Die internationale "Klebeband-Norm" IEC 60454

Die Normenreihe IEC 60454 beschreibt gängige technische Klebebänder, die für Anwendungen in der Elektrotechnik gedacht sind (?Selbstklebebänder für elektrotechnische Anwendungen?).

Im Teil 1 der Norm werden die allgemeinen Anforderungen an die verschiedenen Klebebänder beschrieben.

In Teil 2 werden die entsprechenden Prüfverfahren dargestellt. Typische Angaben sind neben mechanischen Mindestwerten die Durchschlagsspannung (Spannungsfestigkeit), die elektrolytische Korrosionswirkung und das thermische Langzeitverhalten.

In Teil 3 werden in verschiedenen Materialblättern die jeweils für den Isolierstoff (Klebebandträger) und Klebstoff typischen Werte spezifiziert.

Prüfung der Brennbarkeit von Isolationsfolien

Verschiedene Normen versuchen durch Simulation möglichst realitätsnaher Situationen die Entflammbarkeit von eingesetzten Isolationsstoffen zu prüfen. Dies kann zum Beispiel die Glühdrahtprüfung sein (Überhitzung einer Leitung) oder die Beflammung (Lichtbogen bei Kriechwegbildung). Es gibt auch Prüfungen, die durch kaminartigen Testaufbau die reale Situation in Zimmern oder Schaltschränken zu simulieren. Die Ergebnisse der verschiedenen Methoden können sich stark unterscheiden und müssen zielbezogen eingesetzt werden.
Die Entflammbarkeit wird u.a. nach folgenden Normen/Standards geprüft: UL94, IEC 60707, IEC 60695-11, DIN 40633-4.7, VDE 0340, UL 510, IEC 60454-2, DIN 4102, DIN EN 13501, etc.

(Definition: Test einer Einrichtung oder eines Materials hinsichtlich der Fähigkeit, im Falle z.B. eines Kurzschlusses oder externer Wärmezufuhr nicht entzündlich zu sein bzw. nicht Grund für ein Feuer (oder Glimmbrand) zu sein. Zum Beispiel bei DIN EN 13501 Einstufung nach Brennbarkeit; Brennbarkeitsklasse (Brandklasse) B1 = schwerentflammbar).

Die Verfahren für Kunststoffe unterscheiden sich grob durch die Anordnung des Prüflings: Horizontal, Vertikal oder auf einem Metallstab aufgewickelt (Folien/Klebebänder).

UL 510 und IEC 60454

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Beide Normen UL 510 und IEC 60454 sind für Klebebänder zutreffend (auch ehemals DIN 40633, VDE 0340).

Prinzip des Tests bezüglich Brennbarkeit:
Drei Lagen Klebeband werden überlappend auf einen Stahlstab gewickelt. Dann wird eine definierte Flamme fünfmal für 15s mit 15s Pause dazwischen an den Prüfling herangeführt.

Bestanden wenn (Kurzfassung): Kein Weiterbrennen über 60s hinaus und kein Abtropfen von brennendem oder glimmendem Material bei keiner der fünf Beflammungen.

Testergebnis wenn bestanden: flammwidrig

Der UL-Standard UL 94-VTM

Zutreffend für Kunststoffe in Platten oder Folienform
 
Ein Prüfling (12,7mm) wird senkrecht hängend in den Prüfbereich eingebracht und mit einem Bunsenbrenner beflammt. Bei dünnen Materialien (Folien, thin materials = TM) wird der Prüfling in einen Rahmen eingespannt, der das Aufrollen der Probe bei Beflammung verhindern soll. Normalerweise ist dieser Test für Materialien ab 2mm Dicke gedacht und nicht für Klebebänder.

Eine Gruppe nur schwer entflammbarer Folien mit sehr guten Selbstverlöschungseigenschaften ist die Produktgruppe CMC 27xxx (Polypropylenfolien mit UL 94 - V0 Klassifizierung). Desweiteren haben Nomex- und Kaptonklebebänder ähnlich gute Eigenschaften.

Ergebnis:
V-0 Flamme erlischt innerhalb 10 Sekunden
V-1 Flamme erlischt innerhalb 30 Sekunden und es tropft kein brennendes Material herunter
V-2 Flamme erlischt innerhalb 30 Sekunden aber es kann tropfen
 
DIN 40633: Brennbarkeitsklassen Bu1 - Bu3
Bu1 und Bu2 wie oben
Bu3: brennt länger als 30 Sekunden, verlischt aber innerhalb 60 Sekunden

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Der UL Standard UL 94-HTM

Entspricht dem UL 94 V Test, jedoch wird der Prüfling waagrecht in die Prüfflamme eingebracht. Dieser Test ist weniger anspruchsvoll hinsichtlich der Selbstverlöschungseigenschaften des Materials.

Brandschutzklassen nach DIN 4102 (z.B. B1)

Die Einteilung von Materialien erfolgt im Baubereich hinsichtlich ihrer Brennbarkeit u.a. nach der DIN 4102.

Die Aufteilung der Baustoffe erfolgt durch die Klassifizierung nach DIN 4102-4. Sofern ein Baustoff dort nicht aufgeführt ist, benötigt er nach der Landesbauverodnung einen entsprechenden Verwendbarkeitsnachweis. Für andere Industriebereich reicht die Klassifizierung nach den Brenn-Eigenschaften normalerweise ohne weiteren Verwendbarkeitsnachweis aus.

Die Brennbarkeitsklassen sind wie folgt gestuft:

Brandschutzklasse A beinhaltet Materialien, die nicht brennbar sind. Dazu gehören Beton, Sand, Kies, Baukeramik Stahl, Gusseisen oder Schaumglas.

Brandschutzklasse A1
Nicht brennbare Stoffe ohne Anteile von organischen Stoffen wie zum Beispiel Mineralfaserbauteile oder Glaswolle.

Brandschutzklasse A2

Dies sind nichtbrennbare Stoffe, die kombiniert sind mit organischen, brennbaren Bestandteilen. Beispiele sind Styroporbeton, Gipskartonplatten oder Mineralwolle.

Brandschutzklasse B beinhaltet Materialien, die brennbar sind.

Brandschutzklasse B1
Unter dieser Klasse werden Stoffe zusammen gefasst, die nur schwer entflammbar sind. Das können sein Hartschaumkunststoffe, brandschutzbehandelte Holzwerkstoffe oder entsprechend klassifizierte Klebebänder. Der Brand muß nach Entfernen der Zündquelle von selbst verlöschen. Außerdem wird in dem als "Brandschacht-Test" bezeichneten Test u.a. die Rauchgastemperatur gemessen (unter 200°C) und die Restlänge des nicht verbrannten Testmaterials.

Brandschutzklasse B2

Hierunter fallen ?normal-?entflammbare Stoffe wie z.B. Holzbauteile über 2mm Stärke

Brandschutzklasse B3

Hierunter fallen leicht entflammbare Stoffe ? diese spielen bei der üblichen Brandschutz-Betrachtung keine Rolle, da sie das Gegenteil des gewünschten Schutz-Effekts darstellen.

Prüfmethode FMVSS 302 / DIN 75200

Bei dieser Prüfung zum Brandverhalten von Werkstoffen werden die Proben horizontal in einen Träger eingespannt. Die Probengröße beträgt rund 360 x 100 mm bei einer maximalen Probenstärke von 13 mm.

Die erste Meßmarke (Start der Geschwindigkeitesmessung) liegt bei 38 mm, die zweite bei 76mm.

Die Probe wird mit einem Bunsenbrenner 15 Sekunden lang am einer Kante beflammt.
Es wird ab der Meßmarke die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flamme gemessen.

Die Prüfergebnisse werden wie folgt dokumentiert:

DNI - nicht entflammbar
SE   - selbstverlöschend (Material brennt, verlischt aber vor Erreichen der Meßmarke)
SE/NBR  - selbstverlöschend ohne Brennrate (Material brennt, erlischt aber innerhalb 60 Sekunden und Brennweg liegt unterhalb 76 mm)
SE/B - selbstverlöschend, die Flamme erlischt innerhalb der Meßstrecke oberhalb der ersten 76 mm; Die Brennrate wird als 60xBrennweg/Brennzeit (mm/min) angeben.
B     - Die Flamme legt den gesamten Brennweg (insg. 360 mm) zurück. Es wird die Brennrate als 60xBrennweg/Brennzeit (mm/min) angeben.

Glühdrahtprüfung (HWI)

Bei den Isolationsmaterialien gibt es u.a. als Materialspezifikation den HWI Test (Hot Wire Ignition). Dieser klassifiziert die Produkte feiner in brennbar oder nicht. Simuliert wird ein durch z.B. Kurzschluß erzeugter Überstrom, der einen Draht (Windung, Zuleitung) zur Rotglut bringt.
 
Bei der Norm IEC 60695 wird bei Prüftemperaturen von 550°C, 650°C, 750°C, 850°C und 960°C geprüft.
Es wird überprüft, ob das Material sich entzündet bzw. nachglüht (Prüfzeit 30 Sec) Es wird angegeben, bei welcher Temperatur (+25K) die Prüfung bestanden wird.
 
Dagegen wird in der Norm UL 746A die Zeit angegeben, bis der Probekörper sich entzündet.

HWI Range Mittlere Zeit bis Entzündung in sec. PLC Kennzeichen
120 und länger 0
60 bis 119 1
30 bis 59 2
15 bis 29 3
7 bis 14 4
Weniger als 7 5


Angaben zu den Produkten finden Sie in den jeweiligen E-Files der Materialien bei UL. Zum Beispiel beträgt der Wert bei Nomex und Kapton PLC 0.

Weitere Prüfungen sind zum Beispiel die Widerstandsfestigkeit gegen Entzündung bei Beaufschlagung mit Lichtbögen. Diese können entstehen, wenn die Oberfläche des Isolationsstoffs so weit verschmutzt ist oder durch die Spannungsbelastung soweit leitfähig geworden ist, daß ein Lichtbogen zündet. Ein Maß (unter anderen!) für die Widerstandsfähigkeit eines Isolationsstoffes ist die Kriechstromfestigkeit.

cti Comperative Tracking Index

Ein Kriechweg (tracking) entsteht durch die Bildung eines leitfähigen Pfades auf der Oberfläche eines Isolierstoffes, verursacht durch gleichzeitige Einwirkung von elektrischen und elektrolytischen Einflüssen (also bei Anwesenheit von Feuchtigkeit).

Bei der elektrischen Erosion werden durch elektrische Entladungen Teile des Isolierstoffs von der Oberfläche abgetragen. Dadurch und durch die Abbauprodukte bildet sich ein elektrisch leitender Pfad. Bei manchen Isolierstoffen kann es im Rahmen der cti-Prüfung zur Selbstentzündung kommen.
Der cti-Wert ist eine einheitenlose Kennzahl.

Prinzipieller Meßaufbau: Auf die Oberfläche des Isolierstoffes (3 mm Stärke oder mehr) werden zwei Platinelektroden in 4mm Abstand aufgebracht. Dazwischen wird nach und nach eine (Ammoniumchlorid)-Lösung geträufelt und Spannung angelegt. Der cti-Wert gibt an, bei welcher höchsten Spannung es zu keiner Kriechwegbildung kommt (Definition CTI (Comparative Tracking Index): höchster Zahlenwert der Spannung, bei der an fünf Proben nach jeweils 50 Auftropfungen kein Ausfall eintrat).

Typische Beispiele:

CTI = 1 (400-599V); Polyester, PEN, PP
CTI = 2 (250-399V)
CTI = 3 (175-249V); PPS; PC, FR4-Platinen (meistens)
CTI = 4 (100-174V); PI, PEI, PEEK

Mandrel (Spindel) -Test nach EN 61558

Zum Nachweis der Leistungsfähigkeit unserer Isolationsklebebänder haben wir bereits vor einigen Jahren einen Mandreltest nach EN 61558 Abschnitt 26.3 bei der VDE-Prüfstelle durchführen lassen. Die Produkte CMC 10966, CMC 10160, CMC 10262, CMC 10165, CMC 10858, CMC 10260 und CMC 70100 bestanden die Prüfung hinsichtlich des (reduzierten) Abstand durch die Isolierfolien (zwei Lagen).

Auf Wunsch erhalten Sie den Prüfbericht per E-Mail zugesandt.

In Verbindung mit den sehr guten CTI-Werten der Polyesterfolie ist damit ein kompakter Isolationsaufbau möglich bei geringen notwendigen Luft- und Kriechstrecken.

Informationen zu UL 1446

Hier finden Sie einen Informativen Leitfaden zur Bestimmung der Dauereinsatztemperatur von Isolationssystemen (EIS).

Normenübersicht

Folgende Deutsche Normen finden Anwendung im Zusammenhang mit Folien:

 

GrößeNorm
ZugfestigkeitDIN 53455
Reißdehnung DIN 53455
WeiterreißwiderstandDIN 53363, ASTM D1922
ElastizitätsmodulDIN 53457
DehnfähigkeitDIN 53445
SchlagzähigkeitDIN 53453
BiegefestigkeitDIN 53262
ReibungszahlDIN 53375
Kältebeständigkeit DIN 53375
GlanzDIN 67530, ASTM D2457
Transparenz, TrübungDIN 5036, ASTM D1003-61
BrechungsindexDIN 53491
Spezifischer DurchgangswiderstandDIN 40634
Oberflächenwiderstand DIN 53482
DurchschlagsfestigkeitDIN 40634
DielektrizitätszahlDIN 40634
Dielektrischer Verlustfaktor DIN 40634
WasserdampfdurchlässigkeitDIN 53122
GasdurchlässigkeitDIN 53380

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Weitere Übersicht wichtiger Normen im Zusammenhang mit elektrischen Isolationen

IEC 60085 Elektrische Isolierung, thermische Bewertung und Bezeichnung

IEC 60112 Verfahren zur Bestimmung der Prüfzahl und der Vergleichszahl der Kriechwegbildung von festen, isolierenden Werkstoffen

IEC 60172 Prüfverfahren zur Bestimmung des Temperaturindex von Lackdrähten

IEC 60216 Elektroisolierstoffe - Eigenschaften hinsichtlich des thermischen Langzeitverhaltens

IEC 60243 Elektrische Durchschlagfestigkeit von isolierenden Werkstoffen - Prüfverfahren

IEC 60343 Empfohlene Prüfverfahren zur Bestimmung der relativen Beständigkeit isolierender Werkstoffe gegen Durchschlag infolge Oberflächenteilentladung

IEC 60454 Bestimmungen für selbstklebende Isolierbänder für elektrotechnische Anwendungen

IEC 60505 Bewertung und Kennzeichnung von elektrischen Isoliersystemen

IEC 60674 Bestimmung für Kunststoff-Isolierfolien für elektrotechnische Zwecke

IEC 61234 Prüfverfahren für die Hydrolysebeständigkeit von Elektroisolierstoffen

IEC 61857 Elektrische Isoliersysteme - Verfahren zur thermischen Bewertung

IEC 61858 Elektrische Isoliersysteme - Thermische Bewertung von Veränderungen an einem erprobten elektrischen Isoliersystem (EIS)

IEC/TS 61934 Elektrische Messung von Teilentladungen (TE) bei sich wiederholenden Spannungsimpulsen mit kurzer Anstiegszeit

IEC 62068 Elektrische Isolierstoffe und Isoliersysteme - Allgemeines Verfahren zur Bewertung der elektrischen Lebensdauer bei Beanspruchung mit sich wiederholenden Spannungsimpulsen

EN 61558 Sicherheit von Transformatoren, Netzgeräten, Drosseln und dergleichen

ASTM D 2275 Prüfung der Spannungsfestigkeit von festen Isolierstoffen unter Einwirkung von Teilentladungen an der Oberfläche

UL 94 Brenntest, enthält:

94HB Horizontal Burning Test; 94V‐0, V‐1 and V‐2 Vertical Burning Testing; 94VTM‐0, VTM‐1, and VTM‐2 Thin Material Vertical Burning

UL 746A Kurzzeit-Evaluierung von Kunststoffen, enthält unter anderem:

Comparative Tracking Index (CTI) (IEC 60112)
Deflection Temperature of Polymeric Materials Under Load
Dielectric Breakdown and Voltage Strength (IEC 60243)
Glow Wire Ignitability (GWI)
High Current Arc Ignition (HAI)
High Voltage Arc Resistance (HVAR)
High Voltage Arc Tracking Rate Resistance (HVTR)
High Voltage, Low Current Dry Arc Resistance (D495)
Hot Wire Ignition (HWI)
Moisture Absorption
Tensile Strength of Thermoplastic Polymeric Materials
Tensile Strength of Thin Polymeric Sheeting
Volume and Surface Resistivity

UL 746B Langzeiteigenschaften von Kunststoffen, enthält:

Relativer Temperaturindex (RTI)

UL 1446 Isoliersysteme

Messmöglichkeiten im Entwicklungslabor

Effektive Entwicklungsarbeit hat auch mit einer guten Laborausstattung zu tun. Neben einem modern und großzügig eingerichteten Labor verfügen wir über eine Vielzahl von Einrichtungen, um Messungen und Prüfungen durchführen zu können. Hier finden Sie eine kurze Auswahl:

  • Pilotbeschichtungsanlage zur Herstellung von produktionsnahen Mustern in max. 270 mm Breite und max ca. 100 m Länge
  • Klimaschrank, Fa. Weiss, Luftfeuchtigkeit bis 100 rel %, Temperatur -70 ...+180°C
  • Mehrere Heizöfen bis 350°C für z.B. Schnellalterungstests
  • Senkrechte Brennkammer für Brennbarkeitstests in Anlehnung an UL94-V und IEC 60454
  • Waagrechte Brennkammer für Brennbarkeitstests in Anlehnung an UL94-H und IEC 60454
  • Messgerät zur Bestimmung des elektrischen Widerstands (elektrische Leitfähigkeit)
  • Hochspannungsprüfgerät für die Bestimmung der Durchschlagsspannung bis 15kV AC
  • Verschiedene Viskosimeter zur Bestimmung der Viskosität der Kleberlösungen
  • Mehrere Präzisionswaagen
  • Messgerät zur Bestimmung des Restlösemittelgehaltes (Flüchte-Messgerät)
  • Dickentaster: Skalenteilung +-1µm
  • Bügelmessschraube: Skalenteilung +-1µm
  • Portal-Zugmessgerät von der Fa. Zwick; Messdose Obergrenze 500N, +/- 0,5% auf den Messwert, zur Bestimmung von Klebkräften, Reiß- und Dehnfestigkeit
  • PH-Elektrode: PH 0 bis 14 zur Messung der basischen oder sauren Eigenschaften von Lösungen
  • Präzisionslineal mit Meßlupe (0,01 mm Teilung), zum Beispiel zum Messen  des Schrumpfs von Folien
  • Mikroskop mit digitalem Kameraaufsatz für Oberflächenuntersuchungen
  • Einrichtungen zur Ermittlung der Scherfestigkeit auch unter erhöhten Temperaturen (Saft-Test)
  • Koflerbank zur Bestimmung der Schmelztemperatur von Klebstoffen und Polymeren

 

 

CMC Klebetechnik GmbH ist Mitglied beim ZVEI (Zentralverband der Elektrotechnischen Industrie), dem VDE (Verband der deutschen Elektrotechnik) und beim Fachverband der Zulieferindustrie Transformatoren und Motoren.

Die CMC Klebetechnik beteiligt sich in verschiedenen Arbeitsgremien des DKE, ZVEI und anderen Organisationen an zukunftsorientierten Themen wie z.B.

  • Folgen aus der "Ökodesign-Richtlinie" der EU
  • Berührungsloses Laden von Elektrofahrzeugen über Induktion
  • Spezielle Anforderungen von Hochspannung-Gleichspannungsübertragungsstrecken (HGÜ)
  • Harmonisierung von Ladenetzteilen für Mobile Geräte und deren Anschlüsse
  • Energieeffizientere Leistungstransformatoren zur Einsparung in der Energieversorgung
  • Elektronische Regelung der Motordrehzahl von Elektromotoren anstelle von mechanischer oder elektrischer Drosselung
  • Gleichspannungsversorgung von Gebäuden und Geräten der IT- und Unterhaltungselektronik zur Vermeidung von Wandlungsverlusten und effizienterer Energienutzung (alternative Energiegewinnung durch Solarmodule)
  • Reduktion des Energiebedarfs von Serverfarmen bei Kühlung bzw. Klimatisierung
  • Niederdruck-Gasentladungslampen mit elektrodenloser, induktiver Energieeinkopplung


CMC Klebetechnik arbeitet in den DKE-Gremien mit:

 

  • K181 Feste elektrische Isolierstoffe
  • K183 Bewertung elektrischer Isolierstoffe und Elektrische Isoliersysteme
  • K323 Transformatoren, Drossel und Netzgeräte bis 1100 VAC

Technische Beratung: 
Gerald Friederici, Tel. 06233/872-356 oder
friederici (at) cmc.de

Die vorstehenden Informationen sowie unsere anwendungstechnische Beratung in Wort, Schrift und durch Versuche erfolgen nach bestem Wissen, gelten jedoch nur als unverbindliche Hinweise. Die Beratung befreit Sie nicht von einer eigenen Prüfung unserer aktuellen Beratungshinweise - insbesondere unserer Datenblätter und technischen Informationen - sowie unserer Produkte im Hinblick auf ihre Eignung für die beabsichtigten Verfahren und Zwecke.

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