Isolierstoff

Isolierstoff (auch Isoliermittel) ist ein nicht oder schwach leitfähiges Material zur Hinderung des (elektrischen) Stromflusses zwischen spannungsführenden und nicht Spannung führenden leitfähigen Teilen sowie der Umgebung (Personen, Sachen, Stoffe) in der Elektrotechnik. Aus Isolierstoffen werden Isolatoren oder auch die Isolation (z. B. bei Kabeln) hergestellt.

Im Alltag wird der Begriff Isolierstoff oft fachsprachlich falsch für Dämmstoffe benutzt, die eine Energie- oder Stoffübertragung behindern sollen, beispielsweise Wärme (Wärmedämmung), Schall (Schalldämmung) oder auch Wasserdampf (z. B. Anstrichstoffe) und Wasser (Bauwerksabdichtung).

Elektrische Isolierstoffe

Hochspannungsisolator aus Keramik

Elektrische Isolierstoffe haben einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand (min. 10¹⁰ Ω·cm) und sind somit Nichtleiter. Weiterhin zeichnen sie sich durch eine hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit und ein geringes Wasseraufnahmevermögen aus. Weitere Anforderung sind je nach Anwendungsbereich mechanische Festigkeit und Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen.

Weitere Eigenschaften sind eine hohe Kriechstromfestigkeit und thermische Belastbarkeit. Die thermische Belastbarkeit wird durch Isolierstoffklassen angegeben.

Eine der ersten technisch verwendeten elektrischen Isolierstoffe Mitte des 19. Jahrhunderts war Guttapercha, der eingetrocknete Milchsaft des im malaiischen Raum heimischen Guttaperchabaumes, welcher im Bereich der damals entstehenden Telegrafenleitungen eingesetzt wurde. Heutige Isolierstoffe sind primär verschiedenartige Kunststoffe, technische Keramiken, ölgetränkte Spezialpapiere und Glas. Letztere Isolierstoffe finden primär Anwendung im Hochspannungsbereich.

Beispiele

Kabelisolation aus verschiedenen Kunststoffen

• Technische Keramik, z. B.:
  • Steatit, Porzellan (Isolatoren, Strom-Durchführungen)
  • Aluminiumoxid-Keramik
• Thermoplast, z. B.:
  • Polyethylen bzw. PE (Koaxialkabel, Telefon- und Netzwerkkabel, Hochspannungskabel)
  • Polyvinylchlorid bzw. PVC (Kabel)
  • Polytetrafluorethylen bzw. PTFE (hochbeanspruchte, verlustarme Kabel und Bauteile, Hochfrequenz-Isolatoren)
  • Polyester (PE) bzw. Polycarbonate (PC) (Kabel, Kondensatoren, Isolation für Wickeldrähte)
• Duroplaste, z. B.:
  • Hartpapier (Leiterplatten-Basismaterial), Phenoplast, Bakelit (Gehäuse und Klemmen)
  • Hartgewebe (Elektromotoren und -generatoren)
  • Epoxidharz (Verguss, Umhüllungen) und Epoxidharz-Faserverbundwerkstoffe (Leiterplatten-Basismaterial)
  • Melaminharz (Aminoplast)
  • Polyurethanharz (Lacke, Verguss-Bauteile, Isolation für Wickeldrähte)
• Öle
  • Silikonöl
  • Chlordiphenyl (nicht mehr zulässig)
  • Transformatorenöl in Leistungsschalter, Leistungstransformatoren, Leistungskondensatoren, Ölkabel.
• Elektroisolierpapier
• Glas
• Glimmer

Supraisolator-Effekt

Analog zum Supraleiter gibt es bei Temperaturen um den absoluten Nullpunkt den Effekt, dass der elektrische Widerstand mancher (Supra)-Leiter um mehrere Größenordnungen ansteigt. Dies kann sich bis zum kompletten Verschwinden des elektrischen Leitwertes steigern, derartige Materialien bezeichnet man auch als Supraisolator (engl. superinsulator).^[1][2]

Einzelnachweise

1. ↑ Valerii M. Vinokur, Tatyana I. Baturina, Mikhail V. Fistul, Aleksey Yu. Mironov, Mikhail R. Baklanov, Christoph Strunk: Superinsulator and quantum synchronization. In: Nature. 452, Nr. 7187, 2008, S. 613-615, doi:10.1038/nature06837.
2. ↑ Ute Kehse:Plötzlicher Widerstand. Auf:wissenschaft.de, zuletzt geprüft am 7. April 2008.