에폭시 유리섬유 시트의 내열성을 향상시키는 방법 | 재료 가이드

열은 에폭시 유리 섬유 시트의 실제 테스트입니다

우리는 이러한 실패 패턴을 여러 번 보았습니다. 리튬 배터리 고정 장치의 절연 보드는 모든 실내 온도 검사를 통과했지만 몇 달 내에 가장자리가 어두워지고 표면이 왁스처럼 느껴지며 절연 강도가 거의 1/3로 떨어집니다. 이 고정 장치는 하루 종일 70°C에서 작동하는 셀에서 몇 센티미터 떨어진 곳에 위치하며 가끔 100°C 이상으로 올라가는 경우도 있습니다. 그 실패는 품질사고가 아니었습니다.

에폭시 유리섬유 시트의 내열성은 시스템 특성입니다. 이는 에폭시 수지 네트워크, 유리 섬유 및 표면 마감, 필러 패키지, 이들을 용접하는 경화 공정 등 4가지 상호 작용 부품으로 구성됩니다. 한 부분을 개선하면 몇 가지 학위를 얻을 수 있습니다. 네 가지 모두를 조화로운 방식으로 개선하면 연속 서비스 온도가 대략 120°C에서 180°C 이상으로 이동합니다.

에폭시 유리섬유 시트의 열 성능을 제한하는 요소

솔루션을 논의하기 전에 열 성능을 방해하는 4개의 천장을 식별하는 것이 도움이 됩니다.

유리전이온도는 첫 번째 상한선을 설정합니다.

경화된 에폭시는 유리 전이 온도(Tg) 이하에서 단단한 고체처럼 거동합니다. 시트를 Tg 이상으로 가열하면 폴리머 네트워크가 부드러워지고 굴곡 탄성률이 떨어지며 클램핑 압력 하에서 재료가 크리프되기 시작합니다. 일반적인 경화제가 포함된 표준 비스페놀-A 에폭시는 110°C ~ 140°C 사이에 위치하며 이는 일반 전기 절연에는 허용되지만 모터 권선, 변압기 코어 또는 배터리 접점 근처에서는 한계가 있습니다. 실제 규칙은 연속 작동 온도가 Tg보다 훨씬 낮게 유지되어야 하며, Tg는 단순히 데이터시트에서 복사하는 것이 아니라 시차 주사 열량계(DSC) 또는 동적 기계 분석(DMA)을 통해 검증해야 한다는 것입니다.

열 순환에서 섬유-수지 경계가 먼저 파손됩니다.

유리 섬유는 천천히 팽창합니다. 에폭시가 더 빨리 팽창합니다. 열 사이클링 동안 전단 응력은 섬유-수지 경계면에 집중됩니다. 계면이 약하면 벌크 수지가 분해되기 오래 전에 미세 균열이 나타나고 이러한 균열은 습기, 추적 및 부분 방전의 경로가 됩니다. 이것이 바로 유리 마감재의 실란 커플링제가 표면 처리 세부 사항이 아닌 진정한 열 성능 기능인 이유입니다.

열 노화로 인해 규칙이 바뀌다

온도 저항은 시트가 몇 분 동안 견딜 수 있는 최고 온도에 관한 것만은 아닙니다. 그것은 또한 수년간 계속되는 더위 속에서 살아남는 것에 관한 것입니다. 에폭시는 150~200°C에서 천천히 산화되어 무게가 감소하고 부서지기 쉬우며 표면 균열이 발생합니다. 단기 테스트를 통과한 라미네이트는 500시간의 노화 후에 굴곡 강도가 절반으로 줄어들 수 있습니다. 이것이 바로 마케팅 브로셔에 인쇄된 최대 온도보다 상대 열 지수(RTI)와 같은 장기 지표가 더 중요한 이유입니다.

실제로 온도 저항이 향상되는 4가지 방법

개선은 수지 제제 단계에서 시작되어 엄격한 공정 제어로 끝납니다. 각 단계는 측정 가능하고 누적 가능한 이득을 제공합니다.

수지 화학 및 경화 시스템

표준 비스페놀-A 에폭시를 다기능 또는 노볼락 에폭시로 교체하면 가장 빠른 이득을 얻을 수 있습니다. 이들 수지는 Tg를 높이고 산화 분해를 늦추는 더 조밀한 가교 네트워크를 형성합니다. 방향족 아민 또는 무수물 경화제와 함께 사용하면 기존 경화제에 비해 약 20~40°C의 열 마진이 추가되며 제어된 후 경화 단계를 통해 최종 Tg가 시트가 사용할 수 있는 최대 온도보다 높아집니다. 수지 결정은 함침 단계에서 결정됩니다. 이것이 바로 우리가 에폭시 프리프레그 라인 처음부터 열 성능을 고려하여 설계되었습니다. 유리 천이 코팅되면 이후 공정 단계에서는 약한 제형을 복구할 수 없습니다.

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유리섬유 및 인터페이스 엔지니어링

섬유 유형은 장기적인 한도를 설정합니다. 표준 E-유리는 대부분의 단열 작업에 적합하지만 지속 열용 라미네이트는 더 높은 온도에서 강성을 유지하고 가수분해에 더 잘 저항하는 E-CR 유리 또는 S-유리를 사용합니다. 유리 마감도 그만큼 중요합니다. 호환 가능한 실란 커플링제는 유리 표면과 에폭시 네트워크 사이에 화학적 결합을 생성하여 열 순환 시 인터페이스 손상을 지연시키고 노화 후에도 굽힘 강도를 그대로 유지합니다.

열을 흡수하고 팽창이 느린 필러

용융 실리카, 알루미나 또는 질화붕소와 같은 열 전도성, 전기 절연성 필러는 열팽창 계수를 낮추고 핫스팟에서 열을 끌어냅니다. 수산화알루미늄은 다른 방식으로 기여합니다. 200°C 이상에서 수증기를 방출하여 화염 확산과 연기를 억제합니다. 필러 패키지는 입자 크기와 분산이 제어되는 경우에만 작동합니다. 왜냐하면 응집된 필러는 고온에서 기계적 성능을 저하시키는 응력 집중을 생성하기 때문입니다.

경화주기 및 공정 제어

화학은 그것을 실현하는 과정만큼 훌륭합니다. 먼지와 습기로 인해 열에 의해 파손 핵이 되는 공극이 생성되므로 라미네이트는 통제된 환경에서 배치되어야 합니다. 열과 압력 하에서의 경화는 수지 시스템에 맞는 경화 주기를 따라야 하며, 이어서 내부 응력을 완화하는 사후 경화가 이어져야 합니다. 32,000m² 규모의 생산 기지에서는 항온 작업장과 100,000등급 클린룸이 이 단계를 보호하고 경화 일정은 수지 등급에 따라 조정되어 완성된 시트가 화학적으로 약속된 Tg에 실제로 도달합니다.

지정하기 전에 고온 성능을 확인하는 방법

개선 주장에는 증거가 필요합니다. 공급업체를 비교할 때는 Tg라는 제목을 넘어서 아래 속성을 물어보십시오.

경화 주기, 시편 두께, 노화 프로토콜 및 컨디셔닝 등 각 값이 어떻게 측정되었는지 설명할 수 있는 공급업체는 단일 페이지 데이터시트를 보내는 공급업체보다 더 신뢰할 수 있습니다. 는 열경화성 프리프레그에 사용되는 열 테스트 표준 요청할 전체 보고서 세트에 대한 실용적인 템플릿을 제공합니다.

실제 제품에서 향상된 열 성능이 중요한 경우

더 높은 온도 저항은 추상적인 사양이 아닙니다. 이는 소수의 까다로운 애플리케이션의 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다.

리튬 배터리 팩 및 전력 전자 장치

리튬 배터리 팩의 셀은 지속적으로 열을 발생시키며, 버스바와 커넥터는 고방전 중에 핫스팟을 생성합니다. 셀 사이, 버스바 아래 또는 팩 하우징 내부에 사용되는 절연 시트는 몇 시간이 아닌 몇 년 동안 80~100°C의 절연 강도를 유지해야 합니다. 같은 이유로 우리의 에폭시 유리 섬유 절연판 UL 94 V0 등급의 배합과 두께 조절로 생산되며, 배터리 팩 절연체, 전기기기 등에 널리 사용됩니다. 우리는 또한 제조 배터리 팩 하우징 및 절연 부품 완성된 부품에 동일한 열 관리가 필요한 고객을 위한 제품입니다.

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PCB 고정 장치 및 납땜 툴링

테스트 설비와 웨이브 납땜 팔레트는 반복적인 열 충격을 받습니다. Tg가 부족한 시트는 부드러워지고 휘어지며 치수 정확도가 떨어지며 이는 프로브 정렬이 잘못되고 테스트 주기가 실패하게 됩니다. Tg가 높은 라미네이트는 반복되는 리플로우 공정에서 평탄도를 유지합니다.

변압기, 개폐 장치 및 회전 기계

변압기와 스위치기어에서 절연판은 서로 다른 전위의 도체를 분리합니다. 습도와 결합된 핫스팟은 전기 추적을 위한 고전적인 방식이므로 작동 온도에서 높은 CTI와 안정적인 절연 내력이 안전에 매우 중요합니다. 모터와 발전기에서 슬롯 절연은 열과 진동을 모두 견뎌야 합니다. 섬유-수지 인터페이스 품질에 따라 수명이 결정됩니다.

애플리케이션이 전기적보다는 구조적이며 전압이 아닌 부하가 설계 동인인 경우 탄소섬유 복합판 일반적인 선택입니다. 단열과 기계적 지지가 모두 필요한 극한의 열 조건의 경우, 고온 아라미드 섬유 직물 평가할 가치가 있는 보완적인 재료군입니다.

실용적인 테이크아웃

에폭시 유리섬유 시트의 온도 저항은 단일 데이터시트 번호가 아닙니다. 이는 다기능 수지, 일치하는 경화제, 열적으로 안정한 섬유, 제어된 충전재 및 약속된 Tg를 제공하는 경화 주기 등의 조화로운 시스템의 결과입니다. 각 레이어는 측정 가능한 마진을 추가하고 가장 약한 레이어가 최종 한계를 정의합니다.

시트를 지정할 때 연속 작동 온도, 최고 온도 및 의도된 사용 수명을 먼저 정의하십시오. 그런 다음 새로운 값뿐만 아니라 노화 데이터를 요청하세요. 유리섬유 함침부터 최종 패널 적층까지 전체 공정을 관리하는 제조업체는 첫 번째 단계부터 열 성능이 내장되어 있으므로 정확한 답을 줄 수 있습니다.