دانشنامه جامع اپوکسی عایق الکتریکی44
44
فصل ۴۴/ مقایسه رزین اپوکسی عایق برق با رزین‌های اکریلیک؛ تفاوت عملکرد، کاربرد و انتخاب فنی
در صنعت برق، هر ماده‌ای که روی یک قطعه اعمال می‌شود الزاماً نقش یکسانی ندارد. ممکن است یک پوشش برای جلوگیری از رطوبت انتخاب شده باشد، ماده دیگری برای ایجاد استحکام مکانیکی و ماده‌ای دیگر مستقیماً برای تحمل میدان الکتریکی. به همین دلیل، وقتی صحبت از مقایسه رزین اپوکسی عایق برق و رزین‌های اکریلیک می‌شود، بهتر است ابتدا مشخص شود که از ماده چه انتظاری داریم.
رزین‌های اکریلیک در پوشش‌های صنعتی، عایق‌کاری‌های سطحی، حفاظت در برابر عوامل محیطی و برخی کاربردهای الکتریکی استفاده می‌شوند. اپوکسی نیز در بسیاری از همین حوزه‌ها حضور دارد، اما رفتار مکانیکی، چسبندگی، سختی و روش انتخاب آن می‌تواند متفاوت باشد.
در نتیجه، سؤال اصلی این نیست که «اپوکسی بهتر است یا اکریلیک؟»؛ بلکه باید پرسید برای یک قطعه مشخص، با چه ولتاژ، دما، رطوبت و شرایط مکانیکی، کدام سیستم رزینی مشخصات مناسب‌تری دارد؟
اکریلیک در صنعت عایق‌کاری چه نقشی دارد؟
واژه اکریلیک طیف نسبتاً گسترده‌ای از مواد را دربرمی‌گیرد. بعضی از رزین‌های اکریلیک به صورت پوشش‌های سخت و برخی به شکل سیستم‌هایی با انعطاف‌پذیری بیشتر تولید می‌شوند.
در صنعت برق، اکریلیک ممکن است برای حفاظت سطحی قطعات، کاهش تأثیر رطوبت و آلودگی، ایجاد پوشش محافظ یا برخی کاربردهای عایقی مورد استفاده قرار گیرد.
بنابراین همان‌طور که «اپوکسی» به تنهایی مشخصات یک محصول را تعیین نمی‌کند، «اکریلیک» نیز یک مشخصه فنی کامل محسوب نمی‌شود.
چرا اپوکسی برای عایق‌کاری الکتریکی مورد توجه است؟
یکی از دلایل استفاده گسترده از اپوکسی در برق، امکان طراحی فرمولاسیون‌هایی با ترکیبی از خواص الکتریکی، مکانیکی و چسبندگی است.
پس از پخت، یک سیستم اپوکسی مناسب می‌تواند لایه‌ای نسبتاً سخت و پایدار ایجاد کند. این ویژگی در مواردی که رزین علاوه بر عایق‌کاری باید قطعه را نیز در برابر حرکت، آلودگی یا آسیب مکانیکی محافظت کند، اهمیت پیدا میکند.
در مقابل، در بعضی پوشش‌های اکریلیک تمرکز بیشتر بر تشکیل یک لایه محافظ سطحی و مقاومت در برابر شرایط محیطی است.
این البته یک قاعده مطلق نیست؛ محصول مشخص ممکن است ویژگی‌های متفاوتی داشته باشد.
—
مقایسه خواص الکتریکی
برای استفاده از هر رزین در عایق‌کاری الکتریکی، پارامترهایی مانند مقاومت عایقی و استقامت دی‌الکتریک اهمیت دارند.
اما یک نکته مهم وجود دارد: مقدار استقامت دی‌الکتریک را نمی‌توان فقط از نام شیمیایی رزین پیش‌بینی کرد.
یک اکریلیک مهندسی‌شده ممکن است عملکرد الکتریکی مناسبی داشته باشد و یک اپوکسی معمولی نیز الزاماً برای یک کاربرد ولتاژ بالا طراحی نشده باشد.
به همین دلیل، برای انتخاب محصول باید دیتاشیت و نتایج آزمون همان محصول بررسی شود.
مهم‌ترین پارامترها
در یک مقایسه فنی می‌توان موارد زیر را در نظر گرفت:
پارامتر| اهمیت در عایق‌کاری
مقاومت عایقی| بسیار مهم
استقامت دی‌الکتریک| بسیار مهم
ولتاژ تحمل| مهم
ضریب تلفات دی‌الکتریک| در کاربردهای حساس مهم
تخلیه جزئی| برای برخی تجهیزات بسیار مهم
رفتار در رطوبت| مهم
پایداری حرارتی| مهم
چسبندگی| مهم
بنابراین اگر دو محصول قرار است برای یک تجهیز برق مقایسه شوند، بهتر است این مجموعه پارامترها با شرایط آزمون یکسان بررسی شوند.
—
تفاوت مهم در چسبندگی
چسبندگی یکی از ویژگی‌هایی است که در عمل گاهی کمتر از خواص الکتریکی مورد توجه قرار می‌گیرد، در حالی که برای دوام پوشش اهمیت زیادی دارد.
رزین اپوکسی عایق برق در بسیاری از فرمولاسیون‌ها چسبندگی خوبی به فلزات، سرامیک و بعضی مواد مهندسی دارد. این ویژگی باعث می‌شود در پوشش‌دهی و ترمیم برخی قطعات، رزین بتواند علاوه بر ایجاد عایق، اتصال نسبتاً محکمی با سطح ایجاد کند.
در یک پوشش اکریلیک نیز چسبندگی می‌تواند بسیار خوب باشد، اما به نوع رزین، زیرلایه، آماده‌سازی سطح و پرایمر احتمالی بستگی دارد.
پس اگر قرار است پوشش روی یک مقره، فلز یا قطعه سرامیکی اجرا شود، آزمون چسبندگی واقعی همان سیستم اهمیت بیشتری از نام خانواده رزین دارد.
—
سختی؛ مزیت یا محدودیت؟
رزین اپوکسی پس از پخت معمولاً ساختار سختی ایجاد میکند. این سختی در بعضی پروژه‌ها مزیت است؛ مثلاً هنگامی که هدف، تثبیت یک قطعه یا محافظت مکانیکی از سطح باشد.
اما همیشه سخت‌تر بودن به معنی مناسب‌تر بودن نیست.
اگر قطعه در اثر گرم و سرد شدن دائماً منبسط و منقبض شود، لایه بسیار سخت ممکن است تحت تنش قرار گیرد. در چنین شرایطی باید میزان انعطاف‌پذیری و تطابق حرارتی رزین با زیرلایه بررسی شود.
برخی اکریلیک‌ها می‌توانند پوشش‌های نسبتاً انعطاف‌پذیرتری ایجاد کنند و این ویژگی در بعضی کاربردها ارزشمند است.
—
رفتار در برابر تغییرات دما
قطعات الکتریکی معمولاً در یک دمای ثابت کار نمی‌کنند.
یک موتور، ترانسفورماتور یا تابلو ممکن است در زمان بار زیاد گرم شود و پس از کاهش بار دوباره سرد شود. اگر این چرخه بارها تکرار شود، اختلاف ضریب انبساط بین پوشش و زیرلایه می‌تواند به مرور زمان اهمیت پیدا کند.
بنابراین برای مقایسه اپوکسی و اکریلیک باید پرسید:
– دمای کار چقدر است؟
– حداکثر دما چقدر می‌شود؟
– تعداد سیکل‌های حرارتی چقدر است؟
– زیرلایه فلزی است یا سرامیکی؟
– ضخامت پوشش چقدر است؟
– پس از سیکل حرارتی، چسبندگی چه تغییری میکند؟
این اطلاعات از یک عدد ساده مانند «دمای قابل تحمل» بسیار کاربردی‌تر هستند.
—
مقاومت در برابر رطوبت
رطوبت یکی از دشمنان جدی سیستم‌های عایق الکتریکی است.
حتی اگر خود ماده عایق باشد، نفوذ رطوبت به ترک‌ها، حفره‌ها یا مرز بین پوشش و زیرلایه می‌تواند شرایط الکتریکی سطح را تغییر دهد.
در بعضی محیط‌ها، پوشش اکریلیک به دلیل ویژگی‌های سطحی و کاربرد آسان می‌تواند انتخاب مناسبی باشد.
اپوکسی نیز می‌تواند مقاومت رطوبتی خوبی داشته باشد، به‌خصوص زمانی که پوشش بدون حفره و با چسبندگی مناسب اجرا شده باشد.
اما نتیجه واقعی باید با آزمون رطوبتی همان محصول مشخص شود.
—
اکریلیک و فضای باز
یکی از حوزه‌هایی که اکریلیک‌ها در آن مورد توجه قرار گرفته‌اند، پوشش‌های محافظ فضای باز است.
تجهیزات بیرونی در معرض مجموعه‌ای از عوامل قرار دارند:
– تابش خورشید،
– UV،
– بارندگی،
– رطوبت،
– گردوغبار،
– تغییرات دما،
– آلودگی صنعتی.
در چنین شرایطی مقاومت جوی و پایداری رنگ یا ظاهر سطح می‌تواند اهمیت پیدا کند.
این ویژگی‌ها لزوماً به معنی برتری اکریلیک در «عایق‌کاری ولتاژ بالا» نیست؛ بلکه ممکن است اکریلیک در نقش پوشش محافظ محیطی مورد استفاده قرار گیرد.
—
اپوکسی و فضای باز
اپوکسی نیز می‌تواند در محیط بیرونی استفاده شود، ولی باید مشخص شود فرمولاسیون انتخاب‌شده برای چنین شرایطی طراحی شده است یا خیر.
برخی اپوکسی‌ها ممکن است در برابر تابش طولانی‌مدت خورشید تغییر ظاهری یا افت خواص سطحی داشته باشند.
بنابراین اگر رزین اپوکسی برای یک تجهیز فضای باز انتخاب می‌شود، مقاومت در برابر UV و شرایط جوی باید در کنار خواص الکتریکی بررسی شود.
—
تفاوت در کاربرد واقعی
برای درک بهتر تفاوت، می‌توان دو سناریو را در نظر گرفت.
فرض کنید هدف، ایجاد یک پوشش محافظ روی یک محفظه فلزی است که بیشتر در معرض رطوبت و نور خورشید قرار دارد. در چنین پروژه‌ای ممکن است یک سیستم اکریلیک مناسب مورد توجه قرار گیرد.
اما اگر هدف، تثبیت یک قطعه، ایجاد لایه ضخیم‌تر یا ترمیم یک بخش عایقی باشد، یک رزین اپوکسی مخصوص برق می‌تواند گزینه متفاوتی باشد.
در واقع، وظیفه‌ای که ماده قرار است انجام دهد، نقطه شروع انتخاب است.
—
اکریلیک برای ولتاژ متوسط و بالا
اینکه یک رزین اکریلیک بتواند در کاربرد ولتاژ متوسط یا بالا استفاده شود، باید با داده‌های آزمون اثبات شود.
برای مثال، لازم است مشخص باشد که:
– استقامت دی‌الکتریک چقدر است؟
– ضخامت نمونه چقدر بوده؟
– آزمون در چه شرایطی انجام شده؟
– مقاومت عایقی چقدر است؟
– پس از رطوبت چه تغییری ایجاد شده؟
– تخلیه جزئی چگونه کنترل شده است؟
بدون این اطلاعات، عبارت «عایق ولتاژ بالا» درباره یک اکریلیک مشخص نمی‌تواند صرفاً از نام ماده نتیجه‌گیری شود.
—
اپوکسی برای ولتاژ متوسط و بالا
همین اصل درباره اپوکسی نیز کاملاً صادق است.
اپوکسی به خودی خود تضمین‌کننده عملکرد در یک ولتاژ خاص نیست.
یک اپوکسی عمومی ممکن است برای کاربرد ساختمانی یا کف صنعتی طراحی شده باشد و یک اپوکسی دیگر به طور اختصاصی برای عایق الکتریکی ساخته شده باشد.
تفاوت میان این دو می‌تواند بسیار زیاد باشد.
—
نقش ضخامت پوشش
در بسیاری از سیستم‌های عایق، ضخامت اهمیت دارد؛ اما افزایش ضخامت به صورت نامحدود الزاماً عملکرد را بهتر نمی‌کند.
در یک پوشش ضخیم ممکن است مشکلاتی مانند:
– حبس هوا،
– پخت ناقص،
– تنش داخلی،
– ترک،
– جداشدگی،
به وجود آید.
بنابراین ضخامت باید بر اساس طراحی و مشخصات محصول تعیین شود.
—
حباب؛ مشکل مشترک هر دو سیستم
وجود حباب یا حفره داخلی برای هر ماده عایق می‌تواند نامطلوب باشد.
حفره ممکن است میدان الکتریکی موضعی را افزایش دهد و در شرایط خاص، زمینه ایجاد تخلیه جزئی را فراهم کند.
از این جهت، اجرای صحیح رزین به اندازه انتخاب خانواده شیمیایی آن اهمیت دارد.
—
آماده‌سازی سطح
سطح آلوده، چرب یا مرطوب می‌تواند عملکرد بهترین رزین را نیز کاهش دهد.
در اجرای اپوکسی معمولاً باید مواردی مانند:
– پاک‌سازی،
– چربی‌زدایی،
– حذف زنگ و آلودگی،
– خشک‌کردن،
– ایجاد زبری مناسب در صورت نیاز،
مدنظر قرار گیرد.
اکریلیک نیز از این قاعده مستثنی نیست.
در واقع، بسیاری از شکست‌های زودهنگام پوشش را نمی‌توان صرفاً به «ضعف رزین» نسبت داد؛ آماده‌سازی نامناسب سطح می‌تواند عامل اصلی باشد.
—
مقاومت شیمیایی
اپوکسی‌های مهندسی‌شده معمولاً در برابر طیف قابل توجهی از مواد شیمیایی مقاومت دارند.
اکریلیک نیز می‌تواند مقاومت شیمیایی مناسبی داشته باشد، ولی دامنه آن به نوع رزین و شرایط تماس بستگی دارد.
برای انتخاب دقیق، باید ماده شیمیایی مشخص شود. تماس کوتاه با یک ماده با تماس دائمی و در دمای بالا یکسان نیست.
—
کاربرد در تابلوهای برق
در تابلوهای برق ممکن است از رزین‌ها برای حفاظت برخی اجزا در برابر:
– رطوبت،
– گردوغبار،
– آلودگی،
– تماس ناخواسته،
استفاده شود.
در اینجا باید بین پوشش محافظ و سیستم عایق اصلی تفاوت قائل شد.
یک پوشش اکریلیک ممکن است برای حفاظت محیطی مفید باشد، اما الزاماً جایگزین عایق اصلی طراحی‌شده برای تحمل میدان الکتریکی نیست.
—
کاربرد در موتور و سیم‌پیچ
در موتورهای الکتریکی، عایق سیم‌پیچ تحت تأثیر هم‌زمان دما، ولتاژ، لرزش و رطوبت قرار دارد.
رزین انتخابی باید با سیستم عایقی موتور سازگار باشد.
در چنین کاربردی، صرفاً دانستن اینکه یک ماده «اپوکسی» یا «اکریلیک» است کافی نیست؛ کلاس حرارتی، سازگاری با سیم لاکی، روش پخت و خواص الکتریکی اهمیت دارند.
—
کاربرد در ترانسفورماتور
در ترانسفورماتورها نیز شرایط کاربرد باید دقیق مشخص شود.
در صورت وجود روغن، سازگاری ماده با روغن اهمیت پیدا میکند. در ترانس خشک نیز خواص حرارتی و الکتریکی و نحوه انتقال حرارت باید بررسی شوند.
بنابراین یک رزین مناسب برای یک نوع ترانسفورماتور ممکن است برای ساختار دیگری مناسب نباشد.
—
کاربرد در کوره القایی
کوره القایی یکی از کاربردهایی است که انتخاب ماده عایق در آن باید با دقت بیشتری انجام شود.
رزین در این محیط ممکن است هم‌زمان با:
– دمای بالا،
– سیکل‌های مکرر حرارتی،
– ارتعاش،
– تنش مکانیکی،
– میدان الکتریکی،
روبرو شود.
در چنین شرایطی مقاومت حرارتی واقعی و رفتار پس از سیکل‌های حرارتی اهمیت بیشتری از یک عدد ساده در دیتاشیت دارد.
برای تعمیر عایق کوره القایی، همچنین باید مشخص شود که خرابی صرفاً سطحی است یا به ساختار اصلی عایق آسیب رسیده است.
—
اپوکسی پادنار 8119 و مقایسه با اکریلیک
طبق اطلاعات مرجع ارائه‌شده برای رزین اپوکسی عایق برق پادنار 8119، آزمون نمونه‌ای با ضخامت یک میلی‌متر روی مقره چرخی انجام شده است.
نتایج اعلام‌شده عبارت‌اند از:
شرایط آزمون| نتیجه اعلام‌شده
ولتاژ شکست در حالت خشک| ۲۱ کیلوولت
ولتاژ شکست در حالت مرطوب| ۱۴ کیلوولت
تحمل یک‌دقیقه‌ای در حالت خشک| ۳٫۵ کیلوولت
تحمل یک‌دقیقه‌ای در حالت مرطوب| ۲٫۵ کیلوولت
این اعداد مربوط به همان نمونه و شرایط آزمون اعلام‌شده هستند.
بنابراین برای مقایسه 8119 با یک رزین اکریلیک، لازم است آزمون اکریلیک نیز با شرایط قابل مقایسه انجام شود.
—
آیا عدد ۲۱ کیلوولت به معنای تحمل ۲۱ کیلوولت است؟
خیر.
این نکته آن‌قدر مهم است که باید جداگانه مورد تأکید قرار گیرد.
اگر نمونه‌ای در یک آزمون در ۲۱ کیلوولت دچار شکست شود، این عدد به معنای آن نیست که همان پوشش می‌تواند در یک تجهیز واقعی، بدون بررسی سایر شرایط، به صورت دائم در ۲۱ کیلوولت کار کند.
در سیستم واقعی عواملی مانند:
– اضافه‌ولتاژ،
– هندسه میدان،
– فاصله هوایی،
– فاصله خزشی،
– ضخامت،
– رطوبت،
– دما،
– تخلیه جزئی،
– کیفیت اجرا،
وجود دارند.
—
چگونه اپوکسی و اکریلیک را واقعاً مقایسه کنیم؟
اگر هدف انتخاب ماده برای یک پروژه واقعی باشد، پیشنهاد فنی این است که دو محصول مشخص انتخاب شوند و نه صرفاً دو خانواده رزینی.
سپس برای هر دو محصول اطلاعات زیر جمع‌آوری شود:
۱. استقامت دی‌الکتریک
۲. مقاومت عایقی
۳. جذب آب یا رفتار در رطوبت
۴. مقاومت حرارتی
۵. چسبندگی
۶. سختی و انعطاف‌پذیری
۷. سیکل حرارتی
۸. مقاومت شیمیایی
۹. تخلیه جزئی، در صورت ارتباط با کاربرد
۱۰. عمر یا نتایج پیرشدگی
در این صورت مقایسه از حالت تبلیغاتی خارج شده و به یک مقایسه فنی تبدیل می‌شود.
—
یک نکته مهم درباره «عایق بودن»
گاهی در بازار عبارت‌هایی مانند «رزین عایق»، «پوشش عایق برق» یا «رزین ولتاژ بالا» برای محصولات مختلف استفاده می‌شود.
اما برای یک پروژه صنعتی، این عبارات باید با داده آزمایشگاهی پشتیبانی شوند.
در مورد یک محصول مشخص، بهتر است پرسیده شود:
در چه ضخامت و تحت چه شرایطی آزمایش شده است؟
این سؤال معمولاً از خود عنوان محصول اطلاعات بیشتری به خریدار می‌دهد.
—
اپوکسی یا اکریلیک؛ کدام را انتخاب کنیم؟
پاسخ باید براساس کاربرد داده شود.
اگر هدف ایجاد یک لایه سخت، چسبنده و نسبتاً پایدار برای حفاظت یا تثبیت قطعه باشد، یک اپوکسی مهندسی‌شده می‌تواند مورد توجه قرار گیرد.
اگر هدف اصلی پوشش محافظ سطحی، شرایط جوی یا ویژگی‌هایی باشد که محصول اکریلیک برای آن طراحی شده است، اکریلیک می‌تواند مطرح شود.
اما در کاربردهای عایق الکتریکی حساس، این انتخاب باید با آزمون‌های واقعی تکمیل شود.
به بیان ساده‌تر، نام رزین نقطه شروع بررسی است، نه نتیجه بررسی.
—
جمع‌بندی
رزین اپوکسی عایق برق و رزین‌های اکریلیک هر دو می‌توانند در صنایع برق حضور داشته باشند، اما کاربرد و طراحی آن‌ها الزاماً یکسان نیست.
اپوکسی معمولاً در شرایطی مورد توجه قرار می‌گیرد که علاوه بر خواص الکتریکی، چسبندگی و ایجاد یک لایه نسبتاً سخت اهمیت داشته باشد. اکریلیک نیز می‌تواند در برخی پوشش‌های محافظ و محیطی، بسته به فرمولاسیون، عملکرد مناسبی داشته باشد.
در انتخاب برای ولتاژ متوسط یا بالا، بهتر است به جای تصمیم‌گیری بر اساس نام خانواده رزین، اطلاعات آزمون محصول مشخص بررسی شود.
در مورد اپوکسی پادنار 8119، طبق اطلاعات مرجع ارائه‌شده، نمونه یک میلی‌متری روی مقره چرخی در حالت خشک دارای ولتاژ شکست اعلام‌شده ۲۱ کیلوولت و در حالت مرطوب ۱۴ کیلوولت بوده است. همچنین تحمل یک‌دقیقه‌ای نمونه در شرایط اعلام‌شده ۳٫۵ کیلوولت خشک و ۲٫۵ کیلوولت مرطوب گزارش شده است.
این نتایج، مشخصات همان آزمون هستند و نباید بدون طراحی و ارزیابی مهندسی به عنوان ولتاژ کاری مجاز یک تجهیز تفسیر شوند.
در نهایت، برای یک سیستم عایق واقعی، کیفیت ماده، آماده‌سازی سطح، ضخامت، روش اجرا، نبود حفره و ترک، شرایط حرارتی و رطوبتی و طراحی الکتریکی تجهیز همگی در کنار یکدیگر تعیین‌کننده‌اند.
مشاوره فنی رزین اپوکسی عایق برق پادنار 8119: ۰۹۲۲۱۶۰۹۵۰۹
۰ دیدگاه