Wie Flammschutzeigenschaften die Auswahl von LSZH-Compounds beeinflussen | Leitfaden zu Kabelmaterialien

Wie sich Flammschutzeigenschaften auf die Auswahl von LSZH-Compounds auswirken

Die Flammschutzklasse bestimmt, welche LSZH-Verbindung Sie verwenden können, nicht als Präferenz, sondern als strenge Einschränkung. Es legt die Füllstoffbeladung, das Basispolymer, den Vernetzungsbedarf und das Extrusionsverhalten des Materials fest. Wählen Sie die Bewertung spät im Projekt, und Sie riskieren, einen Brandverhaltenstest nicht zu bestehen oder für die Leistung zu zahlen, die das Kabel nie benötigt hat.

Ein typischer Fall macht dies deutlich. Ein Kabelhersteller erhält in derselben Woche zwei LSZH-Bestellungen (Low Smoke, Zero Halogen). Bei dem einen handelt es sich um einen Baudraht, der für ein Hochhausprojekt in Europa bestimmt ist; Die Spezifikation fordert die CPR-Klasse B2ca. Das andere ist ein flexibles Kabel für Schienenfahrzeuge, das den Anforderungssatz HL3 der EN 45545-2 erfüllen muss. Beide Produkte sind raucharm und halogenfrei, können jedoch nicht aus der gleichen Verbindung hergestellt werden. Ein einzelnes Material würde entweder die Brandschutzleistung überschreiten und die Materialkosten in die Höhe treiben oder die Zertifizierungsgrenze unterschreiten und das Projekt blockieren.

Aus diesem Grund sollte der Auswahlprozess immer mit einer eindeutigen Angabe der erforderlichen Flammschutzklasse beginnen, gefolgt von der Temperaturklasse und den mechanischen Anforderungen des endgültigen Kabels.

Was eine Flammschutzklasse tatsächlich misst

Bei der Flammschutzbewertung handelt es sich um eine Reihe von Tests, nicht um eine einzelne Zahl. Die gebräuchlichsten Standards gibt es in verschiedenen Märkten und jeder kombiniert die Flammenausbreitung mit anderen feuerbezogenen Eigenschaften:

• IEC 60332-1-2 : vertikale Flammenausbreitung eines einzelnen Kabels. Es handelt sich um einen grundlegenden Screening-Test und nicht um eine Messung des Brandschutzes in einer Anlage.
• IEC 60332-3 : Flammenausbreitung eines Kabelbündels, was den realen Installationsbedingungen näher kommt.
• EN 50399 : Wird von der Europäischen Bauproduktenverordnung (CPR) für Wärmefreisetzung und Flammenausbreitung verwendet und bestimmt die Klasse B2ca, Cca, Dca oder Eca.
• EN 60754-2 : Säuregehalt der Verbrennungsgase, hier wird das Null-Halogen-Verhalten überprüft.
• EN 61034-2 : Rauchdichte, häufig gepaart mit der Brandklassifizierung in Transport- und Schifffahrtsspezifikationen.
• GB 31247 : der chinesische Standard, der die Klassen B1, B2, C und D für das Brennverhalten von Kabeln definiert.
• EN 45545-2 : Eisenbahnanforderungen mit den Gefahrenstufen HL1, HL2 und HL3, die Flammenausbreitung, Rauchdichte und Rauchtoxizität kombinieren.

Für die Auswahl der Verbindungen ist die wichtige Konsequenz, dass „LSZH“ und „Flammschutzmittel“ zwei separate Achsen sind. Eine Verbindung kann halogenfrei sein und dennoch nur einen bescheidenen Flammentest mit einem Kabel bestehen. Um eine höhere Klasse wie B1 oder B2ca zu erreichen, ist ein bewusst entwickeltes Flammschutzsystem erforderlich.

Wie die Bewertung die Formulierung beeinflusst

Füllstoffbeladung und der Flammschutzmechanismus

Die meisten thermoplastischen LSZH-Compounds erreichen Flammschutz mit anorganischen Hydroxidfüllstoffen, typischerweise Aluminiumoxidtrihydrat (ATH) oder Magnesiumhydroxid (MDH). Diese Füllstoffe zersetzen sich beim Erhitzen endotherm, setzen Wasser frei und bilden eine isolierende Kohleschicht, die die Flammenausbreitung verlangsamt und Rauch unterdrückt. Je höher die angestrebte Flammschutzklasse, desto höher muss der Füllstoffanteil sein und desto weniger Polymer bleibt für mechanische Festigkeit und Flexibilität verfügbar.

Welche Veränderungen bei höherer Belastung in der Praxis

Die mechanischen und verarbeitungstechnischen Folgen sind vorhersehbar. Mit zunehmender Flammschutzmittelbeladung nehmen Zugfestigkeit und Bruchdehnung tendenziell ab, die Härte steigt und es wird schwieriger, die Schmelze reibungslos zu extrudieren. Die folgende Tabelle enthält Richtwerte, die für typische thermoplastische LSZH-Typen beobachtet wurden:

Vernetzung als kompensierendes Werkzeug

Durch die Vernetzung ändert sich dieser Kompromiss. Strahlenvernetzte und silanvernetzte LSZH-Compounds kompensieren einen großen Teil des durch hohe Füllstoffbeladung verursachten mechanischen Eigenschaftsverlusts und ermöglichen einen Temperaturanstieg auf 105 °C, 125 °C oder sogar 150 °C ohne Kriechen oder Verformung bei kontinuierlicher Betriebstemperatur. Aus diesem Grund werden in der Praxis höhere Brandklassen bei anspruchsvollen Anwendungen meist als vernetzte Typen und nicht als rein thermoplastische Typen angeboten.

Anpassen der Bewertung an die Anwendung

Bauwesen und Konstruktion

In Europa gelten CPR-Klassen wie B2ca und Cca für in Gebäuden verlegte Kabel, und die Klassifizierung muss durch eine Leistungserklärung einer zugelassenen Prüfstelle belegt werden. In China spielen die Sorten GB 31247 B1 und B2 eine ähnliche Rolle in Hochhäusern und öffentlichen Gebäuden. Für Projektverkabelungen und Stromverteilungskabel a Thermoplastische LSZH-Mantelmischung der Güteklasse B1 Bietet die Flammwidrigkeit und Extrusionsstabilität, auf die sich Baudrahthersteller verlassen, und hält gleichzeitig die Rauchentwicklung innerhalb der Grenzen der Norm.

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Kommunikations- und Datenzentren

Kommunikationskabel in Rechenzentren und öffentlichen Gebäuden werden häufig durch CPR-Klasse oder Grenzwerte für die Rauchdichte spezifiziert, da sich ein Brand in einer Steigleitung oder einem Serverraum über Kabelbündel ausbreiten kann, bevor Unterdrückungssysteme reagieren. Die CPR-Brandschutzanforderungen für Kommunikationskabel gehören mittlerweile zu den routinemäßigen Ausschreibungsunterlagen, daher müssen Compoundlieferanten in der Lage sein, die genaue Klasse zu dokumentieren. Wenn die Spezifikation auf B2ca landet, a B2ca-zertifiziertes LSZH-Mantelmaterial für Kommunikationskabel ist die praktische Wahl, da es Flammenausbreitung, Wärmeabgabe und Verarbeitbarkeit auf Hochgeschwindigkeits-Extrusionslinien in Einklang bringt.

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Stromkabel und Energiesysteme

Stromkabel unterliegen längeren Stromkreisen, höheren Betriebstemperaturen und schwerwiegenderen Fehlerbedingungen. Die Brandklasse wird üblicherweise mit einer Temperaturbeständigkeit von 90 °C oder 105 °C kombiniert, häufig auch mit Ölbeständigkeit oder Kältebeständigkeit. Bei der Auswahl einer Verbindung müssen sowohl die Brandklasse als auch die thermische Langzeitbeständigkeit überprüft werden, da ein Material, das B1 bei 90 °C erfüllt, nicht automatisch auch bei 125 °C qualifiziert ist.

Schienenverkehr und Schifffahrt

Eisenbahnnormen wie EN 45545-2 gruppieren Materialien nach Gefahrenstufe, und die Tests umfassen Rauchdichte und Toxizität, nicht nur die Flammenausbreitung. Marineanwendungen folgen einer ähnlichen Logik gemäß dem IMO-FTP-Code. Für Schienenfahrzeuge und Transitprojekte a Halogenfreie, raucharme Verbindung der Klasse B1 bei 90 °C wird häufig spezifiziert, da es sowohl die von diesen Normen geforderten Flammenausbreitungs- als auch Rauchdichtetests besteht und gleichzeitig genügend Flexibilität für dünnwandige Konstruktionen behält.

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Ein praktischer Auswahl-Workflow

Sobald die Bewertung verstanden ist, wird der Auswahlprozess systematisch. Die folgende Reihenfolge verhindert die häufigsten Spezifikationsfehler:

1. Legen Sie den Standard fest, den das fertige Kabel erfüllen muss. Dadurch wird festgelegt, welche Brandklasse, Rauchgrenze und Toxizitätsanforderung zwingend erforderlich sind.
2. Definieren Sie die Brandklasse genau. Notieren Sie sich die genaue Bezeichnung, z. B. B2ca, B1, Cca oder HL3, und bestätigen Sie die dazugehörige Testmethode.
3. Stellen Sie die Temperaturstufe ein und entscheiden Sie, ob die Masse vernetzt werden muss. Werte über 105 °C deuten fast immer auf XLPO-Typen hin.
4. Nennen Sie sekundäre mechanische Anforderungen: Flexibilität, Ölbeständigkeit, Leistung bei niedrigen Temperaturen oder Abriebfestigkeit.
5. Vergleichen Sie die Noten der Kandidaten mit echten Testberichten, nicht mit Übersichtstabellen. Dieselbe Klasse von verschiedenen Anbietern kann sich auf einer Kabelstrecke sehr unterschiedlich verhalten.
6. Führen Sie vor der vollständigen Produktion einen Extrusionsversuch mit der ausgewählten Mischung durch und überprüfen Sie die Oberflächenqualität, die Ausstoßrate und die thermische Schrumpfung.

Für Hersteller von Kommunikations- und Datenkabeln ab LSZH-Compounds für Kommunikationskabel mit einem klaren CPR-Klassenziel erspart Ihnen das meiste Hin und Her zwischen der Kabelnorm und dem Materialdatenblatt.

Was Sie bei Ihrem Compound-Lieferanten überprüfen sollten

Eine Flammschutzeinstufung ist nur so zuverlässig wie die dahinter stehenden Tests. Fragen Sie den Lieferanten nach Prüfzeugnissen Dritter, die genau der Klasse entsprechen, die Sie kaufen. Stellen Sie sicher, dass das Zertifikat denselben Temperaturbereich abdeckt und nicht nur die Produktfamilie. Und bestätigen Sie die Konsistenz von Charge zu Charge, da die Flammschutzleistung sehr empfindlich von der Füllstoffdispersion und dem Feuchtigkeitsgehalt abhängt.

Hier kommt es auf die eigene Verifizierungsfähigkeit des Herstellers an. Ein Verbundlieferant mit engagiertem Laborprüfgeräte zur Flammen- und Rauchprüfung können eingehendes Rohmaterial und fertige Mischung anhand derselben Testparameter prüfen, die auch bei Ihrer Kabelzertifizierung verwendet werden, was den Qualifizierungszyklus erheblich verkürzt. Auch der Produktionsmaßstab spielt eine Rolle: Konsistente flammhemmende Ergebnisse in 31 automatisierten Produktionslinien werden durch kontrollierte Compoundierung, Staubbehandlung und Qualitätsmanagement erzielt und nicht durch eine Formel auf Papier.

Die abschließende Empfehlung ist einfach: Wählen Sie zuerst die Flammschutzklasse, da diese das gesamte Compound-Design bestimmt. Überprüfen Sie anschließend die Temperaturklasse, die mechanischen Eigenschaften und die Nachweise hinter dem Zertifikat. Ein disziplinierter Auswahlprozess verwandelt die LSZH-Verbindungsauswahl von einer Vermutung in eine wiederholbare technische Entscheidung.