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Technische Beschreibung

Halogenfreiheit Als Halogene bezeichnet man die ­Elemente der Gruppe 7 im Perioden­system: Chlor (Cl), Fluor (F), Brom (Br), Jod (I). Halogenfreie Kabel sind frei von all diesen Elementen. Sie werden Halogene genannt, weil sie mit Laugen zusammen Salze bilden (Hals: griechisch für Salz); Chlor bildet mit Natrium Kochsalz (NaCl). Die Halogene bilden einen Bestandteil vieler Säuren HCl = Salzsäure HF = Hydrogenfluorid HBr = Hydrogenbromid Der weitest verbreitete halogenhaltige Kunststoff ist PVC (Polyvinylchlorid). Im Brandfall oder bei starker thermischer Belastung beginnt sich PVC zu zersetzen. Dabei wird neben weiteren Spalt­produkten auch Salzsäure freigesetzt, welche zu sehr aggressiver Korrosion führt. Daher besteht die Tendenz, halogenhaltige Kunststoffe durch halogenfreie zu ersetzen. So wird beispielsweise PVC in grossem Masse durch Polyolefine ersetzt, wie zum Beispiel Polyäthylen. Dank halogenfreier Kabel verhindert man das Entstehen von korrosiven Gasen und giftigen Gasen. Korrosive Gase Korrosiv wirkende Gase verbinden sich mit der Feuchtigkeit zu aggressiven ­Säuren, die Metallteile angreifen und hier, selbst bei geringem direkten Brand­schaden, grosse Folgeschäden verursachen. Dies betrifft auch nicht direkt vom Brandereignis betroffene Stellen. Besonders gefährdet sind elektrische Kontakte, elektronische Bauteile und Apparate, Maschinen und Metallkonstruktionen. Sogar das von Beton eingeschlossene Armierungseisen wird angegriffen.

Giftige Gase Bei einem Verbrennungsvorgang lässt es sich nicht vermeiden, dass geringe Mengen von toxischen Gasen wie CO und CO2 freigesetzt werden. Die Brandgase dürfen aber keine Halogenwasserstoff­verbindungen (HCl, HF, HBr) und andere stark giftige Gase (Phosgene, HCN) enthalten. Dasselbe gilt für Schwefel und Stickoxide. Die Toxizität eines Gases wird meist über die Mortalitätsrate L50 bestimmt. Die relevanten internationalen Normen hierzu sind: NES 02-713 Teil 3 (Naval Engineering Standard) Summe aller toxischen Elemente in einem Material basiert auf einer Mortalitätsrate L50 nach 30 min. Einwirkung. Beurteilung mit dimensionsloser Indexzahl (je tiefer desto besser). Typische zulässige Grenzwerte Schiffbau 5–8 SBB 36 ca. 45 33–45

= brennbar = bedingt brennbar = flammwidrig = besonders flammwidrig = Spitzenwert bei halogenfreien Werkstoffen = BETAtrans®

Rauchgasdichte Das Entstehen von Rauch hat mehrere unangenehme Folgen. Zum einen beeinträchtigt es durch die Sichttrübung die Fluchtmöglichkeiten der vom Brand Eingeschlossenen und behindert die Lösch- und Rettungsmassnahmen, zum anderen führt es zu Rauchvergiftungen (Kohlenmonoxid). Bezüglich Rauchgas­­ entwicklung schneidet PVC besonders schlecht ab. Dies ist aber nicht, wie irrtümlicherweise häufig angenommen wird, auf das PVC als solches zurückzuführen, sondern auf die Additive, die dem PVC beigefügt werden. Insbesondere die Weichmacher führen normalerweise zu einer beträchtlichen Rauchentwicklung. Unschmelzbar (VDE 0472 Teil 615) Durch die Elektronenstrahlvernetzung behalten unsere wärmebeständigen Kabel und Leitungen auch bei hohen Temperaturen (> 100 °C) ihre mechanische Festigkeit bei und sind unschmelzbar. Vernetzte Materialien tropfen nicht ab und garantieren daher auch eine hohe Betriebs- und Kurzschluss-Sicherheit. Isolationserhalt Der Isolationserhalt sagt aus, wie lange ein freiliegendes, unter definierten Bedingungen dem Brand ausgesetztes Kabel seine Isolierfähigkeit behält, d.h. kein Kurzschluss zwischen den Leitern entsteht. (Gem. IEC 60331 wird während dreier Stunden ein Kabel horizontal über einen Brenner bei ca. 800 °C gehalten. Es darf dabei keinen Kurzschluss geben). Der Isolationserhalt wird gekennzeichnet mit FE (z.B. FE 180 = Isolationserhalt 180 Minuten). Brandlast Unter Brandlast versteht man die Energiemenge, die durch Verbrennen freigesetzt werden kann. Die Brandlast von Kabeln wird aus dem Heizwert und der Menge der verwendeten brennbaren Werkstoffe errechnet und bildet ein Mass für die anzuwendenden Schutzmassnahmen (z.B. für die Bemessung von Sprinkler-Anlagen und die Belegung von Kabeltragsystemen).

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Thermoplastische Isolationsmaterialien Thermoplastische Kunststoffe bestehen aus fadenförmigen Makromolekülen, die sowohl in ungeordnetem Zustand (amorph) als auch in geordnetem Zustand (kristallin) vorliegen können. Die Umwandlungstemperatur der amorphen Phase (Tg = Glasumwandlungstemperatur) limitiert die Einsatztemperatur in der Kälte, die Umwandlungstemperatur der kristallinen Phase (Tm = Schmelztemperatur) die Einsatztemperatur in der Wärme. Oberhalb der Schmelztemperatur verschwindet die kristalline Phase, die Fadenmoleküle können sich frei bewegen, das Material beginnt zu fliessen. Das Polymer kann thermoplastisch verarbeitet werden. Vernetzte Isolationsmaterialien Durch die Vernetzung werden die Fadenmoleküle (in der amorphen Phase) miteinander verknüpft. Dabei entsteht ein dreidimensionales Netzwerk. Die Fadenmoleküle können sich (unabhängig von der Temperatur) nicht mehr frei bewegen. Oberhalb der Schmelztemperatur kann das Material nicht mehr fliessen, sondern geht in einen gummielastischen Zustand über. Vorteile vernetzter Isolationsmaterialien: _ erhöhte Wärmedruckbeständigkeit und Zugfestigkeit _ Sicherheit im Kurzschlussfall dank gesicherter Temperatur- Form-Beständigkeit _ bessere Chemikalienbeständigkeit _ unschmelzbar, Lötkolbenfestigkeit _ höhere Schlagzähigkeit und Rissbeständigkeit _ bessere Abriebfestigkeit und Witterungsbeständigkeit

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Temperatur-Index nach IEC 60216 / VDE 0304 Teil 21 Der Temperatur-Index beschreibt das Langzeitverhalten eines Kunststoffes. Der Temperatur-Index definiert die Alterungstemperatur (in °C), bei der das Material nach 20 000 Stunden noch eine absolute Bruchdehnung von 50% hat. Ein Anstieg des Temperatur-Indexes um +10 °C ergibt annäherungsweise die doppelte Lebensdauer für die Isolation. Um die Dauertemperaturbeständigkeit einer Isolation bestimmen zu können, werden die bei verschiedenen Temperaturen

gemessenen Alterungszeiten in ein Arrhenius-Diagramm (Ordinate: log Zeit; Abszisse: reziproke absolute Temperatur) eingetragen. Die aufgezeichneten Punkte werden mit einer Geraden verbunden. In der Verlängerung dieser Geraden bis zur 20 000Stunden-Achse kann die Lebensdauer resp. der TemperaturIndex ermittelt werden.

Std. 100 000

20 000 10 000

1 000

100 80 100 Temperatur °C

120

140

160

180

200

220

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Prüfverfahren

Brandverhalten für Einzelkabel nach IEC/CEI 60332-1 EN 50265 BETAtrans® GKW R BETAtrans® 3 GKW BETAtrans® 4 GKW-AXplus BETAtrans® 9 GKW-AXplus BETAtrans® GKW flex R BETAtrans® GKW C-flex R BETAtrans® 3 GKW flex BETAtrans® 3 GKW C-flex BETAtrans® Prim R BETAtrans® Prim flex R BETAtrans® Prim C-flex R BETAtrans® 3GKW FE 180 BETAtrans® 600 V TW BETAtrans® 600 V TW flex BETAtrans® 600 V TW C-flex BETAtrans® Prim 600 V BETAtrans® Prim 600 V flex BETAtrans® Prim 600 V C-flex

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Brandverhalten für Kabelbündel nach IEC/CEI 60332-3 EN 50305 EN 50266-2 BETAtrans® GKW R BETAtrans® 3 GKW BETAtrans® 4 GKW-AXplus BETAtrans® 9 GKW-AXplus BETAtrans® GKW flex R BETAtrans® GKW C-flex R BETAtrans® 3 GKW flex BETAtrans® 3 GKW C-flex BETAtrans® Prim R BETAtrans® Prim flex R BETAtrans® Prim C-flex R BETAtrans® 3GKW FE 180 BETAtrans® 600 V TW BETAtrans® 600 V TW flex BETAtrans® 600 V TW C-flex BETAtrans® Prim 600 V BETAtrans® Prim 600 V flex BETAtrans® Prim 600 V C-flex

Isolationserhalt bei Flammeneinwirkung nach IEC/CEI 60331 VDE 0472-814 Auf Anfrage

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Halogenfreiheit 1000 mg Material werden auf einem vorher ausgeglühten Kupferdraht an den äusseren Rand einer Gasflamme gehalten. Anforderung Der Werkstoff gilt als halogenfrei, wenn keine grüne bis blaugrüne Verfärbung der Flamme auftritt. Chlor und Brom verfärben die Flamme, Fluor kann nicht sicher nachgewiesen werden. Prüfnorm IEC 60754-1, EN 50267-2-1

Korrosivität der Brandgase 1000 mg Isoliermaterial wird in einem Verbrennungsofen bei  935 °C mit ­definierter Luftzufuhr verbrannt ( 30 min). Mit zwei Gaswaschflaschen im Abluftstrom werden die Leitfähigkeit und der ph-Wert gemessen. Damit lassen sich schon geringe Mengen halogenhaltiger Stoffe nachweisen.

Rauchdichte Die Prüfung der Rauchdichte brennender Kabel erfolgt durch Messen der Lichtdurchlässigkeit. Kabelproben werden in einer Prüfkammer (Würfel mit 3 m Kantenlänge) mit Alkohol entzündet. Der mit einem kleinen Ventilator gleichmässig verteilte Rauch beeinflusst eine Lichtmessstrecke.

Die Prüfung ist bestanden, wenn der pH-Wert > 4,3 die Leitfähigkeit < 10 μS/mm beträgt.

Die Prüfung ist bestanden, wenn folgende Lichtdurchlässigkeiten erreicht werden

Prüfnorm IEC 60754-2, EN 50267-2-2

Gefahrenniveau HL 1 HL 2 und HL 3 HL 4

Anforderung – 60% 70%

Prüfnorm IEC 61034, EN 50268-2

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Prüfnorm IEC 60332-1, EN 50265-2-1

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Beflammungszeit (min)

Die Prüfung ist bestanden, wenn: Die Probe nicht gebrannt hat und die Schäden (Verkohlung) das obere oder ­untere Ende der Probe nicht erreicht haben (> 50 mm).

Liter (dm3) Isolierstoff auf 1 m Probe

Eine einzelne Ader oder Leitung wird mit einem Propan-Luft-Brenner beflammt. (1-kW-Flamme) Prüfdauer: Ø  25 = 60 s Ø 25...50 = 120 s Ø 50...75 = 20 s Ø >75 = 480 s Sobald die Brandquelle entfernt wird, muss das brennende Kabel wieder selber verlöschen. Die Brandbeschädigung darf nicht höher als 60 cm sein.

Brandverhalten für Kabelbündel (keine Brandfortleitung) Diese Prüfung simuliert die Kaminwirkung von vertikalen Kabelanlagen. In einem genormten Schrank wird das Kabelbündel mit einem Brenner während 20–40 Minuten in Brand gehalten (Gasbrenner 75±5 MJ/h). Die Temperatur wird dabei auf 750 °C reguliert. Man unterscheidet je nach dem Volumen nichtmetallischen (brennbaren) Materials pro Laufmeter in die Kategorien A F/R, A, B, C und D.

Kategorie

Brandverhalten für Einzelkabel (flammwidrig) Dieses Prüfverfahren beschreibt die minimale Anforderung an flammwidrige Leitungen. Sie gilt nur für einzelne Adern oder einzelne Kabel.

A F/R A B C D

7,0 7,0 3,5 1,5 0,5

40 40 40 20 20

Nach dem Test müssen die Kabel selber verlöschen. Sie dürfen bis zu einer Höhe von 2,5 m ab Brenner abgebrannt sein. Bei Kabeln von Studer beträgt diese Höhe etwa 50 bis 60 cm. Prüfnorm IEC 60332-3-24, EN 50305, EN 50266-2-4

Isolationserhalt bei Flammen­einwirkung Nachweis des Isolationserhalts einer mechanisch nicht belasteten Leitung. Der Prüfling wird 75 mm oberhalb des Brenners befestigt. Den Leitern wird über eine Sicherung (2A) Betriebsspannung angelegt. Die Prüfung ist bestanden, wenn während der Prüfdauer die Sicherung nicht angesprochen hat. Prüfnorm IEC 60331-21 Kategorie

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