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Maschinenbrände stehen nach Angaben der US-amerikanischen National Fire Protection Association (NFPA) in den USA auf Platz 4 der Brandursachen im industriellen Umfeld; dicht gefolgt von Bränden, die sich auf elektrische Ursachen zurückführen lassen. Analysen der NFPA stellen fest: Bei nicht klassifizierten Bränden in Produktionsgebäuden waren entflammbare bzw. brennbare Flüssigkeiten oder Gase, Rohrleitungen oder Filter führend, schlossen aber auch Brände ein, die durch elektrische Draht- oder Kabelisolierungen ausgelöst wurden. Ursächlich sind neben losen Klemmverbindungen auch Überlastung und Kabelbrüche. Besonders gefährdet sind deshalb Leitungen, die dauerhaften Bewegungen und kleinsten Biegeradien ausgesetzt sind. Liegen solche Rahmenbedingungen vor, müssen Leitungen zum Einsatz kommen, deren Mantelwerkstoffe dieser Dynamik über sehr lange Zeiträume gewachsen sind.
Igus entwickelt Leitungen für bewegte Anwendungen, deren unterschiedliche Typen über verschiedene Verseilarten, Litzen- und Mantelwerkstoffe an diverse elektrische und mechanische Herausforderungen im industriellen Umfeld angepasst sind. Entstanden ist so ein Portfolio aus verschiedenen Leitungstypen mit unterschiedlichen Mantelwerkstoffen, die in jeder Ausführung die gleichen elektrischen Eigenschaften garantieren. Die Mantelwerkstoffe für die Chainflex-Leitungen werden u.a. unter Zuhilfenahme der Medienbeständigkeit, der Temperaturbeständigkeit, der Biegefestigkeit und nach den Eigenschaften „flammwidrig“ oder „halogenfrei“ kategorisiert. Viele Tausende Testreihen und über 25 Jahre Erfahrungen im Feld führten laut Igus zu der Erkenntnis, dass die TPE-Mantelmischungen des Unternehmens die mit Abstand höchste Bruchfestigkeit bei einer hohen Biegebelastung und bei kleinen Biegeradien innerhalb einer Energiekette aufweisen.
Bisherige Grenzen für halogenfreie TPE-Leitungen
Zwei verschiedene TPE-Mantelmischungen hat der Kunststoffspezialist für sein Leitungsprogramm im Portfolio. Wodurch aber unterscheiden sich diese zwei Mantelmischungen aus chemischer Sicht? Grundsätzlich basieren beide TPE-Mantelwerkstoffe auf der gleichen chemischen Struktur. Der Unterschied zeigt sich in der Beimischung von Flammschutzmitteln. Es existiert eine sogenannte „flammwidrige TPE-Mischung“ und eine originale „halogenfreie TPE-Mischung“. Die beigemischten, halogenhaltigen Flammschutzmittel, die dazu dienen einen Werkstoff flammwidrig auszuführen, verändern aber auch die Grundeigenschaften eines Werkstoffes. Insbesondere in Bezug auf das Verhalten in hoch dynamischen Anwendungen. Und damit verschiebt sich die maximale Belastungsgrenze von Leitungen und damit deren Mantel-Lebensdauer vor dem Bruch. Diese Fakten galt es zu berücksichtigen, da Igus für jede Leitung, die exakt für einen spezifischen Einsatzzweck ausgelegt ist, eine Lebensdauergarantie abgibt.
Um dieses Dilemma „höchstmögliche Biegefestigkeit vor Bruch, oder Flammwidrigkeit“ aufzulösen, musste Igus gegenüber der UL den Nachweis erbringen, dass die halogenfreien TPE-Mantelwerkstoffe den flammwidrigen Leitungen in puncto Brandschutz zwar nachstehen, aber in puncto Bruchfestigkeit und damit Dauerbiegefestigkeit um ein Vielfaches überlegen sind: Die halogenfreien TPE-Leitungen wirken der eigentlichen Ursache für einen Brand mehr entgegen, als die flammwidrigen Leitungen eine Ausbreitung eines Brandes vermindern, der z. B. durch einen Mantelbruch entstanden ist. Damit war das Ziel klar definiert: Ein eigener UL-AWM-Style für Leitungen aus halogenfreien TPE-Mantelwerkstoffen. Bisher galt beim Thema Brandschutz aber, dass die Flammwidrigkeit bei Leitungen die zentrale Größe ist, um eine UL-Zertifizierung zu erhalten. Zulassung erhielten deswegen nur Produkte, die mit Flammschutzmitteln wie beispielsweise Chlor, Fluor oder Brom versehen sind. Die Igus-Leitungsentwickler zeigten hingegen in ihrer Argumentation auf, dass auch halogenfreie TPE-Mantelwerkstoffe die Rahmenbedingungen für eine Zulassung nach AWM erfüllen. Das Unternehmen erhielt daraufhin die Zulassung und ist der erste Hersteller, der auch für halogenfreie TPE-Leitungen UL-AWM Zertifikate bekommt.
Voraussetzungen für die Zulassung
Grundlage für diese Entscheidung war eine Gegenüberstellung von Brandschutzsicherheit und sicherer Funktionalität einer Leitung. Die UL spezifiziert für eine Zulassung folgende Voraussetzungen: Leitungen müssen die maximale Sicherheit gewährleisten und die Ausbreitung eines Brandes in einer Anwendung verhindern. Die Experten von Igus wiesen den Underwriters Laboratories (UL) nach, dass der Einsatz von halogenfreiem TPE frühzeitige Alterungsbrüche der Außenmäntel bei dynamischer Anwendung zuverlässig vermeidet. Damit sind die spannungsführenden Adern auch unter maximaler Belastung so sicher, dass die Entstehung von Bränden vermieden werden kann. Die Tatsache, dass die Leitungen auch unter höchster Belastung und bei engsten Radien sicher eine Reduktion des Leitungsquerschnittes vermeiden, schließt eine Erhöhung der Stromdichte und damit einer übermäßigen Erwärmung der Leitung sicher aus. Mit Erteilung einer eigenen UL-AWM Zulassung für die Leitungen erkennt die UL demnach an, dass die Sicherstellung der Funktion bei Leitungen in der Bewegung von gleich hoher Relevanz ist, wie alle Faktoren, die die Ausbreitung eines Brandes verhindern.
Im Rahmen der gemeinsamen Zulassungsarbeit mit UL, und der zuvor einhergegangen Testreihen, erbrachte Igus den Nachweis, dass man in der Lage ist, die maximale Lebensdauer der halogenfreien TPE-Leitungen und damit die garantierte Einsatzdauer um 25 Prozent zu erhöhen. Die Belastbarkeit, Dauerbiegefestigkeit und Lebensdauer bewiesen die zahlreichen Praxistests im hauseigenen Testlabor – und das nicht nur bei TPE-Leitungen. Bisher hatten Kunden die Möglichkeit, aus 1044 Chainflex-Leitungen mit UL-Zulassung zu wählen. Mit der neuen Zertifizierung kommen jetzt über 200 TPE-Leitungen hinzu. Davon profitieren Anwender in Europa durch die Halogenfreiheit ebenso wie diejenigen, die Maschinen für den nordamerikanischen Markt bauen, wo die UL-Zertifizierung der einzelnen Komponenten die geforderte Regel sind. (ys)
