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10.12.2018 | Elektrogießharze

Dauertemperatur- beständigkeit ist Trumpf!

Elektrogießharze sind entscheidend für die Weiterentwicklung zahlreicher Branchen. Ob Automotive-, Energie-, Automatisierungs- oder Haushaltsindustrie: Sie alle sind stark abhängig von Fortschritten in der Speicherung und dem Transport elektrischer Energie. Die Vergusssysteme schützen sensible elektronische/elektrische Bauteile zuverlässig und effizient gegen chemische Substanzen und Umwelteinflüsse wie Wärme, Kälte und Nässe.

Cool bleiben mit Elektrogießharzen

Eine weitere wichtige Aufgabe ist das Wärmemanagement. Denn werden die Bauteile zu heiß, dann nimmt deren Leistung ab oder sie erleiden einen Defekt. Indem Elektrogießharze die Hitzequelle in den Bauteilen umschließen und die entstehende Wärme ableiten, gewährleisten sie eine konstante Leistung der elektronischen/elektrischen Systeme.

Dabei ist auch die dauerhafte Widerstandsfähigkeit der Gießharzsysteme gegen hohe Temperaturen, die sogenannte Dauertemperaturbeständigkeit, von zentraler Bedeutung. Denn viele Alterungsprozesse von Materialien wie Versprödung, Verfärbung oder Zersetzung werden durch erhöhte Temperaturen beschleunigt. Und hier spielt der relative Temperaturindex (RTI) die entscheidende Rolle.

Was ist der relative Temperaturindex (RTI)?

Der relative Temperaturindex (RTI) nach UL 746B ist ein Maß für die thermische Alterungsbeständigkeit von Polymeren. Die Dauertemperaturbeständigkeit eines Materials lässt sich bestimmen, indem man die Veränderung seiner mechanischen und elektrischen Eigenschaften bezogen auf den vorbestimmten Wert misst.

Wie wird der RTI bestimmt?

Hierzu werden Proben eines Werkstoffes mit bekanntem RTI (Control) im direkten Vergleich mit einem Werkstoff, dessen RTI noch unbekannt ist (Candidate), bei mindestens vier unterschiedlichen Temperaturen über dem zu erwartenden RTI gealtert. Ist der Alterungsverlauf des Candidate-Werkstoffs ähnlich dem Control-Werkstoff, erhält der Candidate-Werkstoff denselben oder gegebenenfalls einen höheren und damit besseren Temperaturindex RTI.

Die Auswertung des RTI erfolgt nach der häufig für Alterungsprozesse angewandten Gleichung von Arrhenius: Wenn alle Prüftemperaturen auf 50 Prozent des Ausgangswertes abgefallen sind (aber spätestens nach 10.000 Stunden), wird auf 100.000 Stunden extrapoliert (Control- und Candidate-Werkstoff).

Jean-Michel Pouillaude, Key Technology Manager Elektrogießharze bei RAMPF Polymer Solutions:

Um diese Ergebnisse besser einordnen zu können, sollte die Extrapolationszeit jedoch mit der Realität der Verwendung verglichen werden. Beispielsweise ist eine Kaffeemühle in einem Zeitraum von 20 Jahren insgesamt etwa 50 Stunden in Betrieb. Eine Lichtmaschine wird im Laufe ihrer Anwendungszeit für etwa 3.000 Stunden genutzt, der Starter im gleichen Zeitraum für weniger als 50 Stunden.

Durchschlagfestigkeit und Zugfestigkeit als Referenzwerte

Die Haupteigenschaften, die bei den Tests der Elektrogießharzsysteme untersucht werden, sind deren Durchschlagfestigkeit und die Zugfestigkeit:

  • Die Durchschlagsfestigkeit (in kV/mm) gibt die Festigkeit von Isolierwerkstoffen gegen Hochspannung an. Gemessen wird die elektrische Spannung, welche an dem Material höchstens herrschen darf, ohne dass es zu einem Spannungsdurchschlag (Lichtbogen oder Funkenschlag) kommt. Die Durchschlagsfestigkeit ist somit eine Kenngröße für die elektrische Isolierfähigkeit eines Stoffs.
  • Die Zugfestigkeit misst die Spannung, bei dem ein Werkstück (Probenkörper) mit einem bestimmten Querschnitt versagt, wenn es auf Zug belastet wird. Die Zugfestigkeit wird im Zugversuch aus der maximal erreichten Zugkraft bezogen auf den ursprünglichen Querschnitt der (genormten) Probe errechnet. Die Dimension der Zugfestigkeit ist Kraft pro Fläche und wird in N/mm² gemessen.


Jean-Michel Pouillaude:

Wir haben in den vergangenen Jahren intensiv daran gearbeitet, die Leistungsfähigkeit unserer RTI-Elektrogießharze in Bezug auf ihre chemischen und mechanischen Eigenschaften weiter zu erhöhen“, sagt . „Mittlerweile haben wir Vergusssysteme mit einer thermischen Belastbarkeit von bis zu RTI 160 °C im Angebot, die unter anderem in der Automobil-, Energietechnik- sowie Elektro-/Elektronikindustrie eingesetzt werden.

Vorteile von RTI-Elektrogießharzen

RTI-Elektrogießharze verbinden beste mechanische und chemische Eigenschaften mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Das Polyurethan-Elektrogießharzportfolio der Marke RAKU® PUR von RAMPF Polymer Solutions gewährleistet eine optimale und dauerhafte Temperaturwechselbeständigkeit in einem Anwendungstemperaturbereich von -40 bis +160°C und punktet darüber hinaus mit:

  • geringer Wasseraufnahme und guter Hydrolysebeständigkeit
  • schwund- und spannungsarmer Aushärtung durch geringe Exothermie
  • guter Durchhärtung bei Raumtemperatur

Durch den Einsatz nichtabrasiver Füllstoffe ist die Verarbeitung der RoHS-konformen, RTI-gelisteten Polyurethansysteme auf üblichen 2K-Misch- und Dosieranlagen möglich. Darüber hinaus sind UL 94 V0 flammgeschützte RAKU® PUR Systeme erhältlich.

 

Sowohl die Materialqualität als auch die Materialverarbeitung sind entscheidend für die Funktionsfähigkeit und Langlebigkeit von elektrischen/elektronischen Applikationen. Ob manuell, statisch, dynamisch, unter atmosphärischen oder Vakuumbedingungen, bei hoher oder niedriger Temperatur: RAMPF weiß, wie optimale Materialverarbeitung geht.