Kapton ist das eingetragene Warenzeichen von DuPont de Nemours für Polyimidfolie. Die Folie schmilzt nicht, hält dauerhaft 240 °C aus und erreicht bei 25 µm Dicke eine Durchschlagfestigkeit von 303 kV/mm (DuPont, Kapton Summary of Properties). GOBA führt Kapton als Rollenware und liefert daraus Zuschnitte, Stanzteile und Formteile für Elektromotoren, Batteriesysteme und Leistungselektronik. Dieser Artikel behandelt die Marke: Typenreihen, Kennwerte, Temperaturgrenzen und Verarbeitung. Die Chemie des Werkstoffs steht im Artikel zu Polyimid.
Kapton ist eine Marke, Polyimid der Werkstoff
Jede Kapton-Folie besteht aus Polyimid, aber längst nicht jede Polyimidfolie ist Kapton. Auf dem europäischen Markt laufen mehrere PI-Folien anderer Hersteller, und Händler bieten sie offen als Ersatz an. SynFlex etwa stellt der Kapton-Reihe das Eigenprodukt SynTherm H gegenüber und weist dabei selbst darauf hin, dass diese Folie nur einachsig gereckt ist, was die mechanischen Werte drückt. Für eine Zeichnung, eine UL-Zulassung oder eine Kundenfreigabe, die ausdrücklich Kapton nennt, ist das kein gleichwertiger Ersatz. GOBA führt Kapton als Marke von DuPont in der Materialübersicht und liefert bei einer Markenvorgabe genau diese Folie, ohne stillen Austausch.
Welche Kapton-Typen gibt es?
Kapton ist eine Typenreihe, kein einzelnes Produkt. Der Unterschied zwischen HN und CR entscheidet in Traktionsmotoren über Jahre Lebensdauer, wird auf deutschen Händlerseiten aber selten benannt.
| Typ | Was ihn auszeichnet | Wofür er gebaut ist |
|---|---|---|
| HN | Standardfolie, 231 MPa Zugfestigkeit bei 23 °C, 303 kV/mm bei 25 µm | Nutisolation, Wickel- und Lagenisolation, Kabelbandagen |
| VN | gleiche Basis wie HN, Schrumpf maximal 0,10 % nach einer Stunde bei 200 °C | Anwendungen mit engen Maßen nach Wärmeeintrag, etwa geätzte Schaltungen |
| FN | HN mit FEP-Beschichtung, heißsiegelbar, Durchschlagfestigkeit sinkt auf 272 bis 197 kV/mm | Verklebung ohne Zusatzkleber, Feuchtesperre, Kabelummantelung |
| CR | über 100.000 Stunden bei 20 kV/mm und 50 Hz statt 200 Stunden bei HN, Wärmeleitfähigkeit 0,385 statt 0,12 W/m·K | Traktionsmotoren und Umrichterantriebe mit Teilentladung |
| MT | wärmeleitfähig eingestellt, rund dreifache Leitfähigkeit gegenüber HN | Isolierung zwischen Halbleiter und Kühlkörper |
Die CR-Werte stammen aus einer Messreihe, die DuPont zusammen mit ABB Industrie AG Schweiz und Siemens AG nach IEC 343 gefahren hat. Der Sprung von 200 Stunden auf über 100.000 Stunden bei gleicher Spannungsbelastung ist der Grund, warum ein Umrichterantrieb mit steilen Schaltflanken eine andere Folie braucht als ein netzgespeister Motor. Wer die Physik dahinter sucht, findet sie unter Teilentladung.
Welche Kennwerte hat Kapton HN?
| Kennwert | Wert (25 µm, wenn nicht anders genannt) |
|---|---|
| Durchschlagfestigkeit | 303 kV/mm bei 25 µm, 240 bei 50 µm, 205 bei 75 µm, 154 bei 125 µm |
| Zugfestigkeit | 231 MPa bei 23 °C, 139 MPa bei 200 °C |
| Bruchdehnung | 72 % bei 23 °C |
| Dielektrizitätszahl bei 1 kHz | 3,4 bei 25 µm, 3,5 bei 125 µm |
| Verlustfaktor bei 1 kHz | 0,0018 bei 25 µm |
| Wärmeleitfähigkeit | 0,12 W/m·K |
| Dichte | 1,42 g/cm³ |
| Schmelzpunkt | keiner, die Folie zersetzt sich thermisch |
| Brandverhalten | UL 94 V-0, Sauerstoffindex 37 % |
| Wärmeklasse | C nach GOBA-Materialübersicht, 220 °C und darüber |
Alle Werte stammen aus den DuPont-Unterlagen zu Kapton (Summary of Properties und Bulletin GS-96-7, General Specifications). Wichtig für die Auslegung: Die Durchschlagfestigkeit fällt mit steigender Dicke. Eine 125-µm-Folie hält in Summe mehr Spannung aus als eine 25-µm-Folie, je Millimeter Materialdicke aber nur noch halb so viel. Wer eine dünne Lage durch eine dicke ersetzt, gewinnt weniger, als die Dicke vermuten lässt.
Wie temperaturbeständig ist Kapton wirklich?
Im Handel steht meist eine Spanne von -269 °C bis +400 °C, beim Klebeband oft die Zahl 350 °C. Beides beschreibt kurzzeitige Belastung. Für die Auslegung zählt die Dauergebrauchstemperatur, und die liegt laut UL-Akte E39505 bei einem Thermal Index von 200 bis 220 °C für die mechanischen und 220 bis 240 °C für die elektrischen Eigenschaften, je nach Dicke und Typ.
DuPont veröffentlicht dazu eine Standzeittabelle. Sie gibt an, wie lange eine 25-µm-HN-Folie an Luft braucht, bis ihre Bruchdehnung von 70 % auf 1 % gefallen ist, die Folie also spröde wird:
- 250 °C: 8 Jahre
- 275 °C: 1 Jahr
- 300 °C: 3 Monate
- 325 °C: 1 Monat
- 350 °C: 6 Tage
- 400 °C: 12 Stunden
Damit wird die beworbene Zahl einordbar. Bei 350 °C hält Kapton sechs Tage, was für einen Lötprozess oder einen Lackierdurchlauf reichlich bemessen ist und für eine Motorisolierung völlig unbrauchbar wäre. Sauerstoff ist dabei der begrenzende Faktor: In Helium erreichte die Folie in DuPonts eigenen Versuchen eine mindestens zehnfach längere Lebensdauer. Wie sich diese Grenzen in Klassen übersetzen, steht bei den Isolierstoffklassen.
Wo Kapton eingesetzt wird
Kapton sitzt überall dort, wo eine dünne Folie gleichzeitig Spannung sperren und Hitze aushalten muss. In flexiblen Leiterplatten bildet die Folie das Basismaterial, auf das die Kupferschicht auflaminiert wird. Im Traktionsmotor und in der Hochvolt-Isolation übernimmt sie Nutauskleidung, Phasentrennung und Wickelkopfisolation, dort meist als CR-Typ oder als Mittellage eines Laminats. In Batteriemodulen trennt sie Zellverbinder und Stromschienen gegen das Gehäuse, ein Feld, das der Artikel zur Batterieisolation genauer beschreibt.
Dazu kommen Felder außerhalb der klassischen Elektrotechnik: In der Luft- und Raumfahrt zählt neben der Temperatur die geringe Ausgasung im Vakuum, weshalb Kapton als Mehrlagenisolation an Satelliten sitzt. Beim 3D-Druck dient die Folie als Haftschicht auf dem beheizten Druckbett. Und in Heizfolien liegt das geätzte Widerstandsgitter zwischen zwei Kapton-Lagen, ein Aufbau, den die Suchanfragen nach Kapton-Heizfolien meinen. GOBA liefert in diesen Fällen den Isolierstoff, nicht das fertige Heizelement.
Kapton, PET-Folie oder Aramidpapier: was wann?
| Werkstoff | Dauertemperatur | Wärmeklasse | Durchschlagfestigkeit |
|---|---|---|---|
| Kapton (Polyimid) | bis 240 °C, kurzzeitig bis 400 °C | C | 303 kV/mm bei 25 µm |
| PET-Folie (Mylar, Hostaphan) | bis 130 °C, Spitzen bis etwa 150 °C | B | rund 180 kV/mm |
| Aramidpapier (Nomex 410) | bis 180 °C | H | abhängig von Dicke und Verdichtung |
Unsere Empfehlung ist unbequem für den Kapton-Vertrieb, aber sie stimmt: Bis 130 °C nehmen Sie Polyesterfolie, bis 180 °C Aramidpapier wie Nomex 410, und erst darüber lohnt Kapton. Zwei Ausnahmen gibt es. Die erste ist die Bauhöhe: Wo eine PET-Folie 125 µm bräuchte und der Nut nur 50 µm Platz bleiben, gewinnt Kapton über die höhere Feldstärke je Millimeter. Die zweite ist die Teilentladung an Umrichterantrieben, wo der CR-Typ ohne Alternative dasteht.
Der häufigste Einwand ist der Preis je Quadratmeter, und er ist berechtigt: Kapton kostet ein Vielfaches einer PET-Folie gleicher Dicke. Der Ausweg heißt Laminat. Für die Wärmeklasse H führen wir NKN, einen Verbund aus Nomex, Kapton und Nomex, in dem die teure Polyimidlage nur in der Mitte sitzt und dort die Spannung sperrt, während das Aramidpapier außen die mechanische Arbeit übernimmt. Diese Bauweise ist der Grund, warum in vielen Motoren Kapton steckt, ohne dass die Kalkulation kippt. Welche Materialien sonst noch in Frage kommen, zeigt die Übersicht zur Hochtemperatur-Isolierung.
Kapton-Klebeband: Silikonkleber oder Acrylkleber
Der größte Teil der Suchanfragen zu Kapton meint das Klebeband. Es besteht aus einer Kapton-Trägerfolie von 25 bis 50 µm und einer Kleberschicht, die Gesamtdicken von etwa 55 bis 160 µm ergibt. Die Kleberwahl entscheidet über die Temperaturgrenze, nicht die Folie: Silikonkleber hält kurzzeitig bis 400 °C und dauerhaft die Wärmeklasse H, Acrylkleber endet bei rund 200 °C. Acryl bleibt trotzdem sinnvoll, wenn danach lackiert, beschichtet oder verklebt wird, denn Silikon wandert und stört jede spätere Haftung. Wer eine Baugruppe für das Abdecken beim Löten sucht, fährt mit Silikon. Wer im Lackierprozess arbeitet, nimmt Acryl.
Im Handel läuft das Band in wenigen festen Bauformen. Einseitig klebend deckt es beim Löten, Lackieren und Beschichten ab, doppelseitig klebend fixiert es Bauteile, die später Hitze sehen. Die folgenden Werte stammen aus den Sortimentsdaten von CMC Klebetechnik, dem Datenblatt zum 3M 5413 und dem Scapa 1801.
| Ausführung | Trägerfolie | Gesamtdicke | Durchschlagspannung |
|---|---|---|---|
| einseitig, Acrylkleber | 25 µm | 55 bis 60 µm | ab 6 kV |
| einseitig, Acrylkleber | 50 µm | 78 bis 80 µm | 7 bis 9 kV |
| einseitig, Silikonkleber | 25 µm | 60 bis 69 µm | ab 6 kV |
| einseitig, Silikonkleber | 50 µm | 100 µm | 12 kV |
| einseitig, Silikonkleber | 125 µm | 160 µm | ab 12 kV |
| doppelseitig, Acrylkleber | 25 µm | 60 µm | ab 6 kV |
| doppelseitig, Silikonkleber | 25 µm | 140 µm | 7 kV |
Bei den Formaten ist der Markt erstaunlich einheitlich:
- 33 m Rollenlänge beim einseitigen Band, 20 m bei doppelseitiger Ware
- Standardbreiten 6, 9, 12, 15, 19, 25, 30, 38, 50, 75 und 100 mm
- 76 mm Kern, das übliche Dreizollmaß
- Mutterrollen bis 1.000 mm Breite, aus denen die Schmalrollen geschnitten werden
- Folie ohne Kleber in 25, 50, 75 und 125 µm, den gleichen Dicken wie die Träger
Wie hitzebeständig ist ein Kaptonband?
Die Zahl auf der Rolle beschreibt fast immer den Träger. Ausgelegt wird über den Kleber. Ein Silikonkleber trägt dauerhaft die Wärmeklasse H, also 180 °C, 3M nennt für das Band 5413 einen Einsatzbereich bis 260 °C, und für die Sekunden im Lötbad hält der Aufbau die beworbenen 400 °C aus. Acrylkleber endet bei rund 200 °C und verliert schon vorher an Klebkraft. Die Folie darunter wäre zu diesem Zeitpunkt noch lange nicht am Ende, bei 250 °C hält sie acht Jahre. Für einen Dauerbetrieb über 200 °C steht die belastbare Zahl deshalb im Datenblatt des Klebers.
Haltbarkeit, Ablösen und Alterung
Ein Haftkleber greift nur auf einer trockenen, fett- und ölfreien Fläche, das schreibt 3M für das 5413 ausdrücklich in die Anwendungshinweise. Ungeöffnete Rollen bleiben 12 Monate ab Herstellung verarbeitbar und gehören bei 15 bis 27 °C und 40 bis 50 % relativer Luftfeuchte in den Originalkarton. Wärme im Lager kostet Klebkraft, bevor das Band überhaupt im Einsatz war. Nach dem Prozess zählt das Ablösen: Beide Kleber gehen in einem Stück ab, auch nach dem Wellenlöten, solange die Grenztemperatur eingehalten wurde. Darüber wird das Entfernen Handarbeit. Teile, die im Takt montiert werden, stanzen wir deshalb als Kiss-Cut auf den Liner, dann zieht der Monteur das Teil ab, ohne die Kante zu knicken.
Gegen die beiden anderen Bänder, die im Motorenbau auf derselben Werkbank liegen, ordnet sich Kapton klar ein. Ein PET-Klebeband wie das 3M 1350F-1 ist mit 25 µm Träger und 64 µm Gesamtdicke fast baugleich, trägt aber eine UL-Einstufung von 130 °C und bleibt damit ein Fall für Wärmeklasse B. Ein Glasgewebeband wie das 3M ET 69 legt 140 µm Gewebe unter den Silikonkleber, kommt auf 178 µm Gesamtdicke und Wärmeklasse H und hält mechanisch mehr aus, was es zur ersten Wahl für die Bandage am Wickelkopf macht. Elektrisch liegt es hinten: 3.000 V Durchschlagspannung gegen 6.000 V beim dünnsten Kaptonband. Zum Abdecken und für dünne Lagenisolation nehmen Sie Polyimid, zum Bandagieren Glasgewebe.
Eine Rolle Meterware bekommen Sie bei uns nicht, dafür gibt es den Klebebandhandel. GOBA bedient die andere Seite dieses Marktes: Wir schneiden Kapton auf Breite, verarbeiten selbstklebend ausgerüstete Folie und bringen Klebeband definiert auf das Teil auf, als Zuschnitt, als Kiss-Cut-Teil auf dem Liner oder als fertiges Stanzteil nach Ihrer Zeichnung, bis hin zu Stanz- und Biegeteilen mit vorgebogenen Schenkeln. Für das Abdeckband am Lötbad ist das der falsche Weg. Für ein Serienteil, das der Monteur im Takt vom Liner zieht, der richtige.
Wie GOBA Kapton verarbeitet
Kapton kommt bei uns als Mutterrolle ins Haus und geht als fertiges Teil wieder heraus. Geschnitten wird im Scherschnitt zwischen zwei Kreismessern, in Breiten von 5 bis 1.600 mm und mit einer Breitentoleranz von ±0,1 mm. Das ist enger, als DuPont die Folie ab Werk schneidet: Die Herstellerspezifikation nennt ±0,13 mm bis 38 mm Breite, ±0,76 mm bis 102 mm und ±1,5 mm darüber. Wer schmale Bandagen für Wickelköpfe braucht, bekommt sie beim Lohnschneiden maßhaltiger als in der Standard-Schnittrolle.
Beim Stanzen und Formen liegt unsere untere Grenze bei 0,023 mm Materialdicke. Kapton HN in 25 µm fällt damit knapp in die Stanzfähigkeit, die Gauges 12,5 µm und 7,5 µm bleiben Rollenware oder werden vorher laminiert. Die maximale Abmessung eines Stanz- oder Biegeteils beträgt 1.000 x 2.000 mm. Für kleine Serien und Muster arbeiten wir mit Bandstahlschnitt, für enge Toleranzen und lange Standzeiten mit Vollstahlwerkzeugen auf dem Stanzautomaten.
Zwei Dinge fallen beim Handling dünner Polyimidfolien auf. Erstens die Dickentoleranz der Folie selbst: DuPont spezifiziert für die 25-µm-Ware 21,6 bis 29,2 µm, was sich beim Stapeln von 40 Lagen zu über 0,3 mm Unterschied summiert. Zweitens die Schnittkante. Kapton franst nicht wie ein Vlies, aber es reißt an einer beschädigten Kante weiter, wenn das Teil gefalzt wird. Deshalb prägen wir Falzkanten beim Stanzen gleich vor, statt sie später zu biegen. Wie daraus fertige Isolierteile und Formteile werden, steht auf der Fertigungsseite.
GOBA Fazit
Kapton löst zwei konkrete Probleme: Dauertemperaturen über 180 °C und Teilentladung in Umrichterantrieben. Als Allzweckfolie taugt es nicht. Wer nur 130 °C abdecken muss, zahlt bei Kapton für Reserven, die er nie abruft. Wer die 240 °C wirklich braucht, findet keinen Ersatz. Schicken Sie uns die Zeichnung mit Wärmeklasse, Spannung und Stückzahl, dann sagen wir Ihnen, ob Kapton, ein NKN-Laminat oder eine PET-Folie die wirtschaftlichere Wahl ist.
