Was ist das Ausgasungsphänomen?

Wussten Sie, dass viele Materialien verschiedene Arten von Gasen , die unter bestimmten Bedingungen in die Luft freigesetzt werden können?

Für Batterie- und Speichertests entdecken Sie die FDM Batterietestkammer, die für Tests unter kontrollierten Bedingungen entwickelt wurde.

Ausgasung bezeichnet, und heute sprechen wir über die Bedeutung von Ausgasungsprüfungen in einigen Industriezweigen.

Was versteht man unter Ausgasung?

Ausgasung ist die allmähliche Freisetzung von Gasen, die zuvor aufgrund von Faktoren wie Feuchtigkeit, Wärme und niedrigem Druck in einem Material eingeschlossen waren.

Nicht alle Materialien neigen in gleicher Weise zur Ausgasung.

Zu den Materialien, die am ehesten zur Ausgasung neigen, gehören Lösungsmittel, Weichmacher, Harze, Klebstoffe, Farben und Polymere; Metalle hingegen zählen zu den am wenigsten anfälligen.

Entscheidend ist die Molekularstruktur des Materials: Je kompakter und stabiler sie ist, desto weniger Gas setzt sie bei extremen Umweltbedingungen frei.

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Warum die Ausgasung wichtig ist.

Die Entgasung ist in der Raumfahrtindustrie Luft- und aus zwei Gründen von entscheidender Bedeutung

Umgebungen mit niedrigem Druck und extremen Temperaturen – wie sie beispielsweise in einem Raumschiff herrschen – ideale Bedingungen für das Auslösen dieses Phänomens darstellen.

Zweitens, weil die bei der Ausgasung freigesetzten Partikel die für den Betrieb des Fahrzeugs notwendigen elektronischen Geräte beeinträchtigen können

Aus diesem Grund ist es notwendig, viele Bauteile in der Luft- und Raumfahrtindustrie dem Ausgasungstest zu unterziehen.

Wozu dient der Ausgasungstest und wie funktioniert er?.

Wir haben festgestellt, dass alle Materialien in gewissem Maße ausgasen, manche jedoch weniger als andere. Der Ausgasungstest hilft uns, dieses Verständnis zu vertiefen und herauszufinden, welche Kunststoffe, Polymere, Lösungsmittel, Klebstoffe und Lacke im Fahrzeugbau am wenigsten Gase freisetzen.

Der Test besteht aus zwei Phasen.

Zunächst wird die zu testende Probe in eine Thermo-Vakuum-Kammer oder in eine Klimakammer gegeben, d. h. in eine isolierte Umgebung, in der die Parameter Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit und Luftdruck verändert werden.

Die freigesetzten Gase werden anschließend mittels Infrarotspektroskopie oder Massenspektroskopie untersucht, um die Menge und Qualität der betreffenden Gase genau zu bestimmen.

Auf diese Weise wird es möglich sein, die Materialien auszuwählen, die die geringste Gasfreisetzung pro Oberfläche aufweisen.

Der wichtigste internationale Standard , der die üblicherweise zur Durchführung des Ausgasungstests verwendeten Verfahren beschreibt, ist ASTME595.

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Die FDM-Umweltkammer für Ausgasungsprüfungen

Die Ausgasungsprüfverfahren beinhalten sehr hohe Temperaturen und relative Luftfeuchtigkeiten, wie z. B. die Einwirkung von 125 °C über 24 Stunden und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit über den gleichen Zeitraum.

Aus diesem Grund gibt es kein besseres Instrument als die FDM-Umweltkammer, die auf sogenannte Extremklimatests spezialisiert ist.

Um den Druck zu testen , benötigen Sie allerdings die Thermo-Vakuum-Kammer, die wir hier bereits erwähnt haben.

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Referenzstandards

• ASTM E595 — Test zur Bestimmung des Gesamtmasseverlusts und der Ausgasung der gesammelten flüchtigen kondensierbaren Stoffe
• ECSS-Q-ST-70-02C — Thermischer Vakuumausgasungstest für Weltraummaterialien
• NASA-STD-6016 – Standardanforderungen an Materialien und Prozesse für Raumfahrzeuge
• SEMI F21 — Klassifizierung von luftgetragenen molekularen Verunreinigungen (AMC) für Halbleiter
• ISO 14644-8 — Reinräume — Klassifizierung der luftgetragenen molekularen Kontamination (AMC)

Autoritative Quellen

• NASA-Ausgasungsdatenbank – Öffentliche Datenbank mit über 35.000 getesteten Materialien gemäß ASTM E595.
• ESA ESMAT Ausgasungsdatenbank – Referenz der Europäischen Weltraumorganisation für qualifizierte Materialien.
• ASTM E595-Standard.

Häufig gestellte Fragen zur Ausgasung

Was ist Ausgasung und warum stellt sie ein Problem dar?

AusgasungFreisetzung flüchtiger Moleküle (Weichmacher, Lösungsmittelreste, absorbierte Feuchtigkeit, Additive) aus Polymerwerkstoffen, Klebstoffen und Lacken bei Einwirkung von Vakuum oder hohen Temperaturen. Im Weltraum kondensieren diese Moleküle auf kalten optischen Oberflächen, Detektoren und Solarzellen und verursachen irreversible Schäden. In Reinräumen der Halbleiterindustrie führen sie zu AMC-Kontaminationen und damit zu Chipdefekten. In Medizinprodukten kann es zur Freisetzung nicht biokompatibler Substanzen kommen.

Welche Grenzwerte gelten gemäß ASTM E595 für Raumfahrtmaterialien?

Zwei Messgrößen werden nach 24 Stunden bei 125 °C im Vakuum erfasst: Gesamtmasseverlust (TML) ≤ 1,0 % der Ausgangsmasse; Menge der gesammelten flüchtigen kondensierbaren Stoffe (CVCM) ≤ 0,1 % auf der Kühlfallenplatte bei 25 °C. Für einige strenge Normen (z. B. Teleskope, Weltraumoptik) wird ein CVCM-Wert von ≤ 0,01 %. Ein dritter Parameter, die Wasserdampfrückgewinnung (WVR), misst die Feuchtigkeitsaufnahme nach dem Test. NASA und ESA führen öffentliche Datenbanken mit qualifizierten Materialien.

Wie lässt sich die Ausgasung bei der Produktion reduzieren?

Gängige Verfahren: Vorbehandlung vor der Montage (24–48 Stunden bei 80–125 °C im Vakuum zur Entfernung flüchtiger Bestandteile); Auswahl ausgasungsarmer Materialien (RTV-S691-Silikon, Klebstoffe der Serie Epo-Tek 301, Kapton-Polyimid); Versiegelung mit Barrierebeschichtungen (Parylen, PECVD-SiO₂); N₂- Spülung während der Montage zur Reduzierung von Feuchtigkeitskontamination. Für kritische Optiken und Sensoren wird eine thermische Vakuumkonditionierung vor der Auslieferung eingesetzt .

Welche Prüfungen ergänzen E595?

Zur vollständigen Charakterisierung: (1) GC-MS der Fallen zur Identifizierung Molekülspezies in CVCM; (2) VCM (flüchtige kondensierbare Materialien) ECSS-Q-ST-70-29 mit verlängerter Ausheizzeit; (3) Restgasanalyse (RGA) während der thermischen Vakuumbehandlung zur Echtzeitüberwachung; (4) ASTM E1559 zur Bestimmung der Kontaminationsrate auf dem Kollektor mit QCM (Quarzkristallmikrowaage). FDM fertigt thermische Vakuumkammern für Ausgas- und Temperaturwechseltests.