دانشنامه جامع اپوکسی عایق الکتریکی5
5
فصل ۵: رزین اپوکسی عایق الکتریکی سخت؛ ویژگی‌ها، کاربردها و ملاحظات فنی
مقدمه
یکی از گروه‌های مهم در خانواده مواد عایق پلیمری، رزین اپوکسی عایق الکتریکی سخت است. این نوع رزین پس از پخت، ساختاری نسبتاً صلب و مقاوم ایجاد میکند و می‌تواند در برخی کاربردهای عایق‌کاری، تثبیت قطعات، پوشش‌دهی و ترمیم تجهیزات الکتریکی مورد استفاده قرار گیرد.
با این حال، «سخت بودن» به‌تنهایی به معنی مناسب‌تر بودن یک رزین برای همه کاربردهای الکتریکی نیست. در انتخاب یک اپوکسی عایق باید هم‌زمان مواردی مانند ولتاژ، دما، رطوبت، ارتعاش، انبساط حرارتی، ضخامت، چسبندگی و شرایط واقعی کار مورد بررسی قرار گیرد.
در این فصل ابتدا مفهوم اپوکسی سخت توضیح داده می‌شود و سپس مزایا، محدودیت‌ها، تفاوت آن با رزین‌های نرم‌تر و کاربردهای آن در مقره، کوره القایی، موتور، سیم‌پیچ، تابلو برق و سایر تجهیزات بررسی خواهد شد.
—
۱. منظور از اپوکسی عایق الکتریکی سخت چیست؟
وقتی از «اپوکسی سخت» صحبت می‌کنیم، منظور سیستمی است که پس از پخت، ساختاری نسبتاً صلب و دارای مقاومت مکانیکی قابل توجه ایجاد میکند.
این سختی می‌تواند حاصل:
– نوع رزین پایه،
– نوع سخت‌کننده،
– میزان شبکه‌ای شدن،
– افزودنی‌ها،
– پرکننده‌ها،
– شرایط پخت
باشد.
بنابراین سختی یک ویژگی مستقل از سایر خواص نیست.
یک رزین ممکن است سخت باشد ولی برای دمای بالا مناسب نباشد، یا مقاومت الکتریکی خوبی داشته باشد ولی در برابر ضربه عملکرد مطلوبی نداشته باشد.
—
۲. چرا اپوکسی سخت در صنعت برق استفاده می‌شود؟
در بسیاری از تجهیزات الکتریکی، ماده عایق علاوه بر جلوگیری از عبور جریان ناخواسته، باید قطعه را از نظر مکانیکی نیز تثبیت کند.
رزین سخت می‌تواند در برخی کاربردها:
– قطعات را ثابت کند،
– فضای خالی را پر کند،
– از نفوذ رطوبت جلوگیری کند،
– سطح را محافظت کند،
– مقاومت مکانیکی ایجاد کند،
– مسیرهای ناخواسته سطحی را کاهش دهد.
البته میزان اثرگذاری به فرمولاسیون، روش اجرا و شرایط کار بستگی دارد.
—
۳. سختی بالا چه مزیتی ایجاد میکند؟
یکی از مزایای ساختار سخت، حفظ شکل و موقعیت لایه یا قطعه پس از پخت است.
در برخی کاربردها این ویژگی مفید است؛ به‌خصوص هنگامی که رزین باید:
– قطعه را تثبیت کند،
– ترک یا فضای خالی را پر کند،
– در برابر سایش مقاومت کند،
– یک لایه محافظ ایجاد کند،
– حرکت مکانیکی قطعات را محدود کند.
اما سختی بالا همیشه مزیت مطلق نیست.
—
۴. محدودیت رزین‌های بسیار سخت
مواد بسیار سخت ممکن است در برابر تغییر شکل‌های مکرر یا اختلاف انبساط حرارتی، تنش بیشتری ایجاد کنند.
اگر ضریب انبساط رزین و زیرلایه بسیار متفاوت باشد، تغییرات دما می‌تواند باعث ایجاد تنش در محل اتصال شود.
در شرایط نامناسب، این تنش ممکن است به:
– ترک،
– جداشدگی،
– شکست موضعی،
– ایجاد مسیر نفوذ رطوبت
منجر شود.
بنابراین برای کاربردهای حرارتی، انتخاب میزان سختی باید با شرایط واقعی تجهیز هماهنگ باشد.
—
۵. سختی و عایق بودن دو مفهوم متفاوت هستند
یکی از اشتباهات رایج این است که تصور شود هرچه رزین سخت‌تر باشد، عایق الکتریکی بهتری است.
چنین رابطه مستقیمی وجود ندارد.
سختی یک ویژگی مکانیکی است.
استقامت دی‌الکتریک یک ویژگی الکتریکی است.
ممکن است یک رزین از نظر مکانیکی بسیار سخت باشد، ولی خواص دی‌الکتریک آن برای یک کاربرد خاص کافی نباشد.
بنابراین در انتخاب اپوکسی عایق باید این دو ویژگی جداگانه بررسی شوند.
—
۶. محصول مرجع این دانشنامه؛ اپوکسی عایق برق پادنار 8119
در این دانشنامه، محصول مرجع رزین اپوکسی عایق برق پادنار کد 8119 است.
طبق اطلاعات ارائه‌شده برای این محصول:
– گواهی: وزارت نیرو – دانشکده شهید عباسپور
– شماره تأییدیه: 84-4-11
– روش اعمال مورد اشاره: یک لایه یک میلی‌متری روی سطح مقره چرخی
مشخصات الکتریکی اعلام‌شده عبارت‌اند از:
مشخصه| 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
این اعداد باید در چارچوب شرایط آزمون و نمونه مورد آزمایش تفسیر شوند.
همچنین ولتاژ شکست نمونه با «ولتاژ نامی یک تجهیز» یک مفهوم نیست و نمی‌توان صرفاً از عدد ۲۱ کیلوولت نتیجه گرفت که هر تجهیز ۲۲ کیلوولتی با هر ضخامت و شرایطی قابل استفاده است.
برای دریافت اطلاعات فنی محصول 8119، 09221696509.
—
۷. اپوکسی سخت برای ترمیم مقره
یکی از کاربردهای مهم رزین‌های عایق سخت می‌تواند تعمیر یا ترمیم برخی نواحی آسیب‌دیده تجهیزات عایقی باشد.
در مقره، رزین ممکن است برای مواردی مانند:
– پوشش سطح،
– ترمیم موضعی،
– پر کردن نواحی مشخص،
– محافظت سطحی،
– کاهش نفوذ رطوبت
مورد استفاده قرار گیرد.
اما پیش از اجرای رزین باید مشخص شود که آسیب مقره از چه نوعی است.
ترک عمیق، شکست مکانیکی، کربنی‌شدن سطح یا آسیب ساختاری الزاماً با یک پوشش سطحی قابل اصلاح نیست.
—
۸. آماده‌سازی مقره قبل از اجرای رزین
یکی از مهم‌ترین عوامل موفقیت عملیات ترمیم، آماده‌سازی سطح است.
سطح باید از مواد مزاحم مانند:
– گردوغبار،
– چربی،
– روغن،
– رطوبت،
– ذرات سست،
– آلودگی‌های سطحی
پاک شود.
در صورت وجود لایه‌های قدیمی و جداشونده، باید وضعیت آنها بررسی شود.
اجرای رزین سخت روی یک سطح ضعیف، الزاماً مشکل زیرین را حل نمی‌کند.
برای مشاوره درباره ترمیم مقره با رزین عایق، 09221696509.
—
۹. اپوکسی سخت در کوره‌های القایی
کوره‌های القایی از جمله محیط‌هایی هستند که انتخاب ماده عایق در آنها نیازمند بررسی هم‌زمان چند عامل است.
این عوامل ممکن است شامل:
– دمای بالا،
– تغییرات سریع دما،
– میدان الکتریکی،
– ارتعاش،
– تنش مکانیکی،
– رطوبت،
– شرایط سطحی
باشند.
بنابراین در این کاربرد نباید فقط به سختی رزین توجه کرد.
مهم است مشخص شود رزین در محل مورد نظر چه دمایی را تجربه میکند و آیا چرخه‌های حرارتی آن با سیستم رزینی سازگار است یا خیر.
برای بررسی کاربرد رزین در کوره‌های القایی، 09221696509.
—
۱۰. چرا سختی در کوره القایی می‌تواند مفید باشد؟
در بعضی قسمت‌های تجهیزات کوره، تثبیت مکانیکی اهمیت دارد.
رزین سخت می‌تواند پس از پخت ساختاری ایجاد کند که حرکت و جابه‌جایی بعضی اجزا را محدود کند.
اما اگر رزین بیش از حد صلب باشد و اختلاف انبساط حرارتی زیادی با زیرلایه داشته باشد، در سیکل‌های حرارتی مکرر احتمال ایجاد تنش افزایش می‌یابد.
بنابراین طراحی باید بر اساس شرایط واقعی کار انجام شود.
—
۱۱. اپوکسی سخت در سیم‌پیچ موتور
در برخی کاربردهای موتوری، رزین می‌تواند برای تثبیت سیم‌پیچ و ایجاد حفاظت مکانیکی و محیطی استفاده شود.
اما در سیم‌پیچ، رزین باید با:
– سیم عایق،
– لاک سیم،
– دمای کار،
– ارتعاش،
– انبساط حرارتی،
– روش تولید
سازگار باشد.
بنابراین اپوکسی سخت عمومی را نمی‌توان بدون بررسی جایگزین تمام انواع رزین و لاک سیم‌پیچ دانست.
—
۱۲. اپوکسی سخت و ارتعاش
در موتور، ژنراتور و تجهیزات دوار، ارتعاش اهمیت ویژه‌ای دارد.
رزین بسیار سخت می‌تواند تثبیت مکانیکی مناسبی ایجاد کند، اما اگر سیستم تحت ارتعاش دائمی باشد، سازگاری مکانیکی رزین با قطعه باید بررسی شود.
در چنین شرایطی باید میان:
سختی، چسبندگی، انعطاف‌پذیری و مقاومت خستگی
تعادل ایجاد شود.
—
۱۳. اپوکسی سخت برای ترانسفورماتور
در ترانسفورماتورها مواد رزینی می‌توانند در برخی قسمت‌ها برای:
– عایق‌کاری،
– تثبیت،
– محصورسازی،
– حفاظت سطحی
استفاده شوند.
اما نوع ترانسفورماتور، روش خنک‌کاری، دمای کار، روغن یا محیط عایقی و ساختار تجهیز اهمیت زیادی دارد.
بنابراین انتخاب رزین باید بر اساس طراحی واقعی ترانسفورماتور انجام شود.
—
۱۴. اپوکسی سخت در تابلوهای برق
در تابلوهای برق، مواد عایق می‌توانند برای محافظت از بخش‌های مشخصی از تجهیزات مورد استفاده قرار گیرند.
اما باید به مواردی مانند:
– فاصله هوایی،
– فاصله خزشی،
– دما،
– تهویه،
– رطوبت،
– آلودگی،
– سطح ولتاژ
توجه شود.
پوشاندن یک قطعه با رزین الزاماً به معنی اصلاح طراحی عایقی کل تابلو نیست.
—
۱۵. فاصله خزشی و آلودگی سطح
در تجهیزات الکتریکی، آلودگی و رطوبت روی سطح می‌تواند مسیرهای رسانا ایجاد کنند.
یک پوشش مناسب می‌تواند در برخی شرایط به حفاظت سطح کمک کند، اما طراحی عایقی باید از ابتدا بر اساس الزامات تجهیز انجام شده باشد.
بنابراین اپوکسی سخت را نباید به‌عنوان جایگزین تمام الزامات طراحی الکتریکی در نظر گرفت.
—
۱۶. اپوکسی سخت و مقاومت در برابر رطوبت
برخی سیستم‌های اپوکسی می‌توانند مقاومت مناسبی در برابر نفوذ آب و رطوبت داشته باشند.
اما میزان مقاومت به:
– ساختار شیمیایی،
– میزان پخت،
– حفره‌ها،
– ضخامت،
– شرایط محیط،
– کیفیت اجرا
وابسته است.
به همین دلیل عبارت «ضدآب» باید با مشخصات دقیق محصول و شرایط آزمون همراه باشد.
—
۱۷. اثر حباب در رزین سخت
وجود حباب در یک پوشش عایق می‌تواند اهمیت زیادی داشته باشد.
حباب‌ها می‌توانند باعث ایجاد نواحی متفاوت در ساختار عایق شوند.
در کاربردهای حساس، روش اختلاط و اعمال باید به گونه‌ای باشد که حباب تا حد امکان کنترل شود.
این موضوع به‌خصوص هنگام اجرای رزین ضخیم اهمیت بیشتری پیدا میکند.
—
۱۸. آیا می‌توان رزین سخت را با حلال رقیق کرد؟
این موضوع کاملاً به فرمولاسیون محصول بستگی دارد.
افزودن حلال به‌صورت خودسرانه ممکن است:
– زمان پخت را تغییر دهد،
– تخلخل ایجاد کند،
– خواص مکانیکی را تغییر دهد،
– مقاومت الکتریکی را تغییر دهد،
– چسبندگی را کاهش دهد.
بنابراین اگر محصول برای اجرای مستقیم طراحی شده باشد، رقیق کردن آن بدون دستورالعمل سازنده توصیه نمی‌شود.
—
۱۹. آیا افزایش سخت‌کننده باعث سخت‌تر شدن اپوکسی می‌شود؟
افزایش خودسرانه سخت‌کننده لزوماً به معنی افزایش کنترل‌شده سختی نیست.
اگر نسبت رزین و سخت‌کننده از مقدار طراحی‌شده خارج شود، ممکن است واکنش شیمیایی ناقص یا نامتعادل ایجاد شود.
در نتیجه ممکن است:
– سطح چسبناک شود،
– پخت ناقص رخ دهد،
– شکنندگی افزایش یابد،
– خواص الکتریکی تغییر کند.
بنابراین نسبت اختلاط باید طبق دستورالعمل محصول باشد.
—
۲۰. اپوکسی سخت و ضخامت لایه
ضخامت باید با کاربرد سازگار باشد.
یک لایه بسیار نازک ممکن است پوشش کافی ایجاد نکند، اما لایه بیش از حد ضخیم نیز می‌تواند مشکلاتی مانند:
– تنش داخلی،
– ترک،
– حباب،
– پخت ناقص،
– جمع‌شدگی
ایجاد کند.
در محصول مرجع 8119، ضخامت یک میلی‌متر در روش اعمال مورد اشاره برای سطح مقره چرخی آمده است.
این مقدار نباید بدون بررسی به همه کاربردها تعمیم داده شود.
—
۲۱. اپوکسی سخت و دمای بالا
یکی از پرسش‌های مهم در انتخاب اپوکسی سخت، محدوده دمایی آن است.
باید میان این مفاهیم تفاوت گذاشت:
دمای کوتاه‌مدت قابل تحمل
و
دمای کار مداوم
ممکن است رزینی بتواند یک افزایش دمای کوتاه‌مدت را تحمل کند، اما برای کار مداوم در همان دما مناسب نباشد.
در تجهیزات کوره‌ای این تفاوت بسیار مهم است.
—
۲۲. مقاومت شعله با مقاومت حرارتی یکسان نیست
اپوکسی سخت ممکن است مقاومت حرارتی خوبی داشته باشد، اما این موضوع الزاماً به معنی «نسوز بودن» یا «خودخاموش‌شونده بودن» آن نیست.
برای ادعای مقاومت شعله باید آزمون و طبقه‌بندی مربوط به محصول مشخص باشد.
بنابراین در انتخاب رزین برای محیط‌های دارای خطر آتش، باید مشخصات واقعی محصول بررسی شود.
—
۲۳. اپوکسی سخت و شوک حرارتی
شوک حرارتی یعنی تغییر نسبتاً سریع دما.
اگر رزین و زیرلایه ضریب انبساط متفاوتی داشته باشند، تغییر سریع دما می‌تواند تنش ایجاد کند.
این موضوع در تجهیزاتی مانند کوره‌ها، موتورهای صنعتی و برخی تجهیزات قدرت اهمیت دارد.
بنابراین برای کاربردهای دارای شوک حرارتی، تنها بررسی دمای حداکثری کافی نیست.
—
۲۴. کنترل کیفیت رزین سخت پس از اجرا
پس از پخت بهتر است سطح از نظر:
– ترک،
– حباب،
– جداشدگی،
– چسبندگی،
– یکنواختی،
– ضخامت،
– نقاط بدون پوشش
بررسی شود.
در پروژه‌های حساس‌تر، آزمون‌های الکتریکی و مکانیکی نیز می‌توانند در برنامه کنترل کیفیت قرار گیرند.
—
۲۵. تفاوت اپوکسی سخت و اپوکسی نرم
ویژگی| اپوکسی سخت| اپوکسی نرم‌تر
صلبیت| بیشتر| کمتر
انعطاف‌پذیری| معمولاً کمتر| معمولاً بیشتر
تثبیت مکانیکی| مناسب در کاربردهای مشخص| متفاوت
تحمل تغییر شکل| محدودتر| معمولاً بهتر
کاربرد در ارتعاش| نیازمند بررسی| ممکن است مناسب‌تر باشد
کاربرد حرارتی| وابسته به فرمولاسیون| وابسته به فرمولاسیون
این جدول یک مقایسه کلی است و خواص واقعی هر محصول باید از دیتاشیت آن استخراج شود.
—
۲۶. آیا اپوکسی سخت برای همه مقره‌ها مناسب است؟
خیر.
مقره‌ها می‌توانند از مواد و ساختارهای متفاوتی ساخته شوند و نوع آسیب آنها نیز متفاوت است.
قبل از استفاده باید مشخص شود:
– جنس مقره چیست؟
– آسیب چقدر عمیق است؟
– مقره در چه سطح ولتاژی کار میکند؟
– دمای محیط چقدر است؟
– فضای داخلی است یا بیرونی؟
– رطوبت و آلودگی چقدر است؟
– آیا آسیب مکانیکی نیز وجود دارد؟
سپس می‌توان درباره مناسب بودن سیستم رزینی تصمیم گرفت.
برای بررسی موردی مقره، 09221696509.
—
۲۷. آیا اپوکسی سخت جایگزین عایق اصلی تجهیز است؟
در بسیاری از موارد، رزین بخشی از سیستم عایقی است و نباید آن را به‌تنهایی معادل کل سیستم عایق تجهیز دانست.
عملکرد نهایی یک تجهیز به مجموعه‌ای از عوامل بستگی دارد:
طراحی + فاصله عایقی + ماده عایق + ضخامت + محیط + کیفیت ساخت + نگهداری
بنابراین استفاده از رزین باید در چارچوب طراحی تجهیز انجام شود.
—
۲۸. چه زمانی اپوکسی سخت انتخاب مناسبی است؟
اپوکسی سخت می‌تواند برای کاربردهایی مناسب باشد که در آنها نیاز به ترکیبی از:
– عایق‌کاری،
– چسبندگی،
– تثبیت مکانیکی،
– مقاومت سطحی،
– محافظت محیطی
وجود دارد.
اما انتخاب نهایی باید بر اساس شرایط واقعی کاربرد انجام شود.
—
۲۹. پرسش‌های متداول
آیا اپوکسی سخت عایق برق بهتری از اپوکسی نرم است؟
نه لزوماً. سختی و استقامت دی‌الکتریک دو ویژگی متفاوت هستند.
آیا هر اپوکسی سختی برای عایق‌کاری برق مناسب است؟
خیر. باید مشخصات الکتریکی آن بررسی شود.
آیا اپوکسی سخت برای کوره القایی مناسب است؟
ممکن است در کاربردهای مشخص مورد استفاده قرار گیرد، اما باید دما، محل اجرا، چرخه حرارتی و خواص الکتریکی و مکانیکی بررسی شود.
آیا اپوکسی سخت برای تعمیر مقره مناسب است؟
بسته به جنس مقره و نوع آسیب ممکن است مناسب باشد. ابتدا باید وضعیت مقره بررسی شود.
آیا می‌توان اپوکسی سخت را با حلال رقیق کرد؟
فقط در صورتی که سازنده آن را مجاز دانسته باشد.
آیا افزایش ضخامت باعث افزایش نامحدود مقاومت الکتریکی می‌شود؟
خیر. عملکرد تابع ضخامت، کیفیت لایه، ساختار ماده و شرایط آزمون است.
—
جمع‌بندی فصل
رزین اپوکسی عایق الکتریکی سخت می‌تواند در بسیاری از کاربردهای صنعتی که به ترکیبی از عایق‌کاری و استحکام مکانیکی نیاز دارند، مورد استفاده قرار گیرد.
با این حال، سختی به‌تنهایی شاخص عایق بودن نیست. برای انتخاب صحیح باید ویژگی‌هایی مانند ولتاژ شکست، استقامت دی‌الکتریک، مقاومت رطوبتی، دمای کار، چسبندگی، ضخامت، انعطاف‌پذیری و سازگاری با زیرلایه هم‌زمان بررسی شوند.
این موضوع در کاربردهای حساس مانند تعمیر و ترمیم مقره و استفاده در تجهیزات کوره‌های القایی اهمیت بیشتری دارد.
محصول مرجع این دانشنامه، رزین اپوکسی عایق برق پادنار کد 8119 است که طبق اطلاعات ارائه‌شده دارای تأییدیه شماره 84-4-11 وزارت نیرو – دانشکده شهید عباسپور است و برای آن نتایج آزمون‌های الکتریکی خشک و مرطوب اعلام شده است.
برای دریافت مشاوره درباره انتخاب اپوکسی سخت، 09221696509.
برای بررسی استفاده از آن در ترمیم مقره، 09221696509.
برای بررسی کاربرد در کوره القایی، 09221696509.
برای دریافت اطلاعات محصول کد 8119، 09221696509.
و برای بررسی روش اجرای عایق‌کاری الکتریکی، 09221696509.
۰ دیدگاه