Bei explosionsgeschützten elektrischen Anwendungen werden Dämmstoffe – im Gegensatz zu allgemeineren Dämmstoffkategorien – in feste und flüssige Typen unterteilt, die speziell auf diese Anwendungen zugeschnitten sind.
Feste Dämmstoffe
Diese als “Festkörper-Isoliermaterialien” bezeichneten Stoffe bleiben unter Betriebsbedingungen fest. Zu dieser Kategorie gehören Materialien wie Isolierlack, die zunächst flüssig sind, sich aber beim Auftragen verfestigen.
Im Folgenden sind die üblicherweise verwendeten festen Dämmstoffe in explosionsgeschützten elektrischen Geräten aufgeführt.
| Werkstoffgüte | Relativer Tracking-Index (CTI) | Materialbezeichnung |
|---|---|---|
| I | 600 ≤ CTI | Keramik (glasiert), Glimmer, Glas |
| II | 400 ≤ CTI < 600 | Melamin-Asbest-Lichtbogen-Kunststoff, Silikon-organischer asbesthaltiger lichtbogenbeständiger Kunststoff, ungesättigter Polyester-Zuschlagstoff |
| III-a | 175 ≤ CTI < 400 | Polytetrafluorethylen-Kunststoff, Melamin-Glasfaser-Kunststoff, Epoxid-Glasfaser-Platte, deren Oberfläche mit einer lichtbogenbeständigen Farbe beschichtet ist |
| III-b | 100 ≤ CTI < 175 | Phenolharz |
Diese Werkstoffe werden anhand ihres Comparative Tracking Index (CTI) klassifiziert, einem Maß für ihre elektrische Oberflächenleistung. Ihre mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften können jedoch erheblich variieren, weshalb eine sorgfältige Auswahl unter Berücksichtigung der spezifischen Einsatzbedingungen erforderlich ist, einschließlich der Berücksichtigung von mechanischer Festigkeit, Wärmebeständigkeit und chemischer Beständigkeit.
Keramische (glasierte) Werkstoffe
Sie bestehen aus anorganischen, nichtmetallischen Isolierstoffen und werden durch das Sintern von Metalloxiden und sauerstofffreien Metallverbindungen hergestellt. Zu ihren Eigenschaften zählen ein Härtebereich von 1000 bis 5000 HV, eine Zugfestigkeit von 26 bis 36 MPa, eine Druckfestigkeit von 460 bis 680 MPa, Schmelzpunkte von über 2000 °C, eine geringe Wärmeausdehnung sowie eine hohe chemische Beständigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
Polytetrafluorethylen (PTFE)
Dieser Fluorkunststoff ist für den Langzeitbetrieb bei Temperaturen von -180 °C bis 260 °C geeignet. Er ist chemisch äußerst beständig, korrosionsbeständig, weist einen niedrigen Reibungskoeffizienten auf und hat einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten.
Phenolharz
Dieser duroplastische Kunststoff, im Handel als “Bakelit” oder “Phenolharzplatte” bekannt, hält Temperaturen von über 3000 °C stand und zeichnet sich durch hervorragende Feuerbeständigkeit und chemische Beständigkeit aus, ist jedoch spröde und nicht beständig gegen alkalische Korrosion.
Neben den genannten festen Isoliermaterialien kommen in explosionsgeschützten elektrischen Geräten in großem Umfang verschiedene feste Isolierstoffe zum Einsatz, darunter Kunststoffe zur Isolierung von Bauteilen sowie bestimmte Hilfsstoffe in explosionsgeschützten Motoren.
Flüssige Dämmstoffe
Damit sind isolierende Stoffe gemeint, die typischerweise in flüssiger Form vorliegen, wie beispielsweise Transformatoröl, sowie Materialien wie Isolierlack, der zur Imprägnierung von Spulen verwendet wird und der zwar nach bestimmten Behandlungen aushärtet, aber dennoch als flüssiges Isoliermittel gilt.
1. Transformatoröl
• Dieses Öl ist für explosionsgeschützte elektrische Anlagen wie Transformatoren unverzichtbar und muss bestimmte Normen erfüllen:
• Der Zündpunkt darf nicht unter 300 °C liegen.
• Flammpunkt nicht unter 200 °C (geschlossener Tiegel).
• Kinematische Viskosität von höchstens 1*10?? m²/s bei 25 °C.
• Durchschlagfestigkeit von mindestens 27 kV.
• Volumenwiderstand von mindestens 1*10??? m bei 25 °C.
• Pourpoint nicht über -30 °C.
• Säuregehalt (Neutralisationswert) bis zu 0,03 mg/g (Kaliumhydroxid).
Transformatoröl, bei dem es sich in erster Linie um ein mineralisches Isolieröl handelt, das aus Alkanen, Cycloalkanen und ungesättigten aromatischen Kohlenwasserstoffen besteht, bietet hervorragende Isolationseigenschaften und Alterungsbeständigkeit. Seine Verwendung in Bergbaumaschinen der Klasse I ist jedoch eingeschränkt, da sich seine Isolationseigenschaften bei längerem Einsatz möglicherweise verschlechtern.
2. Lack
Isolierlack wird zur Imprägnierung elektrischer Spulen in explosionsgeschützten Geräten verwendet und verbessert deren elektrische Isolationseigenschaften. Diese Lacke sind in lösungsmittelhaltiger und lösungsmittelfreier Form erhältlich und bestehen bei der lösungsmittelhaltigen Variante aus natürlichen oder synthetischen Harzen in Kombination mit verschiedenen Lösungsmitteln wie Benzol und Alkoholen, während die lösungsmittelfreie Variante aus synthetischen Harzen, Härtungsmitteln und aktiven Verdünnungsmitteln wie Styrol besteht.
Beide Lackarten bieten zahlreiche Optionen für unterschiedliche Anwendungsanforderungen und gewährleisten so eine optimale Anpassung an spezifische betriebliche Anforderungen.
