Ratgeber: Vergussmassen in der Elektrotechnik

Flüssig, fest, flexibel – so schützen Sie empfindliche Bauteile

Um Transformatoren, LEDs und andere Geräte vor schädlichen Einflüssen zu schützen, hat sich der Gebrauch von Vergussmassen im Elektro-Bereich etabliert: Dank Polyurethan, Epoxidharz und Co. ergeben sich hier vielfältige Möglichkeiten. Wir zeigen Ihnen, welche Vergussmassen es gibt und wie Sie das richtige Produkt für Anwendungen in der Elektrotechnik finden.

Wo kommen Vergussmassen zum Einsatz?

Vergussmassen, die auf Polymerisation oder Polyaddition basieren, sind mittlerweile in nahezu jedem Tätigkeitsfeld zu finden. Egal, ob Silikone zur Dichtung von Fenstern, Epoxidharze im Hobbybereich oder Polyurethane für Gebäudedämmung: Kunstharze und andere schnell aushärtende Werkstoffe sind dank ihrer nützlichen Eigenschaften sehr gefragt. Dazu zählen Hitzebeständigkeit, elektrische Isolation und mechanischer Flexibilität. Besonders vorteilhaft ist der Übergang vom flüssigen in den festen Aggregatszustand, der das passgenaue Formen der Masse ermöglicht.

Auch in der Elektrotechnik erfüllen Vergussmassen wichtige Aufgaben: So können sie z. B. auf Schaltkreisen als isolierende Schicht aufgetragen werden oder Abzweigdosen durch Aufgiessen vor Umwelteinflüssen schützen. Auch die Verwendung mit LEDs bietet sich an.

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Wie funktionieren aushärtende Vergussmassen?

Vergussmassen basieren vorwiegend auf Polymerisation, Polyaddition oder Polykondensation. Allen diesen chemischen Prozessen ist gemein, dass sich dabei viele mikroskopische Einzelmoleküle zu riesigen Makromolekülen verbinden. Die Konsequenz: Das Material wird fest. Je nach Vergussmasse werden diese Reaktionen auf verschiedenen Wegen erzielt. So reagieren manche Substanzen unter Einwirkung von Sauerstoff und werden vor der Verwendung luftdicht gelagert, um dann am Bestimmungsort auszuhärten.

Andere Werkstoffe bestehen aus zwei Komponenten. Unmittelbar vor der Anwendung werden diese vermengt und härten dann bei Zimmertemperatur aus.

Eine besondere Kategorie bilden solche Vergussmassen, die nur unter Einwirkung von ultraviolettem Licht aushärten. Dadurch können sie bei allen Umgebungsbedingungen verwendet werden.

Die wichtigsten Arten von Vergussmassen im Überblick

Es sind verschiedene Arten von Vergussmassen erhältlich, die unterschiedliche Vor- und Nachteile besitzen. Grundsätzlich lassen sich vier Werkstoffe unterscheiden:

Epoxidharze müssen vor der Verwendung mit einem Härter vermengt werden, um die Aushärtung zu initiieren. Der Härteprozess liegt mit seiner Dauer im Mittelfeld und resultiert in einem Duroplast mit guter Temperatur- und Chemikalienresistenz. Epoxidharze sind i. d. R. hochwertig und kostspielig.

Zwei Dosen Zweikomponenten-Epoxidkleber von MG Chemicals

Polyurethane (auch PUR oder PU) werden oftmals zu Schaumstoffen verarbeitet. Sie werden ebenfalls mit einem Härter gemischt, härten jedoch wesentlich schneller aus. Besonders ist, dass je nach Zusammensetzung sehr verschiedene Dichten und Flexibilitäten erzielt werden können. PUR Vergussmassen sind ausserdem relativ leicht zu entfernen.

Manche PUR-Vergussmassen erfordern vor dem Auftragen, dass die Oberfläche mit Säure oder mechanischem Abrieb bearbeitet wird, um eine ideale Haftung zu gewährleisten. Bei Vergussmassen, die mit Härtern gemischt werden, sollte akribisch auf das korrekte Mischverhältnis geachtet werden, da sonst flüssige oder klebrige Reste der Reagenzien zurückbleiben können.

Silikone können als Flüssigharze oder auch als aushärtende Harze in Kombination mit einem Härter verwendet werden. Sie härten nur sehr langsam aus, glänzen jedoch durch ausserordentliche Hitzebeständigkeit und hohe mechanische Flexibilität und Haftung an Oberflächen. Zusätzlich lassen sich Silikon Vergussmassen verhältnismässig leicht entfernen..

Acryl-Schutzlacke für Elektronikkomponenten härten besonders schnell aus und sind sehr lange haltbar. Sie sind in der Regel transparent oder glänzend und lassen sich gut aufsprühen, um Elektronik vor Korrosion und anderen schädigenden Einflüssen zu schützen.

Wie lagert man Vergussmassen richtig?

Ein wichtiger Faktor für die Rentabilität liegt in der Lagerung. Sofern man Vergussmassen nicht umgehend verwendet, sollte man dem zugehörigen Datenblatt die Bedingungen für eine sichere Aufbewahrung entnehmen. Besonders das Beachten des Mindesthaltbarkeitsdatums verhindert unangenehme Überraschungen in Form von versehentlich ausgehärteten Vergussmassen. Allgemein sollten aushärtende Werkstoffe, die sich noch im flüssigen Zustand befinden, vor starker Hitze bewahrt werden, um ein unerwünschtes Aushärten zu vermeiden. Auch starke Oxidationsmittel und Säuren können heftig mit ihnen reagieren, teils unter Bildung giftiger Gase. Ferner können Kunstharze Allergene absondern, die zu allergischen Reaktionen führen können. Eine adäquate Lagerung sichert die Haltbarkeit der Vergussmassen und verhindert Schäden an Mensch und Umwelt.

Welche Vorteile hat das Vergiessen von Elektronik?

Insbesondere für den Einsatz mit Abzweigkasten und LEDs bietet sich der Einsatz von Vergussmassen an. Anders als extern erworbene, angebrachte Gehäuse ermöglichen Vergussmassen ein lückenloses, schützendes Einschliessen von Materialien. Da bei diesem Prozess bewegliche Teile unbeweglich werden, bietet er deutlich höheren Schutz vor äusseren mechanischen Einwirkungen wie Erschütterungen oder Vibrationen. Ferner sind Vergussmassen für Elektronik gut wärmeleitend, was für exotherme Bauteile wichtig ist.

Ein weiterer Vorteil liegt in der Benutzerfreundlichkeit von Vergussmassen. Sie lassen sich mit wenig Fachkenntnis schnell und einfach auftragen und verzeihen dem Anwender je nach Verwendungszweck auch ein gewisses Mass an Ungenauigkeit.

Nicht zuletzt zeichnen sich Vergussmassen durch hohe Haltbarkeit aus. Zwar lassen sich einmal gegossene Kunststoffe nur schwer entfernen, sie sind jedoch bedeutend robuster als Gehäuse und Hüllen. So bieten sie einen lang anhaltenden Schutz vor schädlichen Einflüssen.

Eigenschaften von Vergussmassen

Jede Vergussmasse besitzt im flüssigen und ausgehärteten Zustand verschiedene Eigenschaften, die vor der Anwendung sorgfältig bedacht werden sollten. Die wichtigsten sind:

Aushärtungszeit: Gibt an, wie lange der Prozess des Aushärtens dauert. Acryl-Vergussmassen härten unter Einwirkung von UV-Lampen in Sekunden, während manche PUR-Vergussmassen mehrere Stunden brauchen können.
Gefahrenkennzeichnungen: Manche Vergussmassen wie Acryl sind in flüssiger Form giftig oder geben beim Aushärten giftige oder allergene Stoffe wie Isocyanate von sich, so wie PURe oder Epoxidharze. Besonders für Anwendungen im Lebensmittelbereich sollte dies unbedingt beachtet werden. Hier eignen sich besonders Silikone, die zwar nur schwer biologisch abbaubar, jedoch ungiftig sind.
Materialbindung: Sie verrät, wie der Stoff auf Oberflächen haftet und wie die chemische Wechselwirkung sich äussert.
Viskosität: zeigt, wie zähflüssig die Masse in flüssiger Form ist. So können beim Vergiessen von Zwischenräumen weniger zähflüssige Vergüsse besser in Hohlräume eindringen.
Reaktivität: Manche Vergussmassen sollten nicht mit bestimmten Substanzen in Kontakt geraten, da sie sonst ihre Eigenschaften verändern oder giftig werden können.
Elektrische Eigenschaften: Manche Vergussmassen sind besonders gut als elektrische Isolatoren verwendbar, so z.B. Epoxidharze oder Polyurethane

Vergussmasse richtig anwenden

Das wichtigste bei der korrekten Anwendung von Vergussmassen an Elektronik ist die sorgfältige Planung. Die erste Frage dabei ist: Was möchte ich wovor schützen?

Beim Vergiessen elektrischer Komponenten lassen sich fast immer zwei Fälle unterscheiden: Schutzschichten über Schaltkreisen und -elementen oder Eingüsse von Leitungen.

Erstere sind meist recht fragil, werden jedoch eher chemischen und thermischen Einflüssen ausgesetzt sein statt z. B. Vibration durch heftige Bewegung. Für diese eignen sich besonders Epoxidharz- und Acryl-Vergussmassen, die dünne aber isolierende und robuste Schichten ausbilden.

Sollen Leitungen und Kabel geschützt werden, empfiehlt sich die Verwendung von Silikon- oder PUR-Vergussmassen. Diese lassen sich dank geringer Kosten grossflächig vergiessen und sind ideal, um Abzweigdosen mit Vergussmasse aufzufüllen. Nach dem Aushärten sind sie sehr hitzebeständig und bleiben minimal beweglich, was optimal für den Schutz vor Erschütterungen und anderen mechanischen Einflüssen ist.

Wie entfernt man Vergussmassen?

Eventuell möchte man von einem wiederverwendbaren Steuergerät Vergussmasse entfernen. Aber auch durch Verschütten entstandene Reste können ein Problem darstellen. Obschon das Vergiessen mit Vergussmassen in der Regel eine permanente Lösung darstellt, so gibt es in manchen Fällen doch Mittel und Wege, sie wieder zu entfernen.

Polyurethane sind verhältnismässig einfach zu entfernen. Sie können mithilfe von Schabern leicht von Oberflächen gelöst werden. Sollen PURe aus Zwischenräumen entfernt werden, empfiehlt sich die Anwendung von speziellen Mitteln zum Entfernen von PURen. Aber auch Lösungsmittel auf Aceton-Basis eignen sich.

Epoxidharze lassen sich gut mithilfe von Farbverdünner lösen, wenngleich mit mehr Schwierigkeiten als PURe. Bei grossflächiger Entfernung kann man Epoxide mit einer Heissluftpistole erwärmen, was sie elastisch macht und ihre Oberflächenhaftung verringert. Silikone lassen sich leicht mechanisch entfernen. Um diesen Prozess noch zu vereinfachen, empfiehlt sich die Anwendung von Essig, um das Silikon zu lösen.

Acryle sind insbesondere bei Anwendung in Zwischenräumen nur sehr schwer zu entfernen. Sollte dies dennoch notwendig sein, können sie unter Einwirkung alkoholbasierter Lösemittel aufgeweicht werden, dieser Prozess erfordert jedoch viel Geduld und Aufwand.