NOMEX® TYPE 410
TECHNIKAI
ADATLAP
A NOMEX® 410 típust olyan szigetelőpapírként tartják számon, amely magas dielektrikus erővel, mechanikai ellenállással, hajlíthatósággal és rugalmassággal rendelkezik. A NOMEX® 410 az eredeti NOMEX® papírnak felel meg. Esősorban főként elektromos eszközök alkalmazási területein használják. 12 féle vastagságban (0,05-0,76 mm-ig, ill. 2-30 mm-ig) készül, ennek köszönhetően a NOMEX® 410 típust szinte minden ismert elektromos burkolati szigeteléshez használják.
Elektromos tulajdonságok
A NOMEX® 410 típusú papír általános elektromos tulajdonságait az 1. táblázat mutatja.
¹ASTM D-149 50 mm-es (2 inches) elektródákat használva, rövid ideig; a 9.1-es lábjegyzet az IEC 243-1-enek megfelelően, az 50 mm-es (2 inches) elektródás szerkezetet kivéve ² ASTM D-3426 ³ASTM D-150
A rövid idejű AC dielektrikus erejének az 1. táblázatban szereplő, 60 Hz frekvencián mért adata 10 és 20 másodperc közti időtartamig tartó feszültségnyomás értékeit mutatja. Ezen értékek eltérnek a hosszú ideig tartó potenciáltól. DuPont azt javasolja, hogy transzformátorok hosszú időtartamú használatakor a részleges kisülés kockázatának (koronakisülés) minimalizálása érdekében ne lépjük túl az 1,6 kV/mm (40 V/mil) értéket.
Az I. Táblázatban látható teljes hullámimpulzus dielektrikus erejére vonatkozó adatot sík lemezen – mint rétegzés és sorompó alkalmazásai – mérték. Az eszköz geometriája befolyásolja az anyag aktuális impulzus erejének értékeit. A dielektrikus erő itt szereplő adatai általános értékeket fejeznek ki, ezért nem ajánlott ezen értékek alapján mintacélok megtervezése. Kérésre minta-értékeket szolgáltatunk.
Amint az 1. ábrán is látható, a hőmérséklet kis mértékben hatással van a dielektrikus erőre és dielektrikus állandóra.
- A hőmérséklet hatása a 0,25 mm-es (10 mil) NOMEX® 410 típus elektromos tulajdonságaira
Dielektrikus állandó – ASTM D -150 Dielektrikus erő – ASTM D -149
Kérjük, ne feledje: az adatlap általános értékeket jelöl, nem szabad az előírások teljes és végleges összességeként tekinteni. Amennyiben külön nem tűntettük felt, a méréseket sztenderd körülmények között – 23°C szobahőmérsékleten, 50%-os relatív páratartalom mellett – végeztük. Továbbá, azt is vegye figyelembe, hogy mint minden papírgyártási folyamat során, így a NOMEX® papír esetében is a gyártási irányú (’machine direction’ = MD) technikával történő előállítás következtében előfordulhatnak esetleges tulajdonságbeli eltérések, a keresztirányú (’cross direction’ = XD) technikával szemben. Néhány alkalmazás esetében (mint pl. motorhorony alátéte), fontos, hogy a maximális potenciál eléréséhez a papírt a legmegfelelőbb irányba helyezzük fel. |
Hőtermelés esetén
A NOMEX® 410 típusú papír dielektrikus állandóját 104 Hz-ig a frekvencia-ingadozás lényegesen nem befolyásolja. A 2. ábrán látható a hőmérsékletnek és frekvenciának a száraz 0,25 mm-es (10 mil) NOMEX® 410 típus papír szóródási együtthatójára gyakorolt hatása. A vékonyabb papírok 60 Hz-es szóródási együtthatóinak értékei 200°C-ig alapvetően a 0,25 mm-esével (10 mil) egyeznek meg. Ennél magasabb hőmérsékleten és frekvencián, a vastagabb papírok némileg magasabb szóródási együtthatóval rendelkeznek, mint a 0,25 mm-es (10 mil).
A száraz 0, 25 mm-es (10 mil) NOMEX 410-es papír felületének és térfogatának fajlagos ellenállását – a hőmérséklet-változás függvényében – a 3. ábra mutatja. A többi vastagságú NOMEX® 410 típusú papír megfelelő értékei az előbbiéhez nagyon hasonlóak.
A nedvességnek a 0, 25 mm-es (10 mil) NOMEX 410-es papír elektromos tulajdonságaira gyakorolt viszonylag kismértékű hatásait a II. táblázat mutatja.
- – A nedvesség hatása az elektromos tulajdonságokra
0,25 mm-es (10 mil) NOMEX® 410
Relatív páratartalom (%) |
Abszolút száraz |
50 |
96 |
Dielektrikus erő¹ |
850 |
815 |
780 |
(V/mil) |
|||
(kV/mm) |
33,5 |
32,1 |
30,7 |
Dielektrikus állandó² 60 Hz-en |
2,5 |
2,7 |
3,2 |
1 kHz-en |
2,3 |
2,6 |
3,1 |
Szóródási faktor² 60 Hz-en (x10³) |
6 |
6 |
11 |
1 Hz-en (x10³) |
13 |
14 |
25 |
Fajlagos ellenállás³ értéke (Ohm.cm) |
6x1016 |
2x1016 |
2x1014 |
¹ASTM D -149, 50 mm-es (2 incses) elektródákat használva, rövid ideig; a 9.1-es lábjegyzet az IEC 243-1-enek megfelelően, az 50 mm-es (2 inches) elektródás szerkezetet kivéve
²ASTM D -150 ³ASTM D-257
- – A szóródási együttható kontra hőmérséklet és frekvencia
0,25 mm-es (10 mil) NOMEX® 410
- – Ellenállás és hőmérséklet viszonya
0,25 mm-es (10 mil) NOMEX® 410
Más szerves szigetelő anyagokhoz hasonlóan a NOMEX® papír is fokozatosan erodál a koronakisülés (csendes kisülés) korróziója miatt. A csendes kisülés erőssége a feszültség-nyomás függvénye, amely, működés közben teljes mértékben függ a tervezési paraméterektől, mint az áramkör elemei közti ritkítás, sima vagy hegyes körvonalak, stb. Annak ellenére, hogy normális működés során nem következik be koronakisülés a megfelelően megtervezett elektromos eszközben, bármilyen berendezésben keletkezhet túlfeszültség, amely egy rövid csendes kisüléshez vezethet. Ezért fontos, hogy a szigetelő ne menjen tönkre még idő előtt. A NOMEX® 410 típusú papír feszültség-tűrése – azon időtartam, amíg a koronakisülés tart – más, gyakran használt, szerves szigetelőkkel összehasonlítva jobb, sőt, néhány szervetlen összetevőit tekintve is szerencsésebb választásnak bizonyul, amint azt a 4. ábra is mutatja. Az említett adatok minden esetben az egyrétegű 0,25 mm-es (10 mil) anyagokra vonatkoznak, amelyeket szobahőmérsékleten, 50%-os relatív páratartalom és 360 Hz-es frekvencián mérték. 50-60 Hz-en megközelítőleg, a jelölt értékekhez képest 6-7-szer nagyobb a károsodásra való esély.
- – Különféle szigetelő anyagok feszültségtűrése
Egyrétegű 0,25 mm-es (10 mil) NOMEX® 410 típus
Mechanikai tulajdonságok
A NOMEX® 410 típusú papírt jellemző mechanikai tulajdonságaira vonatkozó értékeket a III. táblázat tartalmazza. A magas hőmérsékletnek a szakítószilárdságra és a szakítási nyúlásra gyakorolt hatását pedig az 5. ábra mutatja. A NOMEX® burkolatszerkezete nagyon alacsony hőmérsékleten is megőrzi kiváló mechanikai tulajdonságait.
A folyékony nitrogén forráspontján (-196°C vagy -77K hőmérsékleten) a 0,25 mm-es (10 mil) NOMEX® 410 típusú papír a szobahőmérsékleten jellemző értékei 30 %-ról 60 %-ra emelkedik – a növekedés mértéke a használat módjának függvényében változik –, míg a szakítási nyúlás értéke ugyanúgy 3 %-nál nagyobb értéktartományban marad (ami a legtöbb szervetlen anyag szobahőmérsékleten való viselkedésénél jóval kedvezőbbnek számít). Minden lehetővé teszi, hogy a NOMEX® 410 típusú papír a hűtéssel kapcsolatos alkalmazásokhoz kiválóan alkalmazható és használható legyen.
- – JELLEMZŐ MECHANIKAI TULAJDONSÁGOK
0,25 mm-es (10 mil) NOMEX® 410
Vízzel érintkezve a NOMEX® papír kis mértékben veszít eredeti formájából. A nedvességnek a szakítószilárdságra és a megnyúlásra gyakorolt hatását a 6. ábra mutatja.
0,25 mm-es (10 mil) NOMEX® 410
A nedvességtartalom növekedésével - a megnyúláshoz hasonlóan – a NOMEX® 410 típusú papír szakadási erőssége és ellenállása is növekszik. A teljesen száraz NOMEX® 410 típusú papír méretei 95 %-os relatív páratartalmon maximum 1%-kal fognak növekedni, amennyiben gyártási irányú technikával készül, és 2%-kal, amennyiben keresztirányú technikával (a nedvesség-felszívásnak köszönhetően). Amint a papír megszáradt, szinte teljesen – ill. teljesen – visszanyeri eredeti állapotát.
Természetesen, a papír deformálódásának mértéke annak vastagságától és térszerkezetétől is függ. Így tehát pl. a különálló lap a szorosan, tekercsbe fölcsavart típussal szemben más %-arányú nedvesség-felszívást eredményez.
A környezet nedvességtartalmának lehetséges változása is általában elő fog idézni kis méretbeli változásokat, amelynek értéke kisebb, mint 1%. Mindazonáltal, az egészen kis méretbeli változások is – különösen azokban az esetekben, amikor papír nem egynemű – okozhatnak egyenetlenségeket a lapon (gyűrődést, hepehupákat), amik a nagy precizitást igénylő alkalmazások esetében – mint pl. a laminálás vagy a kreppelés –, problémákat okozhatnak. Ezért, a NOMEX® papír ilyen típusú alkalmazása során érdemes a polietilénből készült védő burkolócsomagolást használatig rajta hagyni.
Hőmérsékleti jellemzők
A 0,25 mm-es (10 mil) NOMEX® 410 típusú papírnak a fontos elektromos és mechanikai tulajdonságaira a hosszú ideig magas hőmérsékleten történő használatakor bekövetkező változásainak értékeit a 7., a 8. és a 9. ábra mutatja. Az elavulási viselkedés ezen Arrhenius-görbéi az alapjai, hogy a NOMEX® papírt egy 220°C-os szigetelőként ismeri el az Hajóbiztosítók Laboratóriumai (’Underwriters Laboratories’), az amerikai Haditengerészet (’ U.S. Navy’) és sokan mások, illetve a több mint 35 éves kereskedelmi tapasztalat is ezt igazolja. A görbék magasabb hőmérsékleti értékekre is extrapolárhatóak. Példának okáért, a mérések azt mutatják, hogy a NOMEX® 410 típusú papír 12 kV/mm-es (300 V/mil) dielektrikus erejét akár több órán át is képes megtartani 400°C-on, amit az Arrhenius-görbe alapján lehet előfeltételezni.
- – Hasznos élettartam és hőmérséklet viszonya
0,25 mm-es (10 mil) NOMEX® 410
Logaritmus idő = (8262/°C + 273) - 11,44
- Hasznos élettartam és hőmérséklet viszonya
0,25 mm-es (10 mil) NOMEX® 410
Logaritmus idő = (7461/°C + 273) - 10,40
A 0,25 mm-es (10 mil) NOMEX® 410 típusú papír hővezető-képessége a 10. ábrán látható. Ezek az értékek nagyon hasonlóak a cellulóz papíréhoz, és, a legtöbb szigetelő anyaghoz hasonlóan, elsősorban a speciális súly (sűrűség) határozza meg ezen értékeket. Ezért a vékonyabb NOMEX® 410 típusú papírok, amelyek némileg kisebb sűrűséggel is rendelkeznek, vezetőképességüket tekintetében is kissé gyengébbek a NOMEX® 410 típus vastagabb osztályokba tartozó papírjaihoz képest. Ez utóbbiak ugyanis nagyobb sűrűségüknek köszönhetően magasabb vezetőképességgel fognak rendelkezni, ahogyan azt a IV. táblázat is mutatja.
Az egész szerkezet-rendszer a teljes hővezető-képességre hatással lehet, ezért, az aktuális helyzetben történő alkalmazáskor érdemes az adatlap az egyedi értékeit figyelembe venni.
- Hasznos élettartam és hőmérséklet viszonya
0,25 mm-es (10 mil) NOMEX® 410
Logaritmus idő = (9851/°C + 273) - 14,97
- – Hővezető-képesség és hőmérséklet viszonya
0,25 mm-es (10 mil) NOMEX® 410
- Hővezető-képesség
Kémiai állandóság
A NOMEX® papírt és a nyomott rétegű lemezt tulajdonképpen az összes elektromos fénymázas és szigetelő – poliimid, szilikon, epokszi, poliészter, akril, fenol, szintetikus gumi stb. -, más elektromos berendezésekhez hasonlóan egymással ugyanolyan jól helyettesíthetőek, ahogyan azt a számos UL-elismeréssel rendelkező rendszer, köztük a NOMEX® is mutatja, s aminek hátterében a kereskedelemben eltöltött sokéves tapasztalat áll.
A NOMEX® papírok a transzformátor folyadékokkal (szilikon és ásványolajok, illetve más szintetikus folyadékok), kenőolajakkal és légmentes rendszerekben használt hűtőfolyadékokkal is teljes mértékben kompatibilisek – és a kereskedelmi forgalomban is használják.
A NOMEX® 410 típusú papír általános ipari oldószerekkel (alkohol, keton, aceton, toluol, xilol) – érintkezve, a vízhez hasonlóan, kis mértékben megpuhulnak és deformálódnak. Az oldószer le-, kimosását követően a papír többnyire visszanyeri eredeti állapotát.
A NOMEX® 410 típusú papír minimális oxigén-koncentrációja (’Limiting Oxygen Index’ /LOI/) szobahőmérsékleten 27-32% – ennek értéke a papír vastagságnak és sűrűségének függvénye –, 220 °C-on 22-25%. A 20,8%-os – környezeti levegőn értendő – LOI-val rendelkező anyagok nem égéstűrőek. A NOMEX® 410 típusú papír – szintén az adott anyag vastagságától és sűrűségétől függően – 240-350 °C között, a gyúlékonysági küszöb eléréséig, melegtűrőek. A 0,13 mm-es (5 mil) típusú 410-es LOI értékeit a 11. ábra mutatja.
- Minimális oxigén-koncentrációja (’Limiting Oxygen Index’ /LOI/
0,25 mm-es (10 mil) NOMEX® 410
A 2 MeV béta sugárzás 6400-es megarados (64 Mgy) hatását a NOMEX® 410 típusú papír mechanikai és elektromos tulajdonságaira az V. táblázat mutatja. Összehasonlításképpen: egy ugyanilyen vastagságú poliészter filmből és matt poliészterből készült, 100%-ban epokszival átitatott laminát 880 megaradot (8 Mgy) elérve széttörik.
A szóban forgó anyag a gamma-sugárzással történő tesztelés során is az előbbivel azonos eredményeket adott.
A NOMEX® 410 típusú papír kitűnő sugárzással szembeni ellenálló-képességének köszönhetően nukleáris energia telepítéséhez használt vizsgáló berendezésekhez is használják.
- – 2 MeV elektronokkal szemben a sugárzás-ellenálló-képesség (Béta-sugarak)
0,25 mm-es (10 mil) NOMEX® 410
(Mgy)Adag |
0 |
1 |
2 |
4 |
8 |
16 |
32 |
64 |
|
Szakítószilárdság |
MD |
100 |
96 |
100 |
100 |
94 |
87 |
81 |
65 |
(az eredeti %-ban) |
XD |
100 |
100 |
99 |
99 |
97 |
86 |
81 |
69 |
Nyúlás¹ (%) |
MD |
100 |
89 |
92 |
96 |
76 |
60 |
36 |
18 |
XD |
100 |
92 |
91 |
88 |
82 |
47 |
27 |
16 |
|
Dielektrikus (kV/mm) erő² |
34 |
34 |
33 |
33 |
33 |
34 |
35 |
31 |
|
Dielektrikus állandó³ |
60Hz |
3,1 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
3,1 |
2,3 |
2,5 |
1kHz |
3,0 |
3,0 |
2,9 |
3,0 |
2,9 |
3,1 |
2,3 |
2,5 |
|
10kHz |
2,9 |
2,9 |
2,9 |
2,9 |
2,8 |
3,0 |
2,2 |
2,4 |
|
Dielektrikus faktor³ (10¯³) |
60Hz |
8 |
14 |
10 |
12 |
9 |
14 |
7 |
10 |
1kHz |
13 |
16 |
15 |
16 |
13 |
16 |
11 |
13 |
|
10kHz |
18 |
21 |
20 |
20 |
19 |
20 |
15 |
17 |
|
¹ ASTM D-828 |
²ASTM D-149 6,4 mm-es (1,4 inch-es)átmérőjű elektródával |
³ASTM D-150 |