Как выбрать формовочный компаунд (SMC) для электроизоляции

Компоненты электроизоляции должны надежно работать при напряжении, нагреве, влаге, механической нагрузке и, в некоторых случаях, при электрической дуге. Выбор материала, основанный только на механической прочности или цене, может привести к электрическому трекингу, нестабильности размеров, преждевременному старению или несоответствию применимому стандарту.

Листовой формовочный компаунд (SMC) представляет собой готовый к формованию термореактивный композит, обычно изготавливаемый из ненасыщенной полиэфирной или винилэфирной смолы, рубленого стекловолокна, минеральных наполнителей и функциональных добавок. Обычно он обрабатывается методом компрессионного формования и может сочетать в себе электрическую изоляцию, механическую прочность, коррозионную стойкость, стабильность размеров и эффективное крупносерийное производство.

Эти характеристики делают Листовой формовочный компаунд подходит для распределительных коробок, электрических шкафов, компонентов распределительных устройств, опор шин, изолирующих перегородок, клеммных колодок, корпусов автоматических выключателей и других электрических деталей.

Однако не все марки SMC обеспечивают одинаковые электрические характеристики. Правильный материал должен быть выбран в соответствии с рабочим напряжением, условиями установки, требованиями пожарной безопасности, механической нагрузкой, геометрией компонента и процессом формования.

В этом руководстве объясняются основные свойства, которые покупатели и инженеры должны оценить при выборе формовочного компаунда для электроизоляции.

Что такое формовочный компаунд электротехнического класса?

Литой формовочный компаунд электротехнического класса представляет собой состав SMC, разработанный для обеспечения контролируемой электрической изоляции и, при необходимости, огнестойкости.

Типичный состав SMC электрического класса содержит:

• Термореактивная полиэфирная или винилэфирная смола.

• Армирование рубленым стекловолокном

• Минеральные наполнители

• Загустители

• Малоусадочные или низкопрофильные добавки

• Огнезащитные добавки

• Пигменты

• Внутреннее высвобождение и технологические добавки

Система смол влияет на химическую стойкость, термические свойства, водопоглощение и электрическую изоляцию. Стекловолокно обеспечивает прочность, жесткость и стабильность размеров. Наполнители и добавки используются для регулирования огнестойкости, текучести материала, усадки, качества поверхности, цвета и стоимости.

Поскольку эти ингредиенты взаимодействуют друг с другом, простое увеличение содержания стекловолокна или огнезащитных материалов не обязательно приведет к получению лучшего материала. Успешный формовочный компаунд электротехнического качества должен сочетать в себе электрические, механические, термические и технологические свойства.

JLON поставляет материалы SMC для электротехники, промышленности и строительства. Помимо стандартных марок, рецептура может быть скорректирована в соответствии с компонентом заказчика, условиями формования и требуемыми характеристиками.

Типичные применения SMC в электроизоляции

Листовой формовочный материал можно формовать под давлением в сложные детали, включающие ребра, бобышки, монтажные отверстия, металлические вставки и встроенные элементы крепления.

Общие применения электроизоляции включают в себя:

• Ящики для электрических счетчиков

• Распределительные коробки и шкафы

• Электрические шкафы

• Детали распределительного устройства

• Корпуса автоматических выключателей

• Шинные опоры

• Изоляционные барьеры

• Клеммные колодки и клеммные колодки

• Компоненты трансформатора

• Компоненты кабельной разводки

• Наружные служебные помещения

• Железнодорожные электрические компоненты

• Промышленное контрольное оборудование

• Крышки и основания электрооборудования

Разные компоненты требуют разных комбинаций свойств.

При установке счетчика на открытом воздухе приоритет отдается огнестойкости, атмосферостойкости, ударной вязкости и низкому водопоглощению. В опоре шинопровода больше внимания уделяется сопротивлению трекингу, диэлектрической прочности, термическому сопротивлению и стабильности размеров. Корпус автоматического выключателя может требовать дугостойкости, термостойкости и надежного потока материала вокруг сложной полости формы.

По этой причине общего описания «SMC электрического класса» недостаточно для идентификации правильного материала.

1. Проверьте диэлектрическую прочность.

Диэлектрическая прочность показывает, какую электрическую нагрузку может выдержать изоляционный материал, прежде чем произойдет электрический пробой. Обычно его выражают в киловольтах на миллиметр или кВ/мм.

Более высокое значение обычно указывает на большую устойчивость к электрическому пробою. Однако заявленный результат зависит от нескольких факторов:

• Метод испытания

• Толщина образца

• Конфигурация электродов

• Скорость подачи напряжения

• Кондиционирование материала

• Температура и влажность

• Пустоты или дефекты в образце

Сравнивая поставщиков листового формовочного состава, покупатели не должны сравнивать только числовые значения диэлектрической прочности. Также следует пересмотреть соответствующие стандарты испытаний и условия испытаний.

JLON класса 5002(L), электроизоляционный и огнестойкий компаунд для формования листов, имеет заданную диэлектрическую прочность не менее 12 кВ/мм.

Это значение предоставляет полезную информацию об уровне материала, но окончательный формованный компонент все равно должен быть проверен с учетом фактической толщины стенки и рабочего напряжения. Ориентация волокон, линии сварки, металлические вставки, дефекты формования и загрязнение поверхности — все это может повлиять на электрические характеристики готовой детали.

2. Оцените сравнительный индекс отслеживания

Сравнительный индекс трекинга (CTI) измеряет устойчивость твердого изоляционного материала к электрическому трекингу по его поверхности во влажных и загрязненных условиях испытаний.

Электрическое отслеживание происходит, когда на поверхности материала постепенно образуется проводящий путь. Это может быть вызвано электрическим напряжением в сочетании с влагой, пылью, солью или другими загрязнениями. Как только образуется карбонизированный проводящий путь, характеристики изоляции могут быстро ухудшиться.

CTI выражается в вольтах. Более высокий CTI обычно указывает на более сильное сопротивление отслеживанию поверхности.

Согласно общепринятой классификации групп материалов:

• Группа материалов I: CTI 600 В или выше.

• Группа материалов II: CTI от 400 В до ниже 600 В.

• Группа материалов IIIa: CTI от 175 В до ниже 400 В.

• Группа материалов IIIb: CTI от 100 В до ниже 175 В.

Точный выбор должен соответствовать применимому стандарту на компоненты и требованиям по координации изоляции. CTI может влиять на требуемую длину пути утечки, но высокое значение CTI само по себе не доказывает, что готовый компонент соответствует требованиям.

JLON 5002(L) SMC электрического класса имеет указанное значение CTI не менее 600 В. Это делает его потенциальным материалом для применений, требующих высокой устойчивости к трекингу, при условии подтверждения соответствия методу испытаний заказчика, конструкции изделия и требованиям сертификации.

3. Поймите разницу между CTI и PTI.

CTI и PTI связаны, но их не следует рассматривать как идентичные свойства.

CTI означает сравнительный индекс отслеживания. Он используется для определения уровня сопротивления трекингу материала путем тестирования при различных напряжениях.

PTI означает индекс отслеживания доказательств. Он проверяет, может ли материал выдерживать указанное испытательное напряжение в определенных условиях без возникновения сбоев.

Если на чертеже или в технической спецификации указано «PTI 600», оно не должно автоматически записываться как «CTI 600». Покупатель и поставщик SMC должны подтвердить:

• Требуется ли CTI или PTI

• Применимый стандарт испытаний

• Требуемое испытательное напряжение

• Количество образцов

• Требования к кондиционированию

• Критерии приемки

При запросе расценок на электроизоляцию SMC от JLON клиенты должны по возможности предоставить исходный чертеж или стандарт. Это снижает риск выбора оценки на основе неправильно интерпретированной аббревиатуры.

4. Учитывайте сопротивление дуги

Сопротивление дуги измеряет, как долго поверхность изоляционного материала может сопротивляться образованию проводящего пути при воздействии электрической дуги высокого напряжения и слабого тока. Результат обычно выражается в секундах.

Это свойство может быть важно для:

• Компоненты распределительного устройства

• Корпуса автоматических выключателей

• Компоненты терминала

• Изоляционные барьеры

• Компоненты рядом с переключающими контактами

• Детали, подвергающиеся периодическому воздействию электрической дуги

JLON 5002(L) Sheet Molding Compound имеет указанную стойкость к дуге не менее 180 секунд.

Дуговую стойкость не следует путать с защитой от вспышки дуги или способностью всего корпуса сдерживать электрические повреждения высокой энергии. Это требования на уровне системы, включающие материал, конструкцию компонентов, толщину стенок, метод сборки, сброс давления и применимый стандарт оборудования.

Значение дугостойкости, указанное в технических характеристиках SMC, описывает материал в определенных лабораторных условиях. Валидация готовых компонентов остается необходимой.

5. Подтвердите требования к огнестойкости.

Для многих электрических компонентов требуется огнестойкий SMC. Однако фраза «огнестойкий» является неполной, если она не подтверждена конкретным стандартом испытаний, классификацией и проверенной толщиной.

Возможные требования к противопожарным характеристикам включают:

• Классификация UL 94

• Предельный кислородный индекс

• Испытание раскаленной проволокой

• Сопротивление зажигания

• Требования к распространению пламени

• Пределы дыма и токсичности

• Требования к отсутствию галогенов

• Отраслевые стандарты пожарной безопасности

Прежде чем выбрать огнестойкий формовочный состав для листов, подтвердите:

1. Какой стандарт испытаний на огнестойкость применяется?

2. Какая классификация необходима?

3. Какой толщины образец?

4. Необходима ли сертификация третьей стороной?

5. Требуется ли безгалогеновый состав?

6. Указаны ли пределы дымности и токсичности?

7. Влияет ли требуемый цвет на тестируемую рецептуру?

JLON 5002(L) разработан как огнестойкий электроизоляционный материал. Точную классификацию следует добавить из соответствующего отчета об испытаниях до того, как информация будет опубликована или включена в спецификацию заказчика:

• Классификация огнестойкости: [ДОБАВЛЯЕТСЯ]

• Стандарт испытаний: [БУДУТ ДОБАВЛЕНО]

• Испытанная толщина: [БУДУТ ДОБАВЛЕНО]

Класс воспламеняемости никогда не следует заявлять исключительно на основании состава. Это должно быть подкреплено действительным протоколом испытаний, охватывающим соответствующую марку и толщину.

6. Правильно оценивайте термостойкость

Электрооборудование может испытывать постоянный нагрев при работе, временные пики температуры или локальное повышение температуры вблизи проводников и электрических контактов.

Температура теплового отклонения, обычно сокращенно HDT, является одним из свойств, часто указываемых в технических характеристиках SMC. Он указывает температуру, при которой образец достигает определенной деформации при определенной механической нагрузке.

JLON 5002(L) имеет заданную температуру HDT не менее 200°C.

Однако HDT — это не то же самое, что постоянная рабочая температура. Долгосрочная термическая пригодность может потребовать оценки:

• Термическое старение

• Индекс температуры

• Сохранение механических свойств

• Сохранение электрической собственности

• Стабильность размеров

• Окисление или изменение цвета

• Продолжительность теплового воздействия

• Механическая нагрузка, приложенная к компоненту

Если в приложении указана температура непрерывной эксплуатации, клиентам следует предоставить эту информацию отдельно, а не выбирать класс SMC только в соответствии с его HDT.

7. Проверьте водопоглощение и влагостойкость.

Влага может снизить поверхностное сопротивление, повлиять на диэлектрические характеристики и увеличить риск электрического трекинга. Низкое водопоглощение особенно важно для:

• Наружные электрические шкафы

• Прибрежная среда

• Влажные промышленные объекты

• Подземные электрические системы

• Морское оборудование

• Компоненты, подверженные воздействию конденсата

• Оборудование, требующее длительного срока службы

При сравнении данных о водопоглощении покупатели должны подтвердить метод испытания, время погружения, температуру воды, толщину образца и единицу измерения.

JLON 5002(L) характеризуется низким водопоглощением. Числовое значение и метод испытаний следует добавить в техническую таблицу после подтверждения:

• Водопоглощение: [БУДУТ ДОБАВЛЕНО]

• Метод испытания: [БУДУТ ДОБАВЛЕНО]

Для наружных компонентов следует учитывать водопоглощение вместе с устойчивостью к ультрафиолетовому излучению, атмосферным воздействиям, конструкцией уплотнений, устойчивостью к коррозии и циклическим изменениям температуры.

8. Сопоставьте механические характеристики с компонентом

Хотя основной функцией может быть электрическая изоляция, многие формованные детали из SMC также несут механические нагрузки.

Важные механические свойства могут включать:

• Прочность на изгиб

• Модуль упругости при изгибе

• Предел прочности

• Ударопрочность

• Прочность на сжатие

• Возможность крепления винта

• Вставить удержание

• Сопротивление ползучести

JLON 5002(L) содержит 25% стекловолокна и имеет заданную прочность на изгиб 170 МПа. Его номинальная плотность составляет 1,8 г/см⊃3;.

Эти свойства могут поддерживать ряд электрических компонентов, но окончательная пригодность зависит от геометрии и условий нагрузки отлитой детали.

Например, большая крышка электрического шкафа требует достаточной жесткости, чтобы избежать чрезмерного прогиба. Опора сборных шин требует механической прочности и стабильности размеров при комбинированных электрических и тепловых нагрузках. Деталь, содержащая металлические вставки, должна противостоять растрескиванию во время формовки, сборки и эксплуатации.

Более высокое содержание стекловолокна может улучшить жесткость и механическую прочность, но также может повлиять на текучесть материала, внешний вид поверхности и ориентацию волокон. Поэтому подходящее содержание стекловолокна следует выбирать в соответствии как с требованиями к эксплуатационным характеристикам, так и с условиями формования.

9. Учитывайте усадку и стабильность размеров.

Низкая усадка важна для электрических компонентов с:

• Точные монтажные отверстия

• Металлические вставки

• Плоские уплотнительные поверхности

• Длинные пути утечки

• Жесткие допуски при сборке

• Большие крышки или панели

• Множество интегрированных функций

JLON 5002(L) — это компаунд для формования листов с низкой усадкой. Низкая усадка формы может помочь уменьшить коробление, вмятины, отклонения в размерах и проблемы со сборкой.

Тем не менее, формованные размеры не контролируются только рецептурой материала. На них также влияют:

• Дизайн пресс-формы

• Схема начисления

• Материальный поток

• Ориентация волокна

• Давление формования

• Температура формы

• Время отверждения

• Выброс части

• Условия охлаждения

Для прецизионных деталей клиенты должны предоставить чертежи и требования к допускам, чтобы можно было вместе оценить материал SMC и процесс формования.

10. Проверьте совместимость обработки

Выбранный SMC электрического класса должен правильно заполнять форму и производить стабильные детали в реальных условиях оборудования производителя.

Важная информация об обработке включает в себя:

• Производительность пресса

• Размеры пресс-формы

• Температура формы

• Давление формования

• Цикл отверждения

• Вес заряда и схема заряда

• Расстояние потока материала

• Минимальная толщина стенки

• Глубокие ребра или сложные особенности

• Металлические вставки

• Требования к качеству поверхности

Рецептура SMC с недостаточной текучестью может привести к недостаточному наполнению, неполным ребрам, видимым линиям сварки или скоплению воздуха. Чрезмерный поток может привести к увеличению расслоения волокон, появлению участков, богатых смолой, вспышек или неоднородности механических свойств.

JLON может оценить или скорректировать расход и рецептуру SMC в соответствии с геометрией компонента и процессом формования клиента, при условии технической проверки и требований к минимальному заказу.

Типичные свойства JLON 5002(L) SMC электрического класса

Следующие данные суммируют одну марку листового формовочного компаунда JLON, предназначенную для электроизоляции и огнестойкости.

Приведенные выше значения необходимо сверить с последними техническими данными JLON. Готовый формованный компонент также должен быть проверен в соответствии с применимым стандартом на продукцию.

Как выбрать SMC для различных электрических применений

Информация, которой JLON необходимо рекомендовать класс SMC

Чтобы помочь Компания JLON рекомендует соответствующий состав для формования листов, клиенты должны предоставить как можно больше следующей информации:

1. Название компонента и применение

2. Чертеж или 3D модель

3. Использование в помещении или на открытом воздухе

4. Рабочее напряжение

5. Непрерывная и максимальная температуры

6. Требуется CTI или PTI

7. Требуемая диэлектрическая прочность

8. Требуемое сопротивление дуги

9. Стандарт и классификация воспламеняемости

10. Требования к механическим свойствам

11. Размеры детали и толщина стенки

12. Металлические вставки или участки, закрепленные винтами

13. Требуемый цвет и обработка поверхности.

14. Производительность формовочного пресса

15. Текущие условия формования

16. Целевой технический паспорт

17. Требуемые сертификаты

18. Предполагаемый годовой спрос

Если заменяется существующий материал, его технический паспорт и формованный образец могут помочь JLON провести предварительное сравнение.

Замена должна основываться на соответствующих электрических, механических, термических и технологических свойствах, а не только на названии коммерческого класса.

Распространенные ошибки при выборе электроизоляции SMC

Выбор только по диэлектрической прочности

Диэлектрическая прочность важна, но она не отражает все аспекты электроизоляционных характеристик. Также необходимо учитывать CTI, дугостойкость, влагостойкость, поведение в пламени и конструкцию готового компонента.

Считаем CTI и PTI взаимозаменяемыми

CTI и PTI описывают связанные тесты отслеживания, но имеют разные цели. Клиенты должны указать правильное испытание, требуемое напряжение и применимый стандарт.

Использование HDT в качестве температуры непрерывной эксплуатации

HDT — это испытание на кратковременную деформацию при заданной нагрузке. Он независимо не определяет приемлемую долгосрочную рабочую температуру материала.

Сравнение данных различных методов тестирования

Идентичные на вид значения не могут быть напрямую сопоставлены, если толщина образца, кондиционирование, конфигурация электродов или стандарты испытаний различаются.

Игнорирование условий формования

Технически подходящий материал все равно может производить дефектные детали, если его текучесть и характеристики отверждения не соответствуют форме и прессу.

Предполагая, что каждая огнестойкая марка сертифицирована

Состав SMC может быть разработан с учетом огнестойкости без прохождения точной сертификации, необходимой для конечного компонента. Всегда проверяйте отчет об испытаниях, марку и протестированную толщину.

Использование одного класса для каждой электрической части

Ящик счетчика, опора сборных шин и корпус автоматического выключателя имеют разные приоритеты производительности. Один формовочный компаунд электротехнического качества может подходить не для всех случаев электроизоляции.

Почему стоит выбрать JLON в качестве поставщика формовочных масс?

JLON поставляет материалы SMC и BMC для электротехнического, промышленного и строительного применения.

Вместо того, чтобы предлагать только один фиксированный сорт компаунда для формования листов, JLON может работать с клиентами для оценки требований, включая:

• Электрическая изоляция

• CTI и сопротивление отслеживанию

• Огнестойкость

• Содержание стекловолокна

• Механическая прочность

• Термостойкость

• Усадка пресс-формы

• Материальный поток

• Качество поверхности

• Цвет

• Водопоглощение

• Стоимость и эффективность производства

Клиенты могут предоставить чертеж компонента, целевые технические данные, существующий образец или требуемый стандарт испытаний для предварительной оценки качества.

JLON 5002(L) — один из доступных электроизоляционных и огнестойких марок SMC. Другие составы формовочных компаундов можно оценить в зависимости от конечного компонента и требований заказчика.

Выбор материала и корректировка рецептуры остаются предметом испытаний, технико-экономического обоснования и окончательного одобрения потребителя.

Часто задаваемые вопросы

Что такое формовочная масса для листов?

Sheet Molding Compound — это готовый к формованию термореактивный композит, содержащий смолу, армирующее рубленое волокно, наполнители и функциональные добавки. Обычно его обрабатывают методом компрессионного формования для получения прочных и стабильных по размерам деталей сложной формы.

Все ли SMC подходят для электроизоляции?

Нет. Обычные SMC могут обеспечивать некоторое электрическое сопротивление, но требовательные электрические приложения требуют проверенной диэлектрической прочности, сопротивления трекингу, устойчивости к дуге, огнестойкости и устойчивости к воздействию окружающей среды.

Какой CTI подходит для электрических компонентов?

Требуемый CTI зависит от рабочего напряжения, степени загрязнения, пути утечки, конструкции компонентов и применимого стандарта. CTI не менее 600 В означает высокое сопротивление трекингу, но не является независимым подтверждением соответствия готовых компонентов.

Что такое огнестойкий SMC?

В огнестойком материале SMC используется система смол и добавок, предназначенная для ограничения воспламенения или распространения пламени. Заявленные характеристики всегда должны указывать стандарт испытаний, классификацию и толщину испытуемого образца.

Может ли JLON адаптировать SMC электрического класса?

Да. JLON может оценить корректировки содержания стекловолокна, системы смол, огнестойкости, усадки, текучести, механических характеристик, электрических свойств, цвета и качества поверхности в соответствии с требованиями применения и валидации.

Может ли SMC заменить металл в электротехнических шкафах?

SMC может обеспечить электрическую изоляцию, устойчивость к коррозии, интеграцию конструкции и сокращение затрат на техническое обслуживание по сравнению с металлом. Может ли он заменить металл, зависит от структурных нагрузок, противопожарных требований, конструкции заземления, условий установки и применимого стандарта оборудования.

Какая информация необходима для предложения SMC?

Клиенты должны предоставить чертеж компонента, необходимые технические свойства, среду применения, условия формования, цвет, требования к сертификации и предполагаемый годовой спрос. Если имеется, также будет полезен существующий технический паспорт или образец материала.

Заключение

Выбор формовочного состава для электроизоляции требует сбалансированной оценки электрических, термических, механических, экологических и технологических характеристик.

Диэлектрическая прочность важна, но ее следует рассматривать вместе с CTI или PTI, устойчивостью к дуге, огнестойкостью, водопоглощением, термостойкостью, механической прочностью, стабильностью размеров и поведением при формовании.

JLON 5002(L) содержит 25% стекловолокна, плотность 1,8 г/см⊃3; прочность на изгиб 170 МПа, HDT не менее 200°C, диэлектрическую прочность не менее 12 кВ/мм, CTI не менее 600 В и устойчивость к дуге не менее 180 секунд.

JLON также может оценить индивидуальные рецептуры формовочных компаундов в соответствии с конкретными требованиями к электроизоляции, механическим характеристикам и формованию.

Отправьте в JLON чертеж вашего компонента, рабочее напряжение, требуемые электрические свойства, стандарт пламени, условия формования и годовую потребность. Наша команда поможет подобрать подходящий материал SMC для вашей электроизоляционной задачи.