Was sind technische Kunststoffe in elektrischen Komponenten?
Technische Kunststoffe sind Polymermaterialien, die für elektrische Komponenten ausgewählt werden, da sie Isolierung, mechanische Festigkeit, Dimensionsstabilität, Hitzebeständigkeit, Flammwidrigkeit und Umweltbeständigkeit bieten können. Bei elektrischen Produkten beeinflusst die Materialwahl die Sicherheit, die Anschlussstabilität, die Kriechstromfestigkeit, die Gehäusefestigkeit, die Wärmealterung und die langfristige Zuverlässigkeit.
Bei Produkten wie Sammelschienenisolatoren, Klemmenblöcken, Abzweigdosen, Verteilerkästen, Kabelverschraubungen, Relaissockeln, Schaltergehäusen, MCB/MCCB-Gehäusen und Schützkomponenten ist Kunststoff nicht nur eine Hülle. Er ist oft Teil des Isolationssystems, der mechanischen Struktur, der Lichtbogenlöschstrategie und der Kontrolle von Montagetoleranzen.
Deshalb kann die Materialauswahl nicht auf eine einzige Frage wie "Ist es PA66?" oder "Ist es flammhemmend?" reduziert werden. Eine fundierte Entscheidung für einen elektrischen Kunststoff sollte die Brandklasse, den Vergleichszahl der Kriechwegbildung (CTI), die Durchschlagfestigkeit, die Wärmeformbeständigkeit, die Feuchtigkeitsaufnahme, die Glasfaserverstärkung, die Dimensionsstabilität und die tatsächliche elektrische Umgebung berücksichtigen.
Dieser Leitfaden vergleicht PA66, PBT, PC, POM, PPS, BMC, DMC und SMC aus der Sicht der Konstruktion elektrischer Komponenten und der Produktauswahl.
Schnellvergleichstabelle: PA66, PBT, PC, POM, PPS, BMC und SMC
| Material | Hauptstärke | Wichtiger Hinweis | Typische elektrische Anwendung |
|---|---|---|---|
| PA66 | Fest, zäh, weit verbreitet, gute mechanische Eigenschaften | Feuchtigkeitsaufnahme kann Abmessungen und elektrische Eigenschaften beeinflussen | Kabelbinder, Steckverbinder, Gehäuse, Kabelverschraubungen, mechanische Clips |
| PBT | Geringe Feuchtigkeitsaufnahme, gute Dimensionsstabilität, gute elektrische Isolierung | Spröder als manche Polyamide bei falscher Auswahl | Reihenklemmen, Relaissockel, Steckverbinder, Schalterteile |
| PC | Hohe Schlagfestigkeit und Transparenzoptionen | Spannungsrissbildung und chemische Beständigkeit müssen geprüft werden | Transparente Abdeckungen, Sichtfenster, Schutzgehäuse, Inspektionsdeckel |
| POM | Geringe Reibung, Verschleißfestigkeit, Maßhaltigkeit | Nicht ideal für lichtbogengefährdete oder brandgefährdete elektrische Isolationsbereiche | Zahnräder, Gleitstücke, Bewegungsmechanismen, kleine mechanische Bauteile |
| PPS | Hohe Hitzebeständigkeit, chemische Beständigkeit, Dimensionsstabilität | Höhere Kosten und spezialisiertere Verarbeitung | Hochtemperatursteckverbinder, Präzisionsisolierteile, anspruchsvolle E&E-Komponenten |
| BMC / DMC | Duroplast, starke Isolierung, gute Hitze- und Lichtbogenbeständigkeit durch Rezeptur | Abhängig von Form und Rezeptur | Sammelschienenisolatoren, Formstützen, elektrische Isolierkomponenten |
| SMC | Glasfaserverstärkter Duroplast mit hoher struktureller Belastbarkeit | Besser für größere Formteile geeignet als für feine Kleinteile | Gehäusepaneele, Isolierplatten, große elektrische Strukturbauteile |
Die Tabelle dient lediglich als Ausgangspunkt. Die tatsächliche Leistung hängt von der Güte, dem Füllstoffgehalt, dem Glasfaseranteil, dem Flammschutzsystem, dem Formgebungsverfahren, der Wandstärke und den Zertifizierungsnachweisen ab.
Auswahlfaktoren für Kunststoffe in der Elektrotechnik
| Auswahlfaktor | Warum dies bei elektrischen Komponenten wichtig ist |
|---|---|
| UL 94-Flammschutzklasse | Gibt an, wie sich ein Kunststoffmaterial während eines definierten Flammtests verhält; V-0 wird häufig für viele elektrische Bauteile gefordert |
| CTI | Gibt die Beständigkeit gegen Kriechstrombildung an; wichtig für Kriechstrecken und verschmutzte Umgebungen |
| Durchschlagsfestigkeit | Hilft bei der Bewertung der Isolationsleistung durch das Material |
| Wärmeformbeständigkeitstemperatur | Zeigt, ob sich das Bauteil unter Wärme- und mechanischer Belastung verformen kann |
| Feuchtigkeitsaufnahme | Kann Abmessungen, Isolationsverhalten und Langzeitstabilität verändern |
| Dimensionsstabilität | Kritisch für Klemmen, Steckdosen, Leitungsschutzgehäuse und Passstücke |
| Lichtbogen- und Kriechstromfestigkeit | Wichtig in der Nähe von Schaltkontakten, Sammelschienen, Klemmen und Bereichen mit hoher Feldstärke |
| Glasfaserverstärkung | Verbessert die Steifigkeit und Hitzebeständigkeit, kann jedoch den Verzug erhöhen und die Oberflächenbeschaffenheit beeinträchtigen |
| Chemische Beständigkeit | Relevant bei Einwirkung von Außenbedingungen, Industrieumgebungen, Öl, Lösungsmitteln oder Reinigungsmitteln |
| Verarbeitungsverfahren | Spritzguss, Formpressen und Duroplast-Verfahren beeinflussen die Designfreiheit und die Kosten |
Bei der Isolationsauslegung für Hochspannung oder kompakte Niederspannung sollte die Materialwahl auch im Hinblick auf Kriech- und Luftstrecken geprüft werden. Der entsprechende Leitfaden unter Kriechstrecke vs. Luftstrecke erläutert, warum Kriechstrecken und Luftstrecken unterschiedliche technische Grenzwerte darstellen.
PA66: Robust und weit verbreitet, jedoch feuchtigkeitsempfindlich
PA66, oder Polyamid 66, ist einer der am häufigsten verwendeten technischen Kunststoffe für elektrische und mechanische Bauteile. Er ist fest, zäh, verschleißfest und leicht zu verarbeiten. Glasfaserverstärkte PA66-Typen bieten eine deutlich höhere Steifigkeit und Wärmebeständigkeit als unverstärkte Typen.
Zu den gängigen elektrischen Anwendungen gehören:
- Kabelbinder
- Kabelverschraubungskomponenten
- Steckverbindergehäuse
- Clips und Befestigungselemente
- Relaisgehäuse
- mechanische Stützteile
- Schalt- und Steuergerätekomponenten
PA66 ist attraktiv, da es ein gutes Gleichgewicht zwischen Kosten, Zähigkeit, Festigkeit und Formbarkeit bietet. Bei vielen elektrischen Formteilen ist es ein praktisches Standardmaterial.
Zu beachten ist die Feuchtigkeitsaufnahme. Polyamide absorbieren Feuchtigkeit aus der Umgebung. Diese Feuchtigkeit kann Abmessungen, Steifigkeit und elektrische Eigenschaften beeinflussen. Dies führt nicht automatisch zu einem Ausfall, muss jedoch bei Präzisionsbauteilen, der Ausrichtung von Anschlüssen, der Gehäuseabdichtung und Anwendungen, die Feuchtigkeit ausgesetzt sind, berücksichtigt werden.
Verwenden Sie PA66, wenn:
- das Bauteil Zähigkeit und mechanische Festigkeit erfordert
- eine gewisse maßliche Veränderung durch Feuchtigkeit toleriert oder kontrolliert werden kann
- die Materialqualität geeignete Flamm-, Hitze- und elektrische Eigenschaften aufweist
- das Teil nicht die kritischste Isolationsbarriere für Kriechstrom oder Lichtbogenbildung darstellt
Vorsicht bei PA66 in folgenden Fällen:
- wenn eine hohe Maßhaltigkeit bei Feuchtigkeitsschwankungen erforderlich ist
- wenn sich das Bauteil in der Nähe von spannungsführenden Klemmen mit geringen Kriechstrecken befindet
- wenn das Produkt in feuchten Umgebungen oder im Außenbereich eingesetzt wird
- wenn die Anwendung eine sehr geringe Wasseraufnahme erfordert
Bei Kabeleinführungen beeinflusst die Materialwahl auch die Abdichtung und die mechanische Klemmung. Siehe VIOX Kabelverschraubung Seite für den Kontext der zugehörigen Komponenten.
PBT: Maßstabil für elektrische Isolierung
PBT, oder Polybutylenterephthalat, ist ein thermoplastischer Polyester, der häufig in Elektro- und Elektronikanwendungen eingesetzt wird. Im Vergleich zu PA66 weist PBT im Allgemeinen eine geringere Feuchtigkeitsaufnahme und eine bessere Dimensionsstabilität in feuchten Umgebungen auf.
Dies macht PBT besonders nützlich dort, wo Präzision und Isolationsbeständigkeit entscheidend sind.
Zu den gängigen elektrischen Anwendungen gehören:
- Klemmenleisten
- Relaissockel
- Steckverbindergehäuse
- Schalterteile
- Spulenkörper
- Sensorgehäuse
- elektrische Miniaturmechanismen
PBT ist oft eine gute Wahl für elektrische Bauteile, die formstabil, gut verarbeitbar und zuverlässig isolierend sein müssen. In elektrischen Qualitäten ist es häufig glasfaserverstärkt und flammwidrig.
Verwenden Sie PBT, wenn:
- Dimensionsstabilität wichtig ist
- die Feuchtigkeitsaufnahme geringer als bei PA66 sein muss
- das Bauteil eine stabile elektrische Isolierung benötigt
- die Geometrie Anschlüsse, Schlitze und Steckverbindungen umfasst
- die Komponente in einer kompakten Steuerungs- oder Verteilerbaugruppe eingesetzt wird
Seien Sie vorsichtig mit PBT, wenn:
- Das Bauteil muss hohe Stoßbelastungen ohne Rissbildung absorbieren
- Das Design weist dünne Wandstärken und eine hohe mechanische Belastung auf
- Die gewählte Materialqualität erfüllt nicht die Anforderungen an das Brandverhalten oder die Kriechstromfestigkeit
Für Anschlussprodukte, bei denen es auf Gehäusepräzision ankommt, siehe VIOX terminal block Anwendungen.
PC: Schlagzäh und geeignet für transparente Abdeckungen
PC, oder Polycarbonat, ist bekannt für hohe Schlagzähigkeit und optische Klarheit. Es wird häufig dort eingesetzt, wo das Bauteil Stößen standhalten muss oder ein transparentes Sichtfenster erforderlich ist.
Zu den gängigen elektrischen Anwendungen gehören:
- transparente Abdeckungen
- Sichtfenster
- Verteilerkastenabdeckungen
- Schutzabdeckungen
- Sichtfenster für Zähler
- Anzeigeabdeckungen
- Schlagfeste Gehäuse
PC ist nützlich, wenn das Produkt Sichtbarkeit und Robustheit erfordert. Eine transparente Abdeckung ermöglicht beispielsweise die Überprüfung von Anzeigen, Schaltern oder dem Klemmenstatus, ohne das Gehäuse öffnen zu müssen.
Zu beachten sind die chemische Beständigkeit und Spannungsrissbildung. PC kann empfindlich auf bestimmte Öle, Lösungsmittel, Reinigungsmittel und fertigungsbedingte Spannungen reagieren. Wenn das Bauteil mechanisch belastet wird und Chemikalien ausgesetzt ist, müssen die Materialqualität und das Design sorgfältig geprüft werden.
Verwenden Sie PC, wenn:
- Transparenz ist erforderlich
- Schlagfestigkeit ist von Bedeutung
- Das Bauteil ist eine Abdeckung, ein Deckel, ein Sichtfenster oder ein Schutzschild
- Außenanwendungen oder UV-Belastung werden durch die korrekte Materialqualität kontrolliert
Vorsicht bei PC in folgenden Fällen:
- Das Produkt ist aggressiven Chemikalien ausgesetzt
- Das Bauteil steht unter Dauerbelastung
- Die Brandschutzklasse muss bei der tatsächlichen Wandstärke bestätigt werden
- Die Komponente befindet sich in der Nähe von Lichtbogen- oder Hochtemperatur-Schaltzonen
Für den Produktkontext auf Gehäuseebene siehe VIOX Verteilerkasten Anwendungen.
POM: Verschleißfest, aber nicht ideal für lichtbogengefährdete elektrische Bereiche
POM, auch bekannt als Acetal oder Polyoxymethylen, ist ein technischer Kunststoff, der für seine geringe Reibung, hohe Steifigkeit, Verschleißfestigkeit und Maßhaltigkeit geschätzt wird. Er eignet sich hervorragend für bewegliche mechanische Teile.
Zu den häufigen Anwendungen gehören:
- Zahnräder
- Nocken
- Gleitstücke
- Rastungen
- Bewegungsmechanismen
- kleine mechanische Präzisionsteile
In elektrischen Komponenten kann POM für mechanische Bewegungen nützlich sein, sollte jedoch in der Nähe von spannungsführenden Bereichen mit Vorsicht eingesetzt werden. Es ist in der Regel nicht die erste Wahl für lichtbogengefährdete Isolationszonen, Bereiche mit hoher Brandgefahr oder Teile, die in der Nähe von Schaltkontakten eine primäre elektrische Isolierung gewährleisten müssen.
Verwenden Sie POM, wenn:
- das Teil primär mechanischer Natur ist
- geringe Reibung und Verschleißfestigkeit wichtig sind
- sich die Komponente fernab von Lichtbogenbildung und hoher thermischer elektrischer Belastung befindet
- Präzisionsbewegung ist erforderlich
Vorsicht bei POM, wenn:
- das Bauteil sich in der Nähe von Kontakten, Lichtbögen oder Anschlüssen befindet
- Flammwidrigkeit entscheidend ist
- das Design eine hohe Kriechstromfestigkeit erfordert
- chemische Einflüsse zu einer Degradation führen könnten
Die Faustregel: POM ist ein mechanisch hochbelastbarer Kunststoff, aber normalerweise nicht die erste Wahl für die elektrische Isolierung im Bereich von Hochenergie-Schaltpunkten.
PPS: Hochtemperatur-Technikkunststoff für anspruchsvolle elektrische Bauteile
PPS, oder Polyphenylensulfid, ist ein Hochleistungs-technischer Kunststoff, der für seine Hitzebeständigkeit, Chemikalienbeständigkeit, Dimensionsstabilität und geringe Feuchtigkeitsaufnahme bekannt ist. Er wird verwendet, wenn herkömmliche technische Kunststoffe nicht ausreichen.
Zu den gängigen elektrischen und elektronischen Anwendungen gehören:
- Hochtemperatur-Steckverbinder
- Präzisions-Isolierteile
- Sensorkomponenten
- Spulenkörper
- Bauteile, die Chemikalien oder Hitze ausgesetzt sind
- kompakte Teile, die eine hohe Dimensionsstabilität erfordern
PPS ist dort nützlich, wo das Bauteil seine Form und elektrische Leistung unter Hitzeeinwirkung, chemischer Belastung oder bei engen Toleranzanforderungen beibehalten muss.
Verwenden Sie PPS, wenn:
- eine hohe Hitzebeständigkeit erforderlich ist
- Dimensionsstabilität entscheidend ist
- chemische Beständigkeit von Bedeutung ist
- das Bauteil klein, präzise und anspruchsvoll ist
- PA66 oder PBT die Leistungsanforderungen nicht erfüllen können
Seien Sie bei PPS vorsichtig, wenn:
- Die Kosten sind die Haupteinschränkung
- Das Design erfordert tatsächlich keine Hochtemperaturbeständigkeit
- Der Spritzgusslieferant hat keine Erfahrung mit diesem Material
PPS ist oft ein Leistungs-Upgrade, kein Standardmaterial. Verwenden Sie es dort, wo die Anwendung die Kosten und Verarbeitungsanforderungen rechtfertigt.
BMC, DMC und SMC: Duroplastische Werkstoffe für elektrische Isolatoren
BMC (Bulk Molding Compound / rieselfähige Formmasse), DMC (Dough Molding Compound) und SMC (Sheet Molding Compound) sind glasfaserverstärkte duroplastische Verbundwerkstoffe. Im Gegensatz zu Thermoplasten wie PA66, PBT, PC, POM und PPS härten Duroplaste zu einer Netzwerkstruktur aus und schmelzen nicht einfach wieder wie Standard-Thermoplaste.
Diese Materialien sind besonders wichtig für elektrische Isolierungen und Stützelemente.
Zu den üblichen Anwendungen gehören:
- Sammelschiene Isolatoren
- Stützisolatoren
- geformte elektrische Halterungen
- Klemmenträgerstrukturen
- Isolierplatten
- Stützteile für Schaltanlagen
- Komponenten für Verteilereinrichtungen
BMC und DMC werden häufig für geformte Isolierteile verwendet. SMC wird üblicherweise dort eingesetzt, wo größere geformte Strukturteile oder plattenartige Komponenten benötigt werden.
Warum sie für elektrische Produkte wichtig sind:
- gute elektrische Isolierung durch Rezeptur
- gute Hitzebeständigkeit im Vergleich zu vielen Standardkunststoffen
- hohe Dimensionsstabilität nach der Aushärtung
- Glasfaserverstärkung für Steifigkeit
- gute Eignung für Press- und Spritzpressverfahren
- bei korrekter Spezifikation nützlich in Umgebungen mit Lichtbogen-, Hitze- und Isolationsanforderungen
Für VIOX sind diese Materialien besonders relevant für Sammelschienenisolator Produkte, bei denen mechanische Stützung und elektrische Isolierung zusammenwirken müssen.
Wie Glasfasern, Flammschutzmittel und Stabilisatoren die Leistung verändern
Der Name des Basispolymers sagt nicht alles aus. Ein Teil mit der Kennzeichnung "PA66" oder "PBT" kann sich je nach Additiven und Verstärkung sehr unterschiedlich verhalten.
Glasfaserverstärkung
Glasfasern können die Steifigkeit, Hitzebeständigkeit und Formstabilität verbessern. Sie können jedoch auch Folgendes beeinflussen:
- Verzug
- Oberflächenbeschaffenheit
- Schweißnahtfestigkeit
- Werkzeugverschleiß
- Anisotrope Schwindung
- Verhalten von Schraubdomen und Schnappverbindungen
Bei Reihenklemmen, Relaissockeln und Schaltergehäusen können glasfaserverstärkte Typen die Präzision und Steifigkeit verbessern, jedoch muss die Bauteilkonstruktion die Schwindung und Faserausrichtung berücksichtigen.
Flammschutzmittel
Flammschutzpakete unterstützen Materialien dabei, Einstufungen wie UL 94 V-0 oder andere Brandschutzanforderungen zu erfüllen. Sie können jedoch folgende Eigenschaften beeinflussen:
- Zähigkeit
- Farbstabilität
- Kriechstromfestigkeit
- Verarbeitungsfenster
- Langzeitalterung
- Kosten
Gehen Sie nicht davon aus, dass eine flammwidrige Qualität automatisch eine exzellente Kriechstromfestigkeit (CTI) oder mechanische Festigkeit aufweist. Diese müssen separat geprüft werden.
Hitzestabilisatoren und UV-Stabilisatoren
Hitzestabilisatoren verbessern die Alterungsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen. UV-Stabilisatoren sind für Außenprodukte oder freiliegende Gehäuse von Bedeutung. Das richtige Stabilisatorenpaket hängt von der Umgebung ab.
Bei Abzweigkästen oder Verteilergehäusen für den Außenbereich müssen Material und Gehäusedesign aufeinander abgestimmt sein. Siehe VIOX Anschlussdose und Verteilerkasten Produktkontexte.
Wie man technische Kunststoffe für elektrische Produkte auswählt
1. Beginnen Sie mit der elektrischen Funktion
Fragen Sie, welche Aufgabe der Kunststoff tatsächlich erfüllt:
- Dient er nur als Abdeckung?
- Ist er eine primäre Isolierbarriere?
- Trägt er spannungsführende Metallteile?
- Hält er Anschlussklemmen in ihrer Position?
- Befindet es sich in der Nähe von Schaltkontakten?
- Beeinträchtigt es Kriech- und Luftstrecken?
Eine transparente Abdeckung, eine Kabelverschraubung, ein Relaissockel, ein Klemmengehäuse und ein Sammelschienenisolator erfordern nicht dieselbe Materiallogik.
2. Anforderungen an Flammwidrigkeit und Kriechstromfestigkeit bestätigen
Bei vielen elektrischen Produkten sind die Flammwidrigkeitsklasse und die Kriechstromfestigkeit wichtiger als die allgemeine mechanische Festigkeit.
Überprüfen:
- UL 94-Klassifizierung und Wandstärke
- CTI oder Isolierstoffgruppe
- Anforderungen an den Glühdraht, sofern zutreffend
- Anforderungen an die Lichtbogen- oder Kriechstromfestigkeit
- Anforderungen an die Endmarktzertifizierung
Überprüfung der Wärme- und Stromumgebung
Kunststoff in der Nähe von stromführenden Metallteilen ist Wärme ausgesetzt. Reihenklemmen, Sammelschienenträger und Leistungsschaltergehäuse können durch Leiter und Kontaktwiderstände einem kontinuierlichen Temperaturanstieg ausgesetzt sein.
Bedenken Sie:
- Wärmeformbeständigkeitstemperatur
- Langzeit-Wärmealterung
- Nähe zu Sammelschienen oder Kontakten
- Gehäusebelüftung
- Umgebungstemperatur
- Lastprofil
Für wärmebedingte Produktrisiken siehe den Leitfaden unter Überhitzung von Reihenklemmen in Schaltschränken,.
4. Feuchtigkeit und Umgebung prüfen
Luftfeuchtigkeit kann das Verhalten von Kunststoffen verändern. PA66 ist das klassische Beispiel, da die Feuchtigkeitsaufnahme die Abmessungen und die elektrische Leistung beeinflussen kann. Produkte für den Außenbereich sind zudem UV-Strahlung, Regen, Temperaturwechseln, Staub, Salzsprühnebel und Chemikalien ausgesetzt.
Für feuchte oder äußere Standorte muss die Materialwahl zusammen mit dem Dichtungsdesign, der IP-Schutzart, dem Dichtungsmaterial und der Kabeleinführung überprüft werden.
5. Material auf den Fertigungsprozess abstimmen
Thermoplaste werden typischerweise im Spritzgussverfahren verarbeitet. BMC, DMC und SMC werden üblicherweise als duroplastische Formmassen verarbeitet. Der Prozess beeinflusst:
- Wandstärke
- Zykluszeit
- Werkzeugbau
- Einlegeteil-Spritzguss
- Maßtoleranz
- Oberflächenbeschaffenheit
- Produktionskosten
Das theoretisch beste Material kann ungeeignet sein, wenn es nicht zum Fertigungsverfahren oder zur Bauteilgeometrie passt.
Praktische Materialauswahl nach Produkttyp
| Produkttyp | Allgemeine Materialorientierung | Auswahlkriterien |
|---|---|---|
| Sammelschienenisolator | BMC, DMC, SMC, Epoxidharz-basierte Systeme | Isolierung, Kriechstromfestigkeit, Wärme, mechanische Stützung |
| Klemmenblock | PBT, PA66, flammwidrige technische Kunststoffe | CTI, Brennbarkeitsklasse, Dimensionsstabilität, Klemmenhalt |
| Anschlusskasten | PC, ABS, PC/ABS, PA, Duroplaste oder verstärkte Qualitäten je nach Konstruktion | Schlagfestigkeit, UV-Beständigkeit, IP-Dichtigkeit, Brennbarkeitsklasse, Chemikalienbeständigkeit |
| Verteilerkasten | PC, ABS, Metall- und Kunststoff-Innenteile, flammwidrige Qualitäten | Gehäusefestigkeit, Wärme, Schlagfestigkeit, modulare Kompatibilität |
| Kabelverschraubung | PA66, Messing, Edelstahl, spezialisierte Polymere | Mechanische Klemmung, Abdichtung, UV- und Chemikalienbeständigkeit |
| Relaissockel | PBT, PA66, flammwidrige Qualitäten | Stifthaltekraft, Maßhaltigkeit, Hitze im Anschlussbereich |
| MCB- / MCCB-Gehäuse | Flammwidrige Duroplaste oder technische Thermoplaste | Lichtbogenbeständigkeit, Brandklasse, Hitze, mechanische Integrität |
| Schützgehäuse | Flammwidrige technische Kunststoffe | Hitze, Lichtbogennähe, Spulentemperatur, mechanische Beständigkeit |
| Bewegungsmechanismus | POM, PA, PBT je nach Einsatzort | Verschleiß, Reibung, Maßhaltigkeit, Abstand zu Lichtbogenbereichen |
Häufige Fehler bei der Materialauswahl
Fehler 1: Auswahl nur nach Materialbezeichnung
"PA66" oder "PBT" reicht nicht aus. Die Sorte, der Glasfaseranteil, die Entflammbarkeitsklasse, der CTI-Wert, die thermische Alterung und die Verarbeitungsqualität sind entscheidend.
Fehler 2: Vernachlässigung der Feuchtigkeitsaufnahme
PA66 kann ein geeigneter Werkstoff sein, aber die Auswirkungen von Feuchtigkeit müssen berücksichtigt werden. Ein Bauteil, das im trockenen Zustand perfekt passt, kann nach der Feuchtigkeitskonditionierung seine Abmessungen verändern.
Fehler 3: Die Annahme, dass UL 94 V-0 elektrische Sicherheit bedeutet
UL 94 ist ein Entflammbarkeitstest. Er beweist nicht automatisch den CTI-Wert, die Durchschlagfestigkeit, die mechanische Festigkeit oder die Eignung für ein spezifisches elektrisches Produkt.
Fehler 4: Verwendung von POM in der Nähe von lichtbogengefährdeten Bereichen
POM ist hervorragend für präzise mechanische Bewegungen geeignet, aber in der Regel nicht die beste Wahl in der Nähe von Schaltlichtbögen oder in elektrischen Isolationszonen mit hohem Brandrisiko.
Fehler 5: Ignorieren der Wandstärke
Die Flammwidrigkeit und die mechanische Leistung können von der Bauteilstärke abhängen. Eine Materialeinstufung bei einer bestimmten Stärke gilt möglicherweise nicht für eine dünnere Wandung.
Fehler 6: Vernachlässigen des Verzugs bei glasfaserverstärkten Kunststoffen
Glasfasern erhöhen die Steifigkeit, können jedoch zu Verzug oder richtungsabhängigem Schwinden führen. Dies ist bei der Ausrichtung von Anschlüssen, Relaissockeln, Abdeckungen und Schnappverbindungen von Bedeutung.
Fehler 7: Gleichbehandlung von Innen- und Außenprodukten
Gehäuse für den Außenbereich, Kabelverschraubungen und Abzweigdosen erfordern Prüfungen hinsichtlich UV-Beständigkeit, Wasserfestigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit und Chemikalienbeständigkeit, die für Bauteile in Innenraum-Schaltschränken möglicherweise nicht erforderlich sind.
FAQ
Welcher technische Kunststoff ist am besten für elektrische Komponenten geeignet?
Es gibt kein einzelnes bestes Material. PBT ist oft stark für präzise elektrische Isolierungen, PA66 ist fest und zäh, aber feuchtigkeitsempfindlich, PC eignet sich für transparente, schlagfeste Abdeckungen, POM ist gut für bewegliche Teile, PPS wird für hochtemperaturbeständige Präzisionsteile verwendet und BMC/SMC sind wichtig für geformte elektrische Isolatoren.
Ist PA66 für die elektrische Isolierung geeignet?
Ja, PA66 kann in vielen elektrischen Komponenten verwendet werden, insbesondere bei korrekter Materialwahl. Der Hauptaspekt ist die Feuchtigkeitsaufnahme, die Abmessungen und das elektrische Verhalten beeinflussen kann. Überprüfen Sie immer die spezifische Materialqualität und die Einsatzbedingungen.
Ist PBT für Reihenklemmen besser geeignet als PA66?
PBT wird oft bevorzugt, wenn Dimensionsstabilität und eine geringere Feuchtigkeitsaufnahme wichtig sind. PA66 kann weiterhin verwendet werden, wenn Zähigkeit und mechanische Festigkeit Priorität haben. Die endgültige Wahl hängt von der Materialqualität, dem CTI-Wert, der Brennbarkeitsklasse, dem Klemmen-Design und der Betriebsumgebung ab.
Warum ist der CTI-Wert bei Kunststoffen in der Elektrotechnik wichtig?
Der CTI-Wert gibt die Kriechstromfestigkeit an. Eine höhere Kriechstromfestigkeit kann ein besseres Kriechstromverhalten gemäß den relevanten Designnormen unterstützen. Der CTI-Wert ist wichtig für Reihenklemmen, Steckverbinder, Relaissockel, Sammelschienenträger und kompakte elektrische Baugruppen.
Bedeutet UL 94 V-0, dass der Kunststoff für elektrische Bauteile sicher ist?
Nein. UL 94 V-0 beschreibt lediglich das Verhalten in einem definierten Flammtest. Die Eignung für elektrische Produkte hängt zudem vom CTI-Wert, der Durchschlagfestigkeit, der Wärmebeständigkeit, der mechanischen Festigkeit, der Wandstärke, der Alterung und den tatsächlichen Anforderungen der jeweiligen Produktnorm ab.
Warum ist POM für lichtbogengefährdete elektrische Bereiche nicht ideal?
POM eignet sich hervorragend für reibungsarme mechanische Teile, wird jedoch normalerweise nicht als primäres Isolationsmaterial in der Nähe von Schaltkontakten oder in Bereichen mit hoher Brandgefahr für elektrische Anlagen gewählt. Verwenden Sie es hauptsächlich für mechanische Bewegungsteile abseits von hochenergetischen elektrischen Belastungen.
Wofür werden BMC und SMC in elektrischen Produkten verwendet?
BMC und SMC sind glasfaserverstärkte Duroplaste, die für geformte elektrische Isolierungen und Strukturbauteile verwendet werden. Sie sind üblich bei Sammelschienenisolatoren, Stützblöcken, Isolierplatten sowie einigen elektrischen Gehäusen oder Strukturteilen.
Verbessert Glasfaser immer die Leistung von elektrischen Kunststoffen?
Nein. Glasfaser kann die Steifigkeit und Hitzebeständigkeit verbessern, kann jedoch zu Verzug führen, die Oberflächenqualität beeinträchtigen und das Formverhalten verändern. Sie muss auf die Produktgeometrie und die Toleranzanforderungen abgestimmt sein.
Endergebnis
Bei elektrischen Komponenten ist die Materialauswahl eine technische Entscheidung und keine bloße Liste von Materialnamen.
Verwenden Sie PA66 wenn Zähigkeit und Festigkeit wichtig sind, aber Feuchtigkeitseinflüsse berücksichtigt werden müssen. Verwenden Sie PBT für stabile elektrische Präzisionsbauteile. Verwenden Sie PC für schlagfeste oder transparente Abdeckungen. Verwenden Sie POM für mechanisch bewegliche Teile außerhalb von lichtbogengefährdeten Zonen. Verwenden Sie PPS für hochtemperaturbeständige, chemikalienbeständige und formstabile Komponenten. Verwenden Sie BMC, DMC und SMC wo duroplastische Isolierung und strukturelle Unterstützung erforderlich sind, insbesondere bei Sammelschienenisolatoren und elektrischen Stützkomponenten.
Der beste elektrische Kunststoff ist derjenige, dessen Entflammbarkeitsklasse, CTI-Wert, dielektrisches Verhalten, Hitzebeständigkeit, mechanische Festigkeit, Feuchtigkeitsverhalten und Formstabilität den tatsächlichen Produkt- und Normanforderungen entsprechen.
Zugehörige VIOX-Seiten
- Sammelschiene Isolator
- Was ist ein Sammelschienenisolator?
- Terminal Block
- Verteilerkasten
- 接线盒
- Kabelverschraubung
- Kriechstrecke vs. Luftstrecke
- Überhitzung von Reihenklemmen in Schaltschränken
Quellen und referenzierte Standards
- UL 94 – Hintergrund zur Entflammbarkeitsklassifizierung von Kunststoffen
- Comparative Tracking Index – Hintergrund zu CTI und IEC 60112
- Nylon 66 – Hintergrund zu PA66 und Anwendungen in der Elektro-/Elektronikindustrie
- Polybutylenterephthalat – Hintergrund zur elektrischen Isolierung mit PBT
- Polyoxymethylen – Mechanische Eigenschaften und Verschleißfestigkeit von POM
- Polyphenylensulfid – Hochtemperatur-technischer Kunststoff PPS
- Bulk Molding Compound – Elektrische Anwendungen von BMC
- Sheet Molding Compound – Elektrische und strukturelle Anwendungen von SMC
