Composti di riempimento per l'elettronica: epossidico, silicone o PU?
I componenti elettronici devono essere protetti in modo affidabile dall'umidità, dalle sollecitazioni meccaniche e dagli sbalzi di temperatura. I composti di riempimento offrono questa protezione, ma quale materiale è quello giusto? Questo articolo tecnico mette a confronto i composti di riempimento epossidici, siliconici e poliuretanici e indica quando utilizzare ciascun sistema.
Cosa sono i composti di riempimento?
I composti di riempimento sono materiali liquidi o pastosi che avvolgono completamente i componenti elettronici e, una volta induriti, li proteggono in modo permanente. A differenza dei rivestimenti (coatings), che formano solo un sottile strato protettivo, i composti di riempimento riempiono l'intero spazio vuoto attorno ai componenti elettronici.
Funzioni principali dei composti di riempimento
- Protezione dall'umidità: previene la corrosione e le correnti di dispersione sui circuiti stampati
- Protezione meccanica: assorbe vibrazioni e urti, fissa i componenti
- Isolamento elettrico: l'elevata rigidità dielettrica impedisce le scariche elettriche
- Gestione termica: le varianti termoconduttive dissipano il calore disperso
- Protezione chimica: resistenza a oli, carburanti, detergenti
La scelta del composto di riempimento giusto dipende da numerosi fattori: temperatura di esercizio, sollecitazioni meccaniche, esposizione chimica, riparabilità e, naturalmente, costi. I tre tipi principali di composti di riempimento – epossidico, siliconico e poliuretanico – presentano caratteristiche fondamentalmente diverse.
Composti epossidici per riempimento
Le resine epossidiche sono costituite da due componenti (resina e indurente) che, una volta miscelati, danno luogo a una reazione chimica irreversibile. Dopo l'indurimento si ottengono materie plastiche termoindurenti con eccellenti proprietà meccaniche ed elettriche.
Proprietà dei composti epossidici per sigillatura
- Elevata resistenza meccanica: Shore D 70-85, molto duro e stabile
- Eccellente adesione: aderisce perfettamente a metalli, circuiti stampati, ceramica
- Elevata rigidità dielettrica: fino a 25 kV/mm, ideale per applicazioni ad alta tensione
- Resistenza chimica: resistente ad acidi, alcali, solventi
- Resistenza alla temperatura: standard da -40 °C a +130 °C, sistemi speciali fino a +180 °C
- Basso assorbimento di umidità: inferiore allo 0,5% di assorbimento d'acqua
Vantaggi
I composti epossidici offrono la migliore protezione meccanica tra i tre sistemi. Sono ideali per applicazioni con elevati carichi meccanici o quando il gruppo deve essere fissato in modo assolutamente rigido. L'eccellente adesione garantisce che non si formino cavità in cui potrebbe accumularsi umidità.
Per applicazioni ad alta tensione come trasformatori, bobine di accensione o alimentatori, le resine epossidiche sono spesso la prima scelta. L'elevata rigidità dielettrica e la bassa tendenza alla corrente di dispersione garantiscono un isolamento affidabile anche in condizioni estreme.
Svantaggi
L'elevata resistenza finale è allo stesso tempo il principale svantaggio: i componenti rivestiti in resina epossidica sono praticamente irreparabili. I componenti possono essere rimossi solo mediante la distruzione meccanica del rivestimento, il che danneggia il circuito stampato. Ciò può rappresentare un problema per i prototipi o le piccole serie.
Le resine epossidiche sono fragili e possono formare crepe in caso di cicli termici o urti meccanici. I diversi coefficienti di dilatazione termica dell'epossidico, del circuito stampato e dei componenti causano tensioni meccaniche che possono danneggiare i componenti sensibili.
Applicazioni tipiche
- Alimentatori ad alta tensione e trasformatori
- Elettronica di accensione nelle applicazioni automobilistiche
- Sensori in ambienti aggressivi
- Elettronica subacquea e applicazioni marine
- Comandi rilevanti per la sicurezza (protezione contro le manipolazioni)
Esempio di prodotto: Permabond offre composti epossidici specializzati per applicazioni elettroniche, tra cui varianti termoconduttive e flessibili per diverse esigenze.
Composti di silicone per sigillatura
I siliconi (polisilossani) sono una classe di materiali con proprietà uniche. I siliconi RTV (Room Temperature Vulcanizing) polimerizzano a temperatura ambiente e formano composti di riempimento elastici e resistenti alla temperatura.
Proprietà dei composti di sigillatura al silicone
- Elevata elasticità: Shore A 15-60, rimane flessibile anche dopo l'indurimento
- Resistenza alle temperature estreme: da -60 °C a +200 °C (brevemente +250 °C)
- Resistenza ai raggi UV e agli agenti atmosferici: nessun ingiallimento, nessuna fragilità all'aperto
- Bassa sollecitazione meccanica: carico minimo sui componenti sensibili
- Buone proprietà dielettriche: resistenza alla rottura dielettrica 15-25 kV/mm
- Riparabilità: può essere rimosso meccanicamente senza danneggiare il circuito stampato
Vantaggi
L'elasticità dei composti di sigillatura in silicone è il loro principale vantaggio. Assorbono perfettamente le vibrazioni e compensano le diverse dilatazioni termiche tra i componenti e il circuito stampato. Ciò li rende ideali per applicazioni con sbalzi di temperatura estremi o sollecitazioni meccaniche.
I composti di sigillatura in silicone mantengono le loro proprietà in un intervallo di temperatura estremamente ampio. Mentre i sistemi epossidici e PU diventano fragili alle basse temperature, il silicone rimane flessibile fino a -60 °C. Alle alte temperature, superano nettamente entrambe le alternative.
Per le applicazioni LED, i siliconi sono spesso la scelta migliore. I siliconi ottici speciali sono trasparenti, non ingialliscono e hanno un indice di rifrazione adeguato. Proteggono i chip LED senza ridurre l'efficienza luminosa.
Svantaggi
La bassa resistenza meccanica comporta una minore protezione contro gli impatti meccanici diretti. Gli oggetti appuntiti possono facilmente perforare i rivestimenti in silicone. L'adesione su alcune superfici è più debole rispetto agli epossidi, motivo per cui spesso sono necessari dei primer.
I siliconi hanno una maggiore permeabilità ai gas rispetto all'epossidico o al PU. Ciò può rappresentare un problema in ambienti molto umidi o in presenza di gas aggressivi. Inoltre, i siliconi sono generalmente più costosi rispetto alle altre due alternative.
Un problema spesso sottovalutato: i silossani a basso peso molecolare possono degassare e contaminare i contatti sensibili. Per applicazioni ad alta affidabilità dovrebbero essere utilizzati solo siliconi a basso bleeding.
Applicazioni tipiche
- Moduli LED per illuminazione esterna e automotive
- Sensori di temperatura e termocoppie
- Centraline automobilistiche con requisiti di temperatura elevati
- Elettronica per esterni (inverter solari, sensori esterni)
- Elettronica medica (varianti biocompatibili)
- Aerospaziale (temperature estreme)
Esempio di prodotto: la serie Bluesil offre composti di riempimento in silicone RTV-2 con diverse durezze Shore e viscosità. Speciali varianti termoconduttive raggiungono oltre 3 W/m·K per una gestione termica efficiente.
Masse di riempimento in poliuretano
I composti di riempimento in poliuretano (PU) si posizionano tra l'epossidico e il silicone. Combinano buone proprietà meccaniche con una flessibilità sufficiente e sono spesso la soluzione più economica.
Proprietà dei composti di riempimento in poliuretano
- Durezza media: Shore A 60-95, da semiflessibile a rigido
- Buona resistenza all'abrasione: migliore del silicone, superficie robusta
- Resistenza moderata alla temperatura: da -40 °C a +120 °C
- Ottima adesione: aderisce alla maggior parte dei substrati senza primer
- Buon isolamento elettrico: resistenza alla rottura di 16-22 kV/mm
- Economico: il più conveniente dei tre sistemi
Vantaggi
I composti di riempimento in poliuretano offrono un profilo di proprietà equilibrato a costi interessanti. Sono perfettamente adeguati per molte applicazioni standard nel settore elettronico. La lavorazione è semplice e i tempi di lavorabilità sono più lunghi rispetto a molti sistemi epossidici.
La consistenza semiflessibile di molti composti di riempimento in PU offre un buon smorzamento delle vibrazioni e allo stesso tempo una stabilità meccanica sufficiente. Sono più flessibili degli epossidi, ma più stabili dei siliconi morbidi: ideali per dispositivi di controllo in ambienti industriali difficili.
Se necessario, i composti di riempimento in PU possono essere riparati parzialmente. Con solventi adeguati o con mezzi meccanici è possibile liberare alcune aree senza distruggere l'intero gruppo. Ciò è particolarmente utile nella fase di sviluppo.
Svantaggi
La sensibilità all'umidità è lo svantaggio principale dei sistemi in poliuretano. Il PU è igroscopico e assorbe l'umidità, il che può comprometterne le proprietà elettriche. Per un funzionamento continuo in ambienti umidi sono più indicati l'epossidico o il silicone.
La luce UV provoca l'ingiallimento e l'infragilimento di molti composti di riempimento in PU. Per applicazioni all'aperto o riempimenti trasparenti è opportuno scegliere varianti stabilizzate ai raggi UV oppure ricorrere al silicone.
La resistenza alla temperatura è limitata. Al di sopra dei 100-120 °C molti sistemi PU iniziano ad ammorbidirsi. Non sono adatti per applicazioni ad alta temperatura nel settore automobilistico o industriale.
Applicazioni tipiche
- Controlli industriali e moduli PLC
- Alimentatori switching per applicazioni indoor
- Elettronica di consumo (ambiente protetto)
- Strumenti di misura e sensori (temperature moderate)
- Mobilità elettrica: caricabatterie, moduli BMS
- Automazione degli edifici e dispositivi domestici intelligenti
Tabella comparativa: resina epossidica vs silicone vs poliuretano
| Caratteristica | epossidico | silicone | poliuretano |
|---|---|---|---|
| intervallo di temperatura | Da -40 °C a +130 °C (+180 °C speciale) |
Da -60 °C a +200 °C (+250 °C per brevi periodi) |
Da -40 °C a +120 °C |
| Durezza Shore | Shore D 70-85 (molto duro) |
Shore A 15-60 (morbido-medio) |
Shore A 60-95 (da medio a duro) |
| Rigidità dielettrica | 20-25 kV/mm (eccellente) |
15-25 kV/mm (ottimo) |
16-22 kV/mm (buono) |
| conducibilità termica | 0,2-3 W/m·K (riempito fino a 5 W/m·K) |
0,2-3 W/m·K (da standard a riempito) |
0,2-1,5 W/m·K (limitato) |
| resistenza chimica | Eccellente (acidi, alcali, oli) |
Ottimo (limitato ai solventi) |
Buono (sensibile agli acidi forti) |
| Resistenza ai raggi UV | Buono (può ingiallire) |
Premiato con il marchio " " (nessun ingiallimento) |
Moderato (ingiallimento, infragilimento) |
| assorbimento dell'umidità | < 0.5% (sehr niedrig) |
< 0.2% (niedrig) |
1-3% (igroscopico) |
| riparabilità | Molto difficile (distruttivo) |
Buono (rimovibile meccanicamente) |
Possibile (parzialmente risolvibile) |
| Livello dei prezzi | Da medio ad alto | Alto | Basso-medio |
| Durata di conservazione (tipica) | 10-60 min. | 30-120 min. | 20-90 min. |
Matrice decisionale: quale composto di riempimento per quale applicazione?
Moduli LED e illuminazione
Raccomandazione: silicone – I moduli LED generano calore e spesso richiedono rivestimenti trasparenti. Il silicone offre la migliore resistenza alla temperatura, non ingiallisce e ha eccellenti proprietà ottiche. Le varianti di silicone termoconduttivo dissipano efficacemente il calore disperso.
Per applicazioni LED indoor con temperature moderate, anche il poliuretano trasparente può rappresentare un'alternativa economica. Tuttavia, dopo alcuni anni è possibile che si verifichi un ingiallimento.
Elettronica automobilistica (vano motore)
Raccomandazione: silicone o resina epossidica – Il vano motore è soggetto a condizioni estreme: temperature fino a +150 °C, vibrazioni, oli e carburanti. Il silicone è ideale per sensori e centraline sottoposti a temperature elevate. Per i moduli di accensione ad alta tensione, la resina epossidica offre una migliore resistenza dielettrica.
I veicoli elettrici moderni hanno motori più freddi, quindi è possibile utilizzare anche poliuretano di alta qualità per i moduli BMS e i caricabatterie.
tecnologia medica
Raccomandazione: silicone (biocompatibile) – I dispositivi medici richiedono materiali biocompatibili conformi alla norma ISO 10993. I siliconi medici speciali soddisfano questi requisiti e possono essere sterilizzati. Sono delicati sulla pelle e non provocano reazioni allergiche.
Per l'elettronica impiantabile possono essere utilizzati esclusivamente siliconi medicali testati.
Controlli industriali e PLC
Raccomandazione: poliuretano – I controlli industriali funzionano solitamente in armadi elettrici protetti a temperature moderate. Il carico meccanico è gestibile. Il poliuretano offre il miglior rapporto qualità-prezzo con una protezione adeguata.
Per ambienti particolarmente soggetti a vibrazioni (macchine, impianti), il silicone flessibile può essere la scelta migliore.
Elettronica per esterni e solare
Raccomandazione: silicone – I raggi UV, i cicli di temperatura da -30 °C a +80 °C e l'umidità rendono impegnative le applicazioni all'aperto. Il silicone è stabile ai raggi UV, resistente alla temperatura e non invecchia. Gli inverter solari e le scatole di giunzione sono sigillati di serie con silicone.
Alimentatori ad alta tensione
Raccomandazione: resina epossidica – Per i trasformatori e i circuiti ad alta tensione, la rigidità dielettrica è fondamentale. Le resine epossidiche offrono la massima resistenza alla corrente di dispersione e impediscono le scariche parziali. Il fissaggio meccanico impedisce le vibrazioni nel campo magnetico.
Istruzioni per la lavorazione
Rapporto di miscelazione e dosaggio
Tutti e tre i tipi di composti di riempimento sono generalmente sistemi a 2 componenti. Il corretto rapporto di miscelazione è fondamentale per le proprietà finali. Scostamenti superiori al ±5% comportano un indurimento incompleto, una superficie appiccicosa o una resistenza meccanica ridotta.
Per piccole serie è sufficiente miscelare a mano con una bilancia di precisione. A partire da quantità medie, conviene utilizzare sistemi di dosaggio volumetrico o gravimetrico. Le moderne cartucce 2K con miscelatore statico garantiscono una qualità riproducibile.
Sfiato e riempimento sottovuoto
Le bolle d'aria nel rivestimento riducono notevolmente la rigidità dielettrica. Anche piccole inclusioni d'aria possono causare scariche parziali e guasti prematuri. Per rivestimenti di alta qualità, lo sfiato sottovuoto è indispensabile.
Processo tipico: miscelare il materiale, sfiatare per 5-10 minuti a 10-50 mbar, colare sotto vuoto. In alternativa, dopo la colata è possibile ripetere l'evacuazione. I sistemi a bassa viscosità si sfiatano più facilmente rispetto a quelli ad alta viscosità.
Tempo di lavorabilità e indurimento
Il tempo di lavorabilità descrive per quanto tempo il materiale miscelato rimane lavorabile. Dipende fortemente dalla temperatura: con una temperatura superiore di 10 °C, il tempo di lavorabilità spesso si dimezza. Per riempimenti complessi, il tempo di lavorabilità dovrebbe essere di almeno 30 minuti.
L'indurimento può essere accelerato dalla temperatura. Cicli tipici: 2 ore a 60 °C o 1 ora a 80 °C. Ma attenzione: un riscaldamento troppo rapido provoca crepe da tensione dovute al riscaldamento non uniforme. Si consiglia una velocità di riscaldamento massima di 2-3 °C/min.
Importante: post-indurimento
Anche se il riempimento è asciutto al tatto dopo 24 ore a temperatura ambiente, raggiunge le sue proprietà meccaniche ed elettriche definitive solo dopo 7 giorni. Per i test funzionali è necessario tenere conto di questo periodo di tempo. Una tempera a 60-80 °C per 2-4 ore accelera il post-indurimento.
Errori di lavorazione frequenti
- Rapporto di miscelazione errato: provoca un indurimento incompleto e una superficie appiccicosa.
- Miscelazione insufficiente: striature nel materiale, proprietà non omogenee
- Componenti umidi: l'indurente poliuretanico reagisce con l'umidità dell'aria, chiudere sempre bene i contenitori.
- Contaminazione: i siliconi sono sensibili allo zolfo, alle ammine e ai catalizzatori di stagno (inibizione).
- Temperatura di colata troppo elevata: lo shock termico può danneggiare i componenti
- Nessun primer: in caso di substrati difficili (PP, PE, PTFE) è necessario applicare un primer.
Domande frequenti (FAQ)
Consulenza sui composti di riempimento per le vostre applicazioni elettroniche
Non siete sicuri di quale sia il composto di riempimento ottimale per la vostra applicazione? Il nostro team tecnico vi assisterà nella scelta dei materiali e vi fornirà consulenza in materia di lavorazione, metodi di prova e garanzia della qualità.
SILITECH AG
Worbstrasse 173, 3073 Gümligen
Telefono: +41 31 398 50 70
E-mail: info@silitech.ch
Vai al sito web SILITECHComposti di riempimento per l'elettronica: epossidico, silicone o PU?
I componenti elettronici devono essere protetti in modo affidabile dall'umidità, dalle sollecitazioni meccaniche e dagli sbalzi di temperatura. I composti di riempimento offrono questa protezione, ma quale materiale è quello giusto? Questo articolo tecnico mette a confronto i composti di riempimento epossidici, siliconici e poliuretanici e indica quando utilizzare ciascun sistema.
Cosa sono i composti di riempimento?
I composti di riempimento sono materiali liquidi o pastosi che avvolgono completamente i componenti elettronici e, una volta induriti, li proteggono in modo permanente. A differenza dei rivestimenti (coatings), che formano solo un sottile strato protettivo, i composti di riempimento riempiono l'intero spazio vuoto attorno ai componenti elettronici.
Funzioni principali dei composti di riempimento
- Protezione dall'umidità: previene la corrosione e le correnti di dispersione sui circuiti stampati
- Protezione meccanica: assorbe vibrazioni e urti, fissa i componenti
- Isolamento elettrico: l'elevata rigidità dielettrica impedisce le scariche elettriche
- Gestione termica: le varianti termoconduttive dissipano il calore disperso
- Protezione chimica: resistenza a oli, carburanti, detergenti
La scelta del composto di riempimento giusto dipende da numerosi fattori: temperatura di esercizio, sollecitazioni meccaniche, esposizione chimica, riparabilità e, naturalmente, costi. I tre tipi principali di composti di riempimento – epossidico, siliconico e poliuretanico – presentano caratteristiche fondamentalmente diverse.
Composti epossidici per riempimento
Le resine epossidiche sono costituite da due componenti (resina e indurente) che, una volta miscelati, danno luogo a una reazione chimica irreversibile. Dopo l'indurimento si ottengono materie plastiche termoindurenti con eccellenti proprietà meccaniche ed elettriche.
Proprietà dei composti epossidici per sigillatura
- Elevata resistenza meccanica: Shore D 70-85, molto duro e stabile
- Eccellente adesione: aderisce perfettamente a metalli, circuiti stampati, ceramica
- Elevata rigidità dielettrica: fino a 25 kV/mm, ideale per applicazioni ad alta tensione
- Resistenza chimica: resistente ad acidi, alcali, solventi
- Resistenza alla temperatura: standard da -40 °C a +130 °C, sistemi speciali fino a +180 °C
- Basso assorbimento di umidità: inferiore allo 0,5% di assorbimento d'acqua
Vantaggi
I composti epossidici offrono la migliore protezione meccanica tra i tre sistemi. Sono ideali per applicazioni con elevati carichi meccanici o quando il gruppo deve essere fissato in modo assolutamente rigido. L'eccellente adesione garantisce che non si formino cavità in cui potrebbe accumularsi umidità.
Per applicazioni ad alta tensione come trasformatori, bobine di accensione o alimentatori, le resine epossidiche sono spesso la prima scelta. L'elevata rigidità dielettrica e la bassa tendenza alla corrente di dispersione garantiscono un isolamento affidabile anche in condizioni estreme.
Svantaggi
L'elevata resistenza finale è allo stesso tempo il principale svantaggio: i componenti rivestiti in resina epossidica sono praticamente irreparabili. I componenti possono essere rimossi solo mediante la distruzione meccanica del rivestimento, il che danneggia il circuito stampato. Ciò può rappresentare un problema per i prototipi o le piccole serie.
Le resine epossidiche sono fragili e possono formare crepe in caso di cicli termici o urti meccanici. I diversi coefficienti di dilatazione termica dell'epossidico, del circuito stampato e dei componenti causano tensioni meccaniche che possono danneggiare i componenti sensibili.
Applicazioni tipiche
- Alimentatori ad alta tensione e trasformatori
- Elettronica di accensione nelle applicazioni automobilistiche
- Sensori in ambienti aggressivi
- Elettronica subacquea e applicazioni marine
- Comandi rilevanti per la sicurezza (protezione contro le manipolazioni)
Esempio di prodotto: Permabond offre composti epossidici specializzati per applicazioni elettroniche, tra cui varianti termoconduttive e flessibili per diverse esigenze.
Composti di silicone per sigillatura
I siliconi (polisilossani) sono una classe di materiali con proprietà uniche. I siliconi RTV (Room Temperature Vulcanizing) polimerizzano a temperatura ambiente e formano composti di riempimento elastici e resistenti alla temperatura.
Proprietà dei composti di sigillatura al silicone
- Elevata elasticità: Shore A 15-60, rimane flessibile anche dopo l'indurimento
- Resistenza alle temperature estreme: da -60 °C a +200 °C (brevemente +250 °C)
- Resistenza ai raggi UV e agli agenti atmosferici: nessun ingiallimento, nessuna fragilità all'aperto
- Bassa sollecitazione meccanica: carico minimo sui componenti sensibili
- Buone proprietà dielettriche: resistenza alla rottura dielettrica 15-25 kV/mm
- Riparabilità: può essere rimosso meccanicamente senza danneggiare il circuito stampato
Vantaggi
L'elasticità dei composti di sigillatura in silicone è il loro principale vantaggio. Assorbono perfettamente le vibrazioni e compensano le diverse dilatazioni termiche tra i componenti e il circuito stampato. Ciò li rende ideali per applicazioni con sbalzi di temperatura estremi o sollecitazioni meccaniche.
I composti di sigillatura in silicone mantengono le loro proprietà in un intervallo di temperatura estremamente ampio. Mentre i sistemi epossidici e PU diventano fragili alle basse temperature, il silicone rimane flessibile fino a -60 °C. Alle alte temperature, superano nettamente entrambe le alternative.
Per le applicazioni LED, i siliconi sono spesso la scelta migliore. I siliconi ottici speciali sono trasparenti, non ingialliscono e hanno un indice di rifrazione adeguato. Proteggono i chip LED senza ridurre l'efficienza luminosa.
Svantaggi
La bassa resistenza meccanica comporta una minore protezione contro gli impatti meccanici diretti. Gli oggetti appuntiti possono facilmente perforare i rivestimenti in silicone. L'adesione su alcune superfici è più debole rispetto agli epossidi, motivo per cui spesso sono necessari dei primer.
I siliconi hanno una maggiore permeabilità ai gas rispetto all'epossidico o al PU. Ciò può rappresentare un problema in ambienti molto umidi o in presenza di gas aggressivi. Inoltre, i siliconi sono generalmente più costosi rispetto alle altre due alternative.
Un problema spesso sottovalutato: i silossani a basso peso molecolare possono degassare e contaminare i contatti sensibili. Per applicazioni ad alta affidabilità dovrebbero essere utilizzati solo siliconi a basso bleeding.
Applicazioni tipiche
- Moduli LED per illuminazione esterna e automotive
- Sensori di temperatura e termocoppie
- Centraline automobilistiche con requisiti di temperatura elevati
- Elettronica per esterni (inverter solari, sensori esterni)
- Elettronica medica (varianti biocompatibili)
- Aerospaziale (temperature estreme)
Esempio di prodotto: la serie Bluesil offre composti di riempimento in silicone RTV-2 con diverse durezze Shore e viscosità. Speciali varianti termoconduttive raggiungono oltre 3 W/m·K per una gestione termica efficiente.
Masse di riempimento in poliuretano
I composti di riempimento in poliuretano (PU) si posizionano tra l'epossidico e il silicone. Combinano buone proprietà meccaniche con una flessibilità sufficiente e sono spesso la soluzione più economica.
Proprietà dei composti di riempimento in poliuretano
- Durezza media: Shore A 60-95, da semiflessibile a rigido
- Buona resistenza all'abrasione: migliore del silicone, superficie robusta
- Resistenza moderata alla temperatura: da -40 °C a +120 °C
- Ottima adesione: aderisce alla maggior parte dei substrati senza primer
- Buon isolamento elettrico: resistenza alla rottura di 16-22 kV/mm
- Economico: il più conveniente dei tre sistemi
Vantaggi
I composti di riempimento in poliuretano offrono un profilo di proprietà equilibrato a costi interessanti. Sono perfettamente adeguati per molte applicazioni standard nel settore elettronico. La lavorazione è semplice e i tempi di lavorabilità sono più lunghi rispetto a molti sistemi epossidici.
La consistenza semiflessibile di molti composti di riempimento in PU offre un buon smorzamento delle vibrazioni e allo stesso tempo una stabilità meccanica sufficiente. Sono più flessibili degli epossidi, ma più stabili dei siliconi morbidi: ideali per dispositivi di controllo in ambienti industriali difficili.
Se necessario, i composti di riempimento in PU possono essere riparati parzialmente. Con solventi adeguati o con mezzi meccanici è possibile liberare alcune aree senza distruggere l'intero gruppo. Ciò è particolarmente utile nella fase di sviluppo.
Svantaggi
La sensibilità all'umidità è lo svantaggio principale dei sistemi in poliuretano. Il PU è igroscopico e assorbe l'umidità, il che può comprometterne le proprietà elettriche. Per un funzionamento continuo in ambienti umidi sono più indicati l'epossidico o il silicone.
La luce UV provoca l'ingiallimento e l'infragilimento di molti composti di riempimento in PU. Per applicazioni all'aperto o riempimenti trasparenti è opportuno scegliere varianti stabilizzate ai raggi UV oppure ricorrere al silicone.
La resistenza alla temperatura è limitata. Al di sopra dei 100-120 °C molti sistemi PU iniziano ad ammorbidirsi. Non sono adatti per applicazioni ad alta temperatura nel settore automobilistico o industriale.
Applicazioni tipiche
- Controlli industriali e moduli PLC
- Alimentatori switching per applicazioni indoor
- Elettronica di consumo (ambiente protetto)
- Strumenti di misura e sensori (temperature moderate)
- Mobilità elettrica: caricabatterie, moduli BMS
- Automazione degli edifici e dispositivi domestici intelligenti
Tabella comparativa: resina epossidica vs silicone vs poliuretano
| Caratteristica | epossidico | silicone | poliuretano |
|---|---|---|---|
| intervallo di temperatura | Da -40 °C a +130 °C (+180 °C speciale) |
Da -60 °C a +200 °C (+250 °C per brevi periodi) |
Da -40 °C a +120 °C |
| Durezza Shore | Shore D 70-85 (molto duro) |
Shore A 15-60 (morbido-medio) |
Shore A 60-95 (da medio a duro) |
| Rigidità dielettrica | 20-25 kV/mm (eccellente) |
15-25 kV/mm (ottimo) |
16-22 kV/mm (buono) |
| conducibilità termica | 0,2-3 W/m·K (riempito fino a 5 W/m·K) |
0,2-3 W/m·K (da standard a riempito) |
0,2-1,5 W/m·K (limitato) |
| resistenza chimica | Eccellente (acidi, alcali, oli) |
Ottimo (limitato ai solventi) |
Buono (sensibile agli acidi forti) |
| Resistenza ai raggi UV | Buono (può ingiallire) |
Premiato con il marchio " " (nessun ingiallimento) |
Moderato (ingiallimento, infragilimento) |
| assorbimento dell'umidità | < 0.5% (sehr niedrig) |
< 0.2% (niedrig) |
1-3% (igroscopico) |
| riparabilità | Molto difficile (distruttivo) |
Buono (rimovibile meccanicamente) |
Possibile (parzialmente risolvibile) |
| Livello dei prezzi | Da medio ad alto | Alto | Basso-medio |
| Durata di conservazione (tipica) | 10-60 min. | 30-120 min. | 20-90 min. |
Matrice decisionale: quale composto di riempimento per quale applicazione?
Moduli LED e illuminazione
Raccomandazione: silicone – I moduli LED generano calore e spesso richiedono rivestimenti trasparenti. Il silicone offre la migliore resistenza alla temperatura, non ingiallisce e ha eccellenti proprietà ottiche. Le varianti di silicone termoconduttivo dissipano efficacemente il calore disperso.
Per applicazioni LED indoor con temperature moderate, anche il poliuretano trasparente può rappresentare un'alternativa economica. Tuttavia, dopo alcuni anni è possibile che si verifichi un ingiallimento.
Elettronica automobilistica (vano motore)
Raccomandazione: silicone o resina epossidica – Il vano motore è soggetto a condizioni estreme: temperature fino a +150 °C, vibrazioni, oli e carburanti. Il silicone è ideale per sensori e centraline sottoposti a temperature elevate. Per i moduli di accensione ad alta tensione, la resina epossidica offre una migliore resistenza dielettrica.
I veicoli elettrici moderni hanno motori più freddi, quindi è possibile utilizzare anche poliuretano di alta qualità per i moduli BMS e i caricabatterie.
tecnologia medica
Raccomandazione: silicone (biocompatibile) – I dispositivi medici richiedono materiali biocompatibili conformi alla norma ISO 10993. I siliconi medici speciali soddisfano questi requisiti e possono essere sterilizzati. Sono delicati sulla pelle e non provocano reazioni allergiche.
Per l'elettronica impiantabile possono essere utilizzati esclusivamente siliconi medicali testati.
Controlli industriali e PLC
Raccomandazione: poliuretano – I controlli industriali funzionano solitamente in armadi elettrici protetti a temperature moderate. Il carico meccanico è gestibile. Il poliuretano offre il miglior rapporto qualità-prezzo con una protezione adeguata.
Per ambienti particolarmente soggetti a vibrazioni (macchine, impianti), il silicone flessibile può essere la scelta migliore.
Elettronica per esterni e solare
Raccomandazione: silicone – I raggi UV, i cicli di temperatura da -30 °C a +80 °C e l'umidità rendono impegnative le applicazioni all'aperto. Il silicone è stabile ai raggi UV, resistente alla temperatura e non invecchia. Gli inverter solari e le scatole di giunzione sono sigillati di serie con silicone.
Alimentatori ad alta tensione
Raccomandazione: resina epossidica – Per i trasformatori e i circuiti ad alta tensione, la rigidità dielettrica è fondamentale. Le resine epossidiche offrono la massima resistenza alla corrente di dispersione e impediscono le scariche parziali. Il fissaggio meccanico impedisce le vibrazioni nel campo magnetico.
Istruzioni per la lavorazione
Rapporto di miscelazione e dosaggio
Tutti e tre i tipi di composti di riempimento sono generalmente sistemi a 2 componenti. Il corretto rapporto di miscelazione è fondamentale per le proprietà finali. Scostamenti superiori al ±5% comportano un indurimento incompleto, una superficie appiccicosa o una resistenza meccanica ridotta.
Per piccole serie è sufficiente miscelare a mano con una bilancia di precisione. A partire da quantità medie, conviene utilizzare sistemi di dosaggio volumetrico o gravimetrico. Le moderne cartucce 2K con miscelatore statico garantiscono una qualità riproducibile.
Sfiato e riempimento sottovuoto
Le bolle d'aria nel rivestimento riducono notevolmente la rigidità dielettrica. Anche piccole inclusioni d'aria possono causare scariche parziali e guasti prematuri. Per rivestimenti di alta qualità, lo sfiato sottovuoto è indispensabile.
Processo tipico: miscelare il materiale, sfiatare per 5-10 minuti a 10-50 mbar, colare sotto vuoto. In alternativa, dopo la colata è possibile ripetere l'evacuazione. I sistemi a bassa viscosità si sfiatano più facilmente rispetto a quelli ad alta viscosità.
Tempo di lavorabilità e indurimento
Il tempo di lavorabilità descrive per quanto tempo il materiale miscelato rimane lavorabile. Dipende fortemente dalla temperatura: con una temperatura superiore di 10 °C, il tempo di lavorabilità spesso si dimezza. Per riempimenti complessi, il tempo di lavorabilità dovrebbe essere di almeno 30 minuti.
L'indurimento può essere accelerato dalla temperatura. Cicli tipici: 2 ore a 60 °C o 1 ora a 80 °C. Ma attenzione: un riscaldamento troppo rapido provoca crepe da tensione dovute al riscaldamento non uniforme. Si consiglia una velocità di riscaldamento massima di 2-3 °C/min.
Importante: post-indurimento
Anche se il riempimento è asciutto al tatto dopo 24 ore a temperatura ambiente, raggiunge le sue proprietà meccaniche ed elettriche definitive solo dopo 7 giorni. Per i test funzionali è necessario tenere conto di questo periodo di tempo. Una tempera a 60-80 °C per 2-4 ore accelera il post-indurimento.
Errori di lavorazione frequenti
- Rapporto di miscelazione errato: provoca un indurimento incompleto e una superficie appiccicosa.
- Miscelazione insufficiente: striature nel materiale, proprietà non omogenee
- Componenti umidi: l'indurente poliuretanico reagisce con l'umidità dell'aria, chiudere sempre bene i contenitori.
- Contaminazione: i siliconi sono sensibili allo zolfo, alle ammine e ai catalizzatori di stagno (inibizione).
- Temperatura di colata troppo elevata: lo shock termico può danneggiare i componenti
- Nessun primer: in caso di substrati difficili (PP, PE, PTFE) è necessario applicare un primer.
Domande frequenti (FAQ)
Consulenza sui composti di riempimento per le vostre applicazioni elettroniche
Non siete sicuri di quale sia il composto di riempimento ottimale per la vostra applicazione? Il nostro team tecnico vi assisterà nella scelta dei materiali e vi fornirà consulenza in materia di lavorazione, metodi di prova e garanzia della qualità.
SILITECH AG
Worbstrasse 173, 3073 Gümligen
Telefono: +41 31 398 50 70
E-mail: info@silitech.ch
Vai al sito web SILITECH