Klebebänder auf Basis von PEN-Folien

Seit mehr als 40 Jahren wird Polyesterfolie in der Elektrotechnik als Isolierwerkstoff eingesetzt. Die Materialstärken reichen von etwa 4 µm bis in Bereiche von fast 1 mm. Der größte Teil der Standardisolierklebebänder von CMC Klebetechnik basieren auf Polyesterfolien mit entsprechenden Klebstoffbeschichtungen. Als höher thermisch belastbare Folie wurde bisher das teure Polymid eingesetzt. Die Lücke zwischen diesen beiden Werkstoffen schließen jetzt Klebebänder auf Basis der PEN-Folie.

Der Hochleistungswerkstoffe Polyimid (PI) bietet beeindruckende Leistungsdaten, doch ist der Preis für die Folien durch das aufwändigere Herstellverfahren auch deutlich höher. Nicht jede Anwendung verträgt diesen erhöhten Preis - insbesondere nicht, wenn größere Mengen der Isolationsfolie benötigt werden.

Die günstigeren Klebebänder basieren auf der PEN-Folie. Der chemischen Struktur nach ist Polyethylennaphthalat sehr eng mit dem Polyethylentherephthalat (PET, Polyester) verwandt. PEN unterscheidet sich von PET hauptsächlich durch eine höhere Glasübergangstemperatur (Tg), eine größere mechanische Festigkeit und eine gute Hydrolysebeständigkeit. Bezüglich Haptik und Transparenz unterscheiden sich PEN von PET dagegen weniger. Auch in Bezug auf Klebebändern aus den beiden Materialien finden sich kaum Unterschiede.

Die höhere Glasübergangstemperatur erlaubt jedoch den Einsatz der PEN-Folie in Anwendungen, die Klasse-F(155 °C)-Materialien erfordern. Zusammen mit der besseren Hydrolyse-, Chemikalien- und UV-Beständigkeit hat mit der PEN-Folie ein Werkstoff Einzug gehalten, der unter anderem von Elektromotorherstellern geschätzt wird. Höhere Effizienz, kleinere Bauform und Betrieb bei Nennlast erzeugen eine Wärmebelastung, der Materialien wie Nomex oder PEN besser widerstehen können wie klassische PET-Folien. Die Lebensdauer und Zuverlässigkeit im Überlastfall werden deutlich verbessert.

Den eigentlichen Vorteil spielt PEN aber im Transformatorenbau aus. Als Zwischenlagenisolation kann man für die Wärmeklasse B die bekannte Polyesterfolie verwenden. Beim Bau eines Transformators der Wärmeklasse F musste man insbesondere im nicht getränkten Spulenaufbau bis vor einigen Jahren auf Polyimidfolien ausweichen, was die Konstruktion durchaus erheblich verteuerte.

Diese Lücke schließt die PEN-Folie und bietet damit einen kostengünstigeren Weg, Klasse-F-Spulen und -Übertrager zu bauen. Die Folie ist klassifiziert mit einer Brennbarkeitsstufe von UL 94 VTM-2 und erreicht einen Relative Thermal Index (RTI) = 180 °C (mechanisch), 160 °C (elektrisch).

CMC Klebetechnik verwendet bei Klebebändern auf Basis von PEN verwenden meist den bereits auf der PET-Folie verwendeten Klebstoff, sofern der die erhöhte Dauergebrauchstemperatur verträgt. So können altbekannte Komponenten eingesetzt werden, die dann zum Beispiel im Sealed Tube-Test nach UL 1446 zu keinem unerwarteten Ergebnisse bei den Tests führen. Eine Adoption von PEN-basierenden Klebebändern in bestehende Elektroisoliersysteme (EIS) ist auf diese Weise kostengünstig und mit geringem Risiko möglich.

Zurzeit finden PEN-Folien ein verstärktes Interesse bei den Herstellern von Komponenten für die Automobilindustrie, insbesondere im Rahmen der E-Mobilität. Die höhere Medienbeständigkeit spielt dabei eine besonders große Rolle - allerdings dämpft auch hier der signifikant höhere Preis gegenüber der Polyesterfolie die Einsatzfreudigkeit bei den Entwicklungsingenieuren.