Werkstoff-Führer Kunststoffe

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1 Werkstoff-Führer Kunststoffe Eigenschaften - Prüfungen - Kennwerte von Walter Hellerich, Günther Harsch, Siegfried Haenle 8. Auflage Hanser München 2001 Verlag C.H. Beck im Internet: ISBN Zu Inhaltsverzeichnis schnell und portofrei erhältlich bei beck-shop.de DIE FACHBUCHHANDLUNG

2 CARL HANSER VERLAG Walter Hellerich, Günther Harsch, Siegfried Haenle Werkstoff-Führer Kunststoffe Eigenschaften - Prüfungen - Kennwerte

3 24 Elektrische Prüfungen 24 Elektrische Prüfungen Kunststoffe als organische Werkstoffe haben meist gute elektrische Isoliereigenschaften und werden daher oft als Isoliermaterialien eingesetzt. In solchen Fällen sind die elektrischen Eigenschaften von großem Interesse. Durch gezielte Beeinflussung kann jedoch auch bei Kunststoffen die elektrische Leitfähigkeit erhöht werden (vgl. Kap. 16.2). Durch internationale Vereinheitlichung wurden viele DIN-Normen und VDE-Richtlinien durch DIN IEC-, DIN EN ISO bzw. DIN VDE-Normen ersetzt. Einige neue VDEbzw. DIN VDE-Richtlinien sind Ûbersetzungen von IEC-Publikationen oder entsprechen weitgehend den IEC-Publikationen; einige IEC-Normen findet man z. T. als DIN IEC 60xxx oder DIN EN 60xxx. Allgemeine Normen: DIN EN ISO 3915 Kunststoffe Messung des spezifischen elektrischen Widerstandes von leitfähigen Kunststoffen DIN ISO 2878 Elastomere Antistatische und leitende Erzeugnisse, Bestimmung des elektrischen Widerstands DIN IEC Verfahren zur Messung des elektrischen Widerstands und des spezifischen elektrischen Widerstands von Isolierstoffen bei erhöhten Temperaturen (ist identisch mit DIN VDE 0303 T32) ISO 1853 Conductivity and antistatic rubbers Measurement of resistivity ISO 2951 Vulcaniced Rubber Determination of insulating resistance ISO 3915 Plastics Measurement of resistivity of conductive plastics VDE 0303 T8 VDE-Bestimmungen für elektrische Prüfungen von Isolierstoffen Elektrostatische Aufladung 24.1 Elektrische Durchschlagspannung, elektrische Durchschlagfestigkeit Normen: DIN VDE 0303 T2 DIN EN VDE-Bestimmungen für elektrische Prüfungen von Isolierstoffen Durchschlagspannung, Durchschlagfestigkeit Elektrische Durchschlagfestigkeit von isolierenden Werkstoffen Prüfverfahren T1: Prüfung bei technischen Frequenzen (entspricht VDE 0303 T21 und IEC 60243)

4 24.1 Elektrische Durchschlagspannung, elektrische Durchschlagfestigkeit DIN IEC Kennwerte T3: Zusätzliche Festlegungen für Stoßspannungsprüfungen (entspricht VDE 0303 T23) Prüfverfahren für Elektroisolierwerkstoffe Spezifischer Durchgangswiderstand und spezifischer Oberflächenwiderstand von festen, elektrisch isolierenden Werkstoffen (ist identisch mit VDE 0303 T30 und Ersatz für VDE 0303 T3 und entspricht IEC 60093) U d Durchschlagspannung E d Durchschlagfestigkeit Außerdem können noch ermittelt werden die Stehspannung U st und die n-minuten-prüfspannung. Wenn im elektrischen Feld die Potentialdifferenz zwischen zwei Elektroden, die durch einen Isolierstoff getrennt sind, erhöht wird, dann tritt bei einer bestimmten Spannung ein Durchschlag durch den Isolierstoff auf, teilweise auch ein Ûberschlag durch die Luft über die Oberfläche des Isolierstoffs. Diese Durchschlagspannung U d ist abhängig vom Werkstoff, von der Probendicke, der Elektrodenform, der Frequenz, der Spannungsart und vom Technoklima. Die Durchschlagfestigkeit E d wird ermittelt, indem die gemessene Durchschlagspannung U d auf den Elektrodenabstand (Probendicke) bezogen wird. Die für eine bestimmte Probendicke ermittelte Durchschlagfestigkeit gilt keinesfalls auch für andere Probendicken. Die Durchschlagspannung wird im möglichst homogenen Feld bestimmt. Bei der Konstruktion von Bauteilen sollte deshalb beachtet werden, daß mit der Durchschlagfestigkeit des Isolierstoffs keine Aussage gemacht wird über das Verhalten eines Bauteils unter Einwirkung von Glimmentladungen nach DIN Demzufolge kann der Isolierstoff im Betriebsfall bei niedrigeren Spannungen als bei der Durchschlagspannung versagen. Probekörper: Die Form der Probekörper ist abhängig von der verwendeten Elektrode und vom Isolierstoff; nach DIN EN ISO zwei Probenabmessungen 80 mm 80 mm 1 (und 3) mm (nach DIN VDE 0303 T2: Durchmesser 80 mm und Probendicke 3 mm). Vorbehandlung der Proben durch Lagerung im Normalklima 23/50 DIN EN ISO 291 oder nach Vereinbarung. Die Dauer der Vorbehandlung wird in Stufen, z. B. nach folgender Reihe (1; 2; 4; 8; 16; usw.) Stunden oder Wochen gewählt. 409

5 24 Elektrische Prüfungen Durchschlagfestigkeit Ed (für 1 mm Wanddicke) 410

6 24.1 Elektrische Durchschlagspannung, elektrische Durchschlagfestigkeit Durchschlagfestigkeit Ed (für 1 mm Wanddicke) 411

7 24 Elektrische Prüfungen Prüfanordnung: Verschiedene Elektrodenanordnungen gebräuchlich, z. B. Platte gegen Platte (P../P..), Kugel/Platte (K../P..) oder Kugel/Kugel (K../K..). Elektrodenanordnung nach DIN ISO 10350: koaxiale Zylinder 25 mm/75 mm bei Immersion in Trafoöl IEC (auch DIN VDE , DIN , VDE 0370 T1); nach DIN meist K 20/P 50 in Trafoöl, d. h. Kugel mit Durchmesser 20 mm gegen Platte mit Durchmesser 50 mm. Bild 24.1 zeigt Elektrodenanordnung K 20/P 50 nach DIN VDE 0303 T2. Bild 24.1 Ermittlung der elektrischen Durchschlagfestigkeit Beispiel für Elektrodenanordnung Kugel gegen Platte K20/P50 1 Dauermagnet, 2 Stahlkugel, 3 Probe Prüfung: Zur Ermittlung der Durchschlagspannung U d wird eine technische Wechselspannung von 50 Hz von Null an gleichmäßig gesteigert bis nach 20 s der Durchschlag erfolgt. Zur Bestimmung der Spannungssteigerung sind vielfach Vorversuche notwendig. Kennwerte: Durchschlag-, Steh- und n-minuten-prüfspannung in V Durchschlagfestigkeit in kv/mm oder kv/cm Die Durchschlagfestigkeit E d ergibt sich zu E d ¼ Durchschlagspannung U d Elektrodenabstand s Der Elektrodenabstand s entspricht bei festen Isolierstoffen der Probendicke. Anmerkung Mit den Durchschlagfestigkeiten sind unbedingt anzugeben Art und Dauer der Vorbehandlung der Proben, die Elektrodenanordnung und die Versuchsbedingungen bei der Prüfung. 412

8 24.2 Spezifischer Oberflächenwiderstand Normen: DIN IEC DIN IEC Kennwerte 24.2 Spezifischer Oberflächenwiderstand Prüfverfahren für Elektroisolierwerkstoffe Spezifischer Durchgangswiderstand und spezifischer Oberflächenwiderstand von festen, elektrisch isolierenden Werkstoffen (ist identisch mit VDE 0303 T30, Ersatz für VDE 0303 T3 und entspricht IEC 60093) Prüfverfahren für Elektroisolierwerkstoffe Isolationswiderstand von festen, isolierenden Werkstoffen (ist identisch mit VDE 0303 T31 und entspricht IEC 60167) R OG Oberflächenwiderstand R OA,R OB,R OD und R OE bei verschiedenen Elektrodenanordnungen Werden auf die Oberfläche eines Kunststoff-Formteils (Isolierstoffs) zwei Elektroden angelegt, zwischen denen ein Spannungsunterschied besteht, dann fließt Strom über die Oberfläche und durch das Innere des Kunststoff- Formteils. Der gemessene elektrische Oberflächenwiderstand erfaßt somit auch einen Teil des Widerstands im Innern der Probe. Von wesentlichem Einfluß sind neben der Probendicke und Probentemperatur die Elektrodenabmessungen, der Elektrodenabstand, die angelegte Spannung, sowie Luftfeuchte und Oberflächenverschmutzung. Der elektrische Oberflächenwiderstand steigt mit abnehmender Probendicke, abnehmender Elektrodenbreite und fallender Meßspannung. Ein Vergleich der Kennwerte ist daher nur bei gleicher Probendicke und gleichen Prüfbedingungen möglich. Probekörper: Mindestens drei Probekörper mit nachstehenden Abmessungen: nach DIN EN ISO mm 80 mm 1 mm; nach DIN/VDE meist 120 mm 15 mm Probekörperdicke, bei Duroplasten ggf. auch größere Dicke erlaubt. Bei Formteilen werden an geeigneten Stellen an der Oberfläche Strichelektroden aufgebracht. Die Oberfläche der Probekörper darf nicht beschädigt oder bearbeitet sein. Vorbehandlung der Probekörper nach den einschlägigen Normen für den Isolierstoff oder nach Vereinbarung. So wird z. B. die Oberfläche gereinigt mit 94 %-igem Alkohol, dann werden die Proben mindestens 16 h in Normalklima 23/50 DIN EN ISO 291 gelagert. 413

9 24 Elektrische Prüfungen Oberflächenwiderstand ROG 414

10 24.2 Spezifischer Oberflächenwiderstand Oberflächenwiderstand ROG 415

11 24 Elektrische Prüfungen Prüfanordnung: Widerstandsmeßeinrichtung nach DIN EN Elektrodenanordnung A (R OA ): federnde Metallschneiden von je 100 mm Länge, unterteilt in federnde Zungen mit Elektrodenabstand 10 mm (Bild 24.2a). Elektrodenanordnung B (R OB ): haftende Strichelektroden aus Leitsilber mit Strichlänge 25 mm, Breite 1,5 mm und Elektrodenabstand 2 mm (Bild 24.2b), meist für Formteile. a) b) Bild 24.2 Ermittlung des spezifischen Oberflächenwiderstands a) Elektrodenanordnung A b) Elektrodenanordnung B(Haftelektroden) a federnde Kontakte b aufgestrichene Leitsilberelektrode c Probe 416

12 24.2 Spezifischer Oberflächenwiderstand Elektrodenanordnung C (R OG ): zur Bestimmung des Oberflächenwiderstands nach DIN IEC mit Schutzringelektrode und geerdeter Gegenelektrode; gemessen wird der Oberflächenwiderstand des 5 mm breiten Spalts zwischen Meßelektrode und Schutzring. Elektrodenanordnung E (R OE ): Strichelektrode wie Elektrodenanordnung A, jedoch nur 1,5 mm Elektrodenabstand. Zur Prüfung von Tafeln und Folien werden meist die Elektrodenanordnungen A, B, C und E eingesetzt; für Formteile meist Elektrodenanordnungen A, Bund E. Prüfung erfolgt bei Normalklima 23/50 DIN EN ISO 291 oder im Behandlungsklima unmittelbar nach Ende der Behandlungsdauer, andernfalls spätestens 2 min nach Herausnahme aus dem Behandlungsklima. Meßspannung beträgt 100 Volt oder 1000 Volt Gleichspannung; in Sonderfällen 10 Volt oder 500 Volt. Der Oberflächenwiderstand wird 1 min nach Anlegen der Gleichspannung ermittelt. Kennwerte: Widerstandswerte in W Für die Elektrodenanordnungen A, Bund E werden die gemessenen Werte für den Oberflächenwiderstand R OA,R OB und R OE in W angegeben. Für die Elektrodenanordnung C ergibt sich aus dem gemessenen Widerstand R OG und den Elektrodenabmessungen (d m und g) der spezifische Oberflächenwiderstand r S zu r S ¼ d m p R OG g Es bedeuten: R OG gemessener Widerstand in W d m mittlerer Durchmesser des Spalts zwischen den Ringelektroden, meist d m =(d 1 +d 2 )/2 = ( )/2 = 55 mm g Schutzspaltbreite in mm Anmerkung Statt des Oberflächenwiderstands kann auch eine Vergleichszahl, der Logarithmus des Oberflächenwiderstands angegeben werden, z. B. statt R OB = nur die Vergleichszahl 14. Zum Vergleich der Widerstandswerte verschiedener Kunststoffe ist es unbedingt erforderlich Probenabmessungen, Probenvorbehandlung, Elektrodenanordnung, Prüfklima und Meßspannung anzugeben. 417

13 24 Elektrische Prüfungen 24.3 Spezifischer Durchgangswiderstand Normen: DIN IEC Prüfung von Werkstoffen für die Elektrotechnik Messung des elektrischen Widerstands von nichtmetallenen Werkstoffen (ist identisch mit VDE 0303 T30 und entspricht IEC 60093) DIN EN ISO 3915 Kunststoffe Messung des spezifischen elektrischen Widerstandes von leitfähigen Kunststoffen DIN EN Prüfverfahren für Elektroisolierwerkstoffe Isolationswiderstand von festen, isolierenden Werkstoffen (ist identisch mit VDE 0303 T31 und entspricht IEC 60167) Kennwerte R D r D Durchgangswiderstand spezifischer Durchgangswiderstand Werden Kunststoffe als Isolierstoffe zwischen zwei Elektroden mit einem bestimmten Spannungswert eingesetzt, so ist es möglich, den inneren Isolationswiderstand als Durchgangswiderstand zu messen. Bei geeigneter Wahl der Meßelektroden und der Abmessungen der Kunststoffprobe kann man daraus den spezifischen Durchgangswiderstand errechnen. Im Gegensatz zum Oberflächenwiderstand wird der Durchgangswiderstand physikalisch genau bestimmt, wenn durch die Meßanordnung ein Stromfluß an der Probenoberfläche vermieden wird. Der spezifische Durchgangswiderstand ist jedoch stark abhängig von der Temperatur und der Feuchte der Proben. Probekörper sind einfache geometrische Formen wie Platten und Zylinder, um den spezifischen Durchgangswiderstand errechnen zu können. Nach DIN EN verwendet man eine Platte mit 80 mm 80 mm 1 mm, nach VDE eine Platte 120 mm 120 mm Probendicke (meist gleich Erzeugnisdicke). Die Oberfläche der Probe darf nicht beschädigt und möglichst nicht bearbeitet sein. Vorbehandlung der Probekörper nach den einschlägigen Normen für den Isolierstoff oder nach besonderer Vereinbarung, z. B. 6 h Lagerung bei Normalklima 23/50 DIN EN ISO 291. Prüfanordnung: Widerstandsmeßeinrichtung nach DIN EN (Bild 24.3). Für plattenförmige Proben kreisrunde Plattenelektroden mit Meßflächen von 5 cm 2 und 20 cm 2 oder bei dickeren Proben 80 cm 2 ; Schutzringbreite 10 mm. Bei schlechtem Aufliegen von Elektrode und Schutzelek- 418

14 24.3 Spezifischer Durchgangswiderstand Bild 24.3 Messung des spezifischen Durchgangswiderstands Kreisförmige Plattenelektrode mit Schutzring für plattenförmige Probekörper trode auf der Probe erhält die Berührungsfläche eine Haftelektrode aus Leitsilbersuspension. Der Anpreßdruck soll in der Regel 0,2 N/cm 2 betragen. Prüfung erfolgt bei Normalklima 23/50 DIN EN ISO 291 oder im Behandlungsklima unmittelbar nach Ende der Behandlungsdauer; sonst spätestens 2 min nach Herausnehmen aus dem Behandlungsklima. Nach DIN EN beträgt die Meßspannung 100 Volt Gleichspannung. Der Durchgangswiderstand wird 1 min nach Anlegen der Gleichspannung ermittelt. Kennwerte: Durchgangswiderstand in W spezifischer Durchgangswiderstand in W m Der spezifische Durchgangswiderstand errechnet sich aus dem gemessenen Durchgangswiderstand R D, der Meßfläche A und der Dicke der Probe azu r D ¼ R D A a Anmerkung Zum Vergleich der spezifischen Durchgangswiderstände verschiedener Kunststoffe ist es unbedingt erforderlich Probenvorbehandlung, Elektrodenanordnung, Prüfklima und Meßspannung anzugeben. 419

15 24 Elektrische Prüfungen Spezifischer Durchgangswiderstand r D 420

16 24.3 Spezifischer Durchgangswiderstand Spezifischer Durchgangswiderstand r D 421

17 24 Elektrische Prüfungen 24.4 Dielektrische Eigenschaftswerte Normen: IEC DIN IEC Kennwerte e r tan d e 00 r Recommended methods for the determination of the permitivity and dielectric dissipation factor of electrical insulating materials at power, audio and radio frequencies including meter wavelength (entspricht inhaltlich DIN VDE 0303 T4, zurückgezogen) Bestimmung der dielektrischen Eigenschaften von Isolierstoffen bei Frequenzen über 300 MHz (zurückgezogen) relative Dielektrizitätszahl dielektrischer Verlustfaktor dielektrische Verlustzahl Die dielektrischen Eigenschaften von Kunststoffen sind wichtig für die Einsatzmöglichkeiten als Isolierstoffe. Man kann aus diesen Kennwerten aber auch auf die chemische und physikalische Struktur des Kunststoffs schließen, z. B. Polarität. Die dielektrischen Eigenschaften hängen ab von äußeren und inneren Einflußfaktoren, z. B. von Frequenz, elektrischer Feldstärke, Temperatur, Feuchte, mechanischen Spannungen und Isotropie des Kunststoffs. Deshalb sollten die Prüfbedingungen zur Ermittlung der dielektrischen Eigenschaften den Einsatzbedingungen entsprechen. Die relative Dielektrizitätszahl (DZ) e r eines Isolierstoffs ist der Quotient aus der Kapazität C x eines Kondensators mit dem betreffenden Isolierstoff als Dielektrikum zwischen den Elektroden und der Kapazität C 0 der leeren Elektrodenanordnung im Vakuum e r =C x /C 0, bei definierten Prüfbedingungen. Die relative Dielektrizitätszahl e r ist ein Maß für die Größe der Polarisation des Isolierstoffs. Die Dielektrizitätskonstante e eines Isolierstoffs ist das Produkt aus der Dielektrizitätszahl e r und der Dielektrizitätskonstanten des leeren Raumes e 0 (0,08854 pf/cm): e ¼ e r e 0 Der dielektrische Verlustfaktor tan d eines Isolierstoffs ist der Tangens des Fehlwinkels (Verlustwinkels) d, um den die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung im Kondensator von p/2 abweicht, wenn das Dielektrikum des Kondensators ausschließlich aus dem Isolierstoff besteht bei defi- 422

18 24.4 Dielektrische Eigenschaftswerte nierten Prüfbedingungen. Der dielektrische Verlustfaktor tan d ist somit ein Maß für den Energieverlust, den der Isolierstoff im elektrischen Feld bewirkt. Durch Glasfaserverstärkung (unpolare Glasfasern) wird der dielektrische Verlustfaktor wesentlich herabgesetzt. Die dielektrische Verlustzahl e 00 r ist das Produkt aus Dielektrizitätszahl e r und dielektrischem Verlustfaktor tan d: e 00 r ¼ e r tan d. Probekörper werden nach den einschlägigen Normen für den Isolierstoff hergestellt oder entnommen aus Formteilen. Die Form der Probekörper richtet sich nach dem Meßverfahren und der Elektrodenanordnung IEC 60250, z. B. plattenförmige Probe für kreisförmige Plattenelektrode mit Schutzring (Bild 24.4). Bild 24.4 Meßanordnung zur Bestimmung der dielektrischen Eigenschaftswerte Vorbehandlung der Probekörper nach den einschlägigen Normen und VDE- Bestimmungen oder nach beabsichtigter Anwendung des Isolierstoffs. Prüfanordnung: Meßanordnung für feste Isolierstoffe Unmittelbar auf die Probenoberfläche werden Elektroden, vorzugsweise Haftelektroden aufgebracht. Ausführung als kreisförmige Plattenelektrode mit Schutzring für plattenförmige Proben oder Zylinderelektrode mit Schutzring für rohrförmige Proben. Messung in Immersionsflüssigkeit eines Immersionskondensators für weiche und gummielastische Stoffe. Meßeinrichtung ist Hochspannungsbrücke nach Schering (50 Hz), Niederspannungsmeßbrücke mit oder ohne Wagnerschen Hilfszweig (50 Hz, 1 khz, 1 MHz). Prüfung erfolgt nach DIN EN ISO (IEC 60250) meist bei festgelegten Frequenzen von 100 Hz und 1 MHz, nach DIN VDE bei 50 Hz, 1 khz oder 1 MHz oder bei veränderlicher Meßfrequenz. 423

19 24 Elektrische Prüfungen relative Dielektrizitätszahl er bei 100 Hz und 10 6 Hz und 23 C 424

20 24.4 Dielektrische Eigenschaftswerte relative Dielektrizitätszahl er bei 100 Hz und 10 6 Hz und 23 C 425

21 24 Elektrische Prüfungen Dielektrischer Verlustfaktor tan d bei 100 Hz und 10 6 Hz und 23 C 426

22 24.4 Dielektrische Eigenschaftswerte Dielektrischer Verlustfaktor tan d bei 100 Hz und 10 6 Hz und 23 C 427

23 24 Elektrische Prüfungen Kennwerte: Die Dielektrizitätszahl e r wird ermittelt aus der gemessenen und korrigierten Kapazität C x und der Kapazität C 0 der Elektrodenanordnung in Luft zu e r ¼ C x =C 0 Der dielektrische Verlustfaktor tan d wird direkt an der Meßeinrichtung abgelesen. Genauere Angaben für die Prüfanordnung und Auswertung siehe IEC Kriechwegbildung (Kriechstromfestigkeit) Normen: DIN IEC DIN IEC 15E/122 DIN IEC Kennwerte CTI PTI Verfahren zur Bestimmung der Vergleichszahl und Prüfzahl der Kriechwegbildung auf festen isolierenden Werkstoffen unter feuchten Bedingungen (entspricht DIN VDE 0303 T1 und IEC 60112) Prüfverfahren für Elektroisolierstoffe Verfahren zur Bestimmung der Vergleichszahl und der Prüfzahl der Kriechwegbildung auf festen isolierenden Werkstoffen unter feuchten Bedingungen Prüfverfahren zur Beurteilung der Kriechstromfestigkeit und der Aushöhlung für elektrische Isolierstoffe, die unter erschwerten Umweltbedingungen eingesetzt werden (entspricht VDE 0303 T10) Vergleichszahl der Kriechwegbildung (Comparative Tracking Index) Prüfzahl der Kriechwegbildung (Proof Tracking Index) Anmerkung: Die Prüfmethoden KA, KBund KC sind weggefallen, es werden nur noch CTI- und PTI-Werte ermittelt. Bei dieser Prüfung ermittelt man den relativen Widerstand fester elektrischer Isolierstoffe gegen Kriechwegbildung bei Spannungen bis 600 Volt. Die unter elektrischer Spannung stehende Oberfläche wird tropfenweise mit Prüflösungen (Wasser mit Zusätzen) benetzt. Isolierstoffe, die bei der höchsten Spannung von 600 V keine Kriechspur bilden, können eine Erosion zeigen, deren Tiefe ausgemessen wird. Einige Kunststoffe können sich bei dieser Prüfung entzünden. 428

24 24.5 Kriechwegbildung (Kriechstromfestigkeit) Ein Kriechweg entsteht durch die Bildung leitfähiger Pfade auf der Oberfläche des Isolierstoffs, verursacht durch die gleichzeitige Wirkung elektrischer und elektrolytischer Einflüsse. Bei der elektrischen Erosion wird durch elektrische Entladungen Isolierstoff von der Oberfläche abgetragen. Definition der Vergleichszahl der Kriechwegbildung CTI und der Prüfzahl der Kriechwegbildung PTI siehe Kennwerte. Probekörper werden aus Halbzeugen oder Formteilen mit ebener und kratzerfreier Oberfläche entnommen, Mindestoberfläche 15 mm 15 mm Probendicke 3 mm; die Oberfläche muß sauber und frei von Schmutz, Fett und Úl sein (ggf. reinigen). Vorbehandlung und Reinigung sind anzugeben. Bild 24.5 Prüfanordnung zur Bestimmung der Kriechwegbildung Prüfanordnung: Zwei Platinelektroden (Bild 24.5) mit Breite 5 mm und Dicke 2 mm werden unter einem Winkel von 60 im Abstand von 4 mm auf die Prüfstelle aufgesetzt. Die Auflagekraft der Elektroden auf die Oberfläche muß 1 N betragen. Es gibt nachstehende Prüflösungen: Lösung A: (0,1 0,002) Gewichts-% Ammoniumchlorid NH 4 Cl in destilliertem oder deionisierten Wasser lösen. Der spezifische Durchgangswiderstand beträgt dann 395 W cm bei 23 C. Lösung B: wie Lösung A, jedoch zusätzlich ein Netzmittel 0,5 Gewichts-% Natriumsalz einer kernalkalierten Naphthalinsulfosäure (Nekal BX-trokken). Der spezifische Durchgangswiderstand beträgt dann 198 W cm bei 23 C (in DIN IEC ist fälschlicherweise 170 angegeben). Lösung A wird bevorzugt eingesetzt, Lösung Bist die aggressivere, die nur dann eingesetzt wird, wenn besonders aggressive Verunreinigungen im Be- 429

25 24 Elektrische Prüfungen trieb des Isolierstoffs erwartet werden. Bei Lösung Bwird der Kennwert mit M gekennzeichnet (M: mouillé = Benetzer). Die angelegte sinusförmige Wechselspannung ist bei 48 Hz bis 60 Hz zwischen 100 V und 600 V einstellbar; die Spannungswerte müssen durch 25 teilbar sein. Prüfung: Nach Aufsetzen der Elektroden wird die Prüflösung zwischen die Elektroden in zeitlichen Abständen von 30 s 5 s aufgetropft. Für die CTI-Bestimmung wird die höchste Spannung in Volt ermittelt, der ein Isolierstoff bei 50 Auftropfungen ohne Kriechwegbildung widersteht. Man stellt zunächst einen ausgewählten Spannungswert ein und prüft mit 50 Auftropfungen oder bis zum vorzeitigen Ausfall. Wiederholung der Prüfung dann mit niedrigeren oder höheren Spannungen an anderen Stellen der Oberfläche bis die höchste Spannung ermittelt ist, bei der 50 Tropfen an 5 verschiedenen Stellen keinen Ausfall ergeben (keine Auslösung des Ûberstromschalters). Die Bezeichnung ist dann z. B. CTI 425. Zusatzbedingung ist: Bei der Prüfung an 5 weiteren Stellen mit einer um 25 Volt niedrigeren Spannung darf bei weniger als 100 Auftropfungen kein Ausfall auftreten. Wird diese Zusatzbedingung nicht erfüllt, dann wird die höchste Spannung ermittelt, bei der 5 Stellen 100 Auftropfungen widerstehen; dieser Zahlenwert wird zusätzlich angegeben, z. B. CTI 425 (375). Für die PTI-Bestimmung wird für eine festgelegte Prüfspannung in Volt ermittelt, ob der Isolierstoff 50 Auftropfungen ohne Kriechwegbildung widersteht. Wird für die Praxis nur eine Kurzprüfung verlangt, so wird diese bei einer einzigen, festgelegten Spannung durchgeführt. Als Spannungswerte sind vorgesehen 175 V, 250 V, 300 V, 375 V oder 500 V. Bestimmung der Erosion: Wenn bei der Prüfung kein Kriechweg gebildet wurde, wird die Oberfläche gesäubert und mit einem speziellen Tiefentaster (siehe Norm) die größte Erosionstiefe auf 0,1 mm genau gemessen. Kennwerte: CTI-Messungen Der CTI-Wert ist der Zahlenwert der höchsten Prüfspannung in Volt, die der Isolierstoff an 5 Stellen bei 50 Auftropfungen ohne Kriechwegbildung erträgt, z. B. Vergleichszahl der Kriechwegbildung CTI 400 für Prüflösung A Vergleichszahl der Kriechwegbildung CTI 500 M für Prüflösung B; Vergleichszahl der Kriechwegbildung CTI 350 (300), wenn zwar für 350 Volt die Bedingung 50 Auftropfungen erfüllt ist und zusätzlich die Spannung 300 Volt ermittelt wurde, bei der 100 oder mehr Auftropfungen ausgehalten wurden. 430

26 24.5 Kriechwegbildung (Kriechstromfestigkeit) Vergleichszahl der Kriechwegbildung CTI bzw. Prüfzahl der Kriechwegbildung PTI Wurde die Tiefe der Erosion gemessen, ist die größte Erosionstiefe mit anzugeben, z. B. CTI 250-1,3. PTI-Messungen Der PTI-Wert ist der Zahlenwert der für die Prüfung gewählten Prüfspannung in Volt. Angabe: Prüfzahl der Kriechwegbildung bestanden oder nicht bestanden, z. B. bestanden bei PTI 150 (für Prüflösung A) oder nicht bestanden bei PTI 175 M (für Prüflösung B). Wird eine größte Erosionstiefe gemeinsam mit der Prüfspannung festgelegt, ergibt sich die Bezeichnung z. B. wie folgt: bestanden bei PTI 275-0,9 (für Prüflösung A), nicht bestanden bei PTI 250 M 0,3 (für Prüflösung B). Wenn die Probenoberfläche vor der Prüfung behandelt, z. B. spanend bearbeitet wurde, so ist dies unbedingt anzugeben. Anmerkung: Die alten Kriechstromfestigkeiten KA, KBund KC nach der zurückgezogenen DIN sind i. a. nicht mit den CTI- und PTI-Werten vergleichbar. 431