دانشنامه جامع اپوکسی عایق الکتریکی19
19
فصل ۱۹: شارلاک عایق الکتریکی چیست؟ انواع، ویژگیها، کاربردها و تفاوت با اپوکسی
مقدمه
شارلاک عایق الکتریکی یکی از مواد شناختهشده در حوزه عایقکاری تجهیزات برق، سیمپیچها، قطعات الکتریکی و برخی کاربردهای صنعتی است. شارلاک در بسیاری از کاربردهای سنتی و صنعتی برای ایجاد یک لایه عایق، تثبیت سیمها، کاهش نفوذ رطوبت و محافظت سطحی استفاده شده است.
با این حال، شارلاک، لاک عایق و رزین اپوکسی یک ماده واحد نیستند و هرکدام ویژگیهای شیمیایی، مکانیکی، حرارتی و الکتریکی متفاوتی دارند.
در انتخاب یک ماده عایق، صرفاً نباید به عبارتهایی مانند «عایق برق»، «نارسانا» یا «ولتاژ بالا» اکتفا کرد. نوع تجهیز، ولتاژ، دما، رطوبت، ضخامت، روش اجرا و مشخصات آزمون باید همزمان بررسی شوند.
—
۱. شارلاک چیست؟
شارلاک یا Shellac مادهای رزینی با منشأ طبیعی است که از ترشحات حشره لاک به دست میآید و پس از فرآوری به صورتهای مختلف مورد استفاده قرار میگیرد.
شارلاک در صنایع مختلف کاربرد دارد و یکی از کاربردهای تاریخی آن در حوزه برق، استفاده به عنوان ماده عایق و پوشش محافظ بوده است.
شارلاک میتواند به صورت محلول در حلال مناسب تهیه شود و پس از اعمال، با خروج حلال یک لایه رزینی ایجاد کند.
—
۲. چرا شارلاک خاصیت عایقی دارد؟
ساختار رزینی شارلاک در حالت خشکشده جریان الکتریکی را مانند یک رسانای فلزی عبور نمیدهد.
بنابراین میتواند به عنوان یک ماده عایق در برخی کاربردها استفاده شود.
اما «نارسانا بودن» با «مناسب بودن برای یک سیستم عایق فشار بالا» یک مفهوم نیست.
برای کاربردهای تخصصی باید مشخصات واقعی ماده و آزمونهای مربوط به آن بررسی شود.
—
۳. شارلاک عایق الکتریکی چه کاربردی دارد؟
کاربردهای شارلاک عایق بسته به فرمولاسیون میتواند شامل موارد زیر باشد:
– عایقکاری سیمپیچ،
– تثبیت سیمها،
– پوشش برخی قطعات الکتریکی،
– عایقکاری برخی بوبینها،
– محافظت سطحی،
– کاهش نفوذ رطوبت،
– و استفاده در برخی تعمیرات سنتی تجهیزات برقی.
البته هر نوع شارلاک برای تمام این کاربردها مناسب نیست.
—
۴. شارلاک و سیمپیچ
یکی از کاربردهای شناختهشده مواد لاکی در صنعت برق، آغشتهسازی سیمپیچ است.
در این روش، ماده عایق بین بخشهای سیمپیچ نفوذ کرده و پس از خشکشدن یا پخت، میتواند به:
– تثبیت سیمها،
– کاهش حرکت مکانیکی،
– افزایش حفاظت سطحی،
– و ایجاد جدایش عایقی
کمک کند.
در موتورهای الکتریکی، این ویژگی اهمیت زیادی دارد.
—
۵. شارلاک در موتور الکتریکی
در موتور، سیمپیچ علاوه بر تنش الکتریکی، با تنشهای:
– حرارتی،
– ارتعاشی،
– مکانیکی،
– و رطوبتی
مواجه است.
بنابراین لاک یا رزین مورد استفاده باید متناسب با کلاس حرارتی و شرایط کار موتور انتخاب شود.
شارلاک سنتی ممکن است برای بعضی کاربردها مناسب باشد، اما نباید مشخصات آن را به تمام موتورهای صنعتی تعمیم داد.
—
۶. شارلاک و بوبین
بوبینها و کویلها به موادی نیاز دارند که بتوانند جدایش الکتریکی مناسب ایجاد کنند.
شارلاک میتواند در برخی سیستمها برای پوشش یا تثبیت این قطعات استفاده شود.
با این حال، در طراحی جدید ممکن است از سیستمهای اپوکسی، پلییورتان، پلیاستر یا لاکهای مهندسیشده مخصوص سیمپیچ استفاده شود.
—
۷. شارلاک و ترانسفورماتور
در ترانسفورماتور، سیستم عایقی معمولاً شامل چندین جزء است.
این اجزا میتوانند شامل:
– کاغذ عایق،
– لاک،
– رزین،
– روغن عایق،
– بوشینگ،
– فاصلههای عایقی
باشند.
بنابراین استفاده از شارلاک در یک ترانسفورماتور باید براساس طراحی سیستم عایقی و سازگاری مواد انجام شود.
نمیتوان صرفاً با توجه به عایق بودن شارلاک، آن را جایگزین تمام سیستمهای عایقی ترانسفورماتور کرد.
—
۸. شارلاک هواخشک
یکی از مزایای برخی سیستمهای شارلاک، امکان تشکیل فیلم با خشکشدن در شرایط محیطی است.
در این حالت، حلال موجود در فرمولاسیون به تدریج خارج میشود و فیلم رزینی باقی میماند.
اما زمان خشکشدن به عوامل مختلفی مانند:
– دما،
– رطوبت،
– ضخامت،
– تهویه،
– و نوع فرمولاسیون
وابسته است.
—
۹. شارلاک سریعخشک
برخی محصولات لاکی برای خشکشدن سریعتر طراحی میشوند.
سرعت خشکشدن برای تعمیرات و تولید صنعتی میتواند اهمیت داشته باشد.
با این حال، خشکشدن سطحی سریع به معنی رسیدن فوری به حداکثر خواص مکانیکی و الکتریکی نیست.
باید زمان مورد نیاز برای خشکشدن یا پخت کامل طبق دستور سازنده رعایت شود.
—
۱۰. شارلاک و حلال
شارلاک معمولاً در قالب فرمولاسیونهای حاوی حلال مورد استفاده قرار میگیرد.
حلال باعث میشود رزین در حالت مناسب برای اعمال قرار گیرد.
پس از اجرا، با تبخیر حلال، فیلم شارلاک باقی میماند.
نوع حلال باید با فرمولاسیون شارلاک سازگار باشد و استفاده از حلال نامناسب میتواند موجب تغییر کیفیت فیلم شود.
—
۱۱. آیا هر حلالی برای شارلاک مناسب است؟
خیر.
شارلاک به حلالهای مشخصی حساس است و میزان حلال نیز بر:
– ویسکوزیته،
– سرعت خشکشدن،
– ضخامت فیلم،
– چسبندگی،
– و ظاهر
اثر میگذارد.
بنابراین نباید برای رقیقکردن شارلاک از هر تینر موجود استفاده کرد.
—
۱۲. شارلاک شفاف
شارلاک میتواند به صورت شفاف یا با ظاهر رنگی مورد استفاده قرار گیرد.
شارلاک شفاف برای مواردی مفید است که مشاهده سطح زیر پوشش اهمیت دارد.
با این حال، شفاف بودن هیچ ارتباط مستقیمی با میزان استقامت دیالکتریک ندارد.
—
۱۳. شارلاک مشکی
در برخی کاربردهای صنعتی، پوششهای تیره یا مشکی برای ایجاد ظاهر مشخص یا تشخیص پوشش استفاده میشوند.
اما رنگ نیز معیار تعیینکننده کیفیت عایقی نیست.
برای مقایسه دو محصول باید مشخصات فنی و نتایج آزمون آنها بررسی شود.
—
۱۴. تفاوت شارلاک و لاک عایق
«لاک عایق» یک عنوان گستردهتر است.
لاکهای عایق میتوانند بر پایه مواد مختلفی باشند، از جمله:
– اکریلیک،
– پلییورتان،
– اپوکسی،
– پلیاستر،
– سیلیکون،
– یا سیستمهای دیگر.
در حالی که شارلاک یک ماده رزینی مشخص با منشأ و ساختار خاص خود است.
بنابراین هر شارلاک را میتوان در دستهای از مواد لاکی قرار داد، اما هر لاک عایقی شارلاک نیست.
—
۱۵. تفاوت شارلاک و اپوکسی
این دو ماده از نظر ساختار و رفتار کاملاً یکسان نیستند.
ویژگی| شارلاک| اپوکسی
ماهیت| رزین طبیعی| رزین پلیمری مهندسیشده
اجرای نازک| مناسب در بسیاری از فرمولها| بسته به فرمولاسیون
سختی| وابسته به فرمول| معمولاً قابل تنظیم
چسبندگی| وابسته به زیرلایه| معمولاً قابل طراحی
ضخامت بالا| محدودتر در برخی کاربردها| مناسبتر در سیستمهای مخصوص
Potting| معمولاً کاربرد اصلی نیست| کاربرد رایجتر
تعمیرپذیری| بسته به سیستم| بسته به فرمولاسیون
مقاومت محیطی| وابسته به محصول| قابل طراحی در محدوده وسیع
این جدول مقایسه عمومی است و مشخصات واقعی باید از دیتاشیت محصول گرفته شود.
—
۱۶. آیا اپوکسی از شارلاک بهتر است؟
برای چنین پرسشی یک پاسخ عمومی وجود ندارد.
اگر هدف پوشش نازک و سنتی سیمپیچ باشد، ممکن است یک لاک مناسب گزینه موردنظر باشد.
اگر هدف ایجاد یک لایه ضخیم، سخت و چسبنده باشد، ممکن است اپوکسی مناسبتر باشد.
بنابراین انتخاب باید بر اساس کاربرد انجام شود، نه صرفاً نام ماده.
—
۱۷. شارلاک و پلییورتان
پلییورتان نیز میتواند در برخی سیستمهای عایق الکتریکی به کار رود.
در مقایسه با شارلاک، سیستم پلییورتان میتواند برای دستیابی به برخی ویژگیهای خاص مانند انعطافپذیری، مقاومت محیطی یا رفتار حرارتی خاص فرموله شود.
اما باید مشخصات محصول واقعی بررسی شود.
—
۱۸. شارلاک و پلیاستر
رزینهای پلیاستر نیز در صنعت برق و سیمپیچ کاربرد دارند.
در بسیاری از سیستمهای تولیدی، انتخاب بین پلیاستر، اپوکسی، پلییورتان و لاکهای دیگر به طراحی عایق و شرایط کاری بستگی دارد.
—
۱۹. شارلاک و مقاومت رطوبتی
رطوبت یکی از عوامل مهم در کاهش مقاومت عایقی سطوح است.
یک پوشش مناسب میتواند تماس مستقیم ماده عایق با رطوبت محیط را کاهش دهد.
اما میزان مقاومت رطوبتی باید براساس آزمون محصول بررسی شود.
نباید صرفاً به دلیل وجود کلمه «عایق» نتیجه گرفت که یک محصول کاملاً ضدآب است.
—
۲۰. شارلاک و دمای بالا
در تجهیزات برقی، دمای کار اهمیت زیادی دارد.
اگر دمای تجهیز از محدوده تحمل ماده بیشتر شود، ممکن است:
– نرمشدن،
– تغییر خواص،
– ترک،
– کاهش چسبندگی،
– یا کاهش عملکرد عایقی
رخ دهد.
بنابراین برای موتور، ترانسفورماتور یا کوره، باید کلاس حرارتی مناسب بررسی شود.
—
۲۱. شارلاک در کوره القایی
کوره القایی شرایطی متفاوت از برد الکترونیکی دارد.
در این تجهیز، ماده عایق ممکن است با:
– دمای بالا،
– تنش حرارتی،
– میدان الکتریکی،
– ارتعاش،
– و شرایط صنعتی سخت
مواجه شود.
بنابراین هر شارلاک عایق را نمیتوان برای کوره القایی مناسب دانست.
برای کوره القایی باید سیستم عایقی متناسب با دما، ولتاژ، ضخامت و زیرلایه انتخاب شود.
برای بررسی تخصصی مواد عایق کوره القایی، 09221696509.
—
۲۲. شارلاک در ترمیم مقره
مقره نیز از کاربردهایی است که نیاز به بررسی دقیق خواص الکتریکی و مکانیکی ماده دارد.
اگر هدف فقط پوشش سطحی باشد، یک لاک ممکن است مطرح شود.
اما اگر هدف ترمیم یک آسیب، ایجاد ضخامت یا بازسازی عایق باشد، ممکن است رزین مناسبتری نسبت به شارلاک مورد نیاز باشد.
انتخاب ماده باید براساس نوع آسیب و شرایط کاری مقره انجام شود.
—
۲۳. محصول مرجع این دانشنامه
در این دانشنامه، محصول مرجع عایق الکتریکی:
رزین اپوکسی عایق برق پادنار کد 8119
است.
طبق اطلاعات ارائهشده، این محصول دارای تأییدیه:
وزارت نیرو – دانشکده شهید عباسپور
با شماره:
84-4-11
است.
مشخصات اعلامشده:
شرایط آزمون| مقدار اعلامشده
ولتاژ شکست خشک| ۲۱,۰۰۰ ولت
ولتاژ شکست مرطوب| ۱۴,۰۰۰ ولت
استقامت یک دقیقهای خشک| ۳,۵۰۰ ولت
استقامت یک دقیقهای مرطوب| ۲,۵۰۰ ولت
طبق اطلاعات ارائهشده، روش کاربرد مورد اشاره در گواهی، اجرای یک لایه ۱ میلیمتری روی سطح مقره چرخی است.
این نتایج مربوط به محصول و شرایط آزمون اعلامشده هستند و نباید بدون آزمون مجدد به شارلاک، PCB، موتور یا سایر سیستمها تعمیم داده شوند.
برای مشاوره درباره تفاوت شارلاک و رزین اپوکسی عایق، 09221696509.
—
۲۴. ولتاژ شکست شارلاک
اگر قرار باشد شارلاک برای کاربرد الکتریکی حساس انتخاب شود، باید مشخصات آزمون آن بررسی شود.
پارامترهایی مانند:
– ضخامت نمونه،
– نوع الکترود،
– محیط آزمون،
– دما،
– رطوبت،
– نرخ افزایش ولتاژ
میتوانند بر نتیجه آزمون اثر داشته باشند.
بنابراین یک عدد ولتاژ شکست بدون دانستن شرایط آزمون اطلاعات کاملی ارائه نمیکند.
—
۲۵. تفاوت ولتاژ شکست با ولتاژ کاری
یکی از اشتباهات مهم در تبلیغات مواد عایق، یکی دانستن این دو مفهوم است.
ولتاژ شکست نتیجه یک آزمون مشخص است.
اما ولتاژ کاری به طراحی کل سیستم، فاصلههای عایقی، شکل میدان، شرایط محیطی، ضریب اطمینان و استاندارد مربوط وابسته است.
بنابراین مثلاً نتیجه ۲۱ کیلوولت برای یک نمونه آزمون، به خودی خود به معنی مجاز بودن استفاده از همان ماده در هر تجهیز ۲۱ کیلوولت نیست.
—
۲۶. شارلاک و سیمپیچ موتور
در سیمپیچ موتور، پوشش عایق باید بتواند علاوه بر جدایش الکتریکی، در برابر لرزش و چرخه حرارتی نیز عملکرد مناسبی داشته باشد.
به همین دلیل، در انتخاب لاک سیمپیچ باید مواردی مانند:
– کلاس حرارتی،
– چسبندگی،
– نفوذ،
– زمان خشکشدن،
– سختی،
– انعطافپذیری
بررسی شود.
—
۲۷. آغشتهسازی سیمپیچ با شارلاک
در روش آغشتهسازی، هدف نفوذ ماده در فضای بین سیمها و ایجاد یک ساختار عایقی منسجمتر است.
کیفیت نتیجه به عواملی مانند:
– ویسکوزیته،
– روش آغشتهسازی،
– زمان نفوذ،
– دما،
– خلأ یا فشار در فرآیندهای صنعتی
وابسته است.
—
۲۸. شارلاک و بوی حلال
بعضی فرمولهای شارلاک دارای حلال فرار هستند.
به همین دلیل در زمان اجرا ممکن است بخارات قابل استنشاق یا قابل اشتعال ایجاد شود.
تهویه مناسب و رعایت دستورالعمل ایمنی محصول ضروری است.
برای اطلاع از شرایط ایمنی هر محصول باید SDS همان محصول مطالعه شود.
—
۲۹. شارلاک هواخشک در تعمیرات
شارلاکهای هواخشک میتوانند در برخی تعمیرات میدانی مزیت داشته باشند؛ زیرا نیاز به تجهیزات پخت پیچیده ندارند.
اما هواخشک بودن به معنی خشکشدن فوری نیست.
دمای محیط، رطوبت، ضخامت لایه و گردش هوا بر سرعت خشکشدن اثر میگذارند.
—
۳۰. شارلاک سریعخشک
در بعضی کاربردها، سرعت بازگشت تجهیز به سرویس اهمیت دارد.
شارلاک سریعخشک میتواند زمان انتظار را کاهش دهد، ولی باید توجه داشت که:
خشک شدن سریع ≠ رسیدن فوری به تمام خواص نهایی
زمان لازم برای رسیدن به خواص کامل باید براساس مشخصات محصول تعیین شود.
—
۳۱. آیا شارلاک ضدآب است؟
نباید به صورت مطلق گفت که شارلاک ضدآب است.
میزان مقاومت در برابر آب به:
– نوع شارلاک،
– ضخامت،
– فرمولاسیون،
– زیرلایه،
– و شرایط محیطی
وابسته است.
برای محیط کاملاً مرطوب باید محصولی انتخاب شود که آزمون مقاومت رطوبتی مناسب داشته باشد.
—
۳۲. آیا شارلاک نسوز است؟
عایق بودن با نسوز بودن یکسان نیست.
شارلاک ممکن است در یک محدوده دمایی مشخص عملکرد مناسبی داشته باشد، اما این موضوع به معنی مقاومت در برابر شعله یا حریق نیست.
برای کاربردهای ضدحریق باید آزمونهای مربوط به همان ویژگی وجود داشته باشد.
—
۳۳. مزایا و محدودیتهای شارلاک
مزایای احتمالی
– امکان اجرای لایه نازک
– سابقه طولانی در برخی کاربردهای برق
– قابلیت استفاده برای بعضی سیمپیچها
– امکان خشکشدن در برخی فرمولاسیونها در شرایط محیطی
– امکان تنظیم ویسکوزیته
محدودیتهای احتمالی
– وابستگی به حلال
– محدودیتهای حرارتی در برخی انواع
– حساسیت به شرایط محیطی
– محدودیت در ایجاد لایههای بسیار ضخیم
– تفاوت زیاد میان محصولات تجاری
—
۳۴. چه زمانی اپوکسی مناسبتر است؟
اگر هدف شامل موارد زیر باشد، ممکن است رزین اپوکسی تخصصی گزینه مناسبتری باشد:
– ایجاد لایه ضخیم،
– ترمیم آسیب،
– چسبندگی بالا،
– Encapsulation،
– Potting،
– تثبیت مکانیکی،
– یا ایجاد پوشش سخت.
البته باید فرمولاسیون اپوکسی برای همان کاربرد مناسب باشد.
—
۳۵. چه زمانی لاک نازک مناسبتر است؟
اگر هدف بیشتر:
– حفاظت سطحی،
– آغشتهسازی،
– تثبیت سیمها،
– ایجاد فیلم نازک،
– یا پوشش محافظ
باشد، ممکن است لاک عایق مناسبتر باشد.
—
۳۶. انتخاب شارلاک برای پروژه صنعتی
پیش از خرید باید حداقل این موارد مشخص شوند:
□ نوع تجهیز
□ ولتاژ کاری
□ دمای کار
□ شرایط رطوبتی
□ ضخامت مورد نیاز
□ روش اجرا
□ زمان خشکشدن
□ مقاومت دیالکتریک
□ کلاس حرارتی
□ سازگاری با زیرلایه
□ امکان تعمیر
□ استاندارد یا آزمون مورد نیاز
برای بررسی محصول مناسب و کاربرد صنعتی، 09221696509.
—
۳۷. اشتباهات رایج در استفاده از شارلاک
اشتباه اول: تصور اینکه همه شارلاکها یکسان هستند
فرمولاسیونهای مختلف میتوانند رفتار متفاوتی داشته باشند.
اشتباه دوم: یکی دانستن شارلاک و اپوکسی
این دو سیستم از نظر شیمیایی و کاربردی یکسان نیستند.
اشتباه سوم: استفاده در ولتاژ بالا بدون آزمون
برای کاربردهای حساس باید اطلاعات آزمون معتبر وجود داشته باشد.
اشتباه چهارم: بیتوجهی به دما
دمای بالا میتواند خواص پوشش را تغییر دهد.
اشتباه پنجم: استفاده از حلال نامناسب
حلال میتواند ویسکوزیته و ساختار فیلم را تغییر دهد.
—
۳۸. پرسشهای متداول
شارلاک عایق برق چیست؟
شارلاک یک رزین با منشأ طبیعی است که در برخی فرمولاسیونها برای ایجاد پوشش عایق و محافظ در تجهیزات الکتریکی استفاده میشود.
آیا شارلاک همان اپوکسی است؟
خیر. شارلاک و اپوکسی از نظر ماهیت و ویژگیهای فنی متفاوت هستند.
آیا شارلاک برای سیمپیچ موتور استفاده میشود؟
در برخی کاربردها بله، ولی باید کلاس حرارتی و مشخصات فنی محصول بررسی شود.
آیا شارلاک برای ترانسفورماتور مناسب است؟
بسته به نوع کاربرد و طراحی سیستم عایقی ممکن است مطرح باشد؛ استفاده عمومی و بدون بررسی توصیه نمیشود.
آیا شارلاک برای PCB مناسب است؟
برخی لاکهای عایق برای PCB طراحی شدهاند، اما نباید هر شارلاکی را بدون بررسی سازگاری روی PCB استفاده کرد.
آیا شارلاک برای ترمیم مقره مناسب است؟
این موضوع به نوع آسیب و هدف ترمیم بستگی دارد. برای ترمیم ضخیم و ساختاری ممکن است رزین تخصصی مناسبتر باشد.
آیا شارلاک برای کوره القایی مناسب است؟
صرفاً بر اساس عایق بودن نمیتوان چنین نتیجهای گرفت. شرایط دما و تنش الکتریکی کوره باید بررسی شود.
—
جمعبندی فصل
شارلاک عایق الکتریکی یکی از مواد قدیمی و شناختهشده در حوزه عایقکاری برق است که در برخی کاربردهای سیمپیچ، بوبین، قطعات الکتریکی و پوششهای محافظ مورد استفاده قرار میگیرد.
با این حال، شارلاک با لاک عایق، رزین اپوکسی، پلییورتان و پلیاستر یکسان نیست.
برای انتخاب صحیح باید مواردی مانند:
– استقامت دیالکتریک،
– دمای کار،
– مقاومت رطوبتی،
– ضخامت،
– چسبندگی،
– روش اجرا،
– زمان خشکشدن،
– و شرایط واقعی تجهیز
بررسی شوند.
در کاربردهای تخصصی مانند کورههای القایی و ترمیم مقره نیز نباید صرفاً از عنوان «شارلاک عایق» نتیجه گرفت که محصول برای آن کاربرد مناسب است؛ بلکه مشخصات فنی و آزمونهای مربوط به کاربرد باید بررسی شوند.
محصول مرجع این دانشنامه، رزین اپوکسی عایق برق پادنار کد 8119، طبق اطلاعات ارائهشده دارای تأییدیه وزارت نیرو – دانشکده شهید عباسپور با شماره 84-4-11 و نتایج آزمون اعلامشده برای ولتاژ شکست خشک و مرطوب است؛ اما این نتایج مربوط به همان محصول و شرایط آزمون اعلامشده بوده و نباید به شارلاک یا سایر مواد تعمیم داده شود.
برای مشاوره تخصصی درباره شارلاک، لاک عایق، رزین اپوکسی عایق برق، عایق سیمپیچ، کوره القایی و ترمیم مقره: 09221696509.
۰ دیدگاه