Der Kabelmantel (auch Außenmantel genannt) ist die äußerste Schicht eines Kabels, Glasfaserkabels oder einer Leitung und stellt die wichtigste Barriere zum Schutz der inneren Struktur dar. Er schützt das Kabel während und nach der Installation vor äußeren Einflüssen wie Hitze, Kälte, Feuchtigkeit, UV-Strahlung, Ozon sowie chemischen und mechanischen Beschädigungen. Der Kabelmantel ersetzt nicht die Verstärkung im Inneren des Kabels, bietet aber dennoch einen gewissen Schutz. Darüber hinaus fixiert der Kabelmantel die Form der Litzen und gegebenenfalls der Schirmung und minimiert so Störungen der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV). Dies ist wichtig für die zuverlässige Übertragung von Strom, Signalen oder Daten im Kabel oder der Leitung. Der Mantel trägt außerdem wesentlich zur Langlebigkeit von Glasfaserkabeln und -leitungen bei.
Es gibt viele Arten von Kabelmantelmaterialien; gängige Kabelmantelmaterialien sind –vernetztes Polyethylen (XLPE), Polytetrafluorethylen (PTFE), fluoriertes Ethylenpropylen (FEP), Perfluoralkoxyharz (PFA), Polyurethan (PUR),Polyethylen (PE), thermoplastisches Elastomer (TPE) undPolyvinylchlorid (PVC)Sie weisen jeweils unterschiedliche Leistungsmerkmale auf.
Bei der Auswahl der Rohmaterialien für Kabelummantelungen müssen zunächst die Anpassungsfähigkeit an die Umgebungsbedingungen und die Kompatibilität mit den verwendeten Steckverbindern berücksichtigt werden. Beispielsweise kann in extrem kalten Umgebungen eine Kabelummantelung erforderlich sein, die auch bei sehr niedrigen Temperaturen flexibel bleibt. Die Wahl des richtigen Ummantelungsmaterials ist entscheidend für die Bestimmung des optimalen Glasfaserkabels für die jeweilige Anwendung. Daher ist es wichtig, genau zu verstehen, welchem Zweck das Glasfaserkabel oder die Glasfaserleitung dienen und welche Anforderungen es erfüllen muss.
Polyvinylchlorid (PVC)Es handelt sich um ein gängiges Material für Kabelummantelungen. Es besteht aus Polyvinylchlorid-basiertem Harz, dem durch Mischen, Kneten und Extrudieren Stabilisatoren, Weichmacher, anorganische Füllstoffe wie Calciumcarbonat, Additive und Gleitmittel etc. zugesetzt werden. Es zeichnet sich durch gute physikalische, mechanische und elektrische Eigenschaften sowie gute Witterungsbeständigkeit und chemische Stabilität aus. Durch die Zugabe verschiedener Additive, wie z. B. Flammschutzmittel und Hitzebeständigkeitsmittel, lassen sich seine Eigenschaften weiter verbessern.
Bei der Herstellung von PVC-Kabelmänteln werden PVC-Partikel in den Extruder gegeben und unter hoher Temperatur und hohem Druck extrudiert, um einen rohrförmigen Kabelmantel zu formen.
Die Vorteile von PVC-Kabelmänteln liegen in ihrem günstigen Preis, der einfachen Verarbeitung und Installation sowie ihrem breiten Anwendungsspektrum. Sie werden häufig für Niederspannungskabel, Kommunikationskabel, Installationsleitungen und andere Bereiche eingesetzt. Allerdings sind die Beständigkeit von PVC-Kabelmänteln gegenüber hohen Temperaturen, Kälte und UV-Strahlung relativ gering. Zudem enthalten sie umwelt- und gesundheitsschädliche Substanzen und können bei der Anwendung in speziellen Umgebungen Probleme verursachen. Mit dem gestiegenen Umweltbewusstsein und den höheren Anforderungen an die Materialeigenschaften wurden auch höhere Anforderungen an PVC-Materialien gestellt. Daher werden PVC-Kabelmäntel in bestimmten Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt, der Kernenergie und anderen nur mit Vorsicht eingesetzt.
Polyethylen (PE)PE ist ein gängiges Material für Kabelmäntel. Es zeichnet sich durch gute mechanische Eigenschaften und chemische Stabilität sowie gute Hitze-, Kälte- und Witterungsbeständigkeit aus. Die Eigenschaften von PE-Kabelmänteln lassen sich durch die Zugabe von Additiven wie Antioxidantien, UV-Absorbern usw. verbessern.
Die Herstellungsmethode für PE-Kabelmäntel ähnelt der von PVC. Dabei werden PE-Partikel in den Extruder gegeben und unter hoher Temperatur und hohem Druck extrudiert, um einen rohrförmigen Kabelmantel zu bilden.
PE-Kabelmäntel zeichnen sich durch gute Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen und UV-Strahlung aus und sind vergleichsweise preisgünstig. Sie finden breite Anwendung in Glasfaserkabeln, Niederspannungskabeln, Kommunikationskabeln, Bergbaukabeln und anderen Bereichen. Vernetztes Polyethylen (XLPE) ist ein Kabelmantelmaterial mit hervorragenden elektrischen und mechanischen Eigenschaften. Es wird durch die Vernetzung von Polyethylen bei hohen Temperaturen hergestellt. Die Vernetzungsreaktion führt zur Ausbildung einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur, wodurch das Material hohe Festigkeit und Temperaturbeständigkeit erhält. XLPE-Kabelmäntel werden häufig in Hochspannungskabeln, wie z. B. Übertragungsleitungen und Umspannwerken, eingesetzt. Sie bieten exzellente elektrische Eigenschaften, mechanische Festigkeit und chemische Stabilität sowie hervorragende Hitze- und Witterungsbeständigkeit.
Polyurethan (PUR)PUR bezeichnet eine Gruppe von Kunststoffen, die Ende der 1930er Jahre entwickelt wurden. Sie werden durch ein chemisches Verfahren namens Additions-Polymerisation hergestellt. Als Rohstoff dient üblicherweise Erdöl, aber auch pflanzliche Materialien wie Kartoffeln, Mais oder Zuckerrüben können verwendet werden. PUR ist ein gängiges Material für Kabelummantelungen. Es handelt sich um einen Elastomer-Kunststoff mit ausgezeichneter Verschleiß-, Alterungs-, Öl- sowie Säure- und Laugenbeständigkeit und gleichzeitig guter mechanischer Festigkeit und elastischer Rückstellfähigkeit. Die Eigenschaften der PUR-Kabelummantelung lassen sich durch die Zugabe verschiedener Additive, wie z. B. Flammschutzmittel und Hochtemperaturbeständige, verbessern.
Das Herstellungsverfahren für PUR-Kabelmäntel besteht darin, PUR-Partikel in einen Extruder zu geben und diese unter hoher Temperatur und hohem Druck zu einem rohrförmigen Kabelmantel zu extrudieren. Polyurethan besitzt besonders gute mechanische Eigenschaften.
Das Material zeichnet sich durch hervorragende Verschleiß-, Schnitt- und Reißfestigkeit aus und bleibt auch bei niedrigen Temperaturen hochflexibel. Dadurch eignet sich PUR besonders für Anwendungen, die dynamische Bewegungen und Biegebeanspruchungen erfordern, wie beispielsweise Schleppketten. In der Robotik halten Kabel mit PUR-Ummantelung problemlos Millionen von Biegezyklen oder starken Torsionskräften stand. PUR ist zudem beständig gegen Öl, Lösungsmittel und UV-Strahlung. Je nach Materialzusammensetzung ist es halogenfrei und flammhemmend – wichtige Kriterien für UL-zertifizierte Kabel, die in den USA eingesetzt werden. PUR-Kabel finden häufig Verwendung im Maschinen- und Anlagenbau, in der Industrieautomation und in der Automobilindustrie.
Obwohl der PUR-Kabelmantel gute physikalische, mechanische und chemische Eigenschaften aufweist, ist sein Preis relativ hoch und er eignet sich nicht für kostengünstige Massenproduktion.
Polyurethan-Thermoplastisches Elastomer (TPU)TPU ist ein häufig verwendetes Kabelmantelmaterial. Im Gegensatz zu Polyurethan-Elastomer (PUR) ist TPU ein thermoplastisches Material mit guter Verarbeitbarkeit und Plastizität.
Der TPU-Kabelmantel zeichnet sich durch gute Verschleißfestigkeit, Ölbeständigkeit, Säure- und Laugenbeständigkeit sowie Witterungsbeständigkeit aus und besitzt eine gute mechanische Festigkeit und elastische Rückstellfähigkeit, wodurch er sich an komplexe mechanische Bewegungs- und Vibrationsumgebungen anpassen kann.
Der TPU-Kabelmantel wird hergestellt, indem TPU-Partikel in einen Extruder gegeben und unter hoher Temperatur und hohem Druck extrudiert werden, um einen röhrenförmigen Kabelmantel zu formen.
TPU-Kabelummantelungen finden breite Anwendung in der Industrieautomation, bei Werkzeugmaschinen, Bewegungssteuerungssystemen, Robotern und anderen Bereichen sowie in der Automobil- und Schiffsindustrie. Sie zeichnen sich durch hohe Verschleißfestigkeit und elastische Rückstellfähigkeit aus, schützen das Kabel effektiv und bieten zudem eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber hohen und niedrigen Temperaturen.
Im Vergleich zu PUR bietet TPU-Kabelummantelung den Vorteil guter Verarbeitbarkeit und Formbarkeit, wodurch sie sich an vielfältigere Kabelgrößen und -formen anpassen lässt. Allerdings ist der Preis für TPU-Kabelummantelung relativ hoch, weshalb sie sich nicht für kostengünstige Massenproduktion eignet.
Silikonkautschuk (PU)Polyurethan (PU) ist ein häufig verwendetes Kabelmantelmaterial. Es handelt sich um ein organisches Polymer, dessen Hauptkette aus abwechselnd angeordneten Silizium- und Sauerstoffatomen besteht. Jedes Siliziumatom ist üblicherweise mit zwei organischen Kautschukgruppen verbunden. Herkömmlicher Silikonkautschuk besteht hauptsächlich aus Silikonketten mit Methylgruppen und geringen Mengen Vinyl. Durch die Einführung von Phenylgruppen lässt sich die Hoch- und Tieftemperaturbeständigkeit von Silikonkautschuk verbessern, während die Einführung von Trifluorpropyl- und Cyanidgruppen die Temperatur- und Ölbeständigkeit erhöht. PU zeichnet sich durch gute Hochtemperatur-, Kälte- und Oxidationsbeständigkeit sowie durch gute Weichheit und Elastizität aus. Die Eigenschaften von Silikonkautschuk-Kabelmänteln lassen sich durch die Zugabe verschiedener Additive, wie z. B. Verschleißschutz- und Ölbeständigkeitsmittel, weiter verbessern.
Die Herstellung von Silikonkautschuk-Kabelmänteln erfolgt durch Zugabe der Silikonkautschukmischung in einen Extruder und anschließendes Extrudieren unter hoher Temperatur und hohem Druck zu einem rohrförmigen Kabelmantel. Silikonkautschuk-Kabelmäntel finden breite Anwendung in Bereichen, die hohen Anforderungen an Temperatur- und Druckbeständigkeit sowie Witterungsbeständigkeit genügen, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt, in Kernkraftwerken, der Petrochemie, im Militärbereich und anderen.
Es besitzt eine gute Hochtemperaturbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit, kann in Umgebungen mit hohen Temperaturen, hohem Druck und starker Korrosion stabil arbeiten, verfügt aber auch über eine gute mechanische Festigkeit und elastische Rückstellfähigkeit und kann sich an komplexe mechanische Bewegungs- und Vibrationsumgebungen anpassen.
Im Vergleich zu anderen Kabelmantelmaterialien bietet Silikonkautschuk eine höhere Temperatur- und Oxidationsbeständigkeit sowie gute Flexibilität und Elastizität und eignet sich daher für anspruchsvollere Einsatzumgebungen. Allerdings ist der Preis für Silikonkautschuk-Kabelmäntel relativ hoch, weshalb sie sich nicht für kostengünstige Massenproduktion eignen.
Polytetrafluorethylen (PTFE)Polytetrafluorethylen (PTFE) ist ein häufig verwendetes Kabelmantelmaterial. Es handelt sich um einen Polymerwerkstoff mit ausgezeichneter Korrosions-, Hochtemperatur- und Chemikalienbeständigkeit, der auch unter extremen Bedingungen wie hohen Temperaturen, hohem Druck und starker Korrosion zuverlässig funktioniert. Darüber hinaus weisen fluorierte Kunststoffe gute flammhemmende Eigenschaften und Verschleißfestigkeit auf.
Das Herstellungsverfahren für Kabelmäntel aus Fluorkunststoff besteht darin, Fluorkunststoffpartikel in den Extruder zu geben und diese unter hoher Temperatur und hohem Druck zu extrudieren, um einen rohrförmigen Kabelmantel zu formen.
Kabelmäntel aus Fluorkunststoff finden breite Anwendung in der Luft- und Raumfahrt, in Kernkraftwerken, der Petrochemie und anderen High-End-Branchen sowie in der Halbleiterindustrie, der optischen Kommunikation und weiteren Bereichen. Sie zeichnen sich durch hervorragende Korrosions- und Hochtemperaturbeständigkeit aus und gewährleisten einen stabilen Betrieb über lange Zeiträume unter hohen Temperaturen, hohem Druck und in stark korrosiven Umgebungen. Gleichzeitig bieten sie eine gute mechanische Festigkeit und ein hohes elastisches Rückstellvermögen und eignen sich für komplexe mechanische Bewegungen und Vibrationen.
Im Vergleich zu anderen Kabelmantelmaterialien bietet Fluorkunststoff eine höhere Korrosions- und Temperaturbeständigkeit und eignet sich daher für extremere Einsatzumgebungen. Allerdings ist der Preis für Fluorkunststoff-Kabelmäntel relativ hoch, weshalb sie sich nicht für kostengünstige Massenproduktion eignen.
Veröffentlichungsdatum: 14. Oktober 2024