LSZH-Compounds für Eisenbahnkabel: Brandschutz, EN 45545-2 und Leitfaden zur Materialauswahl

Jeder Meter Kabel unter dem Boden eines U-Bahn-Waggons ist eine potenzielle Brennstoffquelle, und bei einem Tunnelbrand ist die eigentliche Gefahr normalerweise nicht die Flamme selbst. Rauch, Chlorwasserstoff und andere Halogengase breiten sich schneller aus, verwirren Passagiere und verursachen die meisten Todesopfer. Das ist der praktische Grund, warum LSZH-Compounds für Eisenbahnkabel zur Basisspezifikation bei Schienenfahrzeug- und Transitprojekten und nicht zu einer Premium-Option geworden sind. Für Kabelhersteller stellt sich nicht mehr die Frage, ob raucharmes, halogenfreies Material verwendet werden soll, sondern welcher LSZH-Typ die Brand-, Rauch- und Alterungsanforderungen eines Projekts erfüllt, ohne die Extrusionsproduktion zu beeinträchtigen.

EN 45545-2: Die Brandschutz-Grundlinie für Eisenbahnkabel

EN 45545-2 ist der Standard, den die meisten europäischen und viele asiatische Eisenbahnprojekte zur Beurteilung des Brandverhaltens verwenden. Es ordnet Fahrzeuge entsprechend dem Brandrisiko des Betriebs den Gefahrenstufen HL1, HL2 und HL3 zu und legt dann Materialanforderungen für Flammenausbreitung, Wärmefreisetzung, Rauchdichte und Rauchtoxizität fest. Für Elektrokabel definieren die Anforderungssätze R22 und R23 die Grenzwerte, die eine Verbindung erfüllen muss. Der Zusammenhang zwischen Gefährdungsgrad und Materialleistung ist die zentrale Logik der Norm: Eine U-Bahnlinie, die durch einen langen Tunnel führt, erfordert eine viel stärkere Mischung als eine langsame Straßenbahn, daher reicht eine einzige „schwer entflammbare“ Kennzeichnung nie aus. Das Prinzip dieser Tests wird in diesem Leitfaden näher erläutert LSZH-Verbindungen für Transportkabel und Brandschutz gemäß EN 45545-2 .

Was die Brandtests tatsächlich messen

Flammenausbreitungstests zeigen, wie weit sich ein Feuer entlang eines Kabels ausbreitet, während Wärmefreisetzungsmessungen zeigen, wie stark ein brennendes Kabel zur gesamten Brandlast des Fahrzeugs beiträgt. Die Rauchdichte wird durch Parameter wie VOF4 und Ds verfolgt, die beschreiben, wie sich schnell ein Korridor mit Rauch füllt, und Toxizitätsmessungen bewerten die Gase, die ein Passagier tatsächlich einatmen würde. Eine Notiz wie eine 90 °C LSZH-Mantelmischung der B1-Klasse, die für Hochgeschwindigkeitsanwendungen im Schienen- und Nahverkehr entwickelt wurde Diese Ziele werden in einer Formulierung adressiert: Es kombiniert halogenfreie Flammhemmung mit geringer Rauchdichte und kontrollierter Toxizität, den drei Eigenschaften, die in den R22- und R23-Anforderungen gefordert werden.

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Mechanische und thermische Anforderungen gehen mit der Brandspezifikation einher

Eine Brandgenehmigung ist erforderlich, sie ist jedoch nur die erste Stufe der Qualifikation. Ein Eisenbahnkabelverbund muss seine mechanischen Eigenschaften auch nach Jahren der Hitze, Vibration und dem Kontakt mit Flüssigkeiten beibehalten. Dauertemperaturwerte von 90 °C, 105 °C oder 125 °C bestimmen den Strom, den ein Leiter führen kann, ohne dass sich die Isolierung übermäßig verändert. Ölbeständigkeit ist wichtig, denn Diesel, Fette und Reinigungsmittel gehören zum Alltag auf der Bahn. Zugfestigkeit und Dehnungsbeständigkeit nach thermischer Alterung geben Aufschluss darüber, ob ein Kabel nach zehn Jahren im Einsatz noch gebogen und angeschlossen werden kann. Die folgende Tabelle fasst die Bereiche zusammen, die in eine Beschaffungsspezifikation aufgenommen werden sollten.

Thermoplastisch oder vernetzt: Auswahl der richtigen LSZH-Plattform

Sobald die Brand- und Rauchziele festgelegt sind, besteht die nächste Entscheidung darin, welche Polymerplattform diese über die gesamte Lebensdauer des Kabels hinweg erfüllen kann. In Bahnanwendungen werden sowohl thermoplastische als auch vernetzte LSZH-Verbindungsfamilien verwendet. Die Wahl hängt von der Betriebstemperatur, der Flüssigkeitseinwirkung und davon ab, wie viel Platz das Kabeldesign bietet.

Thermoplastisches LSZH: Der praktische Standard für Ummantelungen

Thermoplastische Typen werden auf Standard-Extrusionsanlagen schmelzverarbeitet, lassen sich leichter mit Schrott verarbeiten und bieten ein ausgewogenes Verhältnis von Flammschutz, Flexibilität und Kosten. Für 90 °C-zertifizierte Ummantelungen und Isolierungen in vielen Transportanwendungen bleiben sie die erste Wahl. Die Haupteinschränkung besteht darin, dass thermoplastische Formulierungen stark auf Metallhydroxid-Füllstoffen basieren und eine hohe Füllstoffbeladung die Dehnung verringern und die Extrusion erschweren kann, wenn die Dispersion nicht sorgfältig kontrolliert wird. Daher müssen Feuchtigkeitsaufnahme und Füllstoffverteilung Charge für Charge überprüft werden, nicht erst in der Konstruktionsphase.

Vernetztes LSZH: Wenn Hitze, Öl und Platz zu Einschränkungen werden

Sowohl die Silanvernetzung als auch die Strahlenvernetzung wandeln das Polymer in ein dreidimensionales Netzwerk um. Die praktischen Vorteile sind eine höhere Dauertemperaturbelastbarkeit, eine bessere Öl- und Kraftstoffbeständigkeit und eine verbesserte mechanische Festigkeit bei erhöhter Temperatur. Diese Eigenschaften sind bei Schienenfahrzeugen von Bedeutung, da die Kabel in der Nähe heißer Geräte liegen und Diesel, Fett, säurehaltigen Reinigungsmitteln und wiederholtem Biegen ausgesetzt sein können. Eine bis 125 °C ölbeständige, strahlenvernetzte LSZH-Isoliermasse ist ein gutes Beispiel: Es behält die Halogenfreiheit und die geringe Rauchentwicklung des Materials bei, verlängert aber gleichzeitig die thermische Beständigkeit und widersteht den Flüssigkeiten, denen ein Lokomotivkabel wahrscheinlich ausgesetzt ist. Eine dünnwandige vernetzte Isolierung reduziert außerdem den Kabeldurchmesser und das Gewicht, was sich bei Hunderten von Metern Kabellänge schnell summiert.

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Die Innenhülle ist eine Sicherheitsschicht, kein Detail

Bei mehradrigen Kabeln kann der Raum zwischen dem Innenmantel und den einzelnen isolierten Adern Sauerstoff speichern und dazu beitragen, dass sich ein Feuer entlang des Kabelkörpers ausbreitet. Eine halogenfreie, raucharme Sauerstoffbarriere-Innenmantelmischung Schließt diesen Weg, indem es die Sauerstoffzufuhr in der innersten Konstruktionsschicht begrenzt. Es verlangsamt die Ausbreitung der Verbrennung und gibt der Außenhülle weniger Arbeit. Den Innenmantel mit der gleichen Sorgfalt wie den Außenmantel zu spezifizieren, ist eine der vorgeschlagenen Möglichkeiten, die Gesamtleistung eines Kabeldesigns nach EN 45545-2 zu verbessern, insbesondere bei Designs, bei denen der Platz die Leiter näher beieinander zwingt.

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Was Sie überprüfen sollten, bevor Sie sich für eine Eisenbahn-LSZH-Verbindung entscheiden

Die Qualifizierung einer Verbindung braucht Zeit, und die Kosten einer fehlgeschlagenen Zulassung sind weitaus höher als der Preis für ein paar Säcke Material. Dies sind die Prüfungen, die Kabelingenieure und Beschaffungsteams durchführen sollten, bevor sie große Mengen bestellen:

• Passen Sie den Grad genau an die Gefährdungsstufe und die in der Ausschreibung festgelegten Anforderungen an, unabhängig davon, ob das Projekt R22 oder R23 und HL2 oder HL3 erforderlich ist.
• Fordern Sie Testberichte an, die für die spezifische zu liefernde Verbindung erstellt wurden, nicht für eine Materialfamilie als Ganzes.
• Bestätigen Sie die Temperaturklasse und die Daten zur langfristigen thermischen Veränderung anhand Ihrer Leitergröße, Strombelastung und Installationsumgebung.
• Testen Sie die Öl-, Kraftstoff- und Reinigungsmittelbeständigkeit mit den tatsächlich im Netzwerk des Betreibers verwendeten Flüssigkeiten, da Standard-Referenzöle nicht immer den tatsächlichen Bedingungen vor Ort entsprechen.
• Führen Sie einen Extrusionsversuch auf Ihrer eigenen Linie durch, um Schmelzstabilität, Oberflächenbeschaffenheit, Feuchtigkeitskontrolle und Ausstoßrate zu überprüfen.

Eine Compound-Spezifikation ist nur so vertrauenswürdig wie die Produktion und Prüfung dahinter. Ein Lieferant, der konsistente Ergebnisse vorweisen kann hauseigene Laborprüfgeräte und die Chargenrückverfolgbarkeit verringert das Risiko, dass eine Produktionsgebühr nach der Genehmigung von den Spezifikationen abweicht. Da das Brandverhalten stark von der Füllstoffverteilung und der Feuchtigkeitskontrolle abhängt, ist die routinemäßige Prozesskonsistenz kein Extra der Qualitätsabteilung; Es handelt sich um eine Sicherheitsanforderung, die vor der ersten kommerziellen Lieferung überprüft werden sollte.

Beginnen Sie mit dem Standard und wählen Sie dann die Verbindung aus

Die Spezifikation von Eisenbahnkabeln verläuft wie eine Kette: Die Brandschutzstrategie des Betreibers legt die Gefahrenstufe fest, die Gefahrenstufe legt den Anforderungssatz der EN 45545-2 fest und der Anforderungssatz entscheidet darüber, welche Verbundtechnologie verwendet werden kann. Wenn Sie diese Reihenfolge der Reihe nachgehen, wird die Wahl der Sorte viel einfacher. Beginnen Sie für Mantelanwendungen mit einem bewährten LSZH-Manteltyp der Klasse B1. Fügen Sie für die Innenschichten eine Sauerstoffbarriereverbindung hinzu. Für eine Isolierung, das Öl und Dauerhitze überstehen müssen, setzen Sie auf vernetztes LSZH. Alle drei Schichten beziehen wir von der Sortiment an LSZH-Compounds für Transportkabel Die von einem einzigen Lieferanten angebotenen Lösungen sorgen für ein gleichmäßiges Prozessverhalten über die gesamte Kabelkonstruktion hinweg, was wiederum die Extrusion, Prüfung und Zertifizierung vereinfacht. Die richtige Materialbeschaffung von Anfang an ist der kürzeste Weg zu einem Kabel, das den Test einmal besteht und jahrzehntelang im Einsatz bleibt.