Die Kriechstromfestigkeit beschreibt, wie gut ein Isolierstoff der Bildung eines leitfähigen Pfades auf seiner Oberfläche widersteht, wenn dort Feuchtigkeit und Verschmutzung zusammenwirken. Gemessen wird sie über den CTI (Comparative Tracking Index) nach IEC 60112: die höchste Spannung in Volt, bei der die Oberfläche in der Tropfenprüfung noch keinen durchgehenden Kriechweg bildet. Je höher der CTI, desto sicherer hält das Material auch bei Schmutz und Kondenswasser. Für den Konstrukteur ist dieser Wert die Grundlage, um Kriechstrecken und Materialgruppe festzulegen.
Was ist Kriechstromfestigkeit
Auf jeder Isolierstoffoberfläche sammeln sich mit der Zeit Staub, Salze und Feuchtigkeit. Liegt daneben eine Spannung an, fließt ein kleiner Kriechstrom über diese Schmutzschicht. Er trocknet winzige Bahnen aus, es entstehen kurze Lichtbögen, und diese verkohlen das Material Schritt für Schritt. So wächst ein leitfähiger Pfad, der Tracking oder Kriechspurbildung heißt. Am Ende steht ein Kurzschluss über die Oberfläche, ohne dass das Material je durchschlagen wurde.
Die Kriechstromfestigkeit sagt, wie lange ein Werkstoff diesem Vorgang standhält. Sie hängt stark vom Kunststofftyp ab. Duroplaste auf Basis von Phenolharz können unter Hitze verkohlen und werden dann selbst leitfähig, während viele thermoplastische und keramisch gefüllte Werkstoffe kaum Kohlenstoffspuren bilden. Der Wert ist damit eine Materialeigenschaft, keine reine Frage der Geometrie. CTI-Werte von 125 bis 600 für 17 gängige Isolierkunststoffe nennt der Beitrag zu elektrisch isolierenden Kunststoffen.
CTI und die Prüfung nach IEC 60112
Die IEC 60112 (in Deutschland als DIN EN 60112 geführt) legt das Prüfverfahren fest. Zwei Platinelektroden stehen im Winkel von 60 Grad auf der Probe und liegen 4 Millimeter auseinander. Zwischen sie legt man eine Prüfspannung. Alle 30 Sekunden fallen Tropfen einer definierten Elektrolytlösung (Ammoniumchlorid) auf die Fläche und bilden die Verschmutzung nach.
Der CTI ist die höchste Spannung, bei der die Probe 50 Tropfen ohne Ausfall übersteht. Ein Ausfall liegt vor, wenn ein Strom von 0,5 Ampere für mindestens zwei Sekunden fließt oder die Probe brennt. Der Zahlenwert entspricht der Volt-Angabe: CTI 600 heißt, das Material hält der Prüfung bis 600 Volt stand. Höhere Werte prüfen einige Labore als CTI-M mit einer schärferen Lösung, weil manche Werkstoffe erst unter aggressiverer Verschmutzung ihr wahres Verhalten zeigen.
CTI-Klassen und Materialgruppen
Die IEC 60664-1 fasst die CTI-Werte zu vier Materialgruppen zusammen. Diese Gruppen tauchen direkt in der Bemessung der Kriechstrecken auf, deshalb rechnet der Konstrukteur meist mit der Gruppe, nicht mit dem rohen Zahlenwert.
| Materialgruppe | CTI-Bereich (Volt) | Typische Werkstoffe |
|---|---|---|
| I | 600 und höher | PTFE, viele Silikone, keramisch gefüllte Duroplaste |
| II | 400 bis 599 | Polyamid, Polycarbonat, viele Polyester |
| IIIa | 175 bis 399 | Epoxid-Glasgewebe, einige Thermoplaste |
| IIIb | 100 bis 174 | Phenol- und Melaminharz-Laminate ohne Zusatz |
Materialgruppe I trägt die höchste Kriechstromfestigkeit, IIIb die niedrigste. Ein Werkstoff aus Gruppe I erlaubt bei gleicher Spannung eine kürzere Kriechstrecke als einer aus Gruppe IIIb. Genau darin liegt der praktische Nutzen: Ein besseres Material spart Bauraum.
Zusammenhang mit Kriechweg und Verschmutzungsgrad
Die geforderte Mindestlänge des Kriechwegs ergibt sich aus drei Größen: Bemessungsspannung, Verschmutzungsgrad und Materialgruppe. Der Verschmutzungsgrad beschreibt die Umgebung, von trocken und sauber (Grad 1) bis leitfähig verschmutzt (Grad 3 und 4). Je höher der Verschmutzungsgrad und je schlechter die Materialgruppe, desto länger muss der Kriechweg sein.
Das erklärt, warum der CTI nie isoliert steht. Wer ein Material aus Gruppe I wählt, darf die Kontakte enger setzen. Wer aus Kostengründen bei Gruppe IIIb bleibt, braucht mehr Abstand, Rippen oder Barrieren, um denselben Kriechweg zu erreichen. Die Kriechstromfestigkeit beschreibt die Oberfläche, nicht das Volumen. Für den Widerstand quer durch das Material gilt der Isolationswiderstand, für die Oberflächenleitung selbst der Oberflächenwiderstand.
Materialauswahl nach CTI
Für die Auswahl zählt zuerst die Einsatzumgebung. Ein Bauteil im trockenen, gekapselten Gerät stellt andere Anforderungen als eine Klemmleiste im Freien oder ein Teil in feuchter, staubiger Industrieluft.
- Hohe Spannung mit Verschmutzung und Feuchte: Werkstoffe der Gruppe I oder II, etwa Polyester oder gefüllte Duroplaste, damit die Kriechstrecke im Bauraum bleibt.
- Trockene, saubere Umgebung mit niedriger Spannung: Gruppe IIIa reicht oft, ein höherer CTI bringt hier keinen Vorteil mehr.
- Phenol- oder Melaminlaminate: günstig und mechanisch fest, aber niedriger CTI. Sie brauchen längere Kriechwege oder eine gezielte Materialpaarung.
Ein hoher CTI ersetzt nie die Durchschlagsfestigkeit. Beide Eigenschaften müssen zusammen passen, weil ein Bauteil sowohl über die Oberfläche als auch durch das Volumen versagen kann. Wir empfehlen, im Zweifel die Materialgruppe eine Stufe besser zu wählen als rechnerisch nötig, denn der Preisunterschied ist klein gegen die Kosten eines Feldausfalls.
GOBA Fazit
Die Kriechstromfestigkeit entscheidet, ob ein Isolierteil bei Schmutz und Feuchte über die Oberfläche versagt. Der CTI nach IEC 60112 macht diese Eigenschaft in Volt vergleichbar und führt über die Materialgruppen I bis IIIb direkt in die Bemessung der Kriechstrecke. Wer den Werkstoff früh nach CTI, Verschmutzungsgrad und Spannung wählt, spart später Bauraum und Nacharbeit. GOBA verarbeitet seit 1959 Isolierstoffe von Polyesterfolie bis Hartgewebe und kennt das Kriechstromverhalten der gängigen Werkstoffe aus der Praxis. Warum Phenol-Hartpapier bei CTI 100 endet und Melamin- oder Polyester-Glaslaminate CTI 600 erreichen, erklärt der Beitrag zu Duroplasten. Für die Materialauswahl und den passenden Zuschnitt sehen Sie sich unsere Isoliermaterialien an, schicken Sie uns Ihre Anforderung und Sie erhalten ein technisches Angebot.
