Jak si vybrat Sheet Molding Compound (SMC) pro aplikace elektrické izolace

Elektroizolační komponenty musí spolehlivě fungovat pod napětím, teplem, vlhkostí, mechanickým zatížením a v některých aplikacích i elektrickým obloukem. Výběr materiálu pouze na základě mechanické pevnosti nebo ceny může mít za následek elektrické sledování, rozměrovou nestabilitu, předčasné stárnutí nebo nesplnění příslušné normy.

Sheet Molding Compound (SMC) je termosetový kompozit připravený k lisování běžně vyrobený z nenasycené polyesterové nebo vinylesterové pryskyřice, nasekaných skleněných vláken, minerálních plniv a funkčních přísad. Obvykle se zpracovává lisováním a může kombinovat elektrickou izolaci, mechanickou pevnost, odolnost proti korozi, rozměrovou stálost a efektivní velkosériovou výrobu.

Díky těmto vlastnostem jsou elektrické Formovací hmota vhodná pro elektroměrové skříně, elektrické skříně, součásti rozvaděčů, podpěry přípojnic, izolační bariéry, svorkovnice, skříně vypínačů a další elektrické díly.

Ne každá třída SMC však poskytuje stejný elektrický výkon. Správný materiál musí být vybrán podle provozního napětí, prostředí instalace, požárních požadavků, mechanického zatížení, geometrie součásti a procesu lisování.

Tato příručka vysvětluje hlavní vlastnosti, které by kupující a inženýři měli zhodnotit při výběru Sheet Molding Compound pro aplikace elektrické izolace.

Co je směs na formování plechů elektrické kvality?

Compound na výrobu plechů elektrické kvality je směs SMC navržená tak, aby poskytovala řízenou elektrickou izolaci a v případě potřeby i nehořlavou vlastnost.

Typické složení SMC elektrické kvality obsahuje:

• Termosetová polyesterová nebo vinylesterová pryskyřice

• Výztuž ze sekaných skelných vláken

• Minerální plniva

• Zahušťovací prostředky

• Nízce smrštitelné nebo nízkoprofilové přísady

• Přísady zpomalující hoření

• Pigmenty

• Aditiva pro vnitřní uvolňování a zpracování

Pryskyřičný systém ovlivňuje chemickou odolnost, tepelné chování, absorpci vody a elektrickou izolaci. Skleněné vlákno poskytuje pevnost, tuhost a rozměrovou stálost. Plniva a přísady se používají k úpravě zpomalování hoření, toku materiálu, smrštění, kvality povrchu, barvy a ceny.

Protože se tyto složky vzájemně ovlivňují, pouhé zvýšení obsahu skelných vláken nebo nehořlavých látek nemusí nutně vést k lepšímu materiálu. Úspěšná směs na formování plechů elektrické kvality musí vyvážit elektrické, mechanické, tepelné a zpracovatelské vlastnosti.

JLON dodává SMC materiály pro elektrické, průmyslové a konstrukční aplikace. Kromě standardních jakostí lze složení upravit podle komponentu zákazníka, podmínek lisování a požadovaného výkonu.

Typické aplikace elektrické izolace SMC

Sheet Molding Compound lze lisovat do složitých dílů obsahujících žebra, výstupky, montážní otvory, kovové vložky a integrované upevňovací prvky.

Mezi běžné aplikace elektrické izolace patří:

• Elektroměrové krabice

• Rozvodné krabice a skříně

• Elektrické skříně

• Části rozvaděče

• Pouzdra vypínačů

• Podpěry přípojnic

• Izolační zábrany

• Svorkovnice a svorkovnice

• Součásti transformátoru

• Komponenty kabelových rozvodů

• Venkovní užitkové skříně

• Železniční elektrické komponenty

• Průmyslová řídicí zařízení

• Kryty a základny elektrických zařízení

Různé komponenty vyžadují různé kombinace vlastností.

Venkovní měřicí box může upřednostňovat zpomalení hoření, odolnost proti povětrnostním vlivům, rázovou houževnatost a nízkou absorpci vody. Podpěra přípojnice může klást větší důraz na odpor vedení, dielektrickou pevnost, tepelný odpor a rozměrovou stabilitu. Pouzdro vypínače může vyžadovat odolnost proti oblouku, tepelnou odolnost a spolehlivý tok materiálu kolem složité dutiny formy.

Z tohoto důvodu obecný popis 'elektrická kvalita SMC' nestačí k identifikaci správného materiálu.

1. Zkontrolujte dielektrickou pevnost

Dielektrická pevnost udává, kolik elektrického napětí může izolační materiál odolat, než dojde k elektrickému průrazu. Běžně se vyjadřuje v kilovoltech na milimetr neboli kV/mm.

Vyšší hodnota obecně znamená větší odolnost proti elektrickému průrazu. Uváděný výsledek však závisí na několika faktorech:

• Testovací metoda

• Tloušťka vzorku

• Konfigurace elektrod

• Rychlost aplikace napětí

• Úprava materiálu

• Teplota a vlhkost

• Dutiny nebo vady ve vzorku

Při porovnávání dodavatelů Sheet Molding Compound by kupující neměli porovnávat pouze číselné hodnoty dielektrické pevnosti. Rovněž by měly být přezkoumány odpovídající zkušební normy a zkušební podmínky.

JLON třída 5002(L), elektrická izolace a samozhášecí hmota na výrobu plechů, má specifikovanou dielektrickou pevnost alespoň 12 kV/mm.

Tato hodnota poskytuje užitečné informace o úrovni materiálu, ale konečný lisovaný komponent by měl být stále ověřen při jeho skutečné tloušťce stěny a provozním napětí. Orientace vláken, svarové linie, kovové vložky, vady lisování a povrchová kontaminace mohou ovlivnit elektrický výkon hotové součásti.

2. Vyhodnoťte srovnávací index sledování

Comparative Tracking Index (CTI) měří odolnost pevného izolačního materiálu vůči elektrickému sledování po jeho povrchu za mokrých a kontaminovaných testovacích podmínek.

K elektrickému sledování dochází, když se na povrchu materiálu postupně vytvoří vodivá dráha. Může být způsobeno elektrickým namáháním v kombinaci s vlhkostí, prachem, solí nebo jinými nečistotami. Jakmile se vytvoří karbonizovaná vodivá cesta, izolační výkon se může rychle zhoršit.

CTI se vyjadřuje ve voltech. Vyšší CTI obecně znamená silnější odolnost vůči sledování povrchu.

Podle běžně používané klasifikace skupin materiálů:

• Skupina materiálů I: CTI 600 V nebo vyšší

• Materiálová skupina II: CTI od 400 V do 600 V

• Skupina materiálů IIIa: CTI od 175 V do 400 V

• Skupina materiálů IIIb: CTI od 100 V do 175 V

Přesný výběr se musí řídit platnými normami pro komponenty a požadavky na koordinaci izolace. CTI může ovlivnit požadovanou povrchovou dráhu, ale vysoká hodnota CTI samostatně neprokazuje, že hotová součást je v souladu.

JLON 5002(L) elektrické třídy SMC má specifikovanou hodnotu CTI minimálně 600 V. To z něj činí potenciální materiál pro aplikace vyžadující vysoký odpor proti vedení, podléhající potvrzení podle testovací metody zákazníka, návrhu produktu a certifikačních požadavků.

3. Pochopte rozdíl mezi CTI a PTI

CTI a PTI spolu souvisí, ale nemělo by se s nimi zacházet jako s identickými vlastnostmi.

CTI znamená Comparative Tracking Index. Používá se k určení úrovně odporu materiálu při testování při různých napětích.

PTI znamená Proof Tracking Index. Ověřuje, zda materiál odolá specifikovanému zkušebnímu napětí za definovaných podmínek bez selhání sledování.

Pokud je na výkresu nebo v technické specifikaci uvedeno 'PTI 600,', nemělo by být automaticky zaznamenáno jako 'CTI 600' Kupující a dodavatel SMC by měli potvrdit:

• Zda je vyžadováno CTI nebo PTI

• Platná zkušební norma

• Požadované zkušební napětí

• Počet exemplářů

• Požadavky na úpravu

• Kritéria přijetí

Při žádosti o nabídku elektrické izolace SMC od společnosti JLON by zákazníci měli poskytnout původní výkres nebo normu, kdykoli je to možné. Tím se snižuje riziko výběru známky na základě nesprávně interpretované zkratky.

4. Zvažte odolnost proti oblouku

Odolnost proti oblouku měří, jak dlouho může povrch izolačního materiálu odolávat vytvoření vodivé cesty, když je vystaven vysokonapěťovému nízkoproudému elektrickému oblouku. Výsledek se běžně vyjadřuje v sekundách.

Tato vlastnost může být důležitá pro:

• Součásti rozvaděče

• Pouzdra vypínačů

• Komponenty terminálu

• Izolační zábrany

• Součásti v blízkosti spínacích kontaktů

• Části vystavené občasnému elektrickému oblouku

JLON 5002(L) Sheet Molding Compound má specifikovanou odolnost proti oblouku alespoň 180 sekund.

Odolnost proti oblouku by neměla být zaměňována s ochranou proti obloukovému výboji nebo schopností úplného krytu pojmout vysokoenergetickou elektrickou poruchu. Jedná se o požadavky na úrovni systému zahrnující materiál, konstrukci součástí, tloušťku stěny, způsob montáže, uvolnění tlaku a použitelnou normu pro zařízení.

Hodnota obloukového odporu uvedená v technickém listu SMC popisuje materiál za specifikovaných laboratorních podmínek. Zůstává nutná validace hotové součásti.

5. Potvrďte požadavky na zpomalovač hoření

Mnoho elektrických komponent vyžaduje nehořlavou SMC. Fráze 'zpomalovač hoření' je však neúplná, pokud není podporována konkrétní zkušební normou, klasifikací a testovanou tloušťkou.

Mezi možné požadavky na požární vlastnosti patří:

• Klasifikace UL 94

• Omezující index kyslíku

• Testování žhavicím drátem

• Odolnost proti vznícení

• Požadavky na šíření plamene

• Limity kouřivosti a toxicity

• Požadavky bez halogenů

• Požární normy specifické pro dané odvětví

Před výběrem samozhášecí hmoty Sheet Molding Compound si ověřte:

1. Jaká norma pro požární zkoušky platí?

2. Jaká klasifikace je požadována?

3. Při jaké tloušťce vzorku?

4. Je nutná certifikace třetí stranou?

5. Je vyžadováno složení bez halogenů?

6. Jsou specifikovány limity kouře a toxicity?

7. Ovlivňuje požadovaná barva testované složení?

JLON 5002(L) je navržen jako nehořlavá elektrická izolace. Přesná klasifikace by měla být přidána z odpovídajícího protokolu o zkoušce předtím, než budou informace zveřejněny nebo zahrnuty do specifikace zákazníka:

• Klasifikace zpomalující hoření: [BUDE DOPLNĚNO]

• Testovací standard: [BUDE DOPLNĚNO]

• Testovaná tloušťka: [BUDE DOPLNĚNO]

Hodnocení plamene by nikdy nemělo být uplatňováno pouze na základě složení. Měl by být doložen platným zkušebním protokolem pokrývajícím příslušnou třídu a tloušťku.

6. Zkontrolujte správně tepelnou odolnost

Elektrické zařízení může být vystaveno trvalému provoznímu zahřívání, dočasným teplotním špičkám nebo lokalizovanému nárůstu teploty v blízkosti vodičů a elektrických kontaktů.

Teplota průhybu tepla, běžně označovaná jako HDT, je jednou z vlastností často uváděných v technickém listu SMC. Udává teplotu, při které vzorek při stanoveném mechanickém zatížení dosáhne definované deformace.

JLON 5002(L) má specifikovanou HDT alespoň 200 °C.

HDT však není totéž jako trvalá provozní teplota. Dlouhodobá tepelná vhodnost může vyžadovat posouzení:

• Tepelné stárnutí

• Teplotní index

• Zachování mechanických vlastností

• Uchování elektrického majetku

• Rozměrová stabilita

• Oxidace nebo změna barvy

• Doba působení tepla

• Mechanické zatížení působící na součást

Pokud má aplikace specifikovanou nepřetržitou provozní teplotu, měli by zákazníci poskytnout tyto informace samostatně, místo aby vybírali třídu SMC pouze podle jejího HDT.

7. Zkontrolujte absorpci vody a odolnost proti vlhkosti

Vlhkost může snížit povrchový odpor, ovlivnit dielektrický výkon a zvýšit riziko elektrického sledování. Nízká absorpce vody je zvláště důležitá pro:

• Venkovní elektrické skříně

• Pobřežní prostředí

• Vlhká průmyslová zařízení

• Podzemní elektrické systémy

• Námořní vybavení

• Součásti vystavené kondenzaci

• Zařízení vyžadující dlouhou životnost

Při porovnávání údajů o absorpci vody by kupující měli potvrdit zkušební metodu, dobu ponoření, teplotu vody, tloušťku vzorku a jednotku výsledku.

JLON 5002(L) má nízkou absorpci vody. Číselná hodnota a zkušební metoda by měly být přidány do technické tabulky po potvrzení:

• Absorpce vody: [BUDE DOPLNĚNO]

• Testovací metoda: [BUDE DOPLNĚNO]

U venkovních komponentů by měla být zvážena absorpce vody společně s odolností vůči UV záření, povětrnostním vlivům, provedením těsnění, odolností proti korozi a teplotním cyklem.

8. Přizpůsobte mechanický výkon součásti

Ačkoli primární funkcí může být elektrická izolace, mnoho lisovaných dílů SMC také nese mechanické zatížení.

Důležité mechanické vlastnosti mohou zahrnovat:

• Pevnost v ohybu

• Modul pružnosti v ohybu

• Pevnost v tahu

• Odolnost proti nárazu

• Pevnost v tlaku

• Možnost uchycení šroubů

• Uchycení vložky

• Odolnost proti tečení

JLON 5002(L) obsahuje 25 % skelného vlákna a má stanovenou pevnost v ohybu 170 MPa. Jeho jmenovitá hustota je 1,8 g/cm³

Tyto vlastnosti mohou podporovat řadu elektrických součástí, ale konečná vhodnost závisí na geometrii a podmínkách zatížení lisovaného dílu.

Například velký kryt elektrické skříně potřebuje dostatečnou tuhost, aby se zabránilo nadměrnému vychýlení. Podpěra přípojnic vyžaduje mechanickou pevnost a rozměrovou stabilitu při kombinovaném elektrickém a tepelném zatížení. Součást obsahující kovové vložky musí odolávat praskání během lisování, montáže a servisu.

Vyšší obsah skleněných vláken může zlepšit tuhost a mechanickou pevnost, ale může také ovlivnit tok materiálu, vzhled povrchu a orientaci vláken. Vhodný obsah skleněných vláken by proto měl být zvolen jak podle požadavků na výkon, tak podle podmínek lisování.

9. Zvažte smrštění a rozměrovou stabilitu

Nízké smrštění je důležité pro elektrické komponenty s:

• Přesné montážní otvory

• Kovové vložky

• Ploché těsnící plochy

• Dlouhé plíživé cesty

• Přísné montážní tolerance

• Velké kryty nebo panely

• Více integrovaných funkcí

JLON 5002(L) je směs na formování plechů s nízkým smršťováním. Nízké smrštění formy může pomoci snížit deformaci, stopy po propadnutí, rozměrové odchylky a problémy s montáží.

Nicméně tvarované rozměry nejsou řízeny pouze složením materiálu. Ovlivňuje je také:

• Design forem

• Vzor nabíjení

• Materiálový tok

• Orientace vláken

• Lisovací tlak

• Teplota formy

• Doba vytvrzování

• Vyhození části

• Podmínky chlazení

U přesných dílů by zákazníci měli poskytnout výkresy a požadavky na tolerance, aby bylo možné materiál SMC a proces lisování vyhodnotit společně.

10. Zkontrolujte kompatibilitu zpracování

Vybraná elektrická SMC musí správně plnit formu a vyrábět stabilní díly za skutečných podmínek zařízení výrobce.

Mezi důležité informace o zpracování patří:

• Kapacita lisu

• Rozměry formy

• Teplota formy

• Lisovací tlak

• Vytvrzovací cyklus

• Hmotnost a schéma nabíjení

• Vzdálenost toku materiálu

• Minimální tloušťka stěny

• Hluboká žebra nebo složité rysy

• Kovové vložky

• Požadavky na kvalitu povrchu

Formulace SMC s nedostatečným průtokem může způsobit krátké plnění, neúplná žebra, viditelné čáry svarů nebo zachycený vzduch. Nadměrný tok může zvýšit separaci vláken, oblasti bohaté na pryskyřici, vzplanutí nebo nestejnoměrné mechanické vlastnosti.

JLON může vyhodnotit nebo upravit tok a složení SMC podle geometrie součásti zákazníka a procesu lisování, s výhradou technického ověření a požadavků na minimální objednávku.

Typické vlastnosti JLON 5002(L) Electrical-Grade SMC

Následující údaje shrnují jednu třídu JLON Sheet Molding Compound určenou pro elektrickou izolaci a aplikace zpomalující hoření.

Výše uvedené hodnoty by měly být potvrzeny podle nejnovějšího technického listu JLON. Konečný lisovaný díl by měl být také testován podle příslušné normy produktu.

Jak vybrat SMC pro různé elektrické aplikace

Informace, které JLON potřebuje, aby doporučil stupeň SMC

Na pomoc Společnost JLON doporučuje vhodnou směs na formování plechů, zákazníci by měli poskytnout co nejvíce následujících informací:

1. Název součásti a aplikace

2. Kreslení nebo 3D model

3. Vnitřní nebo venkovní použití

4. Provozní napětí

5. Trvalé a maximální teploty

6. Požadované CTI nebo PTI

7. Požadovaná dielektrická pevnost

8. Požadovaná odolnost proti oblouku

9. Norma a klasifikace hořlavosti

10. Požadavky na mechanické vlastnosti

11. Rozměry dílu a tloušťka stěny

12. Kovové vložky nebo oblasti upevněné šrouby

13. Požadovaná barva a povrchová úprava

14. Kapacita lisovacího lisu

15. Aktuální podmínky formování

16. Cílový technický list

17. Požadované certifikace

18. Odhadovaná roční poptávka

Pokud se vyměňuje stávající materiál, jeho technický list a vylisovaný vzorek mohou JLON pomoci provést předběžné srovnání.

Výměna by měla být založena na příslušných elektrických, mechanických, tepelných a zpracovatelských vlastnostech spíše než pouze na obchodním názvu třídy.

Časté chyby při výběru elektrické izolace SMC

Výběr pouze podle dielektrické pevnosti

Dielektrická pevnost je důležitá, ale nepředstavuje všechny aspekty elektrické izolace. Rovněž je třeba vzít v úvahu CTI, odolnost proti oblouku, odolnost proti vlhkosti, chování při plameni a konstrukci hotové součásti.

Zacházení s CTI a PTI jako se zaměnitelnými

CTI a PTI popisují související sledovací testy, ale mají různé účely. Zákazníci by měli specifikovat správný test, požadované napětí a použitelnou normu.

Použití HDT jako kontinuální provozní teploty

HDT je ​​krátkodobá deformační zkouška při stanoveném zatížení. Nezávisle nedefinuje přijatelnou dlouhodobou provozní teplotu materiálu.

Porovnání dat z různých testovacích metod

Identicky vypadající hodnoty nemusí být přímo srovnatelné, pokud se liší tloušťka vzorku, úprava, konfigurace elektrod nebo testovací standardy.

Ignorování podmínek formování

Technicky vhodný materiál může stále produkovat vadné díly, pokud jeho tok a chování při vytvrzování neodpovídají formě a lisu.

Za předpokladu, že každá třída zpomalující hoření je certifikována

Receptura SMC může být navržena pro odolnost proti ohni, aniž by byla držitelem přesné certifikace požadované pro finální komponent. Vždy ověřte protokol o zkoušce, jakost a testovanou tloušťku.

Použití jedné třídy pro každý elektrický díl

Elektroměr, držák přípojnic a pouzdro vypínače mají různé výkonnostní priority. Jedna elektrická hmota na výrobu plechů nemusí být vhodná pro každou aplikaci elektrické izolace.

Proč si vybrat JLON jako svého dodavatele lisovací směsi na plech?

JLON dodává materiály SMC a BMC pro elektrické, průmyslové a konstrukční aplikace.

Namísto nabídky pouze jedné pevné třídy Sheet Molding Compound může JLON spolupracovat se zákazníky na vyhodnocení požadavků, včetně:

• Elektrická izolace

• CTI a odolnost proti sledování

• Zpomalení hoření

• Obsah skelných vláken

• Mechanická pevnost

• Tepelná odolnost

• Smrštění plísní

• Materiálový tok

• Kvalita povrchu

• Barva

• Absorpce vody

• Náklady a efektivita výroby

Zákazníci mohou poskytnout výkres součásti, cílový technický list, stávající vzorek nebo požadovanou zkušební normu pro předběžné hodnocení jakosti.

JLON 5002(L) je dostupná elektrická izolace a samozhášecí třída SMC. Další složení Sheet Molding Compound lze hodnotit podle finální komponenty a požadavků zákazníka.

Výběr materiálu a úpravy složení zůstávají předmětem testování, proveditelnosti výroby a schválení konečným zákazníkem.

Často kladené otázky

Co je směs na formování plechů?

Sheet Molding Compound je termosetový kompozit připravený k lisování, který obsahuje pryskyřici, výztuž nasekaných vláken, plniva a funkční přísady. Obvykle se zpracovává lisováním za účelem výroby pevných a rozměrově stálých dílů se složitými tvary.

Jsou všechny SMC vhodné pro elektrickou izolaci?

Ne. Konvenční SMC může poskytovat určitý elektrický odpor, ale náročné elektrické aplikace vyžadují ověřenou dielektrickou pevnost, odolnost proti vedení, odolnost proti oblouku, výkon plamene a odolnost vůči životnímu prostředí.

Jaké CTI je vhodné pro elektrické komponenty?

Požadovaná hodnota CTI závisí na provozním napětí, stupni znečištění, povrchové vzdálenosti, konstrukci součásti a příslušné normě. CTI alespoň 600 V představuje vysoký odpor proti sledování, ale nezávisle nepotvrzuje shodu hotového dílu.

Co je nehořlavý SMC?

Nehořlavý SMC používá systém pryskyřice a přísad navržený k omezení vznícení nebo šíření plamene. Uváděný výkon by měl vždy identifikovat zkušební standard, klasifikaci a tloušťku zkoušeného vzorku.

Může JLON přizpůsobit SMC elektrické třídy?

Ano. JLON může vyhodnotit úpravy obsahu skelných vláken, systému pryskyřice, zpomalení hoření, smrštění, toku, mechanického výkonu, elektrických vlastností, barvy a kvality povrchu podle požadavků aplikace a validace.

Může SMC nahradit kov v elektrických skříních?

SMC může poskytnout elektrickou izolaci, odolnost proti korozi, integraci designu a sníženou údržbu ve srovnání s kovem. Zda může nahradit kov, závisí na konstrukčním zatížení, požárních požadavcích, návrhu uzemnění, instalačním prostředí a příslušné normě zařízení.

Jaké informace jsou potřebné pro nabídku SMC?

Zákazníci by měli poskytnout výkres součásti, požadované technické vlastnosti, aplikační prostředí, podmínky lisování, barvu, požadavky na certifikaci a odhadovanou roční poptávku. Je-li k dispozici, je také užitečný stávající technický list nebo vzorek materiálu.

Závěr

Výběr Sheet Molding Compound pro elektrickou izolaci vyžaduje vyvážené hodnocení elektrické, tepelné, mechanické, environmentální a zpracovatelské výkonnosti.

Dielektrická pevnost je důležitá, ale měla by být zvažována společně s CTI nebo PTI, odolností proti oblouku, zpomalením hoření, absorpcí vody, tepelnou odolností, mechanickou pevností, rozměrovou stabilitou a chováním při formování.

JLON 5002(L) poskytuje 25 % skleněného vlákna, hustotu 1,8 g/cm⊃3, pevnost v ohybu 170 MPa, HDT minimálně 200°C, dielektrickou pevnost minimálně 12 kV/mm, CTI minimálně 600 V a odolnost proti oblouku minimálně 180 sekund.

JLON může také vyhodnotit přizpůsobené formulace Sheet Molding Compound podle specifické elektrické izolace, mechanického výkonu a požadavků na lisování.

Pošlete JLON svůj výkres součásti, provozní napětí, požadované elektrické vlastnosti, standard plamene, podmínky lisování a roční poptávku. Náš tým vám pomůže vyhodnotit vhodný materiál SMC pro vaši aplikaci elektrické izolace.