Isolierstoffe

Isolierstoffe,

 

Sammelbezeichnung für Materialien zur Isolation gegen Feuchtigkeit (Sperrstoffe), zur Wärmedämmung (Wärmedämmstoffe), zur Schalldämmung oder -dämpfung (Schalldämmstoffe) sowie im engeren Sinn gegen elektrischen Strom.

 

Als elektrische Isolierstoffe werden feste, flüssige oder gasförmige Stoffe verwendet, die eine galvanische Trennung von elektrisch leitenden oder leitfähigen Teilen in elektrotechnischen Konstruktionen bewirken. Sie werden besonders durch ihren elektrischen Widerstand (elektrische Leitfähigkeit, dielektrische Verluste, Wärmebeständigkeit) und ihre Durchschlagfestigkeit gekennzeichnet. Der spezifische Durchgangswiderstand liegt bei den meisten elektrischen Isolierstoffen zwischen 10¹¹ und 10¹⁷ Ωcm und nimmt mit steigender Temperatur ab. Der Oberflächenwiderstand ist nicht nur vom Material, sondern auch von der Luftfeuchtigkeit sowie von Verschmutzung und Form des Isolators abhängig. Der dielektrische Verlustfaktor ist ein Maß für die Erwärmung und damit für Leistungsverluste, die in einem Kondensator mit dem Isolierstoff als Dielektrikum auftreten. Alle festen Isolierstoffe dürfen nur bei Beanspruchung unterhalb ihrer Durchschlagfestigkeit verwendet werden, da mit dem Durchschlag ihr Isoliervermögen verloren geht. Außer guter Isolierfähigkeit werden von den meisten Isolierstoffen auch bestimmte mechanische Eigenschaften verlangt, z. B. hohe Festigkeit, Witterungs- und gute Wärmebeständigkeit. Für die Maschinen- und Geräteisolierung werden die Isolierstoffe in Temperaturbeständigkeitsklassen eingeteilt. Sie reichen von der Klasse Y (Baumwolle, Kunstseide, Papier u. a.; höchstzulässige Dauertemperatur 90 ºC) über A, E, B, F, H bis C (Glimmer, Glas u. a. für Dauertemperaturen über 180 ºC). Neben der Temperaturbeständigkeit ist auch die Brennbarkeit ein wichtiges Beurteilungskriterium.

 

Anorganische feste Isolierstoffe sind Glimmer, Porzellan, Gläser und Steatit (Speckstein, und daraus hergestellte keramische Isolierstoffe). Die in der Elektrowärmetechnik geforderte hohe Temperaturbeständigkeit besitzen Cordierit-, Ton- und Schamotte-Isolierstoffe, durch hohe Festigkeit bis 1 000 ºC zeichnet sich Aluminiumoxid aus. Titandioxid und Bariumtitanat sind wegen ihrer hohen Dielektrizitätszahl bei Kondensatoren in der Hochfrequenztechnik verwendbar. Kunststoffe sind wegen ihrer guten elektrischen Eigenschaften und Verarbeitbarkeit als Isolierstoffe und Konstruktionswerkstoffe für elektrische Geräte von großer Bedeutung. Zu den ältesten Isolierstoffen gehören Formmassen auf Phenolharzbasis. Polyamide und Polycarbonat sind besonders geeignet, wenn neben den elektrischen Eigenschaften besondere mechanische Eigenschaften (z. B. Steifigkeit) gefordert werden. Zur Isolierung und Ummantelung von Drähten und Kabeln dient Polyäthylen, dessen Temperaturbeständigkeit durch Vernetzung mittels Elektronenstrahlen verbessert werden kann. Die Leitungsdrähte der Wicklungen von Transformatoren, Motoren u. a. werden mit Drahtlacken, vorzugsweise aus temperaturbeständigen Polyesterimiden, isoliert. Tränklacke (lösungsmittelhaltig), Tränkharze (lösungsmittelfrei) und Gießharze (z. B. modifiziertes Epoxidharz) sollen Wicklungen schützen und versteifen und die Wärmeabführung erleichtern.

 

Flüssige Isolierstoffe in Form von Isolieröl werden als Isolierstoffe und/oder als Dielektrikum in Hochspannungstransformatoren (Transformatorenöle), -schaltern (Schalteröle), -kabeln (Kabelöle) und in Kondensatoren (Kondensatoröle) eingesetzt. Verwendet werden v. a. niedrig viskose Mineralöle, von denen neben einer hohen Durchschlagfestigkeit eine hohe Alterungsbeständigkeit und gute Kälteeigenschaften (z. B. Fließfähigkeit bei —30 ºC) verlangt werden.

 

Gasförmige Isolierstoffe (z. B. Luft, Schwefelhexafluorid) werden in Schaltanlagen eingesetzt.