Das Beschlagen von Linsen wird nicht zwangsläufig nur durch das verwendete Silikon-Grundöl verursacht. Niedermolekulare Siloxane, Restlösemittel, Nebenprodukte der Vernetzung, unvollständig ausgehärtete Silikonmassen sowie andere organische Stoffe aus dem Montageprozess können sich bei Erwärmung freisetzen und anschließend auf kühleren Linsen- oder Sensoroberflächen kondensieren.

Die richtige Vorgehensweise besteht darin, zunächst die Kontaminationsquelle zu bestimmen. Erst danach sollte entschieden werden, ob ein niedrigflüchtiges Silikonöl eingesetzt oder die gesamte Formulierung und der Verarbeitungsprozess angepasst werden müssen.

Zunächst die Herkunft des Beschlags ermitteln

Folgende mögliche Quellen sollten getrennt untersucht werden:

1. Silikon-Grundöl oder weichmachende Bestandteile

2. Vergussmassen, Dichtstoffe oder Beschichtungen

3. Vernetzer, Katalysatoren und weitere Additive

4. Reinigungsmittel, Trennmittel und Montageklebstoffe

5. Kunststoffe, Schaumstoffe und Kabelbaum-Materialien

6. Unvollständige Aushärtung oder unzureichendes Tempern und Entgasen

Wird lediglich das Silikonöl ersetzt, ohne die tatsächliche Kontaminationsquelle zu identifizieren, kann das Beschlagproblem weiterhin auftreten.

Warum kann es trotz normgerechter Flüchtigkeitswerte zu Beschlag kommen?

Die übliche Flüchtigkeit wird normalerweise als Massenverlust eines Materials unter festgelegten Temperatur- und Zeitbedingungen bestimmt. Beim Beschlagen einer Linse geht es dagegen darum, ob flüchtige Bestandteile migrieren und auf einer kühleren Oberfläche kondensieren.

Beide Kennwerte stehen miteinander in Zusammenhang, sind jedoch nicht gleichbedeutend. Bei optischen Systemen und geschlossenen elektronischen Geräten sollten daher zusätzlich Fogging- oder Kondensatprüfungen durchgeführt werden. Dabei müssen die tatsächliche Temperatur, die Alterungsdauer, der Grad der Kapselung und die Position der Kondensationsfläche berücksichtigt werden.

Welche Materiallösungen kommen infrage?

Niedrigflüchtiges Methylsilikonöl

Niedrigflüchtiges Methylsilikonöl eignet sich für Anwendungen, in denen elektrische Isolation, Schmierung, Dämpfung oder ein Basisöl für Formulierungen erforderlich sind und gleichzeitig der Gehalt an niedermolekularen Bestandteilen sowie der Verdampfungsverlust begrenzt werden müssen.

Die geeignete Viskosität sollte anhand der Anforderungen an Fließverhalten, Eindringvermögen, Dosierbarkeit und Verarbeitung ausgewählt werden.

Niedrigflüchtiges Vinylsilikonöl

Niedrigflüchtiges Vinylsilikonöl kann in additionsvernetzenden Silikonformulierungen eingesetzt werden. Vinylgehalt, Viskosität, Flüchtigkeitskontrolle und Vernetzungssystem müssen jedoch aufeinander abgestimmt sein. Eine Auswahl allein anhand der Bezeichnung „Vinylsilikonöl“ ist nicht ausreichend.

Fogging-arme Silikonsysteme

Stammt die Kontamination aus der ausgehärteten Silikonmasse, reicht ein Austausch des Grundöls möglicherweise nicht aus. In diesem Fall müssen gegebenenfalls auch Basispolymer, Vernetzer, Katalysatorsystem, Additive und Aushärtungsbedingungen angepasst werden.

Bei marktüblichen fogging-armen Silikonprodukten wird die geringe Nebelbildung normalerweise als eigenständige Produkteigenschaft ausgelegt und nicht lediglich über die Viskosität definiert.

Welche Einsatzbedingungen müssen geklärt werden?

Vor der Materialauswahl sollten mindestens folgende Informationen vorliegen:

• Langfristige Betriebstemperatur und maximale Temperatur bei der thermischen Alterung

• Vollständig geschlossenes System oder Betrieb unter Vakuum

• Tatsächliche Temperatur der kontaminierten Oberfläche

• Verwendung des Materials im flüssigen oder im ausgehärteten Zustand

• Möglicher Kontakt mit Linsen, Kameras, Sensoren oder elektrischen Kontakten

• Zusammensetzung des derzeit verwendeten Materials und Aushärtungsbedingungen

• Zeitpunkt und Ort der Beschlagbildung sowie Zusammensetzung des Belags

Wenn diese Bedingungen nicht bekannt sind, sollte kein bestimmter Produkttyp direkt empfohlen werden.

Häufige Fehler bei der Materialauswahl

• Nur die Viskosität des Silikonöls zu betrachten und niedermolekulare Bestandteile zu ignorieren

• Niedrige Flüchtigkeit automatisch mit geringem Fogging gleichzusetzen

• Nur einzelne Rohstoffe statt des vollständig ausgehärteten Systems zu prüfen

• Nach einer verkürzten Aushärtungszeit sofort eine thermische Alterungsprüfung durchzuführen

• Keine Blindprobe und keine Vergleichsproben mit einzelnen Materialien einzurichten

• Ohne Nachweis davon auszugehen, dass die Kontamination vom Silikonmaterial stammt

Empfohlene Vorgehensweise bei der Ursachenanalyse

Zunächst sollte das Erscheinungsbild des Belags untersucht und bei Bedarf eine Analyse seiner Zusammensetzung durchgeführt werden. Anschließend sind das Grundöl, die Silikonmasse und andere Montagematerialien getrennt zu prüfen.

Danach sollten die infrage kommenden Systeme unter festgelegten oder simulierten Einsatzbedingungen einer thermischen Alterungs- und Kondensationsprüfung unterzogen werden. Abschließend sind elektrische Isolation, Haftung, Härte, Spannungsverhalten und Langzeitstabilität zu überprüfen.

Als Anbieter von Lösungen entlang der gesamten Silikon-Wertschöpfungskette kann IOTA SILICONE OIL (Anhui) CO., LTD. anhand der Betriebstemperatur, der Kapselungsbedingungen, der optischen Empfindlichkeit und des Vernetzungssystems geeignete niedrigflüchtige Methylsilikonöle, Vinylsilikonöle und weitere Silikonmaterialien vorauswählen.

Die endgültige Lösung sollte anhand vollständiger Bauteile oder unter realitätsnah simulierten Einsatzbedingungen validiert werden.

Häufig gestellte Fragen

Wird das Beschlagen einer Linse immer durch Silikonöl verursacht?

Nein. Auch Dichtstoffe, Vergussmassen, Kunststoffe, Reinigungsmittel und Montagehilfsstoffe können kondensierbare Substanzen freisetzen.

Kann ein niedrigflüchtiges Silikonöl Fogging vollständig verhindern?

Das kann ohne entsprechende Prüfung nicht zugesichert werden. Niedrige Flüchtigkeit und geringes Fogging werden mit unterschiedlichen Prüfverfahren und unter unterschiedlichen Bedingungen bewertet. Eine Validierung unter simulierten Einsatzbedingungen bleibt erforderlich.

Bedeutet eine höhere Silikonölviskosität automatisch eine geringere Flüchtigkeit?

Die Viskosität kann als Anhaltspunkt dienen, ersetzt jedoch weder die Bestimmung niedermolekularer Bestandteile noch eine Flüchtigkeitsprüfung unter festgelegten Bedingungen.

Warum muss die vollständig ausgehärtete Silikonmasse geprüft werden?

Ein spezifikationsgerechtes Grundöl bedeutet nicht automatisch, dass auch Vernetzer, Additive, Restlösemittel und Vernetzungsnebenprodukte die Anforderungen an geringe Nebelbildung erfüllen.

Kann in Vakuumanlagen gewöhnliches niedrigflüchtiges Silikonöl direkt eingesetzt werden?

Eine Auswahl allein anhand der Produktbezeichnung ist nicht empfehlenswert. In Vakuumanwendungen müssen zusätzlich Ausgasung, kondensierbare flüchtige Bestandteile und das zulässige Kontaminationsniveau der Anlage berücksichtigt werden.

Welche Informationen werden für die Ursachenanalyse benötigt?

Mindestens erforderlich sind eine Materialliste, die Bedingungen der thermischen Alterung, der Kapselungszustand, der Aushärtungsprozess sowie Ort und Zeitpunkt der Beschlagbildung.