Untersuchung des Alterungsverhaltens von Vergussmassen bei Hochtemperaturbelastungen
für einen verbesserten Schutz von Leistungselektronik
Das Kunststoff-Zentrum SKZ
Das Projekt AlVerHo beschäftigte sich mit der Alterung von Vergussmassen bei Hochtemperaturen. Für vielfältige Anwendungsbereiche wurden im ersten Projektabschnitt die gängigen Materialklassen (ohne Füllstoffe) untersucht. Es handelte sich dabei um Epoxide, Polyurethane, Polyesterimid und Silikone. Diese wurden bei Temperaturen von 125, 185 und 250 °C für maximal 1000 Stunden im Umluftofen gealtert und zu definierten Zeitpunkten entnommen. Die anschließende systematische Charakterisierung lieferte Erkenntnisse über Veränderungen der Materialien bei hohen Temperaturen. Daraus wurden zwei grundsätzlich verschiedene Systeme für weitere Untersuchungen ausgewählt. Im Hartverguss handelte es sich dabei um ein Epoxidharz und im Weichverguss um ein Silikon.
Im zweiten Projektabschnitt wurden die beiden Systeme mit Füllstoffen (Aluminiumoxid und Siliziumdioxid) modifiziert. Als weiterer Versuchsparameter wurde die Füllstoffoberfläche mittels einer Silanisierung angepasst. Dadurch ergab sich eine Versuchsmatrix aus Füllstoffart, Konzentration und Oberflächenmodifizierung der Füllstoffe. Diese Proben wurden gleichwertig gealtert.
Wurde das ungefüllte Silikon noch bei 250 °C zersetzt, konnte dies mit den Füllstoffen verhindert werden. Bei den gefüllten Epoxiden nahmen die Diffusionswege durch den Feststoff zu, was zu einem Abfall der mechanischen Werte geführt hat. Die Ergebnisse der Alterungsversuche können als Orientierung für die Lebensdauervorhersage reeller Bauteile herangezogen werden. Im Projekt AlVerHo wurden grundsätzliche Struktur-Eigenschaftsbeziehungen erarbeitet. Die gewonnenen Erkenntnisse dienen als Grundlage für weitere spezifische Untersuchungen an Vergussmassen sowie für die Entwicklung neuer Produkte.
