Flammhemmende Polyolefin-Compounds für Gebäude- und Industriekabelanwendungen

Eine halogenfreie Ummantelungsmasse bei 90 °C kann den Eindraht-Flammtest nach EN 60332-1-2 bestehen und dennoch die in der Bestellung angegebene Cca-Klassifizierung nicht erfüllen. EN 50399 misst die Wärmeabgabe auf einer gebündelten Kabelrinne bei 20,5 kW und dann bei 30 kW, daher gehört die Brandklasse zum fertigen Kabeldesign und nicht zum im Datenblatt beschriebenen Pellet.

Geben Sie zuerst die Brandklasse und dann das Polymer an

Die Arbeitsreihenfolge für ein flammhemmendes Polyolefin-Compound ist die Brandklasse, die Dauerbetriebstemperatur, der Vernetzungsweg, das Extrusionsfenster und dann die Dokumentation. Die Umkehrung dieser Reihenfolge ist der Grund dafür, dass Kabel nach einem fehlgeschlagenen Typtest neu formuliert werden.

Nach EN 50575 werden fest in Gebäuden verlegte Kabel nach EN 13501-6 in sieben Brandverhaltensklassen eingeteilt: Aca, B1ca, B2ca, Cca, Dca, Eca und Fca. Alles über Eca kombiniert EN 60332-1-2 Einzeldrahtprüfung, EN 50399 Bündelprüfung bei 20,5 kW und 30 kW, EN 61034-2 Rauchdichte und EN 60754-2 Säuregasleitfähigkeit. Die praktischen Konsequenzen für die Auswahl der Verbindungen sind in dargelegt Wie Flammschutzeigenschaften die Auswahl von LSZH-Verbindungen beeinflussen : Eine höhere Klasse verlagert die Beschränkung weg vom Basispolymer und hin zum Füllstoffsystem, dem Verkohlungsbildner und dem Tropfverhalten des Mantels.

Welche Auswirkungen hat eine Mineralstoffbelastung von 50 bis 65 Prozent auf die Verbindung?

Bei dieser Beladung bestimmt der Füllstoff und nicht das Polymer die Verbindung. Veröffentlichte HFFR-Mantelformulierungen, einschließlich US20210147662A1, beschreiben Aluminiumhydroxidbeladungen von 50 bis 65 Gew.-%. Darunter lässt die Flammenleistung der Band nach; darüber werden die Bruchdehnung und die Extrusionsleistung zur Einschränkung.

Aluminiumhydroxid zersetzt sich endotherm bei etwa 180 bis 200 °C und setzt Wasserdampf frei; Magnesiumhydroxid zersetzt sich bei etwa 330 °C. Die Lücke ist sowohl eine Verarbeitungsentscheidung als auch eine Brandentscheidung: ATH-Systeme laufen in einem Extrusionsfenster unter etwa 200 °C, während die Peroxidvernetzung in einem kontinuierlichen Vulkanisationsrohr heiß genug ist, dass normalerweise MDH-basierte Systeme gewählt werden.

Entkoppelter mineralischer Füllstoff verringert Zugfestigkeit und Bruchdehnung. Mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes Polyethylen stellt die Haftung zwischen Füllstoff und Matrix wieder her, und ein Silikon oder ein verkohlungsbildender Zusatz erhöht den Rückstand. Bestätigen Sie dies anhand von Zug- und Dehnungstests gemäß EN 60811-501 an der fertigen Isolierung oder Ummantelung, nicht an einer mit dem Datenblatt gelieferten Plakette.

Die Begrenzung des Sauerstoffindex auf ISO 4589-2 ist eine Labor-Screening-Zahl. Es lässt sich nicht auf die Leistung gemäß EN 50399 schließen, da die Wärmeabgabe auf einem gebündelten Tablett sowohl von der Stärke der Verkohlung und dem Tropfen als auch vom Sauerstoffindex abhängt.

Thermoplastisch oder vernetzt: Entscheiden Sie nach Konsequenz

Thermoplastisches LSZH eignet sich für Gebäude- und Kommunikationskabel mit einer Temperatur von 70 bis 90 °C, bei denen die Umbaukosten und das Recycling von Schrott eine Rolle spielen. Vernetztes LSZH ist die richtige Wahl, wenn das Kabel 105 bis 150 °C aushalten, einen Hot-Set-Test gemäß EN 60811-507 bestehen oder wiederholtes Biegen vertragen muss.

Anwendungskarte: Welche Norm entscheidet über die Note

Vier Normen decken die meisten Entscheidungen zu flammhemmenden Polyolefinen ab: EN 50575 mit EN 13501-6 für EU-Gebäudekabel, UL 1685 oder IEC 60332-3-24 für Industrierinneninstallationen, EN 45545-2 Anforderungssätze R15 und R16 für Schienenfahrzeuge und EN 50618 oder IEC 62930 für Photovoltaikkabel.

Baudraht ist volumenmäßig der dichteste Fall. Eine bei 105 °C strahlenvernetzte LSZH-Isolierung mit der Klassifizierung B1 benötigt ein Füllstoffsystem, das die Dehnung nach Alterung beibehält, und einen Verkohlungsbildner, der die Wärmeabgabe innerhalb der EN 50399-Kurve hält.

ML-FJ105B1 105 °C vernetzte LSZH B1-Isolierung Bei 105 °C vernetzte LSZH-B1-Isolierung für Baukabel, die die Alterungsdehnung und die Wärmeabgabeleistung in streng spezifizierten Kabelkonstruktionen unterstützen soll. Produkt anzeigen →

Die Ummantelung von Stromkabeln wirkt in die entgegengesetzte Richtung: Ein 90 °C thermoplastischer LSZH-Mantel der Klasse B1 muss auf einer dreiadrigen gepanzerten Konstruktion flexibel bleiben, und genau hier stehen die Füllstoffbelastung und die Leistung bei niedrigen Temperaturen im Konflikt.

ML-H9001B1 Thermoplastischer LSZH B1-Mantel für Strom- und Steuerkabel Thermoplastisches LSZH B1 sheath for power and control cables, designed for bundled combustion performance and 60% light transmittance in cable constructions. Produkt anzeigen →

Bei Datenkabeln kommt noch Rauch in die Gleichung, da ein B2ca-Mantel sowohl die Wärmeabgabe als auch die optische Dichte begrenzen und gleichzeitig am Steckerende sauber abisolieren muss.

ML-TH9001B2ca 90 °C raucharmes Kommunikationskabelmantel-Compound Bei 90 °C halogenfreie, raucharme und flammhemmende Mantelmischung für Kommunikationskabel, einschließlich Daten-, Koaxial-/Netzwerk- und Glasfaserkabel, mit extrusionsfertiger Formulierung. Produkt anzeigen →

Wo Auswahlfehler auftauchen

Die meisten Ausfälle bei flammhemmenden Polyolefinen in der Linie sind Prozessfehler und keine Chemiefehler. Feuchtigkeitsaufnahme, schlechte Füllstoffverteilung und falsche Vernetzungsdichte sind für mehr Ausschuss verantwortlich als die Wahl des Basispolymers.

• Feuchtigkeit: Mit Hydroxid gefüllte Verbindungen absorbieren Wasser, daher ist das Trocknen obligatorisch und die Trocknungskurve des Lieferanten, keine Standardeinstellung, definiert Temperatur und Verweilzeit.
• Streuung: Ein steigender Siebpaketdruck und eine sinkende Bruchdehnung sind die ersten Signale; Agglomerate führen auch dazu, dass die Flammenergebnisse zwischen den Chargen schwanken.
• Vernetzung: Heißfixiert gemäß EN 60811-507 und Gelgehalt bestätigen die Aushärtungsdichte, wobei eine unzureichend ausgehärtete Silanverbindung keine Verformung aufweist und eine zu stark ausgehärtete Verbindung spröde wird.
• Alterung: Die Ofenalterung gemäß EN 60811-401 bei der im Zertifikat angegebenen Temperaturklasse zeigt, ob die Füllerpackung für diese Bewertung stabilisiert wurde.

Hangzhou Meilin New Materials Technology Co., Ltd. verbindet flammhemmende Polyolefine und PVC in drei Werken in Lin'an, Hangzhou, auf 31 automatisierten Linien und veröffentlicht seine Ergebnisse hauseigene Laborprüfgeräte als Teil der Lieferantenakte. Diese Liste gehört zu den ersten Dingen, die von jedem Kandidaten verlangt werden, denn Streuungs- und Alterungsansprüche sind nur so gut wie die Instrumente dahinter.

Checkliste für die Beschaffung, bevor Sie einen Lieferanten qualifizieren

Qualifizieren Sie einen Lieferanten für flammhemmendes Polyolefin anhand von acht Dokumenten, nicht anhand des Preises pro Kilogramm.

• EN 13501-6-Klassifizierungsbericht für ein mit der Verbindung hergestelltes Kabel.
• Typprüfberichte nach EN 60332-3-24 oder UL 1685, je nach Zielmarkt.
• EN 60754-1 und EN 60754-2 Halogen- und Säuregasdaten.
• Die Rauchdichte gemäß EN 61034-2 ergibt sich aus der tatsächlich gemessenen Wandstärke.
• Chargenanalysezertifikat über Dichte, Schmelzflussrate, Zugfestigkeit und Dehnung gemäß EN 60811-501.
• Daten zum Heißfixieren und Gelgehalt gemäß EN 60811-507 für vernetzte Typen.
• RoHS- und REACH-SVHC-Erklärungen sowie eine Bleifrei-Erklärung, wenn der Markt eine solche verlangt.
• Eine UL-Yellow-Card-Dateinummer, bei der das UL-gelistete Kabel das Endprodukt ist.

Führen Sie dann einen Linienversuch durch: zwei Extrusionsläufe mit derselben Schnecke, einer mit dem empfohlenen Profil und einer mit 10 °C kühler, wobei die Oberflächengüte, der Druckanstieg des Siebpakets und die Dehnung bei beiden gemessen werden. Eine Verbindung, die nur in einem engen Fenster funktioniert, stellt unabhängig von ihrer Klassifizierung ein Produktionsrisiko dar.

Auswahlfragen, die über die Reihenfolge entscheiden

Bedeutet ein höherer Sauerstoffgrenzindex ein besseres Kabel?

Nein. ISO 4589-2 misst den Sauerstoffindex an einer kleinen Probe, während die Klassifizierung nach EN 50399 von der Wärmeabgabe aus einer gebündelten Schale abhängt, bei der die Verkohlungsstärke und das Tropfen vorherrschen. Eine Verbindung mit einem hohen Sauerstoffindex kann B2ca dennoch nicht erfüllen, wenn sie brennende Partikel freisetzt.

Kann eine B2ca-zertifizierte Verbindung bei 105 °C verwendet werden?

Nur wenn die Sorte die thermischen Daten trägt. Brandklasse und Temperaturklasse sind unabhängige Eigenschaften: Ein B2ca-Mantel kann für 90 °C ausgelegt sein, und für den Betrieb bei 105 °C sind vom Verbundlieferanten EN 60811-401-Alterungs- und Verformungsergebnisse bei dieser Temperatur erforderlich.

Wie viel Aluminiumhydroxid benötigt ein flammhemmendes Polyolefin?

Veröffentlichte HFFR-Formulierungen für Drähte und Kabel verwenden 50 bis 65 Gew.-% Aluminiumhydroxid, wie in US20210147662A1 beschrieben. Unterhalb dieses Bereichs sinkt die Flammenleistung schnell; darüber hinaus stellen Bruchdehnung und Extrusionsleistung die Grenze dar, weshalb Kompatibilisatoren und Verkohlungsbildner zum Einsatz kommen, anstatt einfach mehr Füllstoff hinzuzufügen.

Welcher einzelne Test erfasst die meisten Lieferantenprobleme?

Bruchdehnung nach Ofenalterung, geprüft nach EN 60811-501 und EN 60811-401 bei der im Zertifikat angegebenen Temperaturklasse. Es deckt unzureichend stabilisierte Füllstoffpakete, schlechte Dispersion und feuchtigkeitsgeschädigte Chargen früher auf als ein Flammentest, und das zu einem Bruchteil der Kosten eines Bündeltests.