Se si utilizzano fogli di silicone vicino a componenti elettrici senza conoscerne il valore dielettrico, si corre un rischio serio.
I fogli di silicone hanno un'elevata rigidità dielettrica, che in genere varia da 20 a 30 kV/mm, il che li rende isolanti ideali nelle applicazioni elettriche ed elettroniche.
Ho iniziato a prestare attenzione alla rigidità dielettrica dopo che un cliente ha avuto un cortocircuito in una scatola di controllo. Si è scoperto che la guarnizione utilizzata non era sufficientemente isolante. Quell'esperienza mi ha insegnato quanto siano importanti le proprietà dielettriche quando si lavora con lastre di silicone in ambienti elettrici.
Che cos'è la rigidità dielettrica nei fogli di silicone?
La rigidità dielettrica non è solo un numero: è una garanzia di sicurezza.
La rigidità dielettrica è la tensione massima che un materiale può sopportare senza rompersi elettricamente; per i fogli di silicone, è in genere compresa tra 20 e 30 kV/mm.
La rigidità dielettrica si misura in kilovolt per millimetro (kV/mm). Indica la tensione che il materiale può sopportare prima di condurre elettricità. Il silicone ha eccellenti proprietà isolanti grazie alla sua struttura molecolare, che rimane stabile anche ad alte temperature e in ambienti umidi.
Per esempio:
- Un foglio di silicone valutato a 25 kV/mm e 1 mm di spessore può resistere fino a 25.000 volt prima del guasto.
- I fogli più spessi offrono una maggiore resistenza alla tensione, ma altri fattori come la temperatura e l'umidità influiscono comunque sulle prestazioni.
Quando ho lavorato su un sistema di illuminazione a LED, abbiamo utilizzato cuscinetti in silicone da 2 mm con rigidità dielettrica di 24 kV/mm. Questo forniva isolamento termico ed elettrico in un unico strato, risparmiando spazio e riducendo il numero di componenti.
Perché il silicone è preferito per l'isolamento elettrico?
Una volta ho usato il PVC per l'isolamento, finché non si è rotto sotto il calore. È stato allora che sono passato al silicone e non ho più cambiato idea.
Il silicone è preferito nei sistemi elettrici perché mantiene le proprietà isolanti in un'ampia gamma di temperature e non si degrada sotto l'azione dei raggi UV o dell'umidità.
A differenza di altri polimeri, il silicone non carbonizza né si scioglie se esposto ad alte temperature. Ecco perché è ideale per ambienti in cui sono coinvolti sia calore che elettricità, come:
- Scatole di distribuzione dell'energia elettrica
- Pannelli di controllo
- Avvolgimenti del motore
- Connettori ad alta tensione
Ecco un rapido confronto:
| Materiale | Rigidità dielettrica (kV/mm) | Resistenza alla temperatura | Flessibilità | Resistenza ai raggi UV |
|---|---|---|---|---|
| Silicone | 20–30 | da –60°C a +230°C | Eccellente | Eccellente |
| PVC | 10–18 | da –20°C a +70°C | Povero | Povero |
| Gomma (EPDM) | 10–15 | da –40°C a +120°C | Bene | Giusto |
Consiglio i fogli di silicone per la sigillatura elettrica ogni volta che il sistema prevede calore, esposizione ai raggi UV o deve funzionare ininterrottamente. Sono più costosi all'inizio, ma durano molto più a lungo.
Come si misura la rigidità dielettrica del silicone?
Prima di fidarmi delle specifiche di qualsiasi fornitore, ho dovuto imparare come vengono testati questi numeri.
La rigidità dielettrica si misura applicando una tensione crescente su un foglio di silicone fino a quando non si verifica una rottura elettrica, secondo gli standard ASTM D149 o IEC 60243.
La procedura standard comprende:
- Utilizzando due elettrodi metallici su entrambi i lati del campione di silicone
- Applicare gradualmente la tensione fino a quando non si verifica un arco elettrico o una perforazione
- Registrando la tensione e dividendola per lo spessore del materiale per ottenere kV/mm
Diversi fattori influenzano il risultato:
- Spessore del materiale: I campioni più sottili mostrano valori kV/mm più elevati
- Umidità e condizioni della superficie: L'umidità o i contaminanti possono ridurre l'isolamento
- Temperatura: Il test viene solitamente eseguito a 23°C, salvo diversa indicazione
Controllare sempre se la rigidità dielettrica indicata corrisponde alla media, al minimo o al risultato del test iniziale. Una volta sono stato colto in fallo da un fornitore che mi ha indicato solo valori di laboratorio, non quelli effettivi del materiale di produzione.
Quali applicazioni dipendono dalle caratteristiche dielettriche del silicone?
Uno dei miei clienti aveva bisogno di un cuscinetto termico per un sistema di gestione della batteria, ma aveva anche bisogno di isolamento elettrico. Il silicone faceva entrambe le cose.
Applicazioni quali trasformatori, quadri elettrici, alimentatori e veicoli elettrici si affidano alla rigidità dielettrica del silicone per l'isolamento e la sicurezza.
Ecco alcuni esempi:
- Trasformatori: Come isolamento tra avvolgimenti e involucri
- motori elettrici: Per rivestimenti di scanalature e protezione di fine curva
- Pannelli solari: Come strato di supporto non conduttivo e resistente alle intemperie
- Sistemi di batterie per veicoli elettrici: I cuscinetti in silicone separano i moduli e prevengono i cortocircuiti
Personalmente ho utilizzato fogli di silicone in:
- Pannelli di controllo nei macchinari industriali alimentari
- Armadi inverter ad alta tensione
- Scooter elettrici per disabili: sotto i sedili e coperchi delle batterie
Per tutti questi casi, un unico foglio ha garantito sia l'isolamento termico che la protezione elettrica, riducendo il numero di componenti e i tempi di installazione.
Quali sono lo spessore e la durezza migliori per l'isolamento elettrico?
Una volta ho commesso l'errore di usare un foglio morbido da 1 mm per un pad ad alta tensione. Si è compresso troppo e non ha superato il test di isolamento.
Per un efficace isolamento dielettrico, utilizzare fogli di silicone di spessore compreso tra 1 e 3 mm con durezza Shore A di 50-70, a seconda delle condizioni di pressione e temperatura.
Lo spessore influenza sia la resistenza meccanica che la capacità dielettrica. Ecco un riferimento di base:
| Spessore (mm) | Valore dielettrico tipico (kV) | Caso d'uso |
|---|---|---|
| 0,5 millimetri | ~12–15 kV | Elettronica a bassa tensione |
| 1 millimetro | ~20–25 kV | Pannelli di controllo, isolamento della batteria |
| 2 millimetri | ~35–40 kV | Recinti ad alta tensione |
| 3 millimetri | ~50+ kV | Trasformatori, avvolgimenti del motore |
La durezza influisce sulla comprimibilità. Se il silicone è troppo morbido, potrebbe deformarsi sotto carico e ridurre la spaziatura tra le parti conduttive. Per la maggior parte delle applicazioni elettriche, 60 Shore A è la via di mezzo sicura.
Chiedete sempre al vostro fornitore i dati certificati dei test dielettrici basati sullo spessore effettivo, non solo sui valori teorici.
Come posso scegliere un foglio di silicone affidabile per uso elettrico?
Una volta ho acquistato fogli di silicone economici da un fornitore generico, ma non ho superato il test UL perché l'isolamento si è rotto a 15 kV.
Scegliete fogli di silicone da fornitori certificati che offrono report di prova, qualità costante e opzioni di personalizzazione per applicazioni elettriche.
Ecco cosa pretendo ora da qualsiasi fornitore:
- Testato secondo gli standard ASTM D149 o IEC
- Classificazione di infiammabilità UL 94 V-0 (per la sicurezza antincendio)
- Disponibile in vari spessori e opzioni di durometro
- Supportato da supporto tecnico
- Supporto adesivo opzionale o conduttività termica
RuiYang Silicone produce lastre di silicone specificamente progettate per applicazioni elettriche. I nostri prodotti sono testati per la rigidità dielettrica, soddisfano gli standard di resistenza al fuoco e sono disponibili in opzioni tagliate su misura. Che si tratti di quadri elettrici, batterie per veicoli elettrici o sistemi di alimentazione industriali, abbiamo la lastra adatta.
Conclusione
I fogli di silicone con elevata rigidità dielettrica offrono un isolamento affidabile e a lungo termine per applicazioni elettriche e ad alta tensione.
