Mikanit (Glimmerplatte)

Mikanit ist ein Verbundwerkstoff aus Glimmer und einem Bindemittel: Glimmerpapier oder Spaltglimmer wird mit Schellack, Epoxid- oder Silikonharz imprägniert und in mehreren Lagen unter Druck und Temperatur zu Platten, Folien und Formteilen verpresst. Handelsübliche Mikanitplatten bestehen aus mindestens 90 % Glimmer und höchstens 10 % Binder, halten mit Muskovit 500 °C und mit Phlogopit 700 °C dauerhaft aus und sperren bei 20 °C über 20 kV/mm (Hesselmann, Datenblatt Mikanit FEST HM, nach IEC 60243). Dieser Beitrag erklärt das Mineral und seine zwei Sorten, die Bindemittel, die Sorten nach IEC 60371, die Kennwerte der Mikanitplatte, die Verarbeitung und die Anwendungen, und er zeigt, wie wir Mikanit zu Isolierteilen und Formteilen nach Zeichnung stanzen.

Mikanit bei GOBA: Lieferformen, Dicken und Anfrage

GOBA liefert Mikanit ab einem Stück, als Material oder als fertiges Teil nach Ihrer Zeichnung.

Lieferformen

Bogen und Platte, Rolle und Schnittrolle, Zuschnitt, Stanzteil nach Zeichnung

Dicken

Nach Ihrer Vorgabe. GOBA verarbeitet Werkstoffe von 7 µm bis 3 mm.

Ausführungen

Als Platte oder als Rolle, auf Basis von Muskovit oder Phlogopit.

Schnittrollen

Breiten von 5 bis 1.600 mm, Toleranz ±0,1 mm, Kerne mit 25, 55, 76 oder 152 mm

Stanz- und Formteile

Materialdicke 0,023 bis 3,0 mm, Abmessungen bis 1.000 × 2.000 mm

Menge

Ab 1 Stück, vom Muster bis zur Serie

Lieferzeit

Höchstens 2 Wochen, wenn das Material vorrätig ist

Das brauchen wir für Ihr Angebot

• Zeichnung oder Maße
• Menge
• Werkstoff und Dicke

Bei Rollen zusätzlich Breite, Lauflänge, Kerndurchmesser, Kernmaterial (zum Beispiel Kunststoff) und Toleranzen.

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Ihr Ansprechpartner

Giuseppe Juliano, Technische Beratung

+49 7153 9439 16 · juliano@goba.de

Glimmer: das Mineral, das Mikanit seine erste Temperaturgrenze gibt

Glimmer ist ein Schichtsilikat. Seine Kristalle lassen sich parallel zu den Schichtebenen in dünne, zähe Blättchen spalten, die Mohshärte liegt bei 2 parallel zur Schicht und bei 4 quer dazu (Wikipedia, Glimmergruppe). Für die Elektroisolierung zählt, dass das Mineral anorganisch ist: Es enthält keine Kohlenstoffkette, die Hitze, Ozon oder eine Teilentladung zersetzen könnten. Reiner Muskovit sperrt je nach Blättchen 25 bis 200 kV/mm, hat eine Dielektrizitätszahl von 7 und einen Verlustfaktor von 1,5 bis 5 x 10^-4 bei 1 MHz (Amidon, Glimmer- und Glaskondensatoren). Warum diese Werte so niedrig sind, erklärt der Beitrag zu den dielektrischen Verlusten. Über die Hälfte der Weltmenge an Naturglimmer kommt aus Indien (Wikipedia).

Muskovit, der Kaliglimmer

Muskovit (KAl₂[(OH,F)₂AlSi₃O₁₀]) ist farblos bis silbergrau, hat eine Dichte von 2,77 bis 2,88 g/cm³ (Wikipedia, Muskovit) und ist der häufigste und elektrisch beste Naturglimmer. Er trägt die höhere Durchschlagsfestigkeit und die höhere Zugfestigkeit, beginnt aber ab etwa 600 °C zu kalzinieren, das heißt, er gibt sein Kristallwasser ab und wird spröde (IDT Dichtungstechnik). Deshalb geben alle Hersteller für Muskovit-Mikanit 500 °C Dauer- und 800 °C Kurzzeittemperatur an.

Phlogopit, der Magnesiumglimmer

Phlogopit (KMg₃[(F,OH)₂AlSi₃O₁₀]) ist bernsteinfarben bis braun, nicht transparent, mit einer Dichte von 2,78 bis 2,85 g/cm³ (Wikipedia, Phlogopit). Er verliert bis 1.000 °C weniger als 5 % Masse (IDT Dichtungstechnik) und trägt deshalb 700 °C dauerhaft und 1.000 °C kurzzeitig. Dafür liegen Zug- und Biegefestigkeit niedriger, und der Wärmeausdehnungskoeffizient ist mit 27 x 10^-6 /K fast viermal so groß wie der von Muskovit mit 7 x 10^-6 /K (HPF Minerals).

Unsere Empfehlung: Muskovit, solange die Dauertemperatur am Bauteil unter 500 °C bleibt. Er ist günstiger, elektrisch stärker und mechanisch zäher. Phlogopit lohnt sich erst, wenn das Heizelement wirklich über 500 °C läuft oder wenn die Platte Lichtbögen und Metallspritzern ausgesetzt ist. Wo Glimmer in der Temperaturleiter über Aramidpapier und Polyimid steht, ordnet der Beitrag zur Hochtemperatur-Isolierung ein.

Schellack, Epoxid, Silikon: der Binder setzt die zweite Temperaturgrenze

Glimmerblättchen halten ohne Binder nicht zusammen. Das erste Mikanit um 1900 verklebte Spaltglimmer mit Schellack (wissen.de, Lexikon), 1923 ersetzte ein Patent den Schellack durch ein Glyzerin-Phthalsäure-Harz, damit die Platte ein Zinnbad von 300 °C aushält (DE 401485 C). Heute lässt die Norm IEC 60371-3-9 Schellack, Alkyd, Epoxid und Silikon zu. Der Binder bestimmt, welche der beiden Temperaturgrenzen gilt:

• Schellack mit 4 bis 7 % Anteil bindet Kommutatormikanit für 130 °C, Alkyd-Vinyl und Epoxid mit demselben Anteil für 155 °C (Asheville Mica, Segment Mica). Hier begrenzt der Binder, und das Bauteil folgt den Isolierstoffklassen B und F.
• Formmikanit trägt 15 bis 40 % Schellack, Alkyd, Epoxid oder Silikon (IEC 60371-3-9, Tabelle 1) und erweicht zwischen 100 und 140 °C, damit es sich warm zu Hülsen und Kappen formen lässt (Micaworld).
• Heizmikanit und flexibles Mikanit tragen höchstens 10 % beziehungsweise 8 % Silikonharz (Hesselmann). Das Silikon brennt im Betrieb teilweise aus, der Glühverlust bleibt unter 1 % bei 500 °C, und die Platte bleibt tragfähig. Hier begrenzt das Mineral.

Die Regel für den Einkauf lautet deshalb: Beim Heizmikanit steht die Temperatur im Datenblatt für den Glimmer, beim Kommutator- und Formmikanit für das Harz. Wer ein 500-°C-Datenblatt auf ein Schellack-Formteil überträgt, liegt 370 Kelvin daneben.

Herstellung: vom Glimmerblock zur Mikanitplatte

IEC 60371-1 unterscheidet zwei Rohstoffe: Spaltglimmer, also aus Blöcken gespaltene Lamellen, und Glimmerpapier, ein Vlies aus sehr kleinen Glimmerflocken ohne Binder. Fast alle heutigen Platten entstehen aus Papier:

1. Glimmer wird gemahlen oder kalziniert aufgeschlossen und auf einer Papiermaschine zu einem Vlies von 80 bis 200 g/m² gelegt (SIDA, Mica Insulation Guide).
2. Das Papier wird mit Silikon-, Epoxid- oder Schellackharz getränkt. Harzreiche Lagen gehen in die Heißpresse, harzarme Bänder werden später im Vakuum nachimprägniert (Wikipedia, Kunstglimmer).
3. Mehrere Lagen werden auf die Solldicke gestapelt und bei 5 bis 15 MPa und 150 bis 250 °C verpresst (SIDA). Kommutatormikanit wird danach ein- oder beidseitig geschliffen, Heizmikanit bleibt ungeschliffen (IEC 60371-1, Abschnitt 4.1).

Mikanit-Sorten nach IEC 60371: Kommutator, Heizgerät, Formteil, flexibel

Die Norm IEC 60371 beschreibt Glimmererzeugnisse in neun Blättern, von Kommutatorlamellen (Blatt 1) über starre Werkstoffe für Heizgeräte (Blatt 3) bis zum Formmikanit (Blatt 9). Die deutschen Sortennamen des Handels lassen sich darauf abbilden.

Die letzte Zeile markiert die Grenze dieses Beitrags. Mikanit ist der Werkstoff in Plattenform, das Glimmerband ist das flexible Produkt, das um Spulen und Leiter gewickelt und danach mit Harz getränkt wird. Beide bestehen aus demselben Glimmerpapier, aber das Band bekommt seinen Binder erst nach dem Wickeln, die Platte schon im Werk.

Mikanitplatten: Kennwerte, Dicken und Toleranzen

Die Werte unten stammen aus den Datenblättern von Hesselmann, Diel und Monoco für silikongebundene Heizmikanit-Platten und gelten für Muskovit und Phlogopit gleichermaßen, wo nichts anderes steht.

Zwei Zeilen dieser Tabelle werden regelmäßig überlesen. Erstens fällt die Durchschlagsfestigkeit mit der Temperatur: Bei 600 °C bleiben 10 kV/mm von 25 übrig, eine Platte wird deshalb nach der Spannung bei Betriebstemperatur ausgelegt. Zweitens liegt die Platte zehnmal unter dem Mineral, weil Binderschichten, Lufteinschlüsse und Flockengrenzen den Weg für den Durchschlag öffnen. Den Kennwert in kV/mm und seine Messung erklärt der Beitrag zur elektrischen Durchschlagsfestigkeit, welche Spannung ein fertiges Bauteil in der Stückprüfung halten muss, der Beitrag zur Spannungsfestigkeit.

Die Durchschlagspannung der ganzen Platte wächst mit der Dicke langsamer als linear: Eine 0,1-mm-Platte hält rund 20 bis 25 kV, eine 0,5-mm-Platte 10 bis 15 kV und eine 3-mm-Platte 5 bis 8 kV je Millimeter (SIDA). Dicke Platten kauft man deshalb für Mechanik und Wärme, dünne für die Spannung. Lieferbar sind 0,1 bis 100 mm (Diel, Dumico) in Formaten von 1.000 x 1.200 mm bis 1.000 x 2.400 mm (ISO-tech, Hesselmann). Die Dickentoleranzen nach Diel gehören in jede Zeichnung:

• 0,1 mm: ±0,03 mm, 0,2 bis 0,4 mm: ±0,04 mm, 0,5 bis 0,7 mm: ±0,05 mm, 1,0 mm: ±0,07 mm
• 1,5 mm: ±0,10 mm, 2 bis 5 mm: ±7 %, 5 bis 30 mm: ±5 %, 30 bis 100 mm: ±3 %

Kommutatormikanit liegt deutlich enger, weil die Lamellenteilung des Kollektors davon abhängt: Pamica nennt -0,00/+0,02 mm bei höchstens 0,03 mm Spanne innerhalb einer Platte.

Mikanit verarbeiten: Stanzen mit Niederhalter, Biegen, Staub

Mikanit lässt sich stanzen, scheren, sägen, bohren und fräsen, aber es verhält sich im Werkzeug anders als Folie oder Pressspan. Die Platte ist ein Schichtstapel. Jede Kraft quer zur Schicht kann die Lagen trennen, und eine Delamination an der Schnittkante wird später zur elektrischen Schwachstelle (Top-Heater, Bearbeitung von Glimmer). Die Datenblätter von Hesselmann und Diel fordern deshalb ein Niederhaltesystem im Stanzwerkzeug: Die Platte wird um den Schnitt herum festgeklemmt, bevor der Stempel eintaucht, sonst platzt die Kante ab.

• Werkzeug: Glimmer ist abrasiv. Für Serien gehören Hartmetallschneiden oder beschichtete Werkzeuge ins Stanzwerkzeug, sonst wird die Kante nach wenigen tausend Hüben rau (SIDA).
• Biegen: Nur flexibles Mikanit lässt sich kalt formen, mit einem Radius von mindestens dem Zehnfachen der Dicke (SIDA). Hesselmann empfiehlt für Hülsen 150 °C für höchstens eine Minute. Starre Platten brechen beim Biegen, und der Laser hinterlässt eine Wärmeeinflusszone, die die Lagen lösen kann (Top-Heater).
• Staub: Glimmerstaub ist silikatisch. Sägen, Bohren und Fräsen brauchen Absaugung und Atemschutz (SIDA). Gestanzte Platten stauben kaum.
• Lagerung: trocken, silikongebundene Ware hält 24 Monate, epoxidgebundene 12 Monate, weil das Harz nachhärtet (SIDA).

Beim Stanzen und Formen verarbeiten wir Mikanitplatten von 0,1 bis 3,0 mm bis zu einer Teilegröße von 1.000 x 2.000 mm. Für Muster und Kleinserien arbeiten wir mit Bandstahlschnitt, für enge Toleranzen und hohe Stückzahlen mit Vollstahlwerkzeugen auf dem Stanzautomaten, bei Glimmer immer mit Niederhalter. Mikanitfolie und flexibles Mikanit von der Rolle schneiden wir im Scherschnitt auf Breiten von 5 bis 1.600 mm mit ±0,1 mm.

Wo Mikanit eingesetzt wird: vom Toaster bis zur Traktionsmaschine

Mikanit sitzt überall dort, wo Strom und Hitze am selben Bauteil anliegen und kein organischer Isolierstoff mehr durchhält. Die Anwendungen folgen der Temperatur:

• Heizdrahtträger in Haartrocknern, Toastern, Heizlüftern und Wäschetrocknern: Platten von 0,3 bis 1,0 mm, um die ein NiCr- oder FeCrAl-Draht gewickelt wird (SIDA, Heater Technology). Welche weiteren Isolierteile in Backofen und Trockner stecken, zeigt der Beitrag zur Weißen Ware, unsere Fertigung dafür steht unter Haushaltsgeräte.
• Flächenheizelemente für Werkzeuge und Verpackungsmaschinen: ein Heizleiter aus NiCr 80/20 zwischen zwei Mikanit-Deckplatten, 1,5 bis 2 mm dick, bis 400 °C und 4 W/cm² (IHP Heating), mit Phlogopit bis 450 °C und 5 W/cm² (Freek).
• Kommutatoren in Gleichstrom- und Traktionsmotoren: geschliffene Lamellen mit 91,5 bis 92 % Glimmeranteil (Cogebi, Traktion).
• Hochspannungsmaschinen und Umrichterantriebe: Glimmer ist der einzige gängige Isolierstoff, den Teilentladungen nicht erodieren. Was Korona mit Folie und Papier macht, steht im Beitrag zur Koronaentladung.
• Induktionstiegelöfen: Glimmerfolie bis 1.200 °C als Spulenisolierung (Hesselmann SI).
• Batteriesysteme: Glimmerplatten als Barriere zwischen Zellen und Modulen, die einen Thermal Runaway kurzzeitig über 800 °C aushalten müssen, beschrieben im Beitrag zur thermischen Isolation in Batteriesystemen.

Mikanit oder Nomex, Mikanit oder Glimmerband: wann welcher Werkstoff

Der häufigste Einwand gegen Mikanit lautet, es sei zu spröde und zu teuer für Serienteile. Das stimmt unterhalb von 250 °C. Dort erledigen Nomex bis 220 °C und Kapton bis 240 °C dieselbe Aufgabe, lassen sich falzen und kosten je Teil weniger. Oberhalb von 250 °C kippt die Rechnung: Von den organischen Werkstoffen bleiben nur PTFE und Polyimid mit begrenzter Standzeit, ab 300 °C allein das Mineral. Die Sprödigkeit beherrscht ein Werkzeug mit Niederhalter, und bei 0,3 bis 1,0 mm Dicke ist das Teil im Gerät nicht biegebelastet.

Die zweite Verwechslung betrifft das Glimmerband: Wer ein Teil nach Zeichnung braucht, landet beim Mikanit. Wer eine Wicklung isoliert, landet beim Band.

Wie GOBA Mikanit zu Isolierteilen verarbeitet

Wir führen Glimmer als Platte und als Mutterrolle und fertigen daraus Stanzteile, Streifen und Zuschnitte nach Ihrer Zeichnung: Heizdrahtträger und Deckplatten für Heizelemente, Trennlagen für Weiße Ware, Barrieren auf Zellkontur für Batteriemodule und Hülsen aus flexiblem Mikanit. Die Wahl zwischen Muskovit und Phlogopit, zwischen starr und flexibel treffen wir mit Ihnen anhand von Dauertemperatur, Spannung bei Betriebstemperatur und Geometrie. Unser Sortiment an Glimmerwerkstoffen, Aramidpapieren, Polyimidfolien und Laminaten steht unter Isoliermaterialien.

Für eine Anfrage brauchen wir drei Angaben: die Dauertemperatur am Bauteil, die Prüfspannung und die Zeichnung mit Dicke und Toleranz. Schicken Sie uns die Zeichnung, wir prüfen Werkzeug und Sorte und nennen Ihnen den Preis je Teil für Muster und Serie.

FAQ zu Mikanit

Welche Temperatur hält Mikanit aus?

Das hängt von Glimmerart und Binder ab. Silikongebundenes Heizmikanit aus Muskovit trägt 500 °C dauerhaft und 800 °C kurzzeitig, aus Phlogopit 700 °C dauerhaft und 1.000 °C kurzzeitig (Hesselmann, Diel, Monoco). Kommutator- und Formmikanit mit Schellack, Alkyd oder Epoxid enden beim Binder, also bei 130 bis 155 °C (Asheville Mica).

Was ist der Unterschied zwischen Muskovit- und Phlogopit-Mikanit?

Muskovit ist silbergrau, elektrisch stärker (über 25 kV/mm starr) und mechanisch zäher (Zug 140 bis 150 N/mm²), beginnt aber ab etwa 600 °C zu kalzinieren und ist deshalb auf 500 °C Dauer begrenzt. Phlogopit ist bernsteinfarben, verliert bis 1.000 °C weniger als 5 % Masse und trägt 700 °C dauerhaft, dafür mit niedrigerer Festigkeit und fast vierfacher Wärmeausdehnung. Unter 500 °C empfehlen wir Muskovit, darüber Phlogopit.

Welche Durchschlagsfestigkeit haben Mikanitplatten?

Starre Mikanitplatten sperren bei 20 °C über 20 kV/mm bis 2 mm Dicke und über 25 kV/mm darüber, geprüft nach IEC 60243 (Diel, Hesselmann). Bei 400 °C bleiben 13 kV/mm, bei 600 °C 10 kV/mm (Monoco). Dicke Platten sperren je Millimeter weniger: 3 mm halten nur noch 5 bis 8 kV/mm (SIDA).

Lässt sich Mikanit stanzen und biegen?

Stanzen ja, mit einem Niederhalter im Werkzeug, der die Platte um den Schnitt festklemmt, sonst platzt die Kante ab. Wir stanzen Mikanit von 0,1 bis 3,0 mm bis 1.000 x 2.000 mm mit Bandstahlschnitt oder Vollstahlwerkzeug. Biegen geht nur mit flexiblem Mikanit, kalt mit einem Radius von mindestens dem Zehnfachen der Dicke. Starre Platten brechen beim Biegen.

Was ist der Unterschied zwischen Mikanit und Glimmerband?

Beide bestehen aus Glimmerpapier. Mikanit ist die im Werk fertig gehärtete, steife Platte, die gestanzt und als Formteil eingebaut wird. Glimmerband ist das flexible Produkt auf Glasseide oder PET-Folie, das im Motorenwerk um Spulen und Leiter gewickelt und danach im Vakuum mit Harz getränkt wird. Für ein Teil nach Zeichnung ist Mikanit der Werkstoff, für eine Wicklung das Band.

Ist Mikanit ein Asbest-Ersatz und ist der Staub gefährlich?

Mikanit hat Asbestplatten in Heizgeräten weitgehend ersetzt, weil Glimmer dieselbe Hitze verträgt, aber keine lungengängigen Fasern bildet. Die Hersteller stufen die Platten als gesundheitlich unbedenklich nach EG-Richtlinie ein und erreichen UL94 V-0 (Hesselmann). Beim Sägen, Bohren und Fräsen entsteht silikatischer Staub, der abgesaugt werden muss (SIDA), gestanzte Teile stauben kaum.