Durchschlagfestigkeit ASTM D 149 (IEC 243-1) Durchschlagfestigkeit ist die Widerstandsfähigkeit von Isoliermaterialien gegen elektrische Spannungen bzw. Durchschlag bei Frequenzen von 48-62 Hz. Die angelegte Spannung unmittelbar vor dem Durchschlag wird durch die Dicke des Probekörpers dividiert, um den Wert in kV/mm anzugeben. Das umgebende Medium kann Luft oder Öl sein. Die Abhängigkeit von der Wandstärke kann erheblich sein, alle angegebenen Werte sind mit der Wandstärke des Probekörpers anzugeben.

Viele Faktoren beeinflussen die Messwerte:

• Dicke, Homogenität und Feuchtigkeitsgehalt der Probe
• Abmessungen und Wärmeleitfähigkeit der Prüfelektroden
• Frequenz und Wellenform der angelegten Spannung
• Umgebungstemperatur, Druck und Feuchtigkeit
• Elektrische und thermische Eigenschaften des umgebenden Mediums

Spezifischer Oberflächenwiderstand ASTM D 257 (IEC 93)

Wenn ein isolierender Kunststoff einer Spannung ausgesetzt wird, fließt ein Teil des resultierenden Stroms an der Oberfläche des Kunststoffformteils entlang, wenn ein anderer Leiter oder Erde (Masse) an der gleichen Oberfläche angeschlossen ist. Der spezifische Oberflächenwiderstand ist ein Maß für die Fähigkeit, diesem Oberflächenstrom zu widerstehen. Zur Prüfung wird zwischen oberflächenmontierten Elektroden gleicher Breite und gleichen Abstandes eine Gleichspannung angelegt. Der Wert wird in Ohm angegeben – mitunter auch als Ohm pro Flächeneinheit.

Spezifischer Volumenwiderstand ASTM D 257 (IEC 93)

Wenn ein elektrisches Potenzial über einen Isolator angelegt wird, wird der Stromfluss durch den Widerstand des Materials begrenzt. Der spezifische Volumenwiderstand ist der elektrische Widerstand bei Anlegen eines elektrischen Potenzials zwischen den gegenüberliegenden Seiten eines Prüfblocks. Dieser Parameter wird in Ohm-cm gemessen. Der spezifische Volumenwiderstand wird durch Umgebungsbedingungen beeinflusst, die auf das Material einwirken. Er ändert sich umgekehrt proportional mit der Temperatur und nimmt in feuchten Umgebungen etwas ab. Werkstoffe mit spezifischen Volumenwiderstandswerten über 1088 Ohm-cm gelten als Isolatoren. Teilleiter haben Werte von 1033 bis 1088 Ohm-cm.

Relative Dielektrizitätskonstante ASTM D 150 (IEC 250)

Die relative Dielektrizitätskonstante eines Isoliermaterials ist das Verhältnis von kapazitivem Widerstand eines Kondensators, bei dem der Raum zwischen und um die Elektroden herum vollständig und ausschließlich mit dem in Frage kommenden Isoliermaterial gefüllt ist, zu dem kapazitiven Widerstand derselben Elektrodenanordnung im Vakuum.

In dielektrischen Anwendungsbereichen mit Wechselspannung ist guter Widerstand sowie niedriger Energieverlust ein wünschenswertes Charakteristikum. Der Verlust von elektrischer Energie führt zu Ineffizienz in einer elektronischen Komponente und verursacht Wärmeentwicklung in dem Kunststoffteil, welches als Dielektrikum wirkt.

In einem idealen dielektrischen Material wie einem Vakuum gibt es keinen Energieverlust durch Dipolbewegung der Moleküle. In festen Materialien wie Kunststoffen wird die Dipolbewegung zu einem Verlustfaktor. Ein Maß für diese Ineffizienz ist die relative Dielektrizitätskonstante.

Dies ist ein dimensionsloser Faktor, der abgeleitet wird, indem die Kapazität des Systems mit einem Kunststoffmaterial durch die eines gleichwertigen Systems mit Vakuum als Dielektrikum dividiert wird. Je niedriger die Zahl ist, desto besser ist die Isolationswirkung des Materials.

Verlustfaktor ASTM D 150 (IEC 250)

Der dielektrische Verlustwinkel eines Isoliermaterials ist der Winkel, um den die Phasendifferenz zwischen angelegter Spannung und resultierendem Strom von p/2 rad abweicht, wenn das Dielektrikum des Kondensators ausschließlich aus dem dielektrischen Material besteht. Der dielektrische Verlustfaktor tan d eines Isoliermaterials ist der Tangens des Verlustwinkels d.

In einem perfekten Dielektrikum sind die Spannungswelle und der Strom um genau 90° außerhalb der Phase. Wenn das Dielektrikum zu weniger als 100 % effektiv wird, beginnt die Stromwelle, der Spannung direkt proportional nachzueilen. Diese Abweichung vom Ideal der Stromwelle ist als Verlustwinkel darstellbar, aus dem sich der Tangens als Verlustfaktor berechnen lässt.

Ein niedriger Verlustfaktor ist wichtig für Kunststoffisolatoren in Hochfrequenzanwendungen wie Radargeräten und Mikrowellenteilen. Kleinere Werte bedeuten bessere dielektrische Materialien. Ein hoher Verlustfaktor ist wichtig für Verschweißbarkeit.

Sowohl relative Dielektrizitätskonstante als auch Verlustfaktor werden unter Verwendung des gleichen Prüfgeräts gemessen. Die ermittelten Prüfergebnisse sind in hohem Maße abhängig von Temperatur, Feuchtigkeitsgehalt, Frequenz und Spannung.

Lichtbogenfestigkeit ASTM D495

Wenn sich ein elektrischer Strom über eine Oberfläche eines Isolators bewegt, wird diese Oberfläche im Verlauf der Zeit beschädigt und wird leitend. Lichtbogenfestigkeit ist ein Maß für die Zeit in Sekunden, die erforderlich ist, um eine isolierende Oberfläche unter einem Lichtbogen mit hoher Spannung und niedrigem Strom leitfähig zu machen. Anders gesagt ist die Lichtbogenfestigkeit die verstrichene Zeit, in der die Oberfläche eines Kunststoffmaterials der Bildung eines kontinuierlichen leitenden Weges widersteht, wenn sie unter speziellen Bedingungen einem Lichtbogen mit hoher Spannung und niedrigem Strom ausgesetzt wird.