Wenn Sie Silikonfolien in der Nähe von elektrischen Komponenten verwenden, ohne deren dielektrischen Wert zu kennen, gehen Sie ein ernstes Risiko ein.
Silikonplatten haben eine hohe Durchschlagfestigkeit, die typischerweise zwischen 20 und 30 kV/mm liegt, was sie zu idealen Isolatoren in elektrischen und elektronischen Anwendungen macht.
Ich begann, auf die Durchschlagfestigkeit zu achten, nachdem ein Kunde einen Kurzschluss in einem Schaltkasten hatte. Es stellte sich heraus, dass die verwendete Dichtung nicht ausreichend isolierte. Diese Erfahrung lehrte mich, wie wichtig die dielektrischen Eigenschaften bei der Arbeit mit Silikonplatten in elektrischen Umgebungen sind.
Was ist die Durchschlagsfestigkeit von Silikonplatten?
Die Durchschlagsfestigkeit ist nicht nur eine Zahl, sondern eine Sicherheitsgarantie.
Die Durchschlagsfestigkeit ist die maximale Spannung, die ein Material aushalten kann, ohne elektrisch durchzufallen. Bei Silikonplatten liegt sie typischerweise zwischen 20 und 30 kV/mm.
Die Durchschlagfestigkeit wird in Kilovolt pro Millimeter (kV/mm) gemessen. Sie gibt an, welcher Spannung ein Material standhalten kann, bevor es Strom leitet. Silikon verfügt aufgrund seiner Molekularstruktur, die auch bei hohen Temperaturen und in feuchter Umgebung stabil bleibt, über hervorragende Isoliereigenschaften.
Zum Beispiel:
- Eine Silikonfolie mit einer Nennleistung von 25 kV/mm und 1 mm dick kann bis zu 25.000 Volt vor dem Zusammenbruch.
- Dickere Platten bieten eine höhere Spannungsfestigkeit, aber andere Faktoren wie Temperatur und Feuchtigkeit beeinträchtigen dennoch die Leistung.
Als ich an einem LED-Beleuchtungssystem arbeitete, verwendeten wir 2 mm dicke Silikonpads mit einer Durchschlagfestigkeit von 24 kV/mm. Sie boten sowohl thermische als auch elektrische Isolierung in einer Schicht, sparten Platz und reduzierten die Anzahl der Teile.
Warum wird Silikon für die elektrische Isolierung bevorzugt?
Ich habe früher PVC zur Isolierung verwendet – bis es unter der Hitze riss. Dann bin ich auf Silikon umgestiegen und habe es nie bereut.
Silikon wird in elektrischen Systemen bevorzugt, da es seine Isoliereigenschaften über einen weiten Temperaturbereich beibehält und unter UV-Strahlung oder Feuchtigkeit nicht zerfällt.
Im Gegensatz zu anderen Polymeren verkohlt oder schmilzt Silikon bei hohen Temperaturen nicht. Deshalb eignet es sich ideal für Umgebungen, in denen sowohl Wärme als auch Elektrizität im Spiel sind, wie zum Beispiel:
- Stromverteilerkästen
- Bedienfelder
- Motorwicklungen
- Hochvolt-Steckverbinder
Hier ist ein kurzer Vergleich:
| Material | Durchschlagsfestigkeit (kV/mm) | Temperaturbeständigkeit | Flexibilität | UV-Beständigkeit |
|---|---|---|---|---|
| Silikon | 20–30 | –60 °C bis +230 °C | Exzellent | Exzellent |
| aus PVC | 10–18 | –20 °C bis +70 °C | Arm | Arm |
| Gummi (EPDM) | 10–15 | –40 °C bis +120 °C | Gut | Gerecht |
Ich empfehle Silikonfolien zur elektrischen Abdichtung, wenn das System Hitze oder UV-Strahlung ausgesetzt ist oder im Dauerbetrieb betrieben werden muss. Das ist zwar in der Anschaffung teurer, hält aber deutlich länger.
Wie wird die Durchschlagsfestigkeit in Silikon gemessen?
Bevor ich dem Datenblatt eines Lieferanten vertraute, musste ich lernen, wie diese Zahlen getestet werden.
Die Durchschlagsfestigkeit wird gemessen, indem eine steigende Spannung über eine Silikonfolie angelegt wird, bis ein elektrischer Durchschlag auftritt – gemäß den Standards ASTM D149 oder IEC 60243.
Das Standardverfahren umfasst:
- Verwendung von zwei Metallelektroden auf beiden Seiten der Silikonprobe
- Anlegen der Spannung schrittweise, bis ein elektrischer Lichtbogen oder Durchschlag auftritt
- Durch Aufzeichnen der Spannung und Teilen durch die Materialstärke erhält man kV/mm
Mehrere Faktoren beeinflussen das Ergebnis:
- Materialstärke: Dünnere Proben weisen höhere kV/mm-Werte auf
- Luftfeuchtigkeit und Oberflächenbeschaffenheit: Feuchtigkeit oder Verunreinigungen können die Isolierung beeinträchtigen
- Temperatur: Sofern nicht anders angegeben, wird die Prüfung normalerweise bei 23 °C durchgeführt
Überprüfen Sie immer, ob die angegebene Durchschlagsfestigkeit dem Durchschnitt, dem Mindestwert oder dem ersten Testergebnis entspricht. Ich bin einmal auf die Idee gekommen, dass ein Lieferant nur Laborwerte und nicht die tatsächlichen Materialwerte aus der Produktion angab.
Welche Anwendungen sind auf die dielektrischen Werte von Silikon angewiesen?
Einer meiner Kunden benötigte ein Wärmeleitpad für ein Batteriemanagementsystem – und zusätzlich eine elektrische Isolierung. Silikon erfüllte beides.
Anwendungen wie Transformatoren, Schaltanlagen, Stromversorgungen und Elektrofahrzeuge sind hinsichtlich Isolierung und Sicherheit auf die dielektrische Festigkeit von Silikon angewiesen.
Hier sind einige Beispiele:
- Transformatoren: Als Isolierung zwischen Wicklungen und Gehäusen
- Elektromotoren: Für Nutauskleidungen und Endwindungsschutz
- Solarmodule: Als nichtleitende, wetterfeste Trägerschicht
- Batteriesysteme für Elektrofahrzeuge: Silikonpads trennen Module und verhindern Kurzschlüsse
Ich persönlich habe Silikonfolien in folgenden Bereichen verwendet:
- Bedienfelder in industriellen Lebensmittelmaschinen
- Hochspannungs-Wechselrichterschränke
- Elektromobile – Abdeckungen unter Sitzen und Batterie
Bei all diesen Bauteilen bot eine Platte sowohl Wärmeisolierung als auch elektrischen Schutz, wodurch die Anzahl der Teile und die Installationszeit reduziert wurden.
Welche Dicke und Härte sind für die elektrische Isolierung am besten geeignet?
Ich habe einmal den Fehler gemacht, eine weiche 1-mm-Platte als Hochspannungspad zu verwenden. Sie ließ sich zu stark zusammendrücken und hat den Isolationstest nicht bestanden.
Für eine wirksame dielektrische Isolierung verwenden Sie Silikonplatten mit einer Dicke von 1–3 mm und einer Shore-A-Härte von 50–70, je nach Druck- und Temperaturbedingungen.
Die Dicke beeinflusst sowohl die mechanische Festigkeit als auch die dielektrische Kapazität. Hier ist eine grundlegende Referenz:
| Dicke (mm) | Typische dielektrische Nennleistung (kV) | Anwendungsfall |
|---|---|---|
| 0,5 mm | ~12–15 kV | Niederspannungselektronik |
| 1 mm | ~20–25 kV | Bedienfelder, Batterieisolierung |
| 2 mm | ~35–40 kV | Hochspannungsgehäuse |
| 3 mm | ~50+ kV | Transformatoren, Motorwicklungen |
Die Härte beeinflusst die Kompressibilität. Ist das Silikon zu weich, kann es sich unter Belastung verformen und den Abstand zwischen leitfähigen Teilen verringern. Für die meisten elektrischen Anwendungen 60 Shore A ist der sichere Mittelweg.
Fragen Sie Ihren Lieferanten immer nach zertifizierten dielektrischen Testdaten, die auf der tatsächlichen Dicke basieren – nicht nur nach theoretischen Werten.
Wie wähle ich eine zuverlässige Silikonplatte für den elektrischen Einsatz aus?
Ich habe einmal billige Silikonplatten von einem allgemeinen Lieferanten gekauft – und bin dann beim UL-Test durchgefallen, weil die Isolierung bei 15 kV versagt hat.
Wählen Sie Silikonplatten von zertifizierten Lieferanten, die Testberichte, gleichbleibende Qualität und Anpassungsoptionen für elektrische Anwendungen bieten.
Folgendes verlange ich jetzt von jedem Lieferanten:
- Getestet nach ASTM D149 oder IEC-Standards
- Flammschutzklasse UL 94 V-0 (für den Brandschutz)
- Erhältlich in verschiedenen Dicken und Härtegraden
- Unterstützt durch technischen Support
- Optionale Kleberückseite oder Wärmeleitfähigkeit
RuiYang Silicone fertigt Silikonplatten speziell für elektrische Anwendungen. Unsere Produkte sind auf Durchschlagfestigkeit geprüft, erfüllen Flammschutznormen und sind in Zuschnitten erhältlich. Ob Sie Schalttafeln, Elektrofahrzeugbatterien oder industrielle Stromversorgungssysteme bauen – wir haben die passende Platte.
Abschluss
Silikonplatten mit hoher Durchschlagfestigkeit bieten eine zuverlässige, langfristige Isolierung für Elektro- und Hochspannungsanwendungen.
