Sådan vælger du Sheet Molding Compound (SMC) til elektriske isoleringsapplikationer

Elektriske isoleringskomponenter skal fungere pålideligt under spænding, varme, fugt, mekanisk belastning og, i nogle applikationer, elektrisk lysbue. At vælge et materiale udelukkende baseret på mekanisk styrke eller pris kan resultere i elektrisk sporing, dimensionel ustabilitet, for tidlig ældning eller manglende opfyldelse af den gældende standard.

Sheet Molding Compound (SMC) er en termohærdende komposit, der er klar til støbning, almindeligvis fremstillet af umættet polyester- eller vinylesterharpiks, hakket glasfiber, mineralske fyldstoffer og funktionelle tilsætningsstoffer. Det behandles generelt ved kompressionsstøbning og kan kombinere elektrisk isolering, mekanisk styrke, korrosionsbestandighed, dimensionsstabilitet og effektiv produktion af store mængder.

Disse egenskaber gør elektrisk-kvalitet Pladestøbningsmasse velegnet til målerbokse, elektriske kabinetter, koblingskomponenter, samleskinnestøtter, isolerende barrierer, klemtavler, afbryderhuse og andre elektriske dele.

Det er dog ikke alle SMC-kvaliteter, der giver den samme elektriske ydeevne. Det korrekte materiale skal vælges i henhold til driftsspænding, installationsmiljø, brandkrav, mekanisk belastning, komponentgeometri og støbeproces.

Denne vejledning forklarer de vigtigste egenskaber, som købere og ingeniører bør vurdere, når de vælger pladestøbningsmasse til elektrisk isoleringsapplikationer.

Hvad er pladestøbningsmasse af elektrisk kvalitet?

Pladestøbningsmasse af elektrisk kvalitet er en SMC-formulering designet til at give kontrolleret elektrisk isolering og, når det er nødvendigt, flammehæmmende ydeevne.

En typisk SMC-formulering af elektrisk kvalitet indeholder:

• Termohærdende polyester- eller vinylesterharpiks

• Forstærkning af hakket glasfiber

• Mineralske fyldstoffer

• Fortykningsmidler

• Lavkrympende eller lavprofilsadditiver

• Brandhæmmende tilsætningsstoffer

• Pigmenter

• Interne frigivelses- og forarbejdningsadditiver

Harpikssystemet påvirker kemisk modstand, termisk adfærd, vandabsorption og elektrisk isolering. Glasfiber giver styrke, stivhed og formstabilitet. Fyldstoffer og additiver bruges til at justere flammehæmning, materialeflow, krympning, overfladekvalitet, farve og pris.

Fordi disse ingredienser interagerer med hinanden, giver blot en forøgelse af indholdet af glasfiber eller flammehæmmere ikke nødvendigvis et bedre materiale. En vellykket pladestøbningsmasse af elektrisk kvalitet skal balancere elektriske, mekaniske, termiske og forarbejdningsegenskaber.

JLON leverer SMC materialer til elektriske, industrielle og strukturelle applikationer. Ud over standardkvaliteter kan formuleringen justeres i henhold til kundens komponent, støbeforhold og påkrævet ydeevne.

Typiske anvendelser af elektrisk isolering af SMC

Sheet Molding Compound kan kompressionsstøbes til komplekse dele, der indeholder ribber, fremspring, monteringshuller, metalindsatser og integrerede fastgørelsesfunktioner.

Almindelige anvendelser af elektrisk isolering omfatter:

• Elmålerbokse

• Fordelingsbokse og skabe

• Elektriske kabinetter

• Koblingsdele

• Afbryderhuse

• Samleskinne støtter

• Isolerende barrierer

• Klemplader og klemrækker

• Transformer komponenter

• Kabelfordelingskomponenter

• Udendørs brugsskabe

• Jernbane elektriske komponenter

• Industrielt kontroludstyr

• Elektrisk udstyrsdæksler og baser

Forskellige komponenter kræver forskellige kombinationer af egenskaber.

En udendørs målerboks kan prioritere flammehæmning, vejrbestandighed, slagstyrke og lav vandabsorption. En samleskinnestøtte kan lægge større vægt på sporingsmodstand, dielektrisk styrke, termisk modstand og dimensionsstabilitet. Et afbryderhus kan kræve lysbuemodstand, varmemodstand og pålidelig materialestrøm rundt i et komplekst formhulrum.

Af denne grund er den generelle beskrivelse 'elektrisk-kvalitet SMC' ikke nok til at identificere det korrekte materiale.

1. Tjek dielektrisk styrke

Dielektrisk styrke angiver, hvor meget elektrisk belastning et isoleringsmateriale kan modstå, før der opstår elektrisk nedbrud. Det er almindeligvis udtrykt i kilovolt per millimeter eller kV/mm.

En højere værdi indikerer generelt større modstand mod elektrisk nedbrud. Det rapporterede resultat afhænger dog af flere faktorer:

• Testmetode

• Prøvetykkelse

• Elektrode konfiguration

• Spændingspåføringshastighed

• Materiale konditionering

• Temperatur og fugtighed

• Hulrum eller defekter i prøven

Når man sammenligner leverandører af pladestøbningsmasse, bør købere ikke kun sammenligne de numeriske dielektriske styrkeværdier. De tilsvarende teststandarder og testbetingelser bør også gennemgås.

JLON grade 5002(L), en elektrisk isolering og flammehæmmende pladestøbningsmasse, har en specificeret dielektrisk styrke på mindst 12 kV/mm.

Denne værdi giver nyttig information på materialeniveau, men den endelige støbte komponent skal stadig valideres ved dens faktiske vægtykkelse og driftsspænding. Fiberorientering, svejselinjer, metalindsatser, støbedefekter og overfladeforurening kan alle påvirke den færdige dels elektriske ydeevne.

2. Evaluer det sammenlignende sporingsindeks

Comparative Tracking Index (CTI) måler modstanden af ​​et solidt isolerende materiale over for elektrisk sporing på tværs af dets overflade under våde og forurenede testforhold.

Elektrisk sporing opstår, når der gradvist udvikles en ledende bane på materialets overflade. Det kan være forårsaget af elektrisk stress kombineret med fugt, støv, salt eller andre forurenende stoffer. Når en forkullet ledende bane først dannes, kan isoleringsydelsen hurtigt forringes.

CTI er udtrykt i volt. En højere CTI indikerer generelt stærkere modstand mod overfladesporing.

Under den almindeligt anvendte materialegruppeklassifikation:

• Materialegruppe I: CTI på 600 V eller højere

• Materialegruppe II: CTI fra 400 V til under 600 V

• Materialegruppe IIIa: CTI fra 175 V til under 400 V

• Materialegruppe IIIb: CTI fra 100 V til under 175 V

Det nøjagtige valg skal følge de gældende komponentstandarder og krav til isoleringskoordinering. CTI kan påvirke den nødvendige krybeafstand, men en høj CTI-værdi beviser ikke uafhængigt, at den færdige komponent er kompatibel.

JLON 5002(L) elektrisk-kvalitet SMC har en specificeret CTI på mindst 600 V. Dette gør det til et potentielt materiale til applikationer, der kræver høj sporingsmodstand, med forbehold for bekræftelse i forhold til kundens testmetode, produktdesign og certificeringskrav.

3. Forstå forskellen mellem CTI og PTI

CTI og PTI er beslægtede, men de bør ikke behandles som identiske egenskaber.

CTI betyder Comparative Tracking Index. Det bruges til at bestemme materialets sporingsmodstandsniveau ved at teste ved forskellige spændinger.

PTI betyder Proof Tracking Index. Det verificerer, om et materiale kan modstå en specificeret testspænding under definerede forhold uden sporingsfejl.

Hvis en tegning eller teknisk specifikation angiver 'PTI 600', skal den ikke automatisk registreres som 'CTI 600.' Køber og SMC-leverandør skal bekræfte:

• Om CTI eller PTI er påkrævet

• Den gældende teststandard

• Påkrævet testspænding

• Antal eksemplarer

• Krav til konditionering

• Acceptkriterier

Når der anmodes om et SMC-tilbud til elektrisk isolering fra JLON, skal kunderne give den originale tegning eller standard, når det er muligt. Dette mindsker risikoen for at vælge en karakter ud fra en forkert fortolket forkortelse.

4. Overvej lysbuemodstand

Lysbuemodstand måler, hvor længe overfladen af ​​et isolerende materiale kan modstå at danne en ledende bane, når den udsættes for en højspændings- og lavstrøms elektrisk lysbue. Resultatet er almindeligvis udtrykt i sekunder.

Denne egenskab kan være vigtig for:

• Koblingskomponenter

• Afbryderhuse

• Terminalkomponenter

• Isolerende barrierer

• Komponenter nær skiftende kontakter

• Dele udsat for intermitterende elektrisk lysbue

JLON 5002(L) pladestøbningsmasse har en specificeret lysbuemodstand på mindst 180 sekunder.

Lysbuemodstand bør ikke forveksles med lysbuebeskyttelse eller et komplet kabinets evne til at indeholde en højenergi elektrisk fejl. Disse er krav på systemniveau, der involverer materiale, komponentdesign, vægtykkelse, monteringsmetode, trykudløsning og gældende udstyrsstandard.

Den lysbuemodstandsværdi, der er rapporteret på et SMC teknisk datablad, beskriver materialet under specificerede laboratorieforhold. Validering af færdige komponenter er fortsat nødvendig.

5. Bekræft flammehæmmende krav

Mange elektriske komponenter kræver flammehæmmende SMC. Udtrykket 'flammehæmmende' er dog ufuldstændigt, medmindre det understøttes af en specifik teststandard, klassificering og testet tykkelse.

Mulige krav til brandydelse omfatter:

• UL 94 klassificering

• Begrænsende iltindeks

• Glødetrådstest

• Antændelsesmodstand

• Krav til flammespredning

• Røg- og toksicitetsgrænser

• Halogenfri krav

• Branchespecifikke brandstandarder

Før du vælger flammehæmmende pladeformmasse, skal du bekræfte:

1. Hvilken brandteststandard gælder?

2. Hvilken klassificering er påkrævet?

3. Ved hvilken prøvetykkelse?

4. Er tredjepartscertificering nødvendig?

5. Er en halogenfri formulering påkrævet?

6. Er røg- og toksicitetsgrænser angivet?

7. Påvirker den påkrævede farve den testede formulering?

JLON 5002(L) er designet som en flammehæmmende elektrisk isoleringskvalitet. Den nøjagtige klassificering skal tilføjes fra den tilsvarende testrapport, før oplysningerne offentliggøres eller inkluderes i en kundespecifikation:

• Flammehæmmende klassificering: [SOM TILFØJES]

• Teststandard: [SÅ TILFØJES]

• Testet tykkelse: [AT BE ADDED]

En flammevurdering bør aldrig hævdes udelukkende baseret på formuleringen. Det bør understøttes af en gyldig testrapport, der dækker den relevante kvalitet og tykkelse.

6. Gennemgå varmemodstanden korrekt

Elektrisk udstyr kan opleve vedvarende driftsvarme, midlertidige temperaturspidser eller lokal temperaturstigning nær ledere og elektriske kontakter.

Varmeafbøjningstemperatur, almindeligvis forkortet som HDT, er en egenskab, der ofte rapporteres på et SMC-teknisk datablad. Den angiver den temperatur, ved hvilken en prøve når en defineret deformation under en specificeret mekanisk belastning.

JLON 5002(L) har en specificeret HDT på mindst 200°C.

HDT er dog ikke det samme som den kontinuerlige driftstemperatur. Langsigtet termisk egnethed kan kræve evaluering af:

• Termisk ældning

• Temperaturindeks

• Opbevaring af mekaniske egenskaber

• Opbevaring af elektriske ejendomme

• Dimensionsstabilitet

• Oxidation eller misfarvning

• Varighed af varmeeksponering

• Mekanisk belastning påført komponenten

Når en applikation har en specificeret kontinuerlig servicetemperatur, bør kunderne give disse oplysninger separat i stedet for kun at vælge SMC-kvaliteten i henhold til dens HDT.

7. Undersøg vandabsorption og fugtmodstand

Fugt kan reducere overflademodstanden, påvirke den dielektriske ydeevne og øge risikoen for elektrisk sporing. Lav vandabsorption er især vigtig for:

• Udendørs elektriske kabinetter

• Kystmiljøer

• Fugtige industrianlæg

• Underjordiske elektriske systemer

• Marine udstyr

• Komponenter udsat for kondens

• Udstyr, der kræver lang levetid

Ved sammenligning af vandabsorptionsdata skal købere bekræfte testmetoden, nedsænkningstid, vandtemperatur, prøvetykkelse og resultatenhed.

JLON 5002(L) beskrives som havende lav vandabsorption. Den numeriske værdi og testmetode skal tilføjes til den tekniske tabel, når den er bekræftet:

• Vandabsorption: [SÅ TILFØJES]

• Testmetode: [SÅ TILFØJES]

For udendørs komponenter bør vandabsorption overvejes sammen med UV-bestandighed, vejrlig, tætningsdesign, korrosionsbestandighed og temperaturcyklus.

8. Match mekanisk ydeevne til komponenten

Selvom den primære funktion kan være elektrisk isolering, bærer mange støbte SMC-dele også mekaniske belastninger.

Vigtige mekaniske egenskaber kan omfatte:

• Bøjningsstyrke

• Bøjningsmodul

• Trækstyrke

• Slagfasthed

• Trykstyrke

• Mulighed for at holde skrue

• Indsæt fastholdelse

• Krybemodstand

JLON 5002(L) indeholder 25% glasfiber og har en specificeret bøjningsstyrke på 170 MPa. Dens nominelle massefylde er 1,8 g/cm³.

Disse egenskaber kan understøtte en række elektriske komponenter, men den endelige egnethed afhænger af den støbte dels geometri og belastningsforhold.

For eksempel har et stort elskabsdæksel brug for tilstrækkelig stivhed for at undgå overdreven afbøjning. En samleskinnestøtte kræver mekanisk styrke og dimensionsstabilitet under kombinerede elektriske og termiske belastninger. En komponent, der indeholder metalindsatser, skal modstå revner under støbning, montering og service.

Højere glasfiberindhold kan forbedre stivhed og mekanisk styrke, men det kan også påvirke materialeflow, overfladeudseende og fiberorientering. Det passende glasfiberindhold bør derfor vælges i henhold til både ydeevnekrav og støbeforhold.

9. Overvej krympning og dimensionsstabilitet

Lavt svind er vigtigt for elektriske komponenter med:

• Præcise monteringshuller

• Metal indsatser

• Flade tætningsflader

• Lange krybestier

• Snævre monteringstolerancer

• Store dæksler eller paneler

• Flere integrerede funktioner

JLON 5002(L) er en lavkrympende pladestøbemasse. Lav skimmelsvamp kan hjælpe med at reducere skævhed, synkemærker, dimensionsvariationer og monteringsproblemer.

Ikke desto mindre styres støbte dimensioner ikke af materialeformuleringen alene. De er også påvirket af:

• Form design

• Opladningsmønster

• Materiale flow

• Fiberorientering

• Støbetryk

• Skimmeltemperatur

• Hærdetid

• Deludkast

• Køleforhold

For præcisionsdele skal kunderne levere tegninger og tolerancekrav, så SMC-materialet og støbeprocessen kan evalueres sammen.

10. Tjek behandlingskompatibilitet

Den valgte SMC af elektrisk kvalitet skal fylde formen korrekt og producere stabile dele under producentens faktiske udstyrsforhold.

Vigtige behandlingsoplysninger omfatter:

• Pressekapacitet

• Formens dimensioner

• Skimmeltemperatur

• Støbetryk

• Hærdningscyklus

• Opladningsvægt og lademønster

• Materiale flow afstand

• Minimum vægtykkelse

• Dybe ribben eller komplekse funktioner

• Metal indsatser

• Krav til overfladekvalitet

En SMC-formulering med utilstrækkelig flow kan forårsage kort fyldning, ufuldstændige ribber, synlige svejselinjer eller indespærret luft. Overdreven strømning kan øge fiberadskillelse, harpiksrige områder, flash eller uensartede mekaniske egenskaber.

JLON kan evaluere eller justere SMC flow og formulering i henhold til kundens komponentgeometri og støbeproces, underlagt teknisk validering og minimumsbestillingskrav.

Typiske egenskaber for JLON 5002(L) Electrical-Grade SMC

Følgende data opsummerer én JLON-pladestøbningsmasse-kvalitet beregnet til elektrisk isolering og flammehæmmende anvendelser.

Ovenstående værdier skal bekræftes i forhold til det seneste JLON tekniske datablad. Den endelige støbte komponent skal også testes i henhold til dens gældende produktstandard.

Sådan vælger du SMC til forskellige elektriske applikationer

Information JLON har brug for at anbefale en SMC-grad

At hjælpe JLON anbefaler en passende pladestøbningsmasse, kunder bør give så meget af følgende oplysninger som muligt:

1. Komponentnavn og applikation

2. Tegning eller 3D-model

3. Indendørs eller udendørs brug

4. Driftsspænding

5. Kontinuerlige og maksimale temperaturer

6. Påkrævet CTI eller PTI

7. Nødvendig dielektrisk styrke

8. Påkrævet lysbuemodstand

9. Brandbarhedsstandard og klassificering

10. Krav til mekaniske egenskaber

11. Delmål og vægtykkelse

12. Metalindsatser eller skruefaste områder

13. Påkrævet farve og overfladefinish

14. Støbepressekapacitet

15. Nuværende støbeforhold

16. Mål teknisk datablad

17. Nødvendige certificeringer

18. Estimeret årlig efterspørgsel

Hvis et eksisterende materiale udskiftes, kan dets tekniske datablad og en støbt prøve hjælpe JLON med at udføre en foreløbig sammenligning.

Udskiftning bør baseres på de relevante elektriske, mekaniske, termiske og bearbejdningsegenskaber snarere end kun på det kommercielle navn.

Almindelige fejl ved valg af elektrisk isolering SMC

Vælg kun efter dielektrisk styrke

Dielektrisk styrke er vigtig, men den repræsenterer ikke alle aspekter af elektrisk isoleringsydelse. CTI, lysbuemodstand, fugtbestandighed, flammeadfærd og det færdige komponentdesign skal også tages i betragtning.

Behandling af CTI og PTI som udskiftelige

CTI og PTI beskriver relaterede sporingstest, men har forskellige formål. Kunder bør specificere den korrekte test, påkrævet spænding og gældende standard.

Brug af HDT som den kontinuerlige servicetemperatur

HDT er en kortvarig deformationstest under en specificeret belastning. Den definerer ikke selvstændigt materialets acceptable langsigtede driftstemperatur.

Sammenligning af data fra forskellige testmetoder

Identisk udseende værdier er muligvis ikke direkte sammenlignelige, når prøvetykkelse, konditionering, elektrodekonfiguration eller teststandarder er forskellige.

Ignorerer støbningsbetingelser

Et teknisk egnet materiale kan stadig producere defekte dele, hvis dets flow og hærdningsadfærd ikke stemmer overens med formen og pressen.

Forudsat at hver flammehæmmende kvalitet er certificeret

En SMC-formulering kan være designet til flammebestandighed uden at have den nøjagtige certificering, der kræves for den endelige komponent. Kontroller altid testrapporten, karakteren og den testede tykkelse.

Brug af én klasse for hver elektrisk del

En målerboks, samleskinnestøtte og afbryderhus har forskellige præstationsprioriteter. Én pladestøbningsmasse af elektrisk kvalitet er muligvis ikke egnet til alle anvendelser af elektrisk isolering.

Hvorfor vælge JLON som din leverandør af pladestøbningsmasse?

JLON leverer SMC og BMC materialer til elektriske, industrielle og strukturelle applikationer.

I stedet for kun at tilbyde én fast pladestøbningsmassekvalitet, kan JLON samarbejde med kunder om at evaluere krav, herunder:

• Elektrisk isolering

• CTI og sporingsmodstand

• Flammehæmning

• Glasfiberindhold

• Mekanisk styrke

• Varmemodstand

• Skimmelsvamp svind

• Materiale flow

• Overfladekvalitet

• Farve

• Vandabsorption

• Omkostnings- og produktionseffektivitet

Kunder kan levere en komponenttegning, målteknisk datablad, eksisterende prøve eller påkrævet teststandard til foreløbig karakterevaluering.

JLON 5002(L) er en tilgængelig elektrisk isolering og flammehæmmende SMC-kvalitet. Andre pladestøbningssammensatte formuleringer kan evalueres i henhold til den endelige komponent og kundekrav.

Materialevalg og formuleringsjusteringer er fortsat underlagt test, produktionsgennemførlighed og endelig kundegodkendelse.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er pladestøbningsmasse?

Sheet Molding Compound er en termohærdende komposit, der er klar til at støbe, indeholdende harpiks, forstærkning af hakkede fibre, fyldstoffer og funktionelle additiver. Det behandles generelt ved kompressionsstøbning for at producere stærke og formstabile dele med komplekse former.

Er alle SMC velegnede til elektrisk isolering?

Nej. Konventionel SMC kan give en vis elektrisk modstand, men krævende elektriske applikationer kræver verificeret dielektrisk styrke, sporingsmodstand, lysbuemodstand, flammeydelse og miljømæssig holdbarhed.

Hvilken CTI er egnet til elektriske komponenter?

Den nødvendige CTI afhænger af driftsspænding, forureningsgrad, krybeafstand, komponentdesign og den gældende standard. En CTI på mindst 600 V repræsenterer høj sporingsmodstand, men den bekræfter ikke uafhængigt, at den færdige komponent opfylder kravene.

Hvad er flammehæmmende SMC?

Flammehæmmende SMC bruger et harpiks- og additivsystem designet til at begrænse antændelse eller flammeudbredelse. Den påståede ydeevne skal altid identificere teststandarden, klassificeringen og den testede prøvetykkelse.

Kan JLON tilpasse SMC i elektrisk kvalitet?

Ja. JLON kan evaluere justeringer af glasfiberindhold, harpikssystem, flammehæmning, krympning, flow, mekanisk ydeevne, elektriske egenskaber, farve og overfladekvalitet i henhold til applikations- og valideringskravene.

Kan SMC erstatte metal i elektriske kabinetter?

SMC kan levere elektrisk isolering, korrosionsbestandighed, designintegration og reduceret vedligeholdelse sammenlignet med metal. Om det kan erstatte metal afhænger af strukturelle belastninger, brandkrav, jordingsdesign, installationsmiljø og den gældende udstyrsstandard.

Hvilke oplysninger er nødvendige for et SMC-tilbud?

Kunder skal levere komponenttegning, nødvendige tekniske egenskaber, anvendelsesmiljø, støbeforhold, farve, certificeringskrav og estimeret årlig efterspørgsel. Hvis det er tilgængeligt, er et eksisterende teknisk datablad eller materialeprøve også nyttig.

Konklusion

Valg af pladestøbningsmasse til elektrisk isolering kræver en afbalanceret evaluering af elektrisk, termisk, mekanisk, miljømæssig og forarbejdningsydelse.

Dielektrisk styrke er vigtig, men den bør overvejes sammen med CTI eller PTI, lysbuemodstand, flammehæmning, vandabsorption, varmebestandighed, mekanisk styrke, dimensionsstabilitet og støbeadfærd.

JLON 5002(L) giver 25 % glasfiber, en densitet på 1,8 g/cm³, bøjningsstyrke på 170 MPa, HDT på mindst 200°C, dielektrisk styrke på mindst 12 kV/mm, CTI på mindst 600 V og lysbuemodstand på mindst 180 sekunder.

JLON kan også evaluere skræddersyede pladestøbningssammensætninger i henhold til specifik elektrisk isolering, mekanisk ydeevne og støbningskrav.

Send JLON din komponenttegning, driftsspænding, nødvendige elektriske egenskaber, flammestandard, støbeforhold og årlig efterspørgsel. Vores team hjælper med at vurdere et passende SMC-materiale til din elektriske isoleringsapplikation.