ACC Silicone INCAPSULANTI SILICONICI

Foglio Prodotto
INCAPSULANTI SILICONICI
La pratica dell’incapsulaggio dei circuiti elettronici è largamente diffusa al fine
di proteggerne il corretto funzionamento. Questa protezione è necessaria per
varie ragioni: shock meccanici, shock termici, vibrazioni, attacchi chimici,
umidità, temperature estreme e grossi cicli termici, solo per menzionarne
alcune. L’incapsulante, oltre a ciò, può svolgere anche altre funzioni, quali la
trasmissione di calore e l’emissione di luce.
Sebbene queste funzioni possano sembrare semplici e lineari, le condizioni di
utilizzo, il design dei componenti e i metodi di produzione, spesso richiedono
performance molto elevate dall’incapsulante e ne richiedono un’accurata
selezione. Sul mercato sono disponibili una grande varietà di materiali inclusi
poliuretani, resine epossidiche, siliconi e molti altri polimeri, ogni sistema ha
vantaggi e naturalmente limiti. E’ quindi molto importante capire correttamente le proprietà chimiche e fisiche
di ogni sistema per adattarle al meglio al processo di produzione.
Perché usare incapsulanti siliconici?
I polimeri e elastomeri siliconici hanno le seguenti caratteristiche principali:










Ampio intervallo di temperature di utilizzo -115 a +300°C
Eccellenti proprietà dielettriche
Flessibilità
Gamma di durezze da gel a gomme dure
Resistenza agli UV
Buona resistenza chimica
Resistenza a umidità e acqua
Non tossici o a bassa tossicità
Facili da usare
Resistenti ai funghi – i siliconi inibiscono la crescita di funghi
Queste proprietà tipiche possono essere ulteriormente migliorate usando cariche e additivi chimici per ottenere
caratteristiche aggiuntive quando necessarie, incluse resistenza alla fiamma, termo conduttività, conducibilità
elettrica e adesione.
Attraverso la selezione dei polimerie delle cariche è inoltre possibile controllare la viscosità e la reologia
nonché la durezza finale e il modulo del materiale polimerizzato. Il controllo dei profili di polimerizzazione e la
sua velocità può essere ottenuto usando le chimiche siliconiche di prodotti polimerizzanti a caldo o a
temperatura ambiente. I siliconi possono essere forniti come sistemi mono o bicomponenti. In breve, gli
incapsulanti siliconici sono molto versatili e adattabili alle molteplici esigenze degli ingegneri di progetto.
Chimica siliconica di base
I sistemi che polimerizzano o cambiano da liquidi a solidi a temperatura ambiente sono denominati RTV. Gli
incapsulanti siliconici sono normalmente di 2 categorie: per condensazione e per addizione. La comprensione
delle differenze tra questi due sistemi è utile per la corretta selezione del prodotto
Silicone Encapsulants Product Sheet Revision No5
28/03/12
Page 1 of 4
www.acc-silicones.com
Condensazione
I sistemi per condensazione usano l’umidità presente
1-Part RTV rubber creates
nell’atmosfera durante la polimerizzazione e non possono
moisture proof membrane
essere accelerati a caldo (l’eccessivo calore ne
pregiudica addirittura l’indurimento). Durante la reazione
vengono rilasciate piccole quantità di sottoprodotti.
10mm
Questi due fattori fanno si che la polimerizzazione possa
avvenire solo se vi è contatto con l’atmosfera.
L’indurimento sarà difficoltoso o nullo se il contenitore
verrà sigillato prima del termine della reazione. Questa
Uncured rubber
chimica è normalmente utilizzata per sigillanti
monocomponenti, rivestimenti protettivi e incapsulanti mono e bicomponenti..
15mm
Fig 1
I prodotti monocomponenti per condensazione (RTV) non dovrebbero essere usati dove la profondità
dell’incapsulante è maggiore di 10mm, vedi figura 1, poiché la polimerizzazione formerebbe una membrana
resistente all’umidità che impedirebbe la polimerizzazione sul fondo del contenitore.
Gli RTV monocomponenti usano una varietà di
1-Part RTV
By-Product
Effect
reticolanti per formare un elastomero; questi
Cure
mechanisms
reticolanti producono sottoprodotti alcuni dei
Acetic Acid
Corrosive
quali possono essere dannosi per componenti Acetoxy
Ketoxime
Mild Corrosive
elettronici sensibili. Di conseguenza noi Oxime
Methanol
Non Corrosive
consigliamo solamente l’uso di monocomponenti Alkoxy
RTV a polimerizzazione alcolica e acetonica per Acetone
Acetone
Non Corrosive
incapsulare i materiali.
Reversione: - I sistemi con polimerizzazione per condensazione, usando catalizzatori con stagno organico, in
particolari circostanze, subiscono una reversione che li riporta allo stato liquido. Questo processo inizia ad
aver luogo quando il silicone è contenuto in un recipiente ermeticamente chiuso, esposto a continue ed
elevate temperature per lunghi periodi di tempo (es: 6 mesi a 90°C). Se il materiale viene in qualche modo in
contatto con l’atmosfera, la reversione non avrà luogo e è possibile ottenere resistenze alle elevate
temperature (fino a 300°C).
SILICONI PER CONDENSAZIONE
Vantaggi
Svantaggi
Sistemi monocomponenti
Facilità di applicazione –nessuna miscelazione
Nessun errore di utilizzo – errati rapporti di miscelazione
Facilità di dispensazione dalla cartuccia o tubetto
Ideale per sezioni con spessori inferiori ai 7mm
Sistemi monocomponenti
Profondità massima della sezione 10mm
Velocità di polimerizzazione fissa
Range di viscosità limitato
Possibilità di reversione se scaldato in un contenitore
chiuso
Sistemi bicomponenti
Alta tolleranza alle variazioni
del rapporto di miscelazione col cataliizzatore
Rischi limitati di inibizione
Sistemi bicomponenti
Livelli di ritiro leggermente superiori dei sistemi per
addizione
Possibilità di reversione se scaldato in un contenitore
chiuso
Nessun problema di spessore della sezione
Possibilità di velocizzare la polimerizzazione con degli
acceleranti
Addizione
I sistemi per addizione usano un catalizzatore al platino e non producono nessun sottoprodotto durante il
processo di polimerizzazione. Una volta catalizzati completano il ciclo di polimerizzazione persino in ambienti
sigillati e non necessitano di venire a contatto con l’atmosfera.
I sistemi bicomponenti sono formulati per polimerizzare a temperatura ambiente e il calore può essere usato
per accelerare l’indurimento se necessario, senza alcun effetto di degradazione sull’elastomero polimerizzato.
I sistemi monocomponenti richiedono solitamente un’attivazione della polimerizzazione tramite calore. Il
Silicone Encapsulants Product Sheet Revision No5
28/03/12
Page 2 of 4
www.acc-silicones.com
catalizzatore al platino è sensibile agli attacchi di alcuni composti chimici che possono inibire la
polimerizzazione col risultato di un prodotto solo parzialmente indurito. Bisogna evitare di portare il materiale
da polimerizzare a contatto con i seguenti composti chimici durante la miscelazione o il processo di
produzione: Azoto, zolfo, fosforo, arsenico, catalizzatori allo stagno organico, stabilizzanti per pvc, catalizzatori
di resine epossidiche, gomme vulcanizzate allo zolfo e gomme siliconiche per condensazione (si tenga
presente che gli RTV a polimerizzazione alcolica, non causano inibizione).
Questi sistemi richiedono anche un accurato bilanciamento chimico per sviluppare le corrette proprietà fisiche
dell’elastomero polimerizzato. E’ di conseguenza importante che le parti A e B siano accuratamente
omogeneizzate prima di pesare le corrette quantità dei singoli componenti. Poiché le parti A e B sono
solitamente prodotte per singolo lotto, è sconsigliabile miscelare materiali provenienti da due lotti differenti.
SILICONI PER ADDIZIONE
Vantaggi
Svantaggi
Sistemi monocomponenti
Facilità di applicazione –nessuna miscelazione
Nessun errore di utilizzo – errati rapporti di miscelazione
Possono essere usati per sezioni sottili e/o spesse
Buona resistenza meccanica
Sistemi monocomponenti
Richiedono calore per polimerizzare
Difficile ottenere ottime adesioni
Rischio di inibizione
Tempo di vita del prodotto limitato
Sistemi bicomponenti
Eccellente polimerizzazione in sezione profonda
Tempo di lavorabilità estendibile con l’uso di un additivo
Sistemi bicomponenti
Rischio di inibizione
Possibilità di reversione se scaldato in un contenitore
chiuso
Necessario un corretto rapporto di miscelazione
Difficile ottenere ottime adesioni
Nessuna reversione
Minimo ritiro
Facilmente accelerabile a caldo
Prodotti otticamente chiari disponibili
Scelta del silicone incapsulante
Ci sono tre considerazioni chiave da fare per la scelta di un incapsulante:
1. Quali sono le condizioni operative e ambientali del prodotto finito?
2. Quali sono le proprietà fisiche che l’incapsulante deve avere?
3. Come sarà processato il materiale?
Considereremo ora i fattori che influenzano la scelta per ognuno dei punti qui sopra:
Condizioni ambientali
Proprietà fisiche
Quali sono le temperature operative?
Ci sono cicli termici estremi?
(se si, prendere in considerazione materiali
con un modulo più basso o più morbidi per
prevenire lo stress sui componenti)
Possono esserci rischi di reversione?
(se si scegliere un prodotto per addizione)
E’ necessaria la protezione da vibrazioni o shock?
(se si scegliere materiali più soffici o un gel)
Può essere soggetto a attacchi chimici?
(se si quali composti?)
E’ importante la durezza?
E’ importante il colore?
C’è bisogno di trasparenza ottica?
(se si quale indice di rifrazione è necessario?)
E’ richiesta conducibilità termica?
(se si quale livello?)
Infiammabilità: è necessaria l’approvazione UL?
E’ necessaria adesione?
(se si quali sono i substrati?)
(Si può utilizzare un primer?)
Che proprietà elettriche sono richieste?
L’incapsulante deve resistere a abrasione o a
strappi?
Silicone Encapsulants Product Sheet Revision No5
28/03/12
Page 3 of 4
www.acc-silicones.com
Processo di produzione
Serve un mono o un bicomponente?
In caso di bicomponente come avverrebbe la
miscelazione?
Come viene dispensato l’incapsulante?
Fino a quale viscosità può lavorare il vostro
impianto di dispensazione?
E’ compatibile con le pompe?
Quanto fluido e scorrevole deve essere il
materiale?
Deve scorrere sotto i componenti?
Che rapidità di polimerizzazione è necessaria?
E’ possibile polimerizzare a caldo?
E’ necessaria una polimerizzazione completa prima
del passaggio successivo sulla linea di
produzione?
Ci sono materiali che possano causare inibizione?
(se si occorre prendere in considerazione prodotti
per condensazione o l’utilizzo di un primer)
.
A causa della complessità dell’ingegneria dei pezzi e dei processi di produzione, può non essere sempre
possibile soddisfare esattamente tutti i requisiti in ciascuna area, cosicchè sarà necessario trovare un
compromesso. E’ di conseguenza importante decidere quali criteri sono essenziali per la longevità e le
prestazioni del prodotto.
Noi raccomandiamo sempre una completa verifica dell’adeguatezza del materiale in ciascuna applicazione e
metodo di produzione. In alcuni casi sarà possibile studiare una formulazione specifica così da soddisfare i
requisiti richiesti.
Lo staff tecnico della ACC Silicones, con esperienza pluriennale, sarà felice di aiutarvi nella selezione del
materiale più adatto.
Per una lista aggiornata di tutti gli incapsulanti ACC Silicones potete visitare
http://www.acc-silicones.it/products/encapsulants/encapsulantsproductlist.ashx
Silicone Encapsulants Product Sheet Revision No5
28/03/12
Page 4 of 4
www.acc-silicones.com