Flammhemmende Drähte sind Drähte mit feuerhemmenden Eigenschaften. Im Test wird geprüft, ob ein brennender Draht bei unterbrochener Stromzufuhr ein Brand auslöst, der sich innerhalb eines bestimmten Bereichs eindämmt und nicht weiter ausbreitet. Flammhemmende Drähte sind ein wichtiger Bestandteil der elektrischen Sicherheit, daher ist die Materialwahl entscheidend. Zu den gängigen Materialien für flammhemmende Drähte gehören:PVC, XLPE, Silikonkautschuk und mineralische Isolierstoffe.
Auswahl flammhemmender Draht- und Kabelmaterialien
Je höher der Sauerstoffindex des in flammhemmenden Kabeln verwendeten Materials ist, desto besser ist die Flammschutzwirkung. Mit steigendem Sauerstoffindex müssen jedoch andere Eigenschaften geopfert werden. Verschlechtern sich die physikalischen und verarbeitungstechnischen Eigenschaften des Materials, erschwert dies die Handhabung und erhöht die Materialkosten. Daher ist eine sinnvolle und angemessene Wahl des Sauerstoffindex erforderlich. Erreicht der Sauerstoffindex des allgemeinen Isoliermaterials 30, erfüllt das Produkt die Prüfanforderungen der Klasse C gemäß Norm. Sind Mantel und Füllmaterial flammhemmend, erfüllt das Produkt die Anforderungen der Klassen B und A. Flammhemmende Draht- und Kabelmaterialien werden hauptsächlich in halogenierte und halogenfreie flammhemmende Materialien unterteilt.
1. Halogenierte Flammschutzmittel
Durch die Zersetzung und Freisetzung von Halogenwasserstoff bei der Verbrennung unter Hitzeeinwirkung kann der Halogenwasserstoff das reaktive freie Radikal HO₂⁻ abfangen. Dadurch wird die Verbrennung des Materials verzögert oder verhindert, wodurch die flammhemmende Wirkung erzielt wird. Häufig verwendete Materialien sind Polyvinylchlorid, Neoprenkautschuk, chlorsulfoniertes Polyethylen, Ethylen-Propylen-Kautschuk und andere.
(1) Flammhemmendes Polyvinylchlorid (PVC): Aufgrund seines günstigen Preises, seiner guten Isolationseigenschaften und seiner Flammwidrigkeit wird PVC häufig für flammhemmende Drähte und Kabel verwendet. Um die Flammwidrigkeit von PVC zu verbessern, werden der Rezeptur oft halogenierte Flammschutzmittel (Decabromdiphenylether), chlorierte Paraffine und synergistische Flammschutzmittel zugesetzt.
Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPDM): unpolare Kohlenwasserstoffe mit ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften, hohem Isolationswiderstand und geringen dielektrischen Verlusten. Da Ethylen-Propylen-Kautschuk jedoch ein brennbarer Werkstoff ist, muss der Vernetzungsgrad des Ethylen-Propylen-Kautschuks reduziert werden, um die durch niedermolekulare Substanzen verursachte Unterbrechung der Molekülketten zu verringern und so die flammhemmenden Eigenschaften des Materials zu verbessern.
(2) Flammschutzmittel mit geringer Rauchentwicklung und niedrigem Halogengehalt
Hauptsächlich für Polyvinylchlorid (PVC) und chlorsulfoniertes Polyethylen (CSP). Die PVC-Formulierung wird mit CaCO₃ und Al(IOH)₃ versetzt. Zinkborat und MoO₃ reduzieren die HCl-Freisetzung und die Rauchentwicklung von flammhemmendem PVC und verbessern so dessen Flammschutzwirkung. Gleichzeitig werden Halogen-, Säurenebel- und Rauchemissionen verringert, allerdings kann der Sauerstoffindex leicht sinken.
2. Halogenfreie flammhemmende Materialien
Polyolefine sind halogenfreie Werkstoffe, die aus Kohlenwasserstoffen bestehen und bei der Verbrennung Kohlendioxid und Wasser freisetzen, ohne nennenswerte Rauchentwicklung oder schädliche Gase zu erzeugen. Zu den Polyolefinen zählen hauptsächlich Polyethylen (PE) und Ethylen-Vinylacetat-Polymere (E-VA). Da diese Werkstoffe selbst keine Flammschutzmittel besitzen, müssen anorganische und phosphorhaltige Flammschutzmittel zugesetzt werden, um sie zu praxistauglichen halogenfreien Flammschutzmitteln zu verarbeiten. Aufgrund des Fehlens polarer Gruppen in der Molekülkette unpolarer, hydrophober Substanzen ist die Affinität zu anorganischen Flammschutzmitteln jedoch gering, was eine feste Bindung erschwert. Um die Oberflächenaktivität von Polyolefinen zu verbessern, können Tenside der Formulierung zugesetzt werden. Alternativ können Polyolefine mit Polymeren gemischt werden, die polare Gruppen enthalten. Dadurch erhöht sich der Anteil an Flammschutzmittel, die mechanischen und Verarbeitungseigenschaften des Materials werden verbessert und gleichzeitig eine bessere Flammschutzwirkung erzielt. Flammschutzmittel für Drähte und Kabel bieten daher weiterhin große Vorteile und sind umweltfreundlich.
Veröffentlichungsdatum: 03.12.2024