Présents dans tous les secteurs d’activité industrielle, les isolants électriques sont des éléments indispensables, car ils servent à protéger les équipements et les personnes. Ces isolants se déclinent sous des centaines de combinaisons de formes, matières et assemblages, pour des applications parfois très différentes. Voici un rapide tour d’horizon de ces matériaux.

 

Tout savoir sur les matériaux haute performance pour l'isolation électrique

 

Comment définir la capacité d’isolation électrique d’un matériau haute performance ?

 

Un matériau isolant électrique a pour fonction d’empêcher le passage du courant entre deux parties conductrices soumises à une différence de potentiel électrique. Le caractère isolant électrique d’un matériau est défini par sa résistivité, une grandeur physique symbolisée par la lettre ρ (Ω⋅m) et par sa rigidité diélectrique, qui est la valeur maximum du champ électrique que le matériau peut supporter avant le déclenchement d’un arc. Ainsi, on dit d’un matériau qu’il est isolant lorsque sa résistivité est supérieure à 108 Ω⋅m.

 

Quels sont les différents types d’isolants électriques ?

Les matériaux diélectriques sont disponibles sous différentes formes solides (papier, non-tissés, films) ou liquides (résines). 

 

Les isolants souples 

Les isolants souples sont des isolants de moins de 1 millimètre d’épaisseur, vendus sous forme de papiers ou de fibres. À titre d’exemple, les papiers tels que le Nomex® sont des méta-aramides présentant une excellente stabilité thermique (de -196°C à + 300°C). C’est donc l’isolant électrique idéal pour de nombreuses applications : transformateurs, éoliennes, véhicules hybrides, etc. D’autres, comme le Nokamex, un laminé haut de gamme constitué de polyimide Kapton® et de papier aramide Nomex®, ont d’excellentes propriétés thermiques, électriques et mécaniques.



Les isolants rigides stratifiés

Les stratifiés sont une gamme d’isolants constitués de plusieurs couches de matériaux. Des renforts (papier, mat de verre, tissu de verre, mica) constituent la base de l’isolant qui est enduit de résine phénolique, polyester, époxy ou silicone avant d’être polymérisé. On les trouve sous forme de planche, de quelques 10ème de millimètres à plusieurs dizaines de millimètres d’épaisseur. Ainsi, il est possible de combiner les propriétés de ces matériaux afin d’obtenir un isolant qui présente à la fois de hautes performances électriques thermiques et mécaniques.  

Ces isolants pourront être utilisés dans les moteurs et transformateurs, génératrices, appareillages électriques...

Les films techniques

Les films sont des polymères isolants d’épaisseur inférieure à 0,5 mm, disponibles sous forme de rouleaux. Leur composition varie énormément et il existe de très nombreuses formulations avec des propriétés diélectriques, thermiques et mécaniques qui leur sont propres. Ainsi, le point fort des  polyimides de type Kapton® concerne la résistance à la chaleur (jusqu’à 400 °C comme pic thermique court terme) au regard des autres caractéristiques qui restent très performantes, alors que les polyesters de type Mylar® font partie des isolants aux valeurs diélectriques les plus élevées.


Les isolants liquides

L’isolation électrique peut également être apportée par des matériaux sous forme liquide pour leur mise en oeuvre. Cela permet ainsi de loger l’isolant liquide là où il sera nécessaire, avant de le polymériser par la suite. On retrouve par exemple les vernis de protection ou les mastics. Par ailleurs, des résines d’imprégnation liquides de type époxy ou polyester peuvent être ajoutées aux isolants constitués de fibres afin de former des matériaux composites rigides.

 

Isolants électriques rigides et isolants souples : exemples d’applications

 

La grande majorité des secteurs d’activité est concernée par l’isolation électrique. On retrouve des isolants dans la fabrication des moteurs, câbles et transformateurs électriques, mais également dans tous les appareils électroniques.

 

Moteurs et générateurs électriques

Les petits moteurs électriques fonctionnant avec des tensions faibles, tels que les moteurs de pompe d’essuie-glace peuvent être isolés en utilisant des films polyesters isolants souples d’une centaine de microns d’épaisseur car le caractère diélectrique d’un isolant varie avec son épaisseur. Les isolants souples sont utilisés par exemple dans les fonctions de fond d’encoche ou entre-phase. 

En revanche, sur les équipements de type turbo alternateur ou turbine à gaz, on utilise couramment des matériaux de fermeture d’encoche constitués d’un stratifié haute performance, plus épais, plus résistant et combinant les avantages de 2 ou 3 matériaux. Exemple : Les laminés Nokamex triplex. 



Isolants pour l’électronique

En électronique, les circuits imprimés sont fabriqués à partir d’un matériau appelé FR-4 qui est un stratifié à base de résine époxy et de fibre de verre. C’est un matériau épais, rigide et résistant au feu.



Isolants pour l’automobile

Dans l’automobile, on retrouve des isolants électriques, entre autres sur les alternateurs, les câbles, et sur l’électronique embarquée. Par ailleurs, depuis l’arrivée des voitures électriques et hybrides, ce besoin n’a fait que s’accentuer en raison du besoin d’isoler les batteries. On peut ainsi citer le Formex®, un polypropylène en films ou en panneaux alvéolaires. Ces solutions peuvent être des matériaux isolants dissipateur thermique ou encore des isolants avec la propriété conducteur de courant intégrée. 

 

 

Conclusion

Les solutions d’isolation électrique disponibles sur le marché sont nombreuses et leur choix dépend de l’application recherchée. Par ailleurs, ces matériaux ont des performances variables en termes d’isolations électrique, de résistance en température et de tenue mécanique.

N’hésitez pas à contacter nos équipes. Elles pourront vous accompagner dans le choix de l’isolant électrique adapté à vos besoins !

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