دانشنامه جامع اپوکسی عایق الکتریکی6
6
فصل ۶: رزین اپوکسی عایق الکتریکی نرم؛ ویژگی‌ها، کاربردها و تفاوت با اپوکسی سخت
مقدمه
در بسیاری از کاربردهای عایق‌کاری الکتریکی، هدف فقط ایجاد یک لایه سخت و صلب نیست. گاهی تجهیز در طول کار دچار ارتعاش، انبساط و انقباض حرارتی، ضربه یا تغییر شکل جزئی می‌شود. در چنین شرایطی، استفاده از یک سیستم رزینی با انعطاف‌پذیری بیشتر می‌تواند از نظر مکانیکی اهمیت پیدا کند.
به همین دلیل در کنار اپوکسی‌های سخت، خانواده‌ای از سیستم‌های اپوکسی با رفتار نرم‌تر یا انعطاف‌پذیرتر نیز وجود دارند.
البته باید توجه داشت که اصطلاح «اپوکسی نرم» یک طبقه‌بندی واحد و استاندارد برای تمام محصولات بازار نیست. میزان سختی، مدول، انعطاف‌پذیری و رفتار حرارتی هر محصول باید از مشخصات فنی همان محصول مشخص شود.
نکته مهم دیگر این است که نرم‌تر بودن به معنی عایق الکتریکی بهتر یا بدتر بودن نیست. خواص مکانیکی و خواص الکتریکی باید جداگانه ارزیابی شوند.
—
۱. اپوکسی عایق الکتریکی نرم چیست؟
منظور از اپوکسی نرم یا انعطاف‌پذیر، سیستمی است که پس از پخت نسبت به یک اپوکسی بسیار سخت، قابلیت تغییر شکل بیشتری دارد.
این رفتار ممکن است با استفاده از:
– نوع خاص رزین،
– سخت‌کننده مناسب،
– اصلاح‌کننده‌های انعطاف‌پذیری،
– افزودنی‌های مخصوص،
– طراحی متفاوت شبکه پلیمری
ایجاد شود.
هدف از این طراحی می‌تواند کاهش شکنندگی و افزایش توانایی پوشش برای تحمل تغییر شکل‌های محدود باشد.
—
۲. آیا اپوکسی نرم واقعاً «نرم» است؟
در بسیاری از موارد، عبارت «نرم» نسبی است.
برای مثال ممکن است یک رزین نسبت به یک اپوکسی صلب، انعطاف‌پذیرتر باشد، اما همچنان پس از پخت یک ماده جامد و مقاوم باشد.
بنابراین هنگام خرید بهتر است به جای اتکا به واژه‌هایی مانند:
نرم، انعطاف‌پذیر، الاستیک
به داده‌های فنی مانند:
– سختی،
– مدول،
– ازدیاد طول،
– استحکام کششی،
– دمای کار،
– مقاومت حرارتی
توجه شود.
—
۳. چرا انعطاف‌پذیری در عایق برق اهمیت دارد؟
یک تجهیز الکتریکی ممکن است در طول کار دائماً در معرض تغییرات دمایی قرار داشته باشد.
با افزایش دما، مواد منبسط می‌شوند و با کاهش دما منقبض می‌شوند.
اگر رزین بسیار صلب باشد و زیرلایه رفتار حرارتی متفاوتی داشته باشد، ممکن است در محل اتصال تنش ایجاد شود.
رزین انعطاف‌پذیرتر می‌تواند در برخی شرایط توانایی بیشتری برای تحمل این تغییرات داشته باشد.
البته این موضوع به معنی مناسب بودن هر رزین نرم برای کاربرد حرارتی نیست.
—
۴. انعطاف‌پذیری و عایق الکتریکی دو ویژگی متفاوت هستند
یکی از مهم‌ترین نکات در انتخاب رزین عایق این است که:
انعطاف‌پذیری ≠ استقامت دی‌الکتریک
یک رزین می‌تواند انعطاف‌پذیر باشد اما برای ولتاژ موردنظر مناسب نباشد.
همچنین یک رزین بسیار سخت می‌تواند خواص دی‌الکتریک مناسبی داشته باشد.
بنابراین باید برای هر محصول، مشخصات الکتریکی و مکانیکی به‌طور جداگانه بررسی شوند.
—
۵. محصول مرجع دانشنامه؛ رزین اپوکسی عایق برق پادنار 8119
محصول مرجع این دانشنامه رزین اپوکسی عایق برق پادنار کد 8119 است.
طبق اطلاعات ارائه‌شده:
گواهی: وزارت نیرو – دانشکده شهید عباسپور
شماره تأییدیه: 84-4-11
روش اعمال مورد اشاره: یک لایه یک میلی‌متری روی سطح مقره چرخی.
نتایج الکتریکی اعلام‌شده:
مشخصه| مقدار
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 داده‌ها مربوط به شرایط آزمون اعلام‌شده هستند و نباید بدون توجه به روش آزمون به سایر ضخامت‌ها یا تجهیزات تعمیم داده شوند.
همچنین این نتایج به‌تنهایی تعیین‌کننده ولتاژ نامی یک تجهیز کامل نیستند.
برای دریافت اطلاعات فنی محصول 8119، 09221696509.
—
۶. تفاوت اپوکسی نرم و سخت
تفاوت اصلی را می‌توان از منظر رفتار مکانیکی بررسی کرد.
ویژگی| اپوکسی سخت| اپوکسی انعطاف‌پذیرتر
صلبیت| بیشتر| کمتر
تغییر شکل| کمتر| بیشتر
مقاومت در برابر شکنندگی| وابسته به فرمول| معمولاً بیشتر
تثبیت مکانیکی| مناسب در کاربردهای خاص| متفاوت
تحمل حرکت نسبی| محدودتر| معمولاً بیشتر
کاربرد حرارتی| وابسته به محصول| وابسته به محصول
این جدول یک مقایسه عمومی است و خواص واقعی هر سیستم باید از دیتاشیت استخراج شود.
—
۷. اپوکسی نرم در سیم و کابل
در برخی کاربردهای سیم و کابل، لایه عایق ممکن است در معرض:
– خم‌شدن،
– لرزش،
– کشش،
– تغییرات دما
قرار گیرد.
در چنین شرایطی، انعطاف‌پذیری پوشش می‌تواند یک ویژگی مطلوب باشد.
اما رزین مورد استفاده باید علاوه بر انعطاف‌پذیری، از نظر:
– استقامت الکتریکی،
– چسبندگی،
– دمای کار،
– مقاومت محیطی
نیز مناسب باشد.
—
۸. اپوکسی نرم در سیم‌پیچ
سیم‌پیچ موتور و ژنراتور ممکن است در هنگام کار دچار ارتعاش و چرخه حرارتی شود.
در چنین شرایطی، یک سیستم بیش از حد شکننده می‌تواند در معرض ترک قرار گیرد.
به همین دلیل در برخی کاربردها، رفتار مکانیکی رزین اهمیت زیادی پیدا میکند.
با این حال، برای سیم‌پیچ باید سازگاری رزین با سیستم عایقی کامل بررسی شود و صرفاً انعطاف‌پذیر بودن محصول کافی نیست.
برای بررسی رزین مناسب سیم‌پیچ، 09221696509.
—
۹. اپوکسی نرم در موتورهای الکتریکی
موتور الکتریکی ترکیبی از اجزای الکتریکی و مکانیکی است.
رزین مورد استفاده ممکن است با:
– سیم‌پیچ،
– هسته،
– لاک،
– اتصالات،
– ارتعاش موتور
در تماس باشد.
اگر رزین در طول کار دچار ترک یا جداشدگی شود، عملکرد عایقی می‌تواند تحت تأثیر قرار گیرد.
به همین دلیل باید میان استحکام و انعطاف‌پذیری تعادل مناسبی وجود داشته باشد.
—
۱۰. اپوکسی نرم و انبساط حرارتی
فرض کنیم رزین روی یک فلز اجرا شده باشد.
فلز و رزین معمولاً ضریب انبساط حرارتی یکسانی ندارند.
با افزایش دما:
فلز منبسط می‌شود + رزین نیز منبسط می‌شود
اما اگر مقدار این انبساط‌ها متفاوت باشد، در محل اتصال تنش ایجاد می‌شود.
یک سیستم انعطاف‌پذیرتر ممکن است بتواند بخشی از این اختلاف حرکت را بهتر تحمل کند.
—
۱۱. اپوکسی نرم در کوره‌های القایی
در کوره‌های القایی، چرخه‌های حرارتی ممکن است شدید باشند.
به همین دلیل در چنین محیطی نباید صرفاً بر اساس برچسب «اپوکسی نرم» یا «اپوکسی سخت» تصمیم گرفت.
باید مشخص شود:
– دمای واقعی سطح چقدر است؟
– دمای داخلی لایه چقدر است؟
– تغییر دما با چه سرعتی اتفاق می‌افتد؟
– چند چرخه حرارتی وجود دارد؟
– ماده روی چه زیرلایه‌ای اعمال می‌شود؟
– میدان الکتریکی در محل چگونه است؟
در نتیجه، انعطاف‌پذیری فقط یکی از پارامترهای تصمیم‌گیری است.
برای بررسی فنی کاربرد اپوکسی در کوره القایی، 09221696509.
—
۱۲. آیا اپوکسی نرم برای ترمیم مقره مناسب است؟
پاسخ به جنس مقره و نوع آسیب بستگی دارد.
در برخی ترمیم‌ها ممکن است نیاز به ماده‌ای باشد که:
– چسبندگی بالا داشته باشد،
– ترک نخورد،
– با تغییرات دما سازگار باشد،
– در برابر رطوبت مقاومت کند.
اما در برخی آسیب‌ها ممکن است ماده صلب‌تر مورد نیاز باشد.
بنابراین انتخاب بین اپوکسی سخت و نرم باید بعد از بررسی وضعیت مقره انجام شود.
—
۱۳. ترمیم مقره و مسئله تنش حرارتی
مقره ممکن است در محیط بیرونی یا صنعتی در معرض تغییرات دمایی قرار گیرد.
اگر پوشش رزینی با زیرلایه سازگاری حرارتی نداشته باشد، احتمال ایجاد تنش در فصل مشترک افزایش می‌یابد.
این مسئله در تعمیرات قدیمی و بازسازی سطوح اهمیت زیادی دارد.
برای مشاوره درباره انتخاب سیستم رزینی برای ترمیم مقره، 09221696509.
—
۱۴. آیا اپوکسی نرم برای ولتاژ بالا مناسب است؟
«نرم بودن» به‌تنهایی درباره قابلیت تحمل ولتاژ بالا چیزی نمی‌گوید.
برای یک کاربرد ولتاژ بالا باید اطلاعاتی مانند:
– استقامت دی‌الکتریک،
– ولتاژ شکست،
– مقاومت حجمی،
– مقاومت سطحی،
– رفتار در رطوبت،
– رفتار حرارتی
بررسی شود.
بنابراین نمی‌توان صرفاً از روی انعطاف‌پذیری محصول، آن را برای ولتاژ بالا مناسب یا نامناسب دانست.
—
۱۵. نقش رطوبت در اپوکسی‌های نرم
در سیستم‌های رزینی، میزان جذب رطوبت و اثر آن بر خواص الکتریکی اهمیت دارد.
رطوبت می‌تواند در برخی مواد باعث تغییر خواص دی‌الکتریک شود.
به همین دلیل، برای کاربردهای بیرونی و محیط‌های مرطوب باید اطلاعات مربوط به عملکرد محصول در شرایط واقعی بررسی شود.
محصول مرجع این دانشنامه نیز نتایج جداگانه‌ای برای شرایط خشک و مرطوب دارد:
۲۱,۰۰۰ ولت در حالت خشک
و
۱۴,۰۰۰ ولت در حالت مرطوب.
—
۱۶. انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر ضربه
یک رزین انعطاف‌پذیرتر ممکن است در برابر برخی ضربات یا تغییر شکل‌ها رفتار متفاوتی نسبت به رزین کاملاً صلب داشته باشد.
اما مقاومت ضربه‌ای را نباید تنها از روی عبارت «نرم» نتیجه‌گیری کرد.
برای مقایسه دقیق باید آزمون مکانیکی مربوط به محصول وجود داشته باشد.
—
۱۷. اپوکسی نرم و لرزش تجهیزات
در تجهیزات صنعتی مانند:
– موتور،
– ژنراتور،
– پمپ،
– کوره،
– تجهیزات دوار،
لرزش می‌تواند باعث ایجاد تنش مکرر در پوشش شود.
در چنین محیطی، رزین باید علاوه بر عایق بودن، توانایی تحمل شرایط مکانیکی را نیز داشته باشد.
این موضوع یکی از دلایل اهمیت بررسی مدول، ازدیاد طول و چسبندگی سیستم رزینی است.
—
۱۸. تفاوت اپوکسی نرم با پلی‌یورتان
پلی‌یورتان‌ها در برخی فرمولاسیون‌ها انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به اپوکسی‌های سخت نشان می‌دهند.
اما مقایسه صرفاً بر اساس نام شیمیایی صحیح نیست.
یک اپوکسی اصلاح‌شده می‌تواند ویژگی‌های مکانیکی متفاوتی از یک اپوکسی سخت معمولی داشته باشد.
همچنین یک پلی‌یورتان خاص ممکن است برای کاربردی مناسب باشد که یک اپوکسی مناسب نیست.
بنابراین باید محصول با محصول مقایسه شود.
—
۱۹. تفاوت اپوکسی نرم با شارلاک
شارلاک از نظر ساختار شیمیایی با اپوکسی متفاوت است.
در برخی کاربردهای سنتی برق، شارلاک به‌عنوان ماده عایق یا پوشش مورد استفاده قرار گرفته است.
اما رفتار آن از نظر:
– خشک‌شدن،
– سختی،
– چسبندگی،
– مقاومت محیطی،
– خواص مکانیکی
با اپوکسی یکسان نیست.
بنابراین جایگزینی مستقیم این دو ماده بدون بررسی شرایط کاربرد منطقی نیست.
—
۲۰. آیا می‌توان اپوکسی سخت را به نرم تبدیل کرد؟
گاهی می‌توان با اصلاح فرمولاسیون، انعطاف‌پذیری یک سیستم اپوکسی را افزایش داد.
این کار ممکن است با استفاده از اصلاح‌کننده‌های مخصوص انجام شود.
اما در کاربرد عایق الکتریکی، هر تغییر فرمولاسیون می‌تواند روی:
– استقامت دی‌الکتریک،
– مقاومت عایقی،
– جذب رطوبت،
– چسبندگی،
– مقاومت حرارتی
اثر بگذارد.
بنابراین اصلاح فرمولاسیون باید با آزمون‌های لازم همراه باشد.
—
۲۱. اثر نرم‌کننده‌ها
برخی مواد می‌توانند برای افزایش انعطاف‌پذیری پلیمرها استفاده شوند.
اما افزودن نرم‌کننده به یک رزین عایق الکتریکی موضوع ساده‌ای نیست.
زیرا ممکن است:
– مقاومت حرارتی کاهش یابد،
– مهاجرت مواد رخ دهد،
– چسبندگی تغییر کند،
– خواص دی‌الکتریک تغییر کند.
بنابراین استفاده از نرم‌کننده باید بر اساس طراحی فرمولاسیون انجام شود.
—
۲۲. پخت اپوکسی نرم
اپوکسی نرم نیز مانند سایر سیستم‌های اپوکسی باید طبق روش پخت تعیین‌شده عمل کند.
عواملی مانند:
– نسبت اجزا،
– دما،
– زمان،
– ضخامت،
– رطوبت
می‌توانند روی خواص نهایی اثر بگذارند.
«نرم‌تر بودن» به معنی عدم نیاز به پخت صحیح نیست.
—
۲۳. ضخامت لایه در اپوکسی نرم
ضخامت نیز باید کنترل شود.
لایه بسیار ضخیم ممکن است مشکلاتی مانند:
– پخت غیر یکنواخت،
– ایجاد حباب،
– تنش داخلی،
– تغییر زمان پخت
ایجاد کند.
از سوی دیگر، لایه بسیار نازک ممکن است پوشش کافی ایجاد نکند.
بنابراین ضخامت باید طبق مشخصات محصول و نیاز کاربرد تعیین شود.
—
۲۴. اپوکسی نرم در تجهیزات الکترونیکی
در برخی تجهیزات الکترونیکی، پوشش باید علاوه بر عایق‌کاری، تنش مکانیکی محدودی را نیز تحمل کند.
در این شرایط ممکن است سیستم‌های انعطاف‌پذیر برای بعضی کاربردها مناسب باشند.
اما برد الکترونیکی نیز به شرایط خاصی مانند:
– دمای قطعات،
– تعمیرپذیری،
– نوع کانکتور،
– رطوبت،
– روش پوشش‌دهی
وابسته است.
بنابراین رزین مورد استفاده برای برد باید مخصوص همان کاربرد ارزیابی شود.
—
۲۵. آیا نرم بودن باعث کاهش مقاومت مکانیکی می‌شود؟
در بسیاری از سیستم‌ها، افزایش انعطاف‌پذیری ممکن است با کاهش برخی شاخص‌های سختی یا مدول همراه باشد.
اما این رابطه مطلق نیست.
فرمولاسیون‌های پیشرفته می‌توانند ترکیبی از:
– انعطاف،
– استحکام،
– چسبندگی
را ایجاد کنند.
برای مقایسه باید به نتایج آزمون واقعی محصول توجه کرد.
—
۲۶. انتخاب اپوکسی نرم بر اساس کاربرد
یک روش منطقی برای انتخاب این است که ابتدا شرایط تجهیز مشخص شود.
اگر تجهیز ارتعاش دارد:
انعطاف‌پذیری و مقاومت خستگی اهمیت بیشتری پیدا میکند.
اگر تجهیز چرخه حرارتی دارد:
سازگاری ضریب انبساط و پایداری حرارتی اهمیت پیدا میکند.
اگر ولتاژ بالا است:
خواص دی‌الکتریک باید به‌طور مستقل بررسی شود.
اگر محیط مرطوب است:
جذب آب و پایداری الکتریکی در رطوبت اهمیت دارد.
اگر سطح در معرض مواد شیمیایی است:
مقاومت شیمیایی باید بررسی شود.
—
۲۷. خطاهای رایج در انتخاب اپوکسی نرم
خطای اول: تصور اینکه نرم‌تر همیشه بهتر است
انعطاف‌پذیری باید با نیاز کاربرد هماهنگ باشد.
خطای دوم: انتخاب براساس تبلیغات
عبارت‌هایی مانند «ولتاژ بالا» بدون شرایط آزمون کافی نیستند.
خطای سوم: تغییر نسبت اختلاط
نسبت رزین و سخت‌کننده باید مطابق دستورالعمل باشد.
خطای چهارم: بی‌توجهی به دما
اپوکسی نرم نیز محدوده دمایی مشخصی دارد.
خطای پنجم: بی‌توجهی به زیرلایه
چسبندگی به جنس سطح وابسته است.
—
۲۸. کنترل کیفیت اپوکسی نرم
پس از اجرا می‌توان موارد زیر را بررسی کرد:
– یکنواختی،
– چسبندگی،
– ترک،
– حباب،
– جداشدگی،
– سختی،
– انعطاف‌پذیری،
– ضخامت.
در کاربردهای الکتریکی حساس، آزمون‌های الکتریکی نیز باید مطابق نیاز پروژه انجام شوند.
—
۲۹. پرسش‌های متداول
آیا اپوکسی نرم عایق برق است؟
در صورت طراحی و آزمون مناسب، می‌تواند به‌عنوان ماده عایق الکتریکی مورد استفاده قرار گیرد؛ اما نرم بودن به‌تنهایی اثبات‌کننده عایق بودن نیست.
آیا اپوکسی نرم بهتر از اپوکسی سخت است؟
نمی‌توان حکم کلی داد. هرکدام برای شرایط خاصی طراحی می‌شوند.
آیا اپوکسی نرم برای موتور مناسب است؟
بسته به طراحی موتور، دمای کار، ارتعاش و سیستم عایقی ممکن است مناسب باشد.
آیا اپوکسی نرم برای کوره القایی مناسب است؟
باید دما، چرخه حرارتی، محل اجرا و خواص الکتریکی و مکانیکی محصول بررسی شود.
آیا اپوکسی نرم برای ترمیم مقره مناسب است؟
در برخی شرایط ممکن است مناسب باشد، اما جنس مقره و نوع آسیب باید بررسی شود.
آیا نرم بودن باعث کاهش مقاومت الکتریکی می‌شود؟
الزاماً خیر. خواص الکتریکی تابع ساختار و فرمولاسیون محصول است.
—
جمع‌بندی فصل
رزین اپوکسی عایق الکتریکی نرم یا انعطاف‌پذیر برای کاربردهایی مطرح می‌شود که علاوه بر عایق‌کاری، تحمل تغییر شکل محدود، ارتعاش یا تنش‌های حرارتی اهمیت دارد.
اما نرم بودن به معنی عایق الکتریکی بهتر نیست. برای انتخاب محصول باید مجموعه‌ای از مشخصات شامل استقامت دی‌الکتریک، ولتاژ شکست، مقاومت عایقی، دمای کار، انعطاف‌پذیری، چسبندگی، جذب رطوبت و مقاومت شیمیایی بررسی شود.
این موضوع در تجهیزاتی مانند موتور، ژنراتور، سیم‌پیچ، کابل، تجهیزات الکترونیکی، کوره‌های القایی و برخی عملیات تعمیر و ترمیم مقره اهمیت ویژه‌ای 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. نتایج اعلام‌شده برای این محصول شامل ولتاژ شکست ۲۱,۰۰۰ ولت در شرایط خشک و ۱۴,۰۰۰ ولت در شرایط مرطوب است.
برای مشاوره درباره انتخاب رزین عایق انعطاف‌پذیر، 09221696509.
برای بررسی کاربرد رزین در سیم‌پیچ و موتور، 09221696509.
برای بررسی کاربرد در کوره‌های القایی، 09221696509.
برای بررسی ترمیم مقره، 09221696509.
و برای دریافت اطلاعات فنی محصول 8119، 09221696509.
۰ دیدگاه