Elektrische geleidbaarheid van epoxyhars: isolatie-eigenschappen getest
De weerstand tegen stroomdoorslag is een van de redenen waarom epoxy zo populair is in de elektronica.
## Toepassingen van epoxy als elektrische isolatie Epoxy wordt in de praktijk veel gebruikt om elektronica te beschermen tegen vocht, stof en trillingen. Een veelgebruikte techniek is het potting en encapsulatie van elektronica. Hierbij giet je epoxy over een printplaat of sensor heen, zodat alle onderdelen volledig ingekapseld raken. Dit is vooral handig voor projecten die buiten gebruikt worden, zoals een tuinlamp of een watersensor. De epoxy vormt een waterdichte laag die de componenten beschermt.Het vormt een barrière die voorkomt dat stroom ongewenst weg lekt. Als je een printplaat insmeert met epoxy, weet je dat je een stabiele isolatielaag creëert die lang meegaat. Printplaten (PCB's) worden ook vaak behandeld met epoxy. Je kunt een dun laagje aanbrengen om de solderingen te beschermen tegen oxidatie.
Dit is een simpele manier om de levensduur van je project te verlengen. Veel makers gebruiken hiervoor een speciale PCB-coating epoxy, die dunner is dan standaard giet epoxy.
Voor hogere spanningen is epoxy nog steeds een sterke keuze. Hoogspanningsisolatoren in kleine projecten, zoals een transformator of een gelijkrichter, kunnen met epoxy worden ingegoten om kortsluiting te voorkomen. Als je een eigen voeding bouwt, is het slim om de kwetsbare delen met epoxy te beschermen. Dit voorkomt dat je per ongeluk een schok krijgt. De diëlektrische sterkte van epoxy zorgt ervoor dat je veilig kunt werken, zelfs met spanningen tot 250V of meer in huisprojecten. ## Hoe maak je epoxy elektrisch geleidend? Soms wil je wel dat epoxy stroom geleidt, bijvoorbeeld voor een antistatische vloer of een speciale connector. Dit doe je door geleidende vulmiddelen toe te voegen. Een bekende methode is het mengen van zilverdeeltjes in de epoxy. Zilver is een uitstekende geleider en zorgt ervoor dat de hars stroom kan doorlaten. Dit wordt vaak gebruikt voor zilverlijm epoxy, die je kunt kopen in kleine tubes voor ongeveer €15 tot €25. Je mengt het zilverpoeder rechtstreeks in de hars voordat je het mengsel aanbrengt.Koperdeeltjes zijn een goedkoper alternatief voor zilver. Koperpoeder is verkrijgbaar bij hobbywinkels voor ongeveer €10 per 100 gram.
Meng het met epoxy en je krijgt een stroomgeleidende hars die geschikt is voor lage spanningen. Let wel op dat koper na verloop van tijd kan oxideren, vooral als het in contact komt met vocht. Gebruik dit daarom binnenshuis of bescherm het met een extra laag, en vergeet niet dat luchtbellen verwijderen uit je gietwerk cruciaal is voor een professioneel resultaat.
Voor fijnere toepassingen kun je koolstof nanobuisjes of grafiet toevoegen. Koolstof nanobuisjes zijn microscopisch kleine buisjes die een zeer lage weerstand hebben. Ze zijn duurder, ongeveer €50 voor een gram, maar ze werken al in kleine hoeveelheden. Grafietpoeder, verkrijgbaar bij tekenwinkels voor €5 tot €10 per potje, is een budgetvriendelijke optie. Dit meng je met epoxy voor een geleidende laag die geschikt is voor antistatische toepassingen. Als je een houten werkstuk wilt voorzien van een geleidende laag, meng dan 1 deel grafiet met 4 delen epoxy voor een stabiel resultaat. ## Thermische geleidbaarheid versus elektrische geleidbaarheid Thermische geleidbaarheid en elektrische geleidbaarheid zijn twee verschillende dingen, en dat is belangrijk om te begrijpen. Epoxy kan warmte afvoeren zonder stroom te geleiden, wat handig is voor elektronica die warm wordt. Standaard epoxy is een slechte warmtegeleider, maar je kunt het verbeteren door vulmiddelen toe te voegen. Dit is nuttig voor projecten zoals een LED-verlichting of een motorcontroller die warmte moet afvoeren.Een veelgebruikt vulmiddel is aluminiumoxide, ook wel alumina genoemd. Dit poeder meng je met epoxy om de thermische geleidbaarheid te verhogen zonder de elektrische isolatie te verliezen.
Aluminiumoxide epoxy is verkrijgbaar als kant-en-klaar mengsel of als los poeder. Een potje van 100 gram aluminiumoxide poeder kost ongeveer €15. Meng het in een verhouding van 1 deel poeder op 3 delen epoxy voor een goede balans, maar houd bij het mengen rekening met de rol van versnellers in het uithardingsproces.
Thermisch geleidende epoxy is ideaal voor houtbewerkingsprojecten waarbij warmte een rol speelt. Bijvoorbeeld als je een epoxy tafel maakt met ingebouwde LED's, waarbij de hars de warmte van de lampen moet afvoeren. Je wilt dan geen stroomgeleidende hars gebruiken, maar wel een die warmte goed verspreidt. Dit voorkomt dat de LED's oververhit raken en zorgt voor een langere levensduur. Aluminiumoxide is hier een veilige keuze, omdat het elektrisch neutraal blijft. ## Factoren die de isolatiewaarde beïnvloeden De isolatiewaarde van epoxy kan afnemen door externe factoren. Vocht en wateropname zijn de grootste vijanden. Epoxy is van nature waterbestendig, maar als het lang in contact komt met water, kan het langzaam vocht opnemen. Dit verlaagt de diëlektrische sterkte. Als je een epoxy werkstuk buiten gebruikt, zorg dan voor een waterdichte coating bovenop de hars. Dit voorkomt dat vocht de isolatie aantast.Temperatuurschommelingen kunnen ook invloed hebben op de isolatie. Epoxy is stabiel bij temperaturen van -20°C tot 60°C, maar extreme schommelingen kunnen kleine scheurtjes veroorzaken, wat vooral relevant is als je kijkt naar brandvertraging bij epoxy en de bijbehorende certificeringen.
Deze scheurtjes kunnen vocht binnenlaten of de stroom geleiden. Als je epoxy gebruikt in een project dat blootgesteld wordt aan vrieskou of hitte, kies dan voor een flexibele epoxy die beter bestand is tegen uitzetten en krimpen.
Luchtbellen in de gieting zijn een ander probleem. Als je epoxy giet over elektronica, kunnen luchtbellen blijven zitten tussen de componenten. Deze bellen kunnen vocht vasthouden of de isolatie verzwakken. Om dit te voorkomen, roer je de hars langzaam en giet je in dunne lagen. Gebruik een vacuümkamer als je die hebt, of tap de luchtbellen eruit met een priem. Dit is vooral belangrijk bij PCB's, waar elk detail telt voor een goede isolatie. Als beginner kun je een simpele warmtebron, zoals een föhn, gebruiken om luchtbellen te laten opstijgen en verdwijnen.