Hvordan velge arkstøpemasse (SMC) for elektrisk isolasjonsapplikasjoner

Elektriske isolasjonskomponenter må fungere pålitelig under spenning, varme, fuktighet, mekanisk belastning og, i noen applikasjoner, elektrisk lysbue. Å velge et materiale kun basert på mekanisk styrke eller pris kan føre til elektrisk sporing, dimensjonell ustabilitet, for tidlig aldring eller manglende oppfyllelse av gjeldende standard.

Sheet Molding Compound (SMC) er en herdeplastkompositt som er klar til å støpes, vanligvis laget av umettet polyester- eller vinylesterharpiks, hakket glassfiber, mineralfyllstoffer og funksjonelle tilsetningsstoffer. Det behandles vanligvis ved kompresjonsstøping og kan kombinere elektrisk isolasjon, mekanisk styrke, korrosjonsbestandighet, dimensjonsstabilitet og effektiv høyvolumproduksjon.

Disse egenskapene gjør elektrisk-kvalitet Platestøpemasse egnet for målerbokser, elektriske kapslinger, koblingsutstyrskomponenter, samleskinnestøtter, isolerende barrierer, koblingstavler, effektbryterhus og andre elektriske deler.

Imidlertid gir ikke alle SMC-klasser den samme elektriske ytelsen. Riktig materiale må velges i henhold til driftsspenning, installasjonsmiljø, brannkrav, mekanisk belastning, komponentgeometri og støpeprosess.

Denne veiledningen forklarer hovedegenskapene som kjøpere og ingeniører bør vurdere når de velger platestøpemasse for elektrisk isolasjonsapplikasjoner.

Hva er platestøpemasse av elektrisk kvalitet?

Platestøpemasse av elektrisk kvalitet er en SMC-formulering designet for å gi kontrollert elektrisk isolasjon og, når det er nødvendig, flammehemmende ytelse.

En typisk SMC-formulering av elektrisk kvalitet inneholder:

• Termohærdende polyester- eller vinylesterharpiks

• Oppkuttet glassfiberarmering

• Mineralfyllstoffer

• Fortykningsmidler

• Tilsetningsstoffer med lavt krympende eller lav profil

• Flammehemmende tilsetningsstoffer

• Pigmenter

• Tilsetningsstoffer for intern utgivelse og prosessering

Harpikssystemet påvirker kjemisk motstand, termisk oppførsel, vannabsorpsjon og elektrisk isolasjon. Glassfiber gir styrke, stivhet og dimensjonsstabilitet. Fyllstoffer og tilsetningsstoffer brukes til å justere flammehemming, materialflyt, krymping, overflatekvalitet, farge og pris.

Fordi disse ingrediensene samhandler med hverandre, gir det ikke nødvendigvis et bedre materiale å øke innholdet av glassfiber eller flammehemmende midler. En vellykket platestøpemasse av elektrisk kvalitet må balansere elektriske, mekaniske, termiske og prosesseringsegenskaper.

JLON leverer SMC-materialer for elektriske, industrielle og strukturelle applikasjoner. I tillegg til standardkvaliteter kan formuleringen justeres i henhold til kundens komponent, støpeforhold og nødvendig ytelse.

Typiske bruksområder for elektrisk isolasjon av SMC

Platestøpemasse kan kompresjonsstøpes til komplekse deler med ribber, bosser, monteringshull, metallinnsatser og integrerte festefunksjoner.

Vanlige bruksområder for elektrisk isolasjon inkluderer:

• Elektriske målerbokser

• Fordelingsbokser og skap

• Elektriske kabinetter

• Koblingsdeler

• Strømbryterhus

• Samleskinne støtter

• Isolerende barrierer

• Rekkeklemmer og rekkeklemmer

• Transformatorkomponenter

• Kabeldistribusjonskomponenter

• Utendørs bruksskap

• Jernbane elektriske komponenter

• Industrielt kontrollutstyr

• Elektrisk utstyr deksler og baser

Ulike komponenter krever ulike kombinasjoner av egenskaper.

En utendørs målerboks kan prioritere flammehemming, værbestandighet, slagstyrke og lav vannabsorpsjon. En samleskinnestøtte kan legge større vekt på sporingsmotstand, dielektrisk styrke, termisk motstand og dimensjonsstabilitet. Et strømbryterhus kan kreve lysbuemotstand, varmemotstand og pålitelig materialflyt rundt et komplekst formhulrom.

Av denne grunn er den generelle beskrivelsen 'elektrisk-grade SMC' ikke nok til å identifisere riktig materiale.

1. Sjekk dielektrisk styrke

Dielektrisk styrke indikerer hvor mye elektrisk påkjenning et isolasjonsmateriale tåler før elektrisk sammenbrudd oppstår. Det er ofte uttrykt i kilovolt per millimeter, eller kV/mm.

En høyere verdi indikerer generelt større motstand mot elektrisk sammenbrudd. Det rapporterte resultatet avhenger imidlertid av flere faktorer:

• Testmetode

• Prøvetykkelse

• Elektrodekonfigurasjon

• Spenningspåføringshastighet

• Materialbehandling

• Temperatur og fuktighet

• Tomrom eller defekter i prøven

Når du sammenligner leverandører av platestøpemasser, bør kjøpere ikke sammenligne kun de numeriske verdiene for dielektrisk styrke. De tilsvarende teststandardene og testforholdene bør også gjennomgås.

JLON klasse 5002(L), en elektrisk isolasjons- og flammehemmende platestøpemasse, har en spesifisert dielektrisk styrke på minst 12 kV/mm.

Denne verdien gir nyttig informasjon på materialnivå, men den endelige støpte komponenten bør fortsatt valideres til sin faktiske veggtykkelse og driftsspenning. Fiberorientering, sveiselinjer, metallinnsatser, støpefeil og overflateforurensning kan alle påvirke den elektriske ytelsen til en ferdig del.

2. Evaluer komparativ sporingsindeks

Comparative Tracking Index (CTI) måler motstanden til et solid isolasjonsmateriale mot elektrisk sporing over overflaten under våte og forurensede testforhold.

Elektrisk sporing oppstår når en ledende bane gradvis utvikles på materialoverflaten. Det kan være forårsaket av elektrisk stress kombinert med fuktighet, støv, salt eller andre forurensninger. Så snart en karbonisert ledende bane dannes, kan isolasjonsytelsen forringes raskt.

CTI uttrykkes i volt. En høyere CTI indikerer generelt sterkere motstand mot overflatesporing.

Under den ofte brukte materialgruppeklassifiseringen:

• Materialgruppe I: CTI på 600 V eller høyere

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

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

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

Det nøyaktige valget må følge gjeldende komponentstandard og isolasjonskoordineringskrav. CTI kan påvirke den nødvendige krypeavstanden, men en høy CTI-verdi beviser ikke uavhengig at den ferdige komponenten er kompatibel.

JLON 5002(L) elektrisk-kvalitet SMC har en spesifisert CTI på minst 600 V. Dette gjør det til et potensielt materiale for applikasjoner som krever høy sporingsmotstand, med forbehold om bekreftelse mot kundens testmetode, produktdesign og sertifiseringskrav.

3. Forstå forskjellen mellom CTI og PTI

CTI og PTI er relatert, men de skal ikke behandles som identiske egenskaper.

CTI betyr Comparative Tracking Index. Den brukes til å bestemme materialets sporingsmotstandsnivå ved å teste ved forskjellige spenninger.

PTI betyr Proof Tracking Index. Den verifiserer om et materiale tåler en spesifisert testspenning under definerte forhold uten sporingsfeil.

Hvis en tegning eller teknisk spesifikasjon angir 'PTI 600', skal den ikke automatisk registreres som 'CTI 600.' Kjøper og SMC-leverandør bør bekrefte:

• Om CTI eller PTI er nødvendig

• Gjeldende teststandard

• Nødvendig testspenning

• Antall prøver

• Krav til kondisjonering

• Akseptkriterier

Når du ber om et SMC-tilbud for elektrisk isolasjon fra JLON, bør kundene gi den originale tegningen eller standarden når det er mulig. Dette reduserer risikoen for å velge karakter basert på en feiltolket forkortelse.

4. Vurder lysbuemotstand

Lysbuemotstand måler hvor lenge overflaten til et isolerende materiale kan motstå å danne en ledende bane når den utsettes for en elektrisk lysbue med høy spenning og lav strøm. Resultatet uttrykkes vanligvis i sekunder.

Denne egenskapen kan være viktig for:

• Koblingsutstyrskomponenter

• Strømbryterhus

• Terminalkomponenter

• Isolerende barrierer

• Komponenter nær bryterkontakter

• Deler som er utsatt for intermitterende elektrisk lysbue

JLON 5002(L) platestøpemasse har en spesifisert lysbuemotstand på minst 180 sekunder.

Lysbuemotstand må ikke forveksles med lysbuebeskyttelse eller evnen til et komplett kabinett til å inneholde en høyenergi elektrisk feil. Dette er krav på systemnivå som involverer materialet, komponentdesign, veggtykkelse, monteringsmetode, trykkavlastning og gjeldende utstyrsstandard.

Buemotstandsverdien som er rapportert på et SMC teknisk datablad beskriver materialet under spesifiserte laboratorieforhold. Validering av ferdige komponenter er fortsatt nødvendig.

5. Bekreft flammehemmende krav

Mange elektriske komponenter krever flammehemmende SMC. Imidlertid er uttrykket 'flammehemmende' ufullstendig med mindre det støttes av en spesifikk teststandard, klassifisering og testet tykkelse.

Mulige krav til brannytelse inkluderer:

• UL 94 klassifisering

• Begrensende oksygenindeks

• Glødetrådtesting

• Antenningsmotstand

• Krav til flammespredning

• Grenser for røyk og toksisitet

• Halogenfrie krav

• Bransjespesifikke brannstandarder

Før du velger flammehemmende platestøpemasse, bekreft:

1. Hvilken brannteststandard gjelder?

2. Hvilken klassifisering kreves?

3. Ved hvilken prøvetykkelse?

4. Er tredjepartssertifisering nødvendig?

5. Er en halogenfri formulering nødvendig?

6. Er røyk- og toksisitetsgrenser spesifisert?

7. Påvirker den nødvendige fargen den testede formuleringen?

JLON 5002(L) er utformet som en flammehemmende elektrisk isolasjonskvalitet. Den nøyaktige klassifiseringen bør legges til fra den tilsvarende testrapporten før informasjonen publiseres eller inkluderes i en kundespesifikasjon:

• Flammehemmende klassifisering: [LEGGES TIL]

• Teststandard: [SÅ LEGGES TIL]

• Testet tykkelse: [SÅ LEGGES TIL]

En flammevurdering bør aldri kreves utelukkende basert på formuleringen. Den bør støttes av en gyldig testrapport som dekker relevant karakter og tykkelse.

6. Gjennomgå varmemotstanden på riktig måte

Elektrisk utstyr kan oppleve kontinuerlig driftsvarme, midlertidige temperaturtopper eller lokal temperaturøkning nær ledere og elektriske kontakter.

Heat Deflection Temperature, ofte forkortet som HDT, er en egenskap som ofte rapporteres på et SMC-teknisk datablad. Den indikerer temperaturen ved hvilken prøven når en definert deformasjon under en spesifisert mekanisk belastning.

JLON 5002(L) har en spesifisert HDT på minst 200°C.

HDT er imidlertid ikke det samme som den kontinuerlige driftstemperaturen. Langsiktig termisk egnethet kan kreve evaluering av:

• Termisk aldring

• Temperaturindeks

• Oppbevaring av mekaniske egenskaper

• Oppbevaring av elektriske eiendommer

• Dimensjonsstabilitet

• Oksidasjon eller misfarging

• Varighet av varmeeksponering

• Mekanisk belastning påført komponenten

Når en applikasjon har en spesifisert kontinuerlig servicetemperatur, bør kundene oppgi denne informasjonen separat i stedet for å velge SMC-graden kun i henhold til HDT.

7. Undersøk vannabsorpsjon og fuktmotstand

Fuktighet kan redusere overflatemotstanden, påvirke dielektrisk ytelse og øke risikoen for elektrisk sporing. Lavt vannopptak er spesielt viktig for:

• Utendørs elektriske kabinetter

• Kystmiljøer

• Fuktige industrianlegg

• Underjordiske elektriske systemer

• Marine utstyr

• Komponenter utsatt for kondens

• Utstyr som krever lang levetid

Når du sammenligner vannabsorpsjonsdata, bør kjøpere bekrefte testmetoden, nedsenkingstid, vanntemperatur, prøvetykkelse og resultatenhet.

JLON 5002(L) er beskrevet som å ha lav vannabsorpsjon. Den numeriske verdien og testmetoden skal legges til den tekniske tabellen når den er bekreftet:

• Vannabsorpsjon: [Å LEGGES TIL]

• Testmetode: [Å LEGGES TIL]

For utendørskomponenter bør vannabsorpsjon vurderes sammen med UV-motstand, forvitring, tetningsdesign, korrosjonsbestandighet og temperatursvingninger.

8. Tilpass mekanisk ytelse til komponenten

Selv om den primære funksjonen kan være elektrisk isolasjon, bærer mange støpte SMC-deler også mekaniske belastninger.

Viktige mekaniske egenskaper kan omfatte:

• Bøyestyrke

• Bøyemodul

• Strekkstyrke

• Slagfasthet

• Trykkstyrke

• Skrueholdeevne

• Sett inn retensjon

• Krypemotstand

JLON 5002(L) inneholder 25 % glassfiber og har en spesifisert bøyestyrke på 170 MPa. Dens nominelle tetthet er 1,8 g/cm³.

Disse egenskapene kan støtte en rekke elektriske komponenter, men endelig egnethet avhenger av geometrien og belastningsforholdene til den støpte delen.

For eksempel trenger et stort elektrisk skapdeksel tilstrekkelig stivhet for å unngå overdreven nedbøyning. En samleskinnestøtte krever mekanisk styrke og dimensjonsstabilitet under kombinerte elektriske og termiske belastninger. En komponent som inneholder metallinnsatser må motstå sprekkdannelse under støping, montering og service.

Høyere innhold av glassfiber kan forbedre stivhet og mekanisk styrke, men det kan også påvirke materialflyt, overflateutseende og fiberorientering. Det riktige innholdet av glassfiber bør derfor velges i henhold til både ytelseskrav og støpeforhold.

9. Vurder krymping og dimensjonsstabilitet

Lavt krymping er viktig for elektriske komponenter med:

• Nøyaktige monteringshull

• Metallinnsatser

• Flate tetningsflater

• Lange krypveier

• Trange monteringstoleranser

• Store deksler eller paneler

• Flere integrerte funksjoner

JLON 5002(L) er en lavkrympende platestøpemasse. Lav formkrymping kan bidra til å redusere skjevhet, synkemerker, dimensjonsvariasjoner og monteringsproblemer.

Ikke desto mindre styres ikke støpte dimensjoner av materialformuleringen alene. De er også påvirket av:

• Form design

• Lademønster

• Materialflyt

• Fiberorientering

• Støpetrykk

• Muggtemperatur

• Herdetid

• Delutkast

• Kjøleforhold

For presisjonsdeler bør kundene gi tegninger og toleransekrav slik at SMC-materialet og støpeprosessen kan evalueres sammen.

10. Sjekk behandlingskompatibilitet

Den valgte elektriske SMC-en må fylle formen riktig og produsere stabile deler under produsentens faktiske utstyrsforhold.

Viktig behandlingsinformasjon inkluderer:

• Pressekapasitet

• Formdimensjoner

• Muggtemperatur

• Støpetrykk

• Herdesyklus

• Ladevekt og lademønster

• Materialflytavstand

• Minimum veggtykkelse

• Dype ribber eller komplekse funksjoner

• Metallinnsatser

• Krav til overflatekvalitet

En SMC-formulering med utilstrekkelig flyt kan forårsake kort fylling, ufullstendige ribber, synlige sveiselinjer eller innestengt luft. Overdreven flyt kan øke fiberseparasjonen, harpiksrike områder, flash eller uensartede mekaniske egenskaper.

JLON kan evaluere eller justere SMC-flyt og formulering i henhold til kundens komponentgeometri og støpeprosess, underlagt teknisk validering og minimumsbestillingskrav.

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

Følgende data oppsummerer én type JLON-platestøpemasse beregnet for elektrisk isolasjon og flammehemmende applikasjoner.

Verdiene ovenfor bør bekreftes mot siste JLON tekniske datablad. Den endelige støpte komponenten bør også testes i henhold til gjeldende produktstandard.

Hvordan velge SMC for forskjellige elektriske applikasjoner

Informasjon JLON trenger å anbefale en SMC-karakter

Å hjelpe JLON anbefaler en passende platestøpemasse, kunder bør oppgi så mye av følgende informasjon som mulig:

1. Komponentnavn og applikasjon

2. Tegning eller 3D-modell

3. Innendørs eller utendørs bruk

4. Driftsspenning

5. Kontinuerlige og maksimale temperaturer

6. Nødvendig CTI eller PTI

7. Nødvendig dielektrisk styrke

8. Nødvendig lysbuemotstand

9. Brennbarhetsstandard og klassifisering

10. Krav til mekaniske egenskaper

11. Delmål og veggtykkelse

12. Metallinnsatser eller skrufaste områder

13. Nødvendig farge og overflatefinish

14. Støpepresskapasitet

15. Gjeldende støpeforhold

16. Mål teknisk datablad

17. Nødvendige sertifiseringer

18. Estimert årlig etterspørsel

Hvis et eksisterende materiale blir erstattet, kan dets tekniske datablad og en støpt prøve hjelpe JLON med å utføre en foreløpig sammenligning.

Utskifting bør baseres på de relevante elektriske, mekaniske, termiske og prosesseringsegenskapene i stedet for bare på det kommersielle navnet.

Vanlige feil ved valg av elektrisk isolasjon SMC

Velg kun etter dielektrisk styrke

Dielektrisk styrke er viktig, men den representerer ikke alle aspekter av elektrisk isolasjonsytelse. CTI, lysbuemotstand, fuktmotstand, flammeoppførsel og ferdig komponentdesign må også vurderes.

Behandle CTI og PTI som utskiftbare

CTI og PTI beskriver relaterte sporingstester, men har forskjellige formål. Kunder bør spesifisere riktig test, nødvendig spenning og gjeldende standard.

Bruke HDT som kontinuerlig servicetemperatur

HDT er en kortvarig deformasjonstest under en spesifisert belastning. Den definerer ikke uavhengig materialets akseptable langsiktige driftstemperatur.

Sammenligning av data fra forskjellige testmetoder

Identiske verdier er kanskje ikke direkte sammenlignbare når prøvetykkelse, kondisjonering, elektrodekonfigurasjon eller teststandarder er forskjellige.

Ignorerer støpeforhold

Et teknisk egnet materiale kan fortsatt produsere defekte deler hvis flyt og herdeegenskaper ikke stemmer overens med formen og pressen.

Forutsatt at hver flammehemmende karakter er sertifisert

En SMC-formulering kan utformes for flammemotstand uten å ha den nøyaktige sertifiseringen som kreves for den endelige komponenten. Verifiser alltid testrapporten, karakteren og testet tykkelse.

Bruker én karakter for hver elektrisk del

En målerboks, samleskinnestøtte og effektbryterhus har ulike ytelsesprioriteter. Én platestøpemasse av elektrisk kvalitet er kanskje ikke egnet for alle bruksområder for elektrisk isolasjon.

Hvorfor velge JLON som din leverandør av platestøpemasse?

JLON leverer SMC- og BMC-materialer for elektriske, industrielle og strukturelle applikasjoner.

I stedet for å tilby bare én fast platestøpemasse, kan JLON samarbeide med kunder for å evaluere krav, inkludert:

• Elektrisk isolasjon

• CTI og sporingsmotstand

• Flammehemming

• Innhold av glassfiber

• Mekanisk styrke

• Varmebestandighet

• Muggsvinn

• Materialflyt

• Overflatekvalitet

• Farge

• Vannabsorpsjon

• Kostnads- og produksjonseffektivitet

Kunder kan gi en komponenttegning, målteknisk datablad, eksisterende prøve eller nødvendig teststandard for foreløpig karakterevaluering.

JLON 5002(L) er en tilgjengelig elektrisk isolasjon og flammehemmende SMC-kvalitet. Andre sammensetninger av platestøping kan evalueres i henhold til den endelige komponenten og kundens krav.

Materialvalg og formuleringsjusteringer forblir gjenstand for testing, produksjonsgjennomførbarhet og sluttkundegodkjenning.

Ofte stilte spørsmål

Hva er platestøpemasse?

Sheet Molding Compound er en herdeherdet kompositt som er klar til å støpes som inneholder harpiks, forsterkning av hakket fiber, fyllstoffer og funksjonelle tilsetningsstoffer. Det behandles vanligvis ved kompresjonsstøping for å produsere sterke og dimensjonsstabile deler med komplekse former.

Er alle SMC egnet for elektrisk isolasjon?

Nei. Konvensjonell SMC kan gi en viss elektrisk motstand, men krevende elektriske applikasjoner krever verifisert dielektrisk styrke, sporingsmotstand, lysbuemotstand, flammeytelse og miljømessig holdbarhet.

Hvilken CTI er egnet for elektriske komponenter?

Den nødvendige CTI avhenger av driftsspenning, forurensningsgrad, krypeavstand, komponentdesign og gjeldende standard. En CTI på minst 600 V representerer høy sporingsmotstand, men den bekrefter ikke uavhengig overensstemmelse med ferdige komponenter.

Hva er flammehemmende SMC?

Flammehemmende SMC bruker et harpiks- og additivsystem designet for å begrense antennelse eller flammeutbredelse. Den påståtte ytelsen skal alltid identifisere teststandarden, klassifiseringen og den testede prøvetykkelsen.

Kan JLON tilpasse SMC av elektrisk kvalitet?

Ja. JLON kan evaluere justeringer av glassfiberinnhold, harpikssystem, flammehemming, krymping, flyt, mekanisk ytelse, elektriske egenskaper, farge og overflatekvalitet i henhold til applikasjons- og valideringskrav.

Kan SMC erstatte metall i elektriske kabinetter?

SMC kan gi elektrisk isolasjon, korrosjonsmotstand, designintegrasjon og redusert vedlikehold sammenlignet med metall. Hvorvidt det kan erstatte metall avhenger av strukturelle belastninger, brannkrav, jordingsdesign, installasjonsmiljø og gjeldende utstyrsstandard.

Hvilken informasjon trengs for et SMC-tilbud?

Kunder bør oppgi komponenttegning, nødvendige tekniske egenskaper, applikasjonsmiljø, støpeforhold, farge, sertifiseringskrav og estimert årlig etterspørsel. Hvis tilgjengelig, er et eksisterende teknisk datablad eller materialprøve også nyttig.

Konklusjon

Å velge platestøpemasse for elektrisk isolasjon krever en balansert evaluering av elektrisk, termisk, mekanisk, miljø- og prosessytelse.

Dielektrisk styrke er viktig, men den bør vurderes sammen med CTI eller PTI, lysbuemotstand, flammehemming, vannabsorpsjon, varmebestandighet, mekanisk styrke, dimensjonsstabilitet og støpeoppførsel.

JLON 5002(L) gir 25 % glassfiber, en tetthet på 1,8 g/cm³, bøyestyrke på 170 MPa, HDT på minst 200°C, dielektrisk styrke på minst 12 kV/mm, CTI på minst 600 V og lysbuemotstand på minst 180 sekunder.

JLON kan også evaluere skreddersydde formuleringer av arkstøping i henhold til spesifikk elektrisk isolasjon, mekanisk ytelse og støpekrav.

Send JLON din komponenttegning, driftsspenning, nødvendige elektriske egenskaper, flammestandard, støpeforhold og årlig etterspørsel. Teamet vårt vil hjelpe med å vurdere et passende SMC-materiale for din elektriske isolasjonsapplikasjon.