Moderne elektrische Systeme basieren auf Verbindungen zwischen verschiedenen Geräten, Leiterplatten und Peripheriegeräten. Ganz gleich, ob es um die Übertragung von Energie oder elektrischen Signalen geht: Kabel sind das Rückgrat drahtgebundener Verbindungen und somit ein integraler Bestandteil aller Systeme.
Allerdings wird die Bedeutung von Kabelmänteln (der äußeren Schicht, die die Innenleiter umgibt und schützt) oft unterschätzt. Die Auswahl des richtigen Kabelmantelmaterials ist eine entscheidende Entscheidung bei der Kabelkonstruktion und -herstellung, insbesondere beim Einsatz in rauen Umgebungen. Um eine kluge Wahl zu treffen, ist es wichtig, das Gleichgewicht zwischen mechanischer Leistung, Umweltbeständigkeit, Flexibilität, Kosten und Einhaltung gesetzlicher Vorschriften zu verstehen.
Das Herzstück des Kabelmantels ist eine Abschirmung, die das Innenkabel schützt und dessen Lebensdauer und Zuverlässigkeit gewährleistet. Dieser Schutz schützt vor Feuchtigkeit, Chemikalien, UV-Strahlung und physikalischen Belastungen wie Abrieb und Stößen.
Das Material für Kabelummantelungen reicht von einfachen Kunststoffen bis hin zu fortschrittlichen Polymeren, jedes mit einzigartigen Eigenschaften, um spezifische Umwelt- und mechanische Anforderungen zu erfüllen. Der Auswahlprozess ist von entscheidender Bedeutung, da das richtige Material optimale Leistung und Schutz unter den erwarteten Einsatzbedingungen gewährleistet.
Für Kabelummantelungen gibt es keine „Einheitslösung“, die für alle passt. Das ausgewählte Material kann je nach den besonderen Umständen der Anwendung stark variieren.
Bei der Auswahl des richtigen Kabelmantelmaterials sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen.
1. Umgebungsbedingungen
Die chemische Beständigkeit ist ein entscheidender Faktor bei der Auswahl von Kabelmänteln, da Kabel je nach Anwendung Ölen, Lösungsmitteln, Säuren oder Basen ausgesetzt sein können. Ein gut ausgewählter Kabelmantel kann eine Verschlechterung oder Korrosion der darunter liegenden Komponenten verhindern und so die Integrität des Kabels über seine gesamte Lebensdauer hinweg aufrechterhalten. Beispielsweise ist es in Industrieumgebungen, in denen häufig Chemikalien ausgesetzt sind, von entscheidender Bedeutung, Materialien auszuwählen, die solch rauen Bedingungen standhalten können. Hier müssen die spezifischen Chemikalien bewertet werden, denen das Kabel ausgesetzt ist, da dies den Bedarf an speziellen Materialien wie Fluorpolymeren bestimmt, um eine extreme chemische Beständigkeit zu erreichen.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Witterungs- und Sonneneinstrahlungsbeständigkeit, insbesondere bei Kabeln, die im Freien verwendet werden. Längere Sonneneinstrahlung kann herkömmliche Materialien schwächen, was zu Sprödigkeit und schließlich zum Versagen führt. UV-beständige Materialien sorgen dafür, dass das Kabel auch bei intensiver Sonneneinstrahlung funktionsfähig und langlebig bleibt. Die idealen Materialien für solche Anwendungen sind CPE-Thermoplaste, CPE-Thermostate oder EPR-Thermostate. Andere fortschrittliche Materialien wie vernetztes Polyethylen (XLPE) wurden entwickelt, um eine verbesserte UV-Beständigkeit zu bieten und die Langlebigkeit des Kabels bei Außenanwendungen sicherzustellen.
Darüber hinaus kann in Umgebungen, in denen Brandgefahr besteht, die Wahl eines flammhemmenden oder selbstverlöschenden Kabelmantels eine lebensrettende Entscheidung sein. Diese Materialien sollen die Ausbreitung von Flammen verhindern und so bei kritischen Anwendungen eine wichtige Sicherheitsebene bieten. Zu den hervorragenden Optionen für die Flammhemmung gehören:PVCThermoplaste und CPE-Thermoplaste. Solche Materialien können die Ausbreitung von Flammen verlangsamen und gleichzeitig die Emission giftiger Gase bei der Verbrennung verringern.
2. Mechanische Eigenschaften
Die Abriebfestigkeit, Schlagkraft und Quetschfähigkeit des Kabelmantels wirken sich direkt auf die Haltbarkeit des Polyurethans aus. Dies ist vor allem bei Anwendungen erforderlich, bei denen das Kabel anspruchsvolles Gelände durchquert oder eine häufige Handhabung erfordert. Bei hochmobilen Anwendungen, wie etwa in der Robotik oder dynamischen Maschinen, kann die Wahl eines Kabelmantels mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften dazu beitragen, häufigen Austausch und Wartung zu vermeiden. Zu den besten verschleißfesten Materialien für Jackenbezüge gehören Polyurethan-Thermoplaste und CPE-Thermoplaste.
3. Überlegungen zur Temperatur
Der Betriebstemperaturbereich eines Kabelmantelmaterials kann über Erfolg oder Misserfolg eines Systems entscheiden. Materialien, die dem Betriebstemperaturbereich ihrer vorgesehenen Umgebung nicht standhalten, können bei Kälte spröde werden oder sich zersetzen, wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Diese Verschlechterung kann die Integrität des Kabels gefährden und zu einem Versagen der elektrischen Isolierung führen, was zu Betriebsunterbrechungen oder Sicherheitsrisiken führen kann.
Während viele Standardkabel für bis zu 105 °C ausgelegt sind, müssen spezielle PVC-Anwendungen möglicherweise höheren Temperaturen standhalten. Für Branchen wie Öl und Gas erfordern spezielle Anwendungen Materialien wie die Materialien der SJS-Serie von ITT Cannon, die Temperaturen von bis zu 200 °C standhalten. Für diese hohen Temperaturen müssen möglicherweise verschiedene Materialien in Betracht gezogen werden, darunter PVC auf der Thermoplastseite und CPE oder EPR oder CPR auf der Thermostatseite. Materialien, die in solchen Umgebungen eingesetzt werden können, können hohen Temperaturen standhalten und der thermischen Alterung widerstehen, wodurch die Leistung des Kabels über einen langen Zeitraum gewährleistet wird.
Berücksichtigen Sie Umgebungen mit hohen Temperaturen, beispielsweise auf Bohrinseln an Land. In diesen Hochdruck- und Hochtemperaturumgebungen ist es notwendig, ein Kabelmantelmaterial auszuwählen, das extremen Temperaturen standhält, ohne sich zu verschlechtern oder auszufallen. Letztendlich kann die Auswahl des richtigen Kabelmantelmaterials einen sicheren und zuverlässigen Betrieb gewährleisten und gleichzeitig die Lebensdauer der Ausrüstung verlängern.
4. Das Bedürfnis nach Flexibilität
Bei einigen Anwendungen müssen Kabel auch bei wiederholten Biege- und Drehbewegungen flexibel bleiben. Dieses Bedürfnis nach Flexibilität mindert nicht das Bedürfnis nach Haltbarkeit; Daher müssen die Materialien sorgfältig ausgewählt werden, um diese beiden Anforderungen effektiv in Einklang zu bringen. In diesen Fällen werden Materialien wie thermoplastische Elastomere (TPE) oder Polyurethan (PUR) aufgrund ihrer Elastizität und Belastbarkeit bevorzugt.
Kabel, die beispielsweise in der industriellen Automatisierung eingesetzt werden, müssen hochflexibel sein, um sich an die Bewegung von Maschinen wie Robotern anzupassen. Ein Paradebeispiel für diesen Bedarf sind Mesh-Roboter, die für Aufgaben wie das Aufnehmen und Platzieren von Teilen eingesetzt werden. Ihr Design ermöglicht einen großen Bewegungsspielraum und belastet die Kabel ständig. Daher müssen Materialien verwendet werden, die Biegungen und Verdrehungen standhalten, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.
Nach Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen, mechanischen Eigenschaften, Temperatur und Flexibilitätsanforderungen ist es auch wichtig zu beachten, dass der Außendurchmesser des Kabels je nach Material variiert. Um umweltfreundlich zu bleiben, muss der Kabeldurchmesser innerhalb der Dichtungsgrenzen des Endgehäuses oder der Steckerbefestigung bleiben.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 12. August 2024