電気部品の誘電定格を知らずにシリコンシートを電気部品の近くで使用すると、重大なリスクを負うことになります。
シリコンシートは、通常 20 ～ 30 kV/mm の範囲の高い誘電強度を備えているため、電気および電子アプリケーションに最適な絶縁体となります。
絶縁耐力に注目し始めたのは、あるクライアントの制御ボックスでショートが発生したことがきっかけでした。ところが、使用していたガスケットの絶縁性が不十分だったことが判明しました。この経験から、電気環境下でシリコンシートを扱う際に、絶縁特性がいかに重要かを学びました。
シリコンシートの絶縁強度とは何ですか?
絶縁強度は単なる数値ではなく、安全性の保証です。
絶縁強度とは、材料が電気的に破壊することなく耐えられる最大電圧のことです。シリコンシートの場合、通常は 20～30 kV/mm です。
絶縁耐力はキロボルト/ミリメートル（kV/mm）で測定されます。これは、材料が電気を通す前にどれだけの電圧に耐えられるかを示します。シリコーンは、高温多湿の環境でも安定した分子構造を持つため、優れた絶縁性を備えています。
例えば：
- シリコンシートの定格は 25 kV/mm 1mmの厚さで最大 25,000ボルト 故障する前に。
- シートが厚くなると耐電圧性は高まりますが、温度や湿度などの他の要因もパフォーマンスに影響します。
LED照明システムに取り組んでいた頃、24kV/mmの絶縁耐力を持つ2mm厚のシリコンパッドを使用していました。これにより、断熱性と電気絶縁性が1層で実現され、スペースを節約し、部品点数を削減できました。
電気絶縁材としてシリコンが好まれるのはなぜですか?
かつて断熱材としてPVCを使っていたのですが、熱で割れてしまいました。そこでシリコンに切り替えてからは、もう手放せません。
シリコンは、広い温度範囲にわたって絶縁特性を維持し、紫外線や湿気によって劣化しないため、電気システムに適しています。
他のポリマーとは異なり、シリコーンは高温にさらされても炭化したり溶融したりしません。そのため、熱と電気の両方が関わる環境、例えば以下のような環境に最適です。
- 配電ボックス
- コントロールパネル
- モーター巻線
- 高電圧コネクタ
簡単に比較してみましょう:
| 材料 | 絶縁耐力（kV/mm） | 耐熱性 | 柔軟性 | 紫外線耐性 |
|---|---|---|---|---|
| シリコーン | 20～30 | –60°C～+230°C | 素晴らしい | 素晴らしい |
| ポリ塩化ビニル | 10～18歳 | –20°C～+70°C | 貧しい | 貧しい |
| ゴム（EPDM） | 10～15 | –40°C～+120°C | 良い | 公平 |
システムに熱や紫外線が加わったり、連続運転が必要な場合、電気系統のシーリングにはシリコンシートをお勧めします。初期費用は高くなりますが、はるかに長持ちします。
シリコンの絶縁強度はどのように測定されますか?
サプライヤーの仕様書を信頼する前に、これらの数値がどのようにテストされるかを学ぶ必要がありました。
絶縁強度は、ASTM D149 または IEC 60243 規格に従って、シリコンシートに電圧を徐々に加え、電気的な破壊が起こるまで測定されます。
標準的な手順は次のとおりです。
- シリコンサンプルの両側に2つの金属電極を使用する
- 電気アークまたは穴が開くまで徐々に電圧をかける
- 電圧を記録し、材料の厚さで割ると kV/mm
結果にはいくつかの要因が影響します。
- 材料の厚さ: より薄いサンプルではkV/mmの値が高くなります
- 湿度と表面状態: 湿気や汚染物質は断熱性を低下させる可能性があります
- 温度: 特に指定がない限り、テストは通常23℃で行われます
記載されている絶縁強度が平均値、最小値、あるいは初期試験結果なのかを必ず確認してください。以前、サプライヤーが実際の製造材料の定格ではなく、実験室でのみ算出された値を記載していたため、私は騙されたことがあります。
シリコンの誘電定格に依存するアプリケーションは何ですか?
あるクライアントは、バッテリー管理システム用のサーマルパッドを必要としていましたが、同時に電気絶縁も必要としていました。シリコンは両方を実現しました。
変圧器、配電装置、電源、電気自動車などの用途では、絶縁性と安全性を確保するためにシリコンの誘電強度に依存しています。
以下に例をいくつか挙げます。
- トランスフォーマー: 巻線とケース間の絶縁材として
- 電気モーター: スロットライナーおよびエンドターン保護用
- 太陽光パネル: 非導電性、耐候性裏地として
- EVバッテリーシステム: シリコンパッドがモジュールを分離し、短絡を防止します
私は個人的にシリコンシートを以下の用途で使用しました:
- 産業用食品機械の制御パネル
- 高電圧インバータキャビネット
- 電動モビリティスクーター - シートとバッテリーカバーの下
これらすべてにおいて、1 枚のシートで断熱性と電気保護性の両方を実現し、部品数と設置時間を削減しました。
電気絶縁に最適な厚さと硬度は何ですか?
一度、高電圧パッドに1mm厚の柔らかいシートを使うというミスを犯してしまいました。圧縮しすぎて絶縁試験に合格しませんでした。
効果的な誘電絶縁のためには、圧力と温度条件に応じて、厚さ 1 ～ 3 mm、ショア A 硬度 50 ～ 70 のシリコン シートを使用します。
厚さは機械的強度と誘電容量の両方に影響します。基本的な参考値は次のとおりです。
| 厚さ（mm） | 標準誘電定格（kV） | 使用事例 |
|---|---|---|
| 0.5ミリメートル | 約12～15kV | 低電圧電子機器 |
| 1ミリメートル | 約20～25kV | 制御パネル、バッテリー絶縁 |
| 2ミリメートル | 約35～40kV | 高電圧エンクロージャ |
| 3ミリメートル | 約50kV以上 | 変圧器、モーター巻線 |
硬度は圧縮性に影響します。シリコーンが柔らかすぎると、荷重によって変形し、導電部品間の間隔が狭まる可能性があります。ほとんどの電気用途では、 60 ショアA 安全な中間地点です。
理論値だけでなく、実際の厚さに基づいた認定誘電体テスト データを必ずサプライヤーに問い合わせてください。
電気用途の信頼できるシリコンシートの選び方とは？
かつて一般サプライヤーから安価なシリコンシートを購入しましたが、絶縁体が 15 kV で破壊されたため UL テストに合格しませんでした。
テスト レポート、一貫した品質、電気アプリケーション向けのカスタマイズ オプションを提供する認定サプライヤーからシリコン シートを選択してください。
私が現在あらゆるサプライヤーに要求していることは次のとおりです。
- ASTM D149またはIEC規格に準拠してテスト済み
- UL 94 V-0難燃性 （火災安全のため）
- さまざまな厚さとデュロメーターのオプションをご用意
- 技術サポート付き
- オプションの粘着剤付き裏地または熱伝導性
RuiYang Siliconeは、電気用途向けに特別に設計されたシリコーンシートを製造しています。当社の製品は、絶縁耐力試験済みで、難燃性基準を満たし、サイズに合わせてカットすることも可能です。制御盤、EVバッテリー、産業用電力システムなど、お客様のニーズに最適なシートをご用意しております。
結論
高い誘電強度を持つシリコンシートは、電気および高電圧の用途において信頼性の高い長期的な絶縁を提供します。
