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Fachbegriffe aus der Elektrotechnik
Was versteht man unter Isolierwerkstoff

Ein Isolierwerkstoff ist ein elektrisch nicht leitender Werkstoff.

Isolierwerkstoff

(Symbolbild: aleks-p/stock.adobe.com)

Isolierwerkstoffe sind in der Elektrotechnik mindestens ebenso wichtig wie die Leiterwerkstoffe. Schließlich sollen Isolierwerkstoffe bewirken, dass

  • elektrische Ströme nur in bestimmten Strombahnen fließen und es nicht zu Durch- oder Überschlägen kommt (Funktionsisolierung) und dass
  • Menschen sowie Nutztiere blanke Teile mit gefährlichen elektrischen Spannungen nicht berühren können (Schutzisolierung).

Deshalb müssen Isolierwerkstoffe einen möglichst hohen elektrischen Widerstand bzw. eine hohe elektrische Durch- und Überschlagfestigkeit haben.

Darüber hinaus sollen Isolierwerkstoffe gut bearbeitbar, form- und temperaturbeständig, flammwidrig1) und selbstverlöschend, wasser-, säure- und ölbeständig, genügend mechanisch widerstandsfähig gegen Zug- und Druckbelastung, Stoß, Schlag, Biegen sowie Verdrehen und zu alledem möglichst noch preisgünstig sein.

Schließlich dürfen Isolierwerkstoffe nicht korrosionsbegünstigend auf Metalle wirken. Aus diesem Grund wurden früher die mit schwefelhaltigem Weichgummi2) isolierten Kupferleiter, z. B. von Gummiaderleitungen NGA, verzinnt.

Kein natürlicher oder künstlich hergestellter Isolierwerkstoff erfüllt die vorgenannten Eigenschaften gleichzeitig, dauerhaft und in gleichem Maße gut. Deshalb gibt es verschiedenartige Isolierwerkstoffe auf dem Markt. Ständig kommen neue, bessere hinzu, die für den jeweiligen Anwendungsfall fachkundig ausgewählt werden müssen.

Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (PE), vernetztes Polyethylen (VPE), Polypropylen (PP), Polystyren (PS, früher Polystyrol) und Polyamid (PA) sind Isolierwerkstoffe, die beim Erwärmen erweichen und plastisch verformbar werden, ohne dabei ihre chemische Zusammensetzung zu verändern. Diese Kunststoffe, die durch Temperaturerhöhung aus dem zähharten in einen plastisch verformbaren Zustand mit leichter Verarbeitbarkeit überführt werden können, wurden früher – und werden vielfach noch heute – Thermoplaste genannt. Bei den sog. Duroplasten hingegen härtet die zunächst flüssige oder plastische Kunststoffmasse zu einem starren Erzeugnis aus, z. B. zu einem Gehäuse, das die einmal gegebene Form unabhängig von der Temperatur beibehält. Durch das Beimischen von Harzträgern oder Füllstoffen, z. B. Glasfasern oder Holzmehl, werden insbesondere die mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Duroplaste, beispielsweise Phenolplaste (Bakelite3)), Aminoplaste, Polyester- und Epoxidharze, maßgeblich bestimmt.

Zum Isolieren der elektrischen Leiter von Kabeln und Leitungen für feste Verlegung werden schon seit Langem überwiegend thermoplastische (wärmeverformbare) Kunststoffe verwendet. Nur noch sehr selten kommen Faserstoffe, z. B. Baumwolle, Hanf, Jute oder Papier, als elektrischer lsolierwerkstoff zur Anwendung, denn diese sind wasseranziehend (hygroskopisch) und müssen deshalb gut gegen Feuchtigkeit geschützt werden. Gegenwärtig verwendet man Faserstoffe praktisch nur noch als Träger isolierender Tränkungsmittel oder als Füllstoff.

Durch Beimengungen bestimmter Stoffe, z. B. Grafit, mit Silber beschichtete Glaskügelchen, Edelstahlflocken oder 
-fasern, verlieren Kunststoffe ihre vergleichsweise hohe Isolierfähigkeit und werden je nach Art und Dosierung der Füllstoffe – meist nur einige Volumenprozente – mehr oder weniger leitfähig. Elektrisch leitende Kunststoffe (Polymere) finden z. B. als hauchdünne Folien oder durch Aufdampfen aufgebrachte „halb leitende“ Schichten insbesondere Anwendung

  • zur Ableitung oder Vermeidung elektrostatischer Aufladungen,
  • zur Abschirmung hochfrequenter elektrischer bzw. elektromagnetischer Felder,
  • als Sensormaterial in der Mess- und Regelungstechnik sowie
  • zur Steuerung und Homogenisierung des elektrischen Felds in Hochspannungskabeln.

Ihre elektrische Leitfähigkeit ist freilich um viele Zehnerpotenzen niedriger als z.B. die Leitfähigkeit von Metallen. Das gilt im Übrigen auch für die in den 80er Jahren des vorigen Jahrhunderts entdeckten intrinsisch, d. h. selbst (von innen her) leitenden Kunststoffe.

Porzellan gehört zu den keramischen Isolierstoffen nach DIN EN 60672-1 (VDE 0335 Teil 1). Sie werden aus gebrannten Erden hergestellt und besitzen eine hohe elektrische Kriechstrom- sowie Durchschlagfestigkeit.

Porzellan ist nicht hygroskopisch, vollkommen wetter- und wärmebeständig sowie zug- und druckfest, leider aber sehr spröde. Es wird als Isolierwerkstoff überwiegend zur Herstellung von Isolatoren verwendet.

Autor: R. Müller

Dieser Beitrag ist in unserem Facharchiv nachzulesen.


1) Flammwidrig werden nach IEC 60332-3 Kabel (Leitungen) bezeichnet, wenn sie nach dem Entfernen einer Zündflamme nur noch für kurze Zeit über eine geringe Strecke weiterbrennen und dann von selbst verlöschen. Hierzu gehören auch PVC-ummantelte Kabel (Leitungen); sie wirken in der Brandphase brandhemmend.

2) Der künstlich hergestellte (synthetische) Weichgummi mit 10 % Schwefelgehalt wurde damals Buna (Abk. für ButadienNatrium) genannt.

3) Bakelit ist nach dem US-Amerikaner Bakeland benannt. Er entdeckte als Erster das besondere Verhalten dieser Pressmasse bei deren Herstellung.

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