Die Kabelisolierung ist die nichtleitende Schicht, die den stromführenden Leiter elektrisch von benachbarten Leitern und von der Umgebung trennt. Sie sitzt als Aderisolierung direkt auf dem Leiter, der Kabelmantel darüber schützt mechanisch und chemisch. Welcher Werkstoff dafür taugt, entscheiden vier Kennwerte: die Dauergebrauchstemperatur, die Durchschlagfestigkeit, das Verhalten im Brand und die Beständigkeit gegen Öl, Chemie und Bewegung. PVC deckt den Standardfall bis 70 Grad Celsius ab, vernetztes Polyethylen erreicht 90 Grad, Silikon 180 Grad und PTFE 260 Grad.
Was ist eine Kabelisolierung?
Eine Kabelisolierung ist die extrudierte oder gewickelte Kunststoffschicht um einen elektrischen Leiter, die den Stromfluss auf den Leiter begrenzt und einen Durchschlag zur Umgebung verhindert. Der Fachbegriff trennt zwei Schichten, die im Alltag oft durcheinandergehen. Die Aderisolierung liegt unmittelbar auf dem Kupfer und übernimmt die elektrische Trennung, ihre Wandstärke richtet sich nach der Nennspannung. Der Kabelmantel umschließt alle Adern gemeinsam und arbeitet mechanisch: Er hält Abrieb, Öl, UV-Strahlung und Zug aus. Ein Werkstoff kann beides, PVC etwa dient als Aderisolierung und als Mantel, die Rezeptur unterscheidet sich aber deutlich.
Die Isolierung altert schneller als jedes andere Bauteil im Kabel. Kupfer verändert sich über Jahrzehnte kaum, der Kunststoff darum verliert durch Wärme, Sauerstoff und UV-Licht laufend Weichmacher und Molekülketten. Fällt ein Kabel aus, liegt es fast immer an der Isolierung.
Aufbau eines Kabels: fünf Schichten von innen nach außen
Ein mehradriges Kabel besteht von innen nach außen aus Leiter, Aderisolierung, Verseilung mit Füllelementen, Schirm und Mantel. Nicht jedes Kabel hat alle fünf Schichten, eine einfache Installationsleitung kommt ohne Schirm aus. Die Reihenfolge bleibt gleich.
Leiter
Der Leiter besteht meist aus blankem oder verzinntem Kupfer, bei Erdkabeln großer Querschnitte auch aus Aluminium. IEC 60228 teilt ihn in Klassen ein: Klasse 1 ist ein massiver Eindraht, Klasse 2 ein mehrdrähtiger Leiter für feste Verlegung, Klasse 5 ein feindrähtiger und Klasse 6 ein feinstdrähtiger Leiter für bewegte Anwendungen. Je feiner die Litze, desto kleiner der zulässige Biegeradius, siehe die Grenzwerte im Artikel zum Mindestbiegeradius.
Aderisolierung
Direkt auf dem Leiter sitzt die Aderisolierung. Ihre Wandstärke bemisst sich nach der Spannungsklasse, bei einem 0,6/1-kV-Kabel liegt sie je nach Querschnitt zwischen 0,6 und 2,0 Millimeter. Sie trägt zugleich die Kennzeichnung der Ader, in der Niederspannung nach DIN VDE 0293-308 mit Grün-Gelb für den Schutzleiter und Blau für den Neutralleiter, in der Steuerungstechnik häufig als Zifferndruck nach DIN 47100. Bei Mittel- und Hochspannungskabeln liegt zwischen Leiter und Isolierung eine halbleitende innere Leitschicht, die Feldspitzen an der rauen Leiteroberfläche glättet.
Verseilung und Füllelemente
Mehrere Adern werden miteinander verseilt, entweder paarweise, lagenweise oder als Sternvierer. Die Verseilung hält das Kabel biegsam und hebt bei Datenleitungen die Störeinflüsse benachbarter Paare gegeneinander auf. Füllelemente aus Kunststoffschnüren oder Vliesbändern schließen die Zwickel zwischen den Adern, damit das Kabel rund bleibt und der Mantel überall gleich dick aufliegt. Zwischen Verseilung und Mantel liegt in der Regel eine Wickellage aus Folie oder Vliesband, die den Verbund zusammenhält und den Mantel beim Abmanteln vom Aderbündel trennt.
Schirm
Der Schirm hält elektromagnetische Störungen vom Signal fern und leitet Störungen des Kabels selbst nach Erde ab. Üblich sind eine Aluminium-Kunststoff-Verbundfolie für hohe Frequenzen, ein Kupferdrahtgeflecht für niedrige Frequenzen und mechanische Robustheit oder beides kombiniert. Wie stark ein Schirm dämpft, hängt von seiner Bedeckung und der Anbindung an Erde ab, die Grundlagen dazu stehen im Artikel zur EMV-Abschirmung.
Mantel
Der Außenmantel ist die Verschleißschicht des Kabels. Er nimmt Abrieb, Zug, Öl, Reinigungsmittel und Sonnenlicht auf und bestimmt damit die Lebensdauer im Feld stärker als die Aderisolierung. In der Schleppkette und am Roboterarm gewinnt Polyurethan, im Erdreich Polyethylen, im Schaltschrank PVC und im Tunnel ein halogenfreier Compound. Bei Erd- und Mittelspannungskabeln liegt unter dem Außenmantel oft eine Bewehrung aus Stahlband oder Stahldraht gegen Grabungsschäden.
Werkstoffe der Kabelisolierung im Vergleich
Die folgenden Werte gelten für typische Handelsqualitäten. Die Durchschlagfestigkeit ist als dickenbezogener Wert nach IEC 60243 angegeben, gemessen an dünnen Proben. Sie sinkt mit wachsender Wandstärke, ein Kabel mit doppelter Isolierdicke hält deshalb nicht die doppelte Spannung aus. Grundlagen und Prüfaufbau stehen im Artikel zur Durchschlagsfestigkeit.
| Werkstoff | Dauergebrauchstemperatur | Durchschlagfestigkeit | Besonderheit | Typischer Einsatz |
|---|---|---|---|---|
| PVC | -15 bis 70 °C, Sondertypen 105 °C | 20 bis 40 kV/mm | günstig, schwer entflammbar durch Chlor, setzt im Brand Chlorwasserstoff und dichten Rauch frei | Installationsleitungen, Steuerleitungen, Haushaltsgeräte |
| PE | -40 bis 70 °C | 25 bis 40 kV/mm | Dielektrizitätszahl 2,3 und sehr geringe Feuchteaufnahme, brennt ohne Zusätze gut | Koaxial- und Datenkabel, Erdkabel, Telekommunikation |
| XLPE (VPE) | -40 bis 90 °C, im Kurzschluss 250 °C | 30 bis 50 kV/mm | chemisch vernetzt, bleibt oberhalb des Schmelzpunkts formstabil | Energiekabel von Nieder- bis Hochspannung, Photovoltaik |
| PUR | -40 bis 90 °C | 20 bis 35 kV/mm | höchste Abriebfestigkeit der Gruppe, öl- und mikrobenbeständig, fast immer als Mantel | Schleppketten, Roboterleitungen, Bau- und Landmaschinen |
| Silikon | -60 bis 180 °C, kurzzeitig 250 °C | 20 bis 25 kV/mm | bleibt bei Kälte weich, verbrennt zu isolierender Siliziumdioxid-Asche, abriebempfindlich | Motoranschluss, Ofen- und Anlagenbau, Leitungen mit Funktionserhalt |
| PTFE | -190 bis 260 °C | 40 bis 80 kV/mm | chemisch nahezu inert, wird pastenextrudiert oder als Band gewickelt und gesintert | Mess- und Sensorleitungen, Luftfahrt, Chemieanlagen |
| FEP | -100 bis 200 °C | 40 bis 80 kV/mm | schmelzextrudierbar und damit dünnwandiger als PTFE, optisch klar | dünnwandige Hochtemperaturadern, Medizintechnik, Halbleiterfertigung |
| EPR / EPDM | -40 bis 90 °C, Sondertypen 150 °C | 20 bis 30 kV/mm | gummielastisch und ozonbeständig, verträgt im Kurzschluss 250 °C | Gummischlauchleitungen, Mittelspannung, Bergbau, Schweißleitungen |
| Halogenfreier Compound (HFFR) | -30 bis 90 °C | 20 bis 30 kV/mm | mineralisch gefüllt mit Aluminiumhydroxid, dadurch härter und kerbempfindlicher | öffentliche Gebäude, Tunnel, Schienenfahrzeuge, Schiffbau |
Ein Punkt wird im Netz regelmäßig falsch geführt: Fluorpolymere sind nicht halogenfrei. Halogenfrei heißt nach IEC 60754 und EN 50267, dass ein Werkstoff im Brand keine korrosiven Halogenwasserstoffgase abgibt. PTFE, FEP und PFA enthalten Fluor und setzen unter Feuer Fluorwasserstoff frei. Thermisch und chemisch sind sie erstklassig, für die Halogenfreiheit im Sinne der Kabelnorm zählen sie nicht. Halogenfrei sind Polyethylen, Polypropylen, EPR und die gefüllten Polyolefin-Compounds, nicht aber PVC und nicht die Fluorpolymere. Wie ein Werkstoff im Brand eingestuft wird, beschreibt der Artikel zu UL 94, die europäische Bauproduktenverordnung ordnet Kabel zusätzlich nach EN 50575 in die Euroklassen Aca bis Fca ein.
Temperaturklassen, Prüfspannung und Isolationswiderstand
Die zulässige Dauertemperatur eines Isolierstoffs ordnet IEC 60085 in Wärmeklassen: Klasse A bei 105 Grad Celsius, E bei 120, B bei 130, F bei 155, H bei 180, N bei 200 und R bei 220 Grad Celsius. Im Kabelbau tauchen diese Klassen seltener auf als im Motorenbau, dort arbeitet man direkt mit der Leitertemperatur, 70 Grad bei PVC und 90 Grad bei XLPE. Die Logik dahinter ist dieselbe und im Artikel zu den Isolierstoffklassen ausgeführt. Wer die Grenztemperatur dauerhaft überschreitet, verkürzt die Lebensdauer der Isolierung drastisch, als Faustregel halbiert sie sich je 10 Kelvin Überschreitung.
Neben der Dauertemperatur zählt die Kurzschlusstemperatur. PVC verträgt im Fehlerfall 160 Grad Celsius für maximal fünf Sekunden, XLPE und EPR halten 250 Grad aus. Dieser Unterschied entscheidet über den zulässigen Kurzschlussstrom eines Querschnitts und wird beim Vergleich zweier Kabel gerne übersehen. Wie schnell die Wärme aus dem Leiter überhaupt nach außen gelangt, hängt an der Wärmeleitfähigkeit der Isolierung, die bei allen genannten Kunststoffen zwischen 0,15 und 0,4 Watt pro Meter und Kelvin liegt und damit rund tausendmal niedriger als bei Kupfer.
Geprüft wird die Isolierung auf zwei Wegen. Im Werk verlangt IEC 60502-1 für Kabel von 1 bis 30 kV eine Routineprüfung mit Wechselspannung über fünf Minuten, für die Spannungsklasse 0,6/1 kV liegt sie bei 3,5 kV. In der fertigen Anlage misst man stattdessen den Isolationswiderstand mit Gleichspannung. DIN VDE 0100-600 nennt dafür klare Grenzwerte: mindestens 0,5 Megaohm bei 250 Volt Prüfspannung für SELV- und PELV-Stromkreise, mindestens 1,0 Megaohm bei 500 Volt für Stromkreise bis 500 Volt Nennspannung und mindestens 1,0 Megaohm bei 1.000 Volt darüber. Sinkende Messwerte über die Jahre zeigen Feuchte im Kabel oder eine gealterte Isolierung, lange bevor es zum Durchschlag kommt. An verschmutzten Klemmstellen und Kabelenden kommt ein zweiter Alterungspfad dazu, der Kriechstrom über die Oberfläche.
Welchen Werkstoff wählen? Vier Fragen in dieser Reihenfolge
Über die Werkstoffwahl entscheidet die schärfste Belastung am Einbauort. Wir gehen in dieser Reihenfolge vor, weil jede Frage die Auswahlmenge stärker einschränkt als die nächste.
- Temperatur zuerst. Die höchste Dauertemperatur am Einbauort schließt Werkstoffe hart aus. Über 70 Grad scheidet Standard-PVC aus, über 90 Grad auch XLPE und PUR, über 180 Grad bleiben nur noch PTFE und FEP. Für alles oberhalb 155 Grad lohnt der Blick in die Hochtemperatur-Isolierung.
- Öl und Chemie danach. Öl greift PVC an und weicht es auf, PUR und EPR halten stand, PTFE ist gegen praktisch alles beständig. In Hydraulikumgebungen und in der Zerspanung mit Kühlschmierstoff ist das der zweite harte Filter.
- Bewegung und Biegewechsel als Drittes. In der Schleppkette zählt die Abriebfestigkeit des Mantels und die Rückstellfähigkeit der Aderisolierung. PUR als Mantel über feinstdrähtigen Leitern der Klasse 6 erreicht mehrere Millionen Biegezyklen, ein PVC-Mantel bricht deutlich früher.
- Brandschutz zuletzt, aber unverhandelbar. Wo im Brandfall Menschen fliehen oder Technik weiterlaufen muss, sind halogenfreie Werkstoffe und der Nachweis nach EN 50575 vorgeschrieben. Silikon behält als einziger Werkstoff der Tabelle nach dem Verbrennen eine isolierende Aschestruktur, was Leitungen mit Funktionserhalt möglich macht.
Unsere Empfehlung für den Standardfall im Schaltschrank und in der Maschine: XLPE als Aderisolierung statt PVC. Der Aufpreis liegt im niedrigen einstelligen Prozentbereich, die Reserve von 70 auf 90 Grad Dauertemperatur und von 160 auf 250 Grad im Kurzschluss ist der Preis fast immer wert. PVC bleibt sinnvoll, wo es kalt bleibt, wo niemand das Kabel bewegt und wo der Preis pro Meter über allem steht. Für Polyethylen in seinen vernetzten und unvernetzten Formen gilt: Es ist der vielseitigste Kabelwerkstoff überhaupt, mit einer klaren Schwäche bei Abrieb und UV-Licht ohne Rußzusatz.
Kabelisolierung in der Anwendung
Im Elektrofahrzeug führen orange gekennzeichnete Hochvolt-Leitungen bis 800 Volt Gleichspannung zwischen Batterie, Leistungselektronik und Motor. Dort arbeiten Silikon- oder vernetzte Polyolefin-Isolierungen unter Motorraumtemperatur und Vibration, flankiert von flächigen Isolierteilen an Steckern, Durchführungen und Batteriemodulen, wie sie der Artikel zur Hochvolt-Isolation beschreibt. Innerhalb des Batteriemoduls übernehmen Folien und Zuschnitte den Rest, siehe Batterie-Isolation.
Am Motoranschluss trifft die Kabelisolierung auf die Isolierung der Wicklung. Die Leitung endet im Klemmkasten, ab dort übernehmen Nutisolation, Phasentrennung und Lagenisolation aus Nomex, Polyesterfolie oder Laminaten. Im Schaltschrank läuft die Energie über Stromschienen weiter, deren Isolation nach anderen Regeln ausgelegt wird als ein rundes Kabel, nachzulesen bei der Stromschienen-Isolation. In Photovoltaikanlagen und Windparks liegen Leitungen über zwanzig Jahre im Freien, dort entscheidet UV- und Ozonbeständigkeit nach EN 50618 über die Standzeit, nicht die Durchschlagfestigkeit. Wo eine Leitung nachträglich geschützt oder getrennt werden muss, ergänzt ein Isolierschlauch die vorhandene Isolierung.
Was GOBA im Kabelumfeld liefert, und was nicht
GOBA extrudiert keine Kabelisolierung. Wir stellen weder Aderisolierungen noch Kabelmäntel her und verkaufen keine Meterware Kabel. Diese Abgrenzung steht hier bewusst früh, weil sie beiden Seiten Zeit spart.
Was wir liefern, sind die flächigen Isolierstoffe, die im selben Kabelumfeld arbeiten. Aus unserem Bestand an Isoliermaterialien der Klassen A bis C schneiden und stanzen wir Wickel- und Trennlagen, Isolierfolien für Durchführungen und Klemmräume, Zuschnitte für Kabelbäume und Steckerumfelder sowie Trägerfolien für Kabelbandagen. Verarbeitet werden Polyesterfolie, Nomex, Kapton, PTFE-Folie und Laminate wie NMN und DMD.
Beim Rollenschneiden im Lohnauftrag fertigen wir Schnittrollen von 5 bis 1.600 Millimeter Breite mit einer Breitentoleranz von plus minus 0,1 Millimeter, gewickelt auf Hülsen mit 25, 55, 76 oder 152 Millimeter Innendurchmesser. Für die Schirmung schneiden wir Kupfer- und Aluminiumfolien von 6 bis 200 Mikrometer Dicke, auch kaschierte PET-Aluminium-Verbundfolien, wie sie als Folienschirm unter dem Kabelmantel liegen. Details dazu stehen auf der Seite zum Schneiden von EMV-Abschirmfolie. Für Antriebe und Batteriesysteme führen wir das Materialprogramm für Elektromobilität und Automotive.
Der häufigste Einwand an dieser Stelle lautet: Wenn Sie das Kabel nicht machen, warum dann überhaupt mit Ihnen sprechen. Weil die flächigen Teile rund um das Kabel in der Stückliste klein aussehen und im Fehlerfall teuer werden. Eine falsch dimensionierte Trennlage im Klemmraum, eine Wickellage aus der falschen Wärmeklasse, ein Folienzuschnitt mit ausgefranster Kante an einer Durchführung: Diese Teile bestellt niemand gern in Losgröße 200, und genau die fertigen wir seit 1959. Wer Kabel im Kilometer kauft, ist bei einem Kabelhersteller richtig. Wer Zuschnitte, Wickellagen und Abschirmfolien in reproduzierbarer Qualität braucht, bei uns.
GOBA Fazit
Die Kabelisolierung steht und fällt mit vier Zahlen: Dauertemperatur, Kurzschlusstemperatur, Durchschlagfestigkeit und Brandverhalten. Wer diese vier für seinen Einbauort kennt, hat die Werkstoffwahl in zehn Minuten getroffen, meist zugunsten von XLPE im Standardfall, PUR in Bewegung, Silikon in der Hitze und einem halogenfreien Compound im öffentlichen Gebäude. Die flächigen Isolierstoffe rund um das Kabel liefern wir dazu, geschnitten und gestanzt nach Ihrer Zeichnung. Schicken Sie uns Werkstoff, Maß und Toleranz über kundenspezifische Produkte, Sie erhalten in der Regel am selben Tag eine Rückmeldung.
