Moderne elektrische Systeme basieren auf der Verbindung verschiedener Geräte, Leiterplatten und Peripheriegeräte. Ob Strom- oder Signalübertragung – Kabel bilden das Rückgrat kabelgebundener Verbindungen und sind somit integraler Bestandteil aller Systeme.
Die Bedeutung von Kabelmänteln (der äußeren Schicht, die die inneren Leiter umgibt und schützt) wird jedoch oft unterschätzt. Die Wahl des richtigen Kabelmantelmaterials ist eine wichtige Entscheidung bei der Kabelkonstruktion und -herstellung, insbesondere beim Einsatz in rauen Umgebungen. Das Verständnis des Gleichgewichts zwischen mechanischer Leistung, Umweltbeständigkeit, Flexibilität, Kosten und Einhaltung gesetzlicher Vorschriften ist entscheidend für eine kluge Wahl.
Das Herzstück des Kabelmantels ist eine Abschirmung, die das innere Kabel 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 hochentwickelten Polymeren. Jedes Material verfügt über einzigartige Eigenschaften, um spezifischen Umwelt- und mechanischen Anforderungen gerecht zu werden. Der Auswahlprozess ist entscheidend, da das richtige Material optimale Leistung und Schutz unter den erwarteten Einsatzbedingungen gewährleistet.
Für Kabelummantelungen gibt es keine Universallösung. Das ausgewählte Material kann je nach den individuellen 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 mit Ölen, Lösungsmitteln, Säuren oder Basen in Berührung kommen können. Ein gut gewählter Kabelmantel kann den Verschleiß oder die Korrosion der darunterliegenden Komponenten verhindern und so die Integrität des Kabels über seine gesamte Lebensdauer erhalten. Beispielsweise ist es in industriellen Umgebungen, in denen häufig Chemikalien ausgesetzt sind, entscheidend, Materialien auszuwählen, die diesen rauen Bedingungen standhalten. Dabei müssen die spezifischen Chemikalien, denen das Kabel ausgesetzt sein wird, bewertet werden, da dies den Bedarf an Spezialmaterialien wie Fluorpolymeren bestimmt, um eine extreme chemische Beständigkeit zu erreichen.
Die Witterungs- und Sonnenlichtbeständigkeit ist ein weiterer wichtiger Aspekt, insbesondere bei Kabeln für den Außenbereich. Längere Sonneneinstrahlung kann herkömmliche Materialien schwächen, was zu Sprödigkeit und schließlich zum Versagen führen kann. UV-beständige Materialien sorgen dafür, dass das Kabel auch bei intensiver Sonneneinstrahlung funktionsfähig und langlebig bleibt. Ideal 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 so die Langlebigkeit des Kabels bei Außenanwendungen sicherzustellen.
Darüber hinaus kann in Umgebungen mit Brandgefahr die Wahl eines flammhemmenden oder selbstverlöschenden Kabelmantels lebensrettend sein. Diese Materialien verhindern die Ausbreitung von Flammen und bieten so eine wichtige Sicherheitsebene in kritischen Anwendungen. Für die Flammhemmung eignen sich hervorragend:PVCThermoplaste und CPE-Thermoplaste. Solche Materialien können die Ausbreitung von Flammen verlangsamen und gleichzeitig die Emission giftiger Gase während der Verbrennung reduzieren.
2. Mechanische Eigenschaften
Die Abriebfestigkeit, Schlagkraft und Druckfestigkeit des Kabelmantels wirken sich direkt auf die Haltbarkeit des Polyurethans aus. Dies ist besonders wichtig bei Anwendungen, bei denen das Kabel durch schwieriges Gelände geführt wird oder häufig gehandhabt werden muss. Bei hochmobilen Anwendungen, wie z. B. 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 Kabelmäntel gehören Polyurethan-Thermoplaste und CPE-Thermoplaste.
3. Temperaturaspekte
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 bei hohen Temperaturen zersetzen. Diese Zersetzung kann die Integrität des Kabels beeinträchtigen und zu einem Ausfall der elektrischen Isolierung führen, was Betriebsstörungen oder Sicherheitsrisiken zur Folge hat.
Während viele Standardkabel für bis zu 105 °C ausgelegt sind, müssen spezielle PVC-Anwendungen höheren Temperaturen standhalten. In Branchen wie der Öl- und Gasindustrie erfordern spezielle Anwendungen Materialien wie die SJS-Serie von ITT Cannon, die Temperaturen bis zu 200 °C standhalten. Für diese hohen Temperaturen müssen verschiedene Materialien in Betracht gezogen werden, darunter PVC auf der thermoplastischen Seite und CPE, EPR oder CPR auf der Thermostatseite. Materialien, die in solchen Umgebungen eingesetzt werden können, halten hohen Temperaturen stand und widerstehen der thermischen Alterung, wodurch die Leistung des Kabels langfristig gewährleistet wird.
Denken Sie an Hochtemperaturumgebungen, wie zum Beispiel auf Bohrinseln an Land. In diesen Umgebungen mit hohem Druck und hohen Temperaturen ist es notwendig, ein Kabelmantelmaterial auszuwählen, das extremen Temperaturen standhält, ohne sich zu zersetzen oder zu versagen. Letztendlich kann die Wahl des richtigen Kabelmantelmaterials einen sicheren und zuverlässigen Betrieb gewährleisten und gleichzeitig die Lebensdauer der Anlage verlängern.
4. Das Bedürfnis nach Flexibilität
Manche Anwendungen erfordern, dass Kabel auch bei wiederholten Biege- und Drehbewegungen flexibel bleiben. Dieser Flexibilitätsbedarf mindert jedoch nicht die Anforderungen an die Haltbarkeit. Daher müssen die Materialien sorgfältig ausgewählt werden, um diese beiden Anforderungen optimal zu erfüllen. 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 die Bewegungen von Maschinen wie Robotern zu ermöglichen. Mesh-Roboter, die beispielsweise zum Aufnehmen und Platzieren von Teilen eingesetzt werden, sind ein Paradebeispiel für diese Anforderung. Ihre Konstruktion ermöglicht einen großen Bewegungsspielraum, wodurch die Kabel ständiger Belastung ausgesetzt sind. Dies erfordert den Einsatz von Materialien, die Biegung und Verdrehung standhalten, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.
Neben den Umgebungsbedingungen, mechanischen Eigenschaften, der Temperatur und den Flexibilitätsanforderungen ist auch zu beachten, dass der Außendurchmesser des Kabels je nach Material variiert. Um umweltfreundlich zu bleiben, muss der Kabeldurchmesser innerhalb der Dichtungsgrenzen des Endgehäuses oder des Steckeranschlusses bleiben.
Veröffentlichungszeit: 12. August 2024