی اهمیت داشته باشد. بنابراین سازگاری مواد فقط مسئله دوام مکانیکی نیست؛ بلکه می‌تواند با قابلیت اطمینان عایق نیز ارتباط پیدا کند.

—

۳۸. سازگاری و تخلیه جزئی

فضاهای خالی، حفره‌ها و جدایش‌های ایجادشده در فصل مشترک می‌توانند در تجهیزات ولتاژ بالا اهمیت پیدا کنند. به همین دلیل کنترل چسبندگی و جلوگیری از تشکیل فضای خالی، بخشی از طراحی یک سیستم عایق مطمئن است. این موضوع نشان می‌دهد که چرا سازگاری مواد باید هم‌زمان از دیدگاه مکانیکی و الکتریکی بررسی شود.

—

۳۹. اشتباه رایج در انتخاب مواد

یکی از اشتباهات متداول این است که ابتدا تمام مواد سیستم انتخاب شوند و در پایان بررسی شود که آیا با یکدیگر سازگارند یا خیر. روش بهتر آن است که از ابتدا کل سیستم دیده شود. یعنی مشخص شود:

زیرلایه + آماده‌سازی سطح + رزین + عامل پخت + افزودنی‌ها + لایه‌های مجاور + شرایط محیطی

در کنار یکدیگر چگونه رفتار خواهند کرد.

—

۴۰. چک‌لیست سازگاری پیش از اجرا

پیش از اجرای رزین اپوکسی عایق برق می‌توان این موارد را بررسی کرد:

1. جنس زیرلایه چیست؟
2. آیا سطح تمیز و خشک است؟
3. آیا پوشش قدیمی وجود دارد؟
4. رزین با پوشش قدیمی سازگار است؟
5. آیا ماده آب‌بندی در تماس مستقیم قرار می‌گیرد؟
6. آیا دمای کاری مشخص است؟
7. آیا رطوبت یا آب وجود دارد؟
8. آیا ماده شیمیایی خاصی در محیط هست؟
9. آیا رزین با لایه مجاور سازگار است؟
10. آیا نیاز به آزمون نمونه وجود دارد؟

—

۴۱. اصل مهم در پروژه‌های ولتاژ بالا

هرچه ولتاژ، اهمیت تجهیز و هزینه خرابی بیشتر باشد، تصمیم‌گیری صرفاً بر اساس اطلاعات عمومی محصول ریسک بیشتری دارد. در چنین شرایطی بهتر است مشخصات واقعی سیستم با آزمون‌های مناسب تأیید شود. این آزمون می‌تواند شامل بررسی چسبندگی، پیرسازی، رطوبت، استقامت دی‌الکتریک یا سایر آزمون‌های متناسب با کاربرد باشد.

—

۴۲. جمع‌بندی

رزین اپوکسی عایق برق بخشی از یک سیستم است، نه یک ماده منفرد که بدون توجه به محیط اطراف خود کار کند. فلز، سرامیک، پلاستیک، کابل، چسب، سیلانت، پوشش قدیمی، افزودنی و حتی مواد تمیزکننده می‌توانند بر عملکرد نهایی سیستم اثر بگذارند. به همین دلیل، سازگاری مواد باید پیش از اجرای نهایی بررسی شود. در مورد رزین اپوکسی عایق برق پادنار 8119 نیز بهترین رویکرد آن است که برای هر کاربرد خاص، نوع زیرلایه، وضعیت سطح، شرایط محیطی، دمای سرویس و مواد مجاور بررسی شده و در صورت حساس بودن کاربرد، آزمون عملی روی نمونه واقعی انجام شود. در نهایت، یک عایق الکتریکی موفق فقط رزینی نیست که در آزمایشگاه خاصیت عایقی مناسبی نشان دهد؛ بلکه سیستمی است که رزین، زیرلایه، فرآیند اجرا و محیط کاری آن در کنار یکدیگر پایدار بمانند.

برای خرید محصول کلیک کنید