Dichthalten ist die Devise

Egal ob Gegenstände des täglichen Gebrauchs oder für Spezialanwendungen der Medizin-, Elektro- und Sensortechnik oder auch im Auto: Es muss mediendicht sein. So kommt es zum Beispiel bei Elektrofahrzeugen darauf an, dass entlang der Stromversorgung keine Feuchtigkeit eindringt, da diese bei den benötigten hohen Spannungen und Strömen zu einem Defekt des Fahrzeuges führen können. Jeder Übergang von Steckern und Buchsen stellt eine potenzielle Undichtigkeit dar. Neben der eigentlichen Dichtigkeit der Gehäuse zählt hier auch der mediendichte Verbund von Stromleitschienen und den Steckergehäusen, da sich an den Grenzflächen Kapillare bilden können, über die Feuchtigkeit eindringen kann.

Ähnliches gilt für Ladestationen oder andere öffentlich zugängliche Gehäuse. Unter Umständen kann es sinnvoll sein, diese Umhausungen in einem höheren Dichtigkeitsstandard auszuführen, als es die eigentlichen Umgebungsbedingungen verlangen würden. So sind etwa Anforderungstaster an Ampeln eigentlich „nur“ der Witterung und Straßenstaub ausgesetzt, womit eine Klassifizierung nach IP 54 ausreichend wäre. Um diese aber vor absichtlicher Manipulation oder Vandalismus zu schützen, werden sie häufig nach IP67 konstruiert, um so den Zugang zu den Funktionsteilen zu verhindern.

Eine Möglichkeit, die Dichtigkeit zu prüfen und zu bewerten, sind Prüfungen nach IP Standard. IP-Codes beschreiben die Schutzart von Gehäusen elektrischer Betriebsmittel gegen das Eindringen fester Gegenstände und Wasser sowie den Schutz des Bedieners gegen das Berühren gefährlicher Teile. Als gefährliche Teile gelten dabei alle Bauteile in einem Gehäuse, bei denen es durch Annäherung und/oder Berührung zu einem elektrischen Schlag kommen kann und bewegliche Bauteile, die eine mechanische Gefährdung darstellen können.

Geregelt ist die Klassifizierung der Gehäuse in DIN EN 60529 beziehungsweise IEC 529, bei Straßenfahrzeugen greift DIN 40 050 Teil 9, die den genannten weitgehend ähnelt, aber etwas strengere Kriterien beziehungsweise einen erhöhten Volumenstrom verlangt. IP-Codes sind immer nach dem Schema „IPXX“ anzugeben:

Die erste Kennziffer steht sowohl für den Schutz gegen das Eindringen von Festkörpern als auch für den Schutz des Bedieners. Die zweite gibt den Schutzgrad gegen Wasser an. Es sind also zwei voneinander unabhängige Prüfverfahren. Mit ergänzenden Buchstaben können weitere Eigenschaften beschrieben werden. Ist ein Gehäuse nur gegen das Eindringen fester Gegenstände oder nur gegen Wasser geprüft worden, ist an der entsprechenden anderen Stelle ein X als Platzhalter zu setzen.

Folgende Schutzarten sind definiert („Schutz gegen“ oder Anforderung):

Das angehängte K macht die Prüfungen nach DIN 40 050 – 9 kenntlich. Die Schutzarten der ersten Kennziffer decken niedrigere Schutzgrade mit ab. So ist ein staubdichtes Gehäuse (IP6X) in der Regel ebenfalls geschützt gegen das Eindringen eines Werkzeugs (IPX3).

Aufgrund der unterschiedlichen physikalischen Effekte und verschiedener Richtungen, aus denen Wasser auf das Gehäuse trifft, sind bei den Wasserprüfungen die unteren Schutzgrade nur bis einschließlich IPX4(K) abgedeckt.

Für IPX5 bis IPX9K gilt dies also nicht per se. Soll ein Gehäuse dennoch zum Beispiel gegen Strahlwasser und gegen Untertauchen geschützt sein, so sind zwei separate Prüfungen erforderlich. Ebenso werden dann beide Schutzgrade auf dem Gehäuse in der Form „IPX5 / IPX7“ angegeben.

Mit den am Kunststoff-Institut Lüdenscheid verfügbaren Anlagen können Bauteile von IP1X bis IP6X sowie von IPX3 bis IPX9K geprüft werden. Neben der Prüfung von Dichtigkeiten lässt sich mit der vorhandenen IP-Prüfkammer auch die mechanische Beständigkeit von Kunststoffen gegenüber dem heißen Wasserstrahl der IPX9K Prüfung testen. Besonders bei Weichkomponenten wie TPE (Soft-Touch) kann es in Abhängigkeit von Temperatur und Abstand zu irreversiblen Schädigungen am Bauteil kommen, wenn diese im beaufschlagten Bereich vorliegen. Durch eine bewusste Wahl der Prüfparameter lassen sich reproduzierbar die Einsatzgrenzen der Materialien bestimmen.

Wenn man von der Möglichkeit absieht, etwaig eingedrungenes Wasser oder eingedrungenen Staub zu wiegen, so ist die IP Prüfung ein rein qualitatives Verfahren. Kriterium des Bestehens ist meist „darf keine schädliche Wirkung haben“. Dies ist wiederum nur für unmittelbare Schädigungen gültig, also wenn das Bauteil während oder kurz nach der Prüfung bei einem Funktionstest ausfällt. Langzeitschäden, wie eintretende Korrosion, die durch eingedrungenes Wasser ausgelöst wurde, können anhand dieser Prüfungen nicht beurteilt werden.

Wenn sich eine Undichtigkeit herausstellt, kann eine ergänzende Dichtigkeitsprüfung, beziehungsweise per Differenzdruckmessung oder einem Heliumlecktest, eine quantitative Aussage treffen. Dies ist natürlich nur möglich mit Gehäusen, die eine geschlossene Konstruktion aufweisen. Überlappende Lüftungsöffnungen (Regenschirmprinzip) oder partiell offene Böden können zwar in einer IP5X oder IPX9K als dicht geprüft werden, würden allerdings bei einer Differenzdruckmessung ohne entsprechende Präparation durchfallen.

Differenzdruckmessungen sind empfindlich gegenüber Temperaturschwankungen. Um die Prüfungen reproduzierbar durchführen zu können, sind die entsprechenden Prüfmittel im Kunststoff-Institut in einem Normklimaraum mit definierten, konstanten Bedingungen untergebracht.

Kunststoff-Institut Lüdenscheid, Lüdenscheid www.kunststoff-institut.de