اپوکسی عایق الکتریکی 85
فصل ۸۵ ـ اثر حلال‌ها، رقیق‌کننده‌ها و مواد فرار بر رزین اپوکسی عایق برق؛ از فرآیند اجرا تا عملکرد نهایی
جهت مشاوره رایگان تماس بگیرید 09221696509
مقدمه
در بسیاری از سیستم‌های پوششی و رزینی، برای تنظیم ویسکوزیته یا آسان‌تر شدن اعمال، از حلال یا رقیق‌کننده استفاده می‌شود. اما در عایق‌های الکتریکی، این موضوع حساس‌تر از یک پوشش معمولی است. هر ماده‌ای که به فرمول رزین اضافه می‌شود، ممکن است بر فرآیند پخت، چسبندگی، تخلخل، جذب رطوبت، خواص دی‌الکتریک و دوام نهایی اثر بگذارد. به همین دلیل «رقیق‌تر شدن رزین» الزاماً به معنای «اجرای بهتر عایق» نیست. در یک سیستم عایق الکتریکی، هدف نهایی ایجاد ساختاری یکنواخت، متراکم و پایدار است. اگر ماده فرار پس از اجرا از رزین خارج شود و جای خالی ایجاد کند، همین فرآیند می‌تواند یک مزیت ظاهری در زمان اجرا را به یک نقص جدی در محصول نهایی تبدیل کند.
برای خرید محصول کلیک کنید
۱. حلال چیست؟
حلال ماده‌ای است که می‌تواند ماده دیگری را در خود حل یا پراکنده کند و معمولاً در شرایط مشخص قابلیت تبخیر دارد. در سیستم‌های رزینی، حلال ممکن است برای کاهش ویسکوزیته، بهبود خیس‌شوندگی یا تنظیم فرآیند اعمال استفاده شود. اما وجود حلال در فرمول نهایی همیشه مطلوب نیست.
—
۲. رقیق‌کننده چیست؟
رقیق‌کننده ماده‌ای است که برای کاهش ویسکوزیته یا تغییر رفتار جریان رزین مورد استفاده قرار می‌گیرد و رقیق‌کننده می‌تواند واکنش‌پذیر یا غیرواکنش‌پذیر باشد. این دو گروه از نظر رفتار پس از پخت تفاوت اساسی دارند.
—
۳. رقیق‌کننده واکنش‌پذیر
رقیق‌کننده واکنش‌پذیر می‌تواند در فرآیند پخت وارد ساختار شبکه پلیمری شود. در نتیجه برخلاف یک حلال معمولی، الزاماً پس از پخت به‌صورت مستقل از سیستم خارج نمی‌شود. اما این ماده نیز می‌تواند خواص رزین را تغییر دهد و باید با فرمولاسیون سازگار باشد.
—
۴. رقیق‌کننده غیرواکنش‌پذیر
این نوع ماده معمولاً بخشی از شبکه پلیمری نمی‌شود. اگر پس از اجرا از سیستم خارج شود، ممکن است جمع‌شدگی یا ایجاد فضای خالی به دنبال داشته باشد. بنابراین استفاده از آن در عایق‌های حساس باید با احتیاط زیادی انجام شود.
—
۵. چرا حلال در عایق برق اهمیت دارد؟
رزین عایق باید ساختاری نسبتاً یکنواخت ایجاد کند. وجود باقی‌مانده حلال، حفره یا تخلخل می‌تواند میدان الکتریکی را تغییر دهد. در ولتاژ بالا، چنین نقص‌هایی ممکن است به تخلیه جزئی و کاهش عمر عایق منجر شوند.
—
۶. کاهش ویسکوزیته همیشه مزیت نیست
رزین با ویسکوزیته کمتر راحت‌تر جریان پیدا می‌کند. اما اگر کاهش ویسکوزیته با افزودن ماده‌ای انجام شود که عملکرد نهایی رزین را تغییر دهد، ممکن است نتیجه مطلوب نباشد. بنابراین باید بین سهولت اجرا و خواص نهایی تعادل برقرار شود.
—
۷. حلال و تبخیر
اگر حلال پس از اعمال شروع به تبخیر کند، حجم ماده کاهش می‌یابد. اگر خروج حلال کنترل نشده باشد، ممکن است منافذ یا حفره‌هایی در ساختار ایجاد شوند. این حفره‌ها از نظر الکتریکی اهمیت ویژه دارند.
—
۸. حفره ناشی از تبخیر
فرض کنیم بخشی از رزین حاوی ماده فرار باشد. پس از اعمال، ماده فرار خارج می‌شود. اگر فضای ایجادشده به‌درستی پر نشود، یک حفره داخلی باقی می‌ماند.
—
۹. حفره و میدان الکتریکی
حفره‌ای که با هوا یا گاز پر شده است، خواص الکتریکی متفاوتی نسبت به رزین جامد دارد. این اختلاف می‌تواند میدان الکتریکی را در اطراف حفره تغییر دهد. در شرایط مناسب، چنین حفره‌ای می‌تواند محل شروع تخلیه جزئی باشد.
—
۱۰. حلال و تخلیه جزئی
خود حلال الزاماً باعث تخلیه جزئی نمی‌شود. اما اگر تبخیر آن باعث ایجاد حفره، تخلخل یا فصل مشترک ضعیف شود، خطر نقص الکتریکی افزایش پیدا می‌کند. بنابراین اثر حلال بیشتر باید از دیدگاه ساختار نهایی بررسی شود.
—
۱۱. حلال باقی‌مانده
اگر بخشی از حلال پس از پخت در رزین باقی بماند، خواص ماده ممکن است با حالت طراحی‌شده متفاوت شود. باقی‌مانده مواد فرار می‌تواند بر نرم‌شدگی، چسبندگی و پایداری حرارتی نیز اثر بگذارد.
—
۱۲. پخت رزین
پخت اپوکسی یک واکنش شیمیایی است که شبکه پلیمری را ایجاد می‌کند. وجود ماده‌ای ناسازگار با سیستم می‌تواند این واکنش را تغییر دهد. بنابراین هر رقیق‌کننده‌ای را نمی‌توان به‌صورت آزادانه به رزین اضافه کرد.
—
۱۳. اختلال در پخت
برخی مواد ممکن است واکنش رزین و هاردنر را کند یا مختل کنند. در نتیجه ممکن است سطح ظاهراً خشک شود اما ساختار داخلی هنوز به درجه پخت مورد نظر نرسیده باشد. این مسئله برای عایق‌های الکتریکی بسیار مهم است.
—
۱۴. پخت ناقص و مقاومت عایقی
رزین با پخت ناقص می‌تواند خواص الکتریکی متفاوتی داشته باشد. جذب رطوبت، چسبندگی و خواص مکانیکی نیز ممکن است تغییر کنند. بنابراین کنترل درجه پخت اهمیت دارد.
—
۱۵. پخت بیش از حد
پخت بیش از حد نیز همیشه به معنای عملکرد بهتر نیست. شرایط دمایی شدید می‌تواند باعث ایجاد تنش حرارتی یا تغییر ساختار شود. فرآیند پخت باید بر اساس فرمولاسیون واقعی تعیین شود.
—
۱۶. زمان تبخیر
اگر سیستم حاوی حلال باشد، زمان کافی برای خروج ماده فرار اهمیت دارد. اعمال لایه ضخیم ممکن است خروج حلال را دشوارتر کند. در چنین شرایطی ممکن است سطح سریع‌تر از داخل خشک یا سفت شود.
—
۱۷. لایه ضخیم و حلال
در لایه‌های ضخیم، مسیر خروج مواد فرار طولانی‌تر می‌شود. اگر تبخیر سریع سطحی اتفاق بیفتد، امکان ایجاد نقص داخلی وجود دارد. بنابراین ضخامت لایه و سرعت خشک‌شدن باید متناسب باشند.
—
۱۸. حلال و شره
کاهش ویسکوزیته ممکن است احتمال شره‌کردن را افزایش دهد. در سطوح عمودی، رزین بسیار روان می‌تواند ضخامت یکنواختی ایجاد نکند. این مسئله هم کیفیت مکانیکی و هم کیفیت الکتریکی را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
—
۱۹. کاهش ضخامت واقعی
اگر بخشی از حجم اولیه به دلیل تبخیر خارج شود، ضخامت نهایی ممکن است کمتر از ضخامت هنگام اعمال باشد. به همین دلیل در پوشش‌های حاوی مواد فرار، تفاوت ضخامت تر و خشک اهمیت زیادی دارد.
—
۲۰. اندازه‌گیری ضخامت خشک
برای یک پوشش عایق، ضخامت نهایی اهمیت بیشتری از ضخامت لحظه اعمال دارد. بنابراین اگر سیستم دارای مواد فرار باشد، باید ضخامت پس از تکمیل فرآیند مورد ارزیابی قرار گیرد.
—
۲۱. حلال و چسبندگی
وجود حلال می‌تواند در زمان اجرا خیس‌شوندگی سطح را بهتر کند. اما اگر پس از پخت باقی‌مانده نامناسب داشته باشد، ممکن است چسبندگی نهایی کاهش پیدا کند. در نتیجه باید اثر کوتاه‌مدت و بلندمدت آن جداگانه بررسی شود.
—
۲۲. زیرلایه فلزی
در فلزات، آلودگی، روغن و رطوبت می‌توانند چسبندگی را کاهش دهند. حلال نمی‌تواند جایگزین آماده‌سازی صحیح سطح شود. پاک‌کردن ظاهری سطح نیز الزاماً به معنی آماده بودن آن برای عایق‌کاری نیست.
—
۲۳. خطر باقی‌ماندن روغن
برخی مواد پاک‌کننده ممکن است خودشان باقی‌مانده‌ای روی سطح ایجاد کنند. اگر چنین لایه‌ای بین فلز و رزین قرار گیرد، چسبندگی ممکن است کاهش پیدا کند. بنابراین نوع پاک‌کننده باید متناسب با فرآیند انتخاب شود.
—
۲۴. ناسازگاری شیمیایی
هر حلالی با هر رزینی سازگار نیست. ممکن است حلال باعث تغییر ساختار، کدر شدن، ژله‌ای شدن یا جدایش اجزای رزین شود. به همین دلیل سازگاری باید پیش از اجرای صنعتی بررسی شود.
—
۲۵. حلال و هاردنر
هاردنر نیز یک جزء شیمیایی حساس است. رقیق‌کننده نامناسب ممکن است واکنش هاردنر با رزین را تغییر دهد. در سیستم‌های دو جزئی، این مسئله می‌تواند مستقیماً بر کیفیت پخت اثر بگذارد.
برای خرید محصول کلیک کنید
۲۶. نسبت اختلاط
اضافه کردن رقیق‌کننده به رزین باعث تغییر جرم و حجم سیستم می‌شود. بنابراین نباید نسبت رزین و هاردنر را بدون توجه به فرمولاسیون جدید تغییر داد. هر تغییر فرمول باید به‌صورت مهندسی‌شده انجام شود.
—
۲۷. حلال و استقامت دی‌الکتریک
کاهش ویسکوزیته به‌تنهایی نشان‌دهنده بهبود استقامت دی‌الکتریک نیست. اگر افزودن حلال باعث ایجاد تخلخل یا کاهش چگالی ساختار شود، ممکن است نتیجه کاملاً برعکس باشد. بنابراین خواص الکتریکی باید پس از تغییر فرمول به‌طور مستقل آزمایش شوند.
—
۲۸. حلال و مقاومت عایقی
باقی‌مانده مواد فرار یا ناخالصی‌ها ممکن است بر مقاومت عایقی اثر بگذارند. شدت این اثر به نوع ماده و مقدار آن وابسته است. به همین دلیل نمی‌توان یک مقدار عمومی برای همه حلال‌ها ارائه کرد.
—
۲۹. حلال و ثابت دی‌الکتریک
هر ماده دارای ویژگی‌های دی‌الکتریک خاص خود است. ورود یک ماده جدید به رزین می‌تواند خواص دی‌الکتریک مخلوط را تغییر دهد. در کاربردهای حساس، ثابت دی‌الکتریک و تانژانت دلتا باید پس از تغییر فرمول بررسی شوند.
—
۳۰. حلال و تانژانت دلتا
اگر ماده افزودنی باعث افزایش تلفات دی‌الکتریک شود، در شرایط AC و فرکانس مشخص می‌تواند اهمیت پیدا کند. بنابراین تغییر فرمول رزین باید از نظر تلفات دی‌الکتریک نیز ارزیابی شود.
—
۳۱. حلال و جذب رطوبت
برخی تغییرات ساختاری می‌توانند نفوذپذیری یا جذب رطوبت را افزایش دهند. اگر حلال موجب ایجاد ریزتخلخل شود، آب نیز ممکن است آسان‌تر وارد ساختار شود. این موضوع می‌تواند اثرات ثانویه الکتریکی ایجاد کند.
—
۳۲. حلال و پیرشدگی
ممکن است یک رزین بلافاصله پس از اجرا عملکرد قابل قبولی داشته باشد، اما در طول زمان رفتار آن تغییر کند. پیرشدگی حرارتی، رطوبتی و الکتریکی می‌تواند نقص‌های کوچک را آشکارتر کند. به همین دلیل ارزیابی دوام اهمیت دارد.
—
۳۳. تغییر حجم
خروج ماده فرار می‌تواند باعث کاهش حجم شود. این جمع‌شدگی ممکن است در لایه ضخیم یا در اطراف اتصالات تنش ایجاد کند. در نتیجه حلال می‌تواند علاوه بر اثر الکتریکی، اثر مکانیکی نیز داشته باشد.
—
۳۴. تنش ناشی از جمع‌شدگی
اگر رزین به زیرلایه چسبیده باشد، جمع‌شدگی آزادانه امکان‌پذیر نیست. در نتیجه تنش در فصل مشترک ایجاد می‌شود. در طول زمان این تنش می‌تواند در شرایط نامناسب به ترک یا جداشدگی کمک کند.
—
۳۵. ترک‌های ناشی از فرآیند
ترک ممکن است در ابتدا بسیار کوچک باشد. اما در حضور رطوبت و میدان الکتریکی می‌تواند به یک مسیر بالقوه برای تخریب تبدیل شود. به همین دلیل کنترل فرآیند اجرا از اهمیت زیادی برخوردار است.
—
۳۶. مواد فرار و فشار داخلی
در برخی ساختارهای بسته، خروج مواد فرار می‌تواند فشار داخلی یا جابه‌جایی موضعی ایجاد کند. این مسئله در قطعات محصور و ضخیم اهمیت بیشتری دارد.
—
۳۷. Potting بدون حلال
در بسیاری از کاربردهای ریختگی و Potting حساس، استفاده از سیستم‌هایی که برای کاربرد مورد نظر بدون نیاز به حلال طراحی شده‌اند می‌تواند مزایای فرآیندی داشته باشد. اما این موضوع باید بر اساس فرمولاسیون و مشخصات واقعی محصول تصمیم‌گیری شود.
—
۳۸. تفاوت پوشش حلال‌پایه و بدون حلال
پوشش حلال‌پایه معمولاً رفتار خشک‌شدن متفاوتی با سیستم بدون حلال دارد. در اولی بخشی از فرآیند به خروج مواد فرار مربوط می‌شود. در دومی، تغییرات اصلی بیشتر به واکنش و پخت سیستم مربوط است.
—
۳۹. VOC
برخی حلال‌ها ترکیبات آلی فرار یا VOC ایجاد می‌کنند. VOC علاوه بر مسائل ایمنی و محیط‌زیستی، از دیدگاه فرآیند نیز اهمیت دارد. تهویه مناسب و رعایت دستورالعمل ایمنی برای سیستم‌های حاوی حلال ضروری است.
—
۴۰. ایمنی در برابر آتش
برخی حلال‌ها قابل اشتعال هستند. بنابراین استفاده از آنها در محیط کار باید با توجه به نقطه اشتعال، تهویه، منابع جرقه و الزامات ایمنی انجام شود. این موضوع در محیط‌های صنعتی اهمیت ویژه‌ای دارد.
—
۴۱. تهویه
تهویه مناسب می‌تواند به خروج بخارات کمک کند. اما تهویه بیش از حد یا جریان شدید هوا نیز ممکن است شرایط سطحی نامناسبی ایجاد کند. روش کار باید بر اساس نوع محصول و دستورالعمل سازنده باشد.
—
۴۲. دمای اجرا
افزایش دما معمولاً تبخیر را تغییر می‌دهد. از طرف دیگر دما می‌تواند ویسکوزیته و سرعت واکنش پخت را نیز تحت تأثیر قرار دهد. بنابراین دمای اجرا باید با فرآیند واقعی سازگار باشد.
—
۴۳. رطوبت محیط
رطوبت می‌تواند با برخی سیستم‌های رزینی و حلال‌ها رفتار متفاوتی داشته باشد. وجود رطوبت در زمان اعمال نیز ممکن است چسبندگی یا کیفیت سطح را تحت تأثیر قرار دهد. کنترل شرایط محیطی به‌خصوص در عایق‌کاری الکتریکی اهمیت دارد.
—
۴۴. استفاده از رقیق‌کننده متفرقه
یکی از اشتباهات رایج، اضافه کردن حلال موجود در کارگاه به رزین برای رقیق کردن آن است. حتی اگر رزین از نظر ظاهری رقیق‌تر و روان‌تر شود، این کار می‌تواند ترکیب شیمیایی و خواص نهایی را تغییر دهد. در عایق‌های الکتریکی، چنین تغییری بدون آزمون نباید انجام شود.
—
۴۵. استون، تینر و حلال‌های عمومی
حلال‌های عمومی مانند استون یا انواع تینر را نباید به‌صورت پیش‌فرض برای رقیق کردن هر رزین اپوکسی مناسب دانست. سازگاری شیمیایی، سرعت تبخیر و اثر بر پخت باید مشخص باشد. ممکن است یک حلال برای تمیزکاری مناسب باشد اما برای رقیق‌کردن رزین کاملاً نامناسب باشد.
—
۴۶. تمیزکاری ابزار با حلال
کاربرد حلال برای تمیز کردن ابزار با اضافه کردن همان حلال به رزین تفاوت دارد. این دو فرآیند نباید با یکدیگر اشتباه گرفته شوند. حتی باقی‌ماندن مقدار کمی حلال روی ابزار می‌تواند در بعضی شرایط وارد مخلوط رزین شود.
—
۴۷. کنترل کیفیت مواد فرار
در یک فرآیند صنعتی باید مشخص باشد که آیا محصول اصولاً حاوی حلال است یا خیر. در صورت وجود مواد فرار، مشخصات آنها و شرایط خشک‌شدن باید از مستندات محصول استخراج شود. این اطلاعات را نمی‌توان صرفاً از ظاهر رزین تشخیص داد.
—
۴۸. رزین اپوکسی پادنار 8119
در مورد رزین اپوکسی عایق برق پادنار 8119 نیز نباید بدون استناد به دستورالعمل رسمی محصول، حلال یا رقیق‌کننده خاصی پیشنهاد کرد. اگر محصول برای استفاده مستقیم طراحی شده باشد، افزودن ماده دیگری می‌تواند خواص آن را تغییر دهد. بنابراین هرگونه رقیق‌سازی باید فقط بر اساس دستورالعمل فنی سازنده یا آزمون معتبر انجام شود.
—
۴۹. آزمون پس از تغییر فرمول
اگر در فرمول رزین تغییری ایجاد شود، منطقی است که خواص اصلی دوباره بررسی شوند. از جمله:
– ضخامت نهایی؛
– چسبندگی؛
– مقاومت عایقی؛
– استقامت دی‌الکتریک؛
– تخلیه جزئی در کاربردهای حساس؛
– جذب رطوبت؛
– رفتار حرارتی؛
– و دوام پس از پیرشدگی.
—
۵۰. جمع‌بندی
حلال و رقیق‌کننده می‌توانند در برخی سیستم‌های رزینی نقش مهمی در فرآیند اجرا داشته باشند، اما در عایق‌های الکتریکی نباید صرفاً با هدف روان‌تر شدن رزین به کار گرفته شوند. تبخیر مواد فرار، ایجاد حفره، کاهش ضخامت خشک، تغییر درجه پخت، افزایش جمع‌شدگی، تغییر چسبندگی و تغییر خواص دی‌الکتریک از جمله پیامدهایی هستند که باید در صورت استفاده از چنین موادی بررسی شوند. به‌خصوص در عایق‌های ولتاژ متوسط و بالا، یک حفره بسیار کوچک می‌تواند از نظر الکتریکی بسیار مهم‌تر از چیزی باشد که از نظر ظاهری به نظر می‌رسد.
بنابراین اصل مهم این است که هر ماده‌ای که به رزین اپوکسی عایق برق اضافه می‌شود باید از نظر شیمیایی، فرآیندی، حرارتی و الکتریکی سازگار باشد. در مورد رزین اپوکسی عایق برق پادنار 8119 نیز تا زمانی که دستورالعمل رسمی محصول یا گزارش آزمون مشخصی در اختیار نباشد، نباید نوع یا مقدار حلال و رقیق‌کننده خاصی را به‌عنوان دستورالعمل اجرایی معرفی کرد. در عایق‌کاری حرفه‌ای، روانروی مناسب تنها یکی از نیازهای فرآیند است؛ هدف اصلی ایجاد یک ساختار پخت‌شده، متراکم، یکنواخت و بدون نقص است که بتواند در شرایط واقعی سرویس عملکرد پایدار داشته باشد.
۰ دیدگاه