Warum sind die beiden größten Hürden bei raucharmen, halogenfreien Kabelmaterialien noch schwieriger zu überwinden?
In halogenfreien Systemen stehen viele Flammschutzmittel zur Auswahl, beispielsweise Ammoniumpolyphosphat (APP), Aluminiumhypophosphit und roter Phosphor. Wer sich jedoch mit raucharmen, halogenfreien Kabelmaterialien auskennt, weiß, dass diese Flammschutzmittel in Kabelmaterialien selten zum Einsatz kommen.Die Hauptgründe sind folgende:
(1)Flammschutzmittel auf Phosphorbasis haben zwar eine höhere Flammschutzwirkung als anorganische Flammschutzmittel, erzeugen jedoch viel Rauch und neigen zur Ausfällung;
(2)Höhere Kosten: Anorganische Flammschutzmittel sind günstiger und können in großen Mengen zugesetzt werden, wodurch die Kosten für modifizierte Materialien deutlich gesenkt werden. Daher sind Aluminiumhydroxid (ATH) und Magnesiumhydroxid (MDH) die am häufigsten verwendeten Flammschutzmittel in halogenfreien Kabelmaterialien. Ihr flammhemmender Mechanismus ist „Kühlung + Verdünnung“: Sie zersetzen sich unter Hitze, wobei Wasserdampf freigesetzt wird und brennbare Gase und Sauerstoff verdünnt werden.
Der Mechanismus selbst ist solide und hat nur minimale Auswirkungen auf die Rauchdichte, weist jedoch zwei inhärente Mängel auf:
1.Extrem schlechte Verkohlungsfähigkeit: Im Gegensatz zu PVC weisen die in raucharmen, halogenfreien Kabelmaterialien verwendeten Polyolefinsubstrate (wie EVA, PE, POE) in ihrer Molekularstruktur nur Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen auf, was dazu führt, dass sich bei der Verbrennung nahezu keine selbstbildende Verkohlungsschicht bildet. Das nach der Zersetzung von Magnesiumhydroxid zurückbleibende Magnesiumoxid (MgO) ist ein lockeres, zerbrechliches Pulver, das keine dichte Wärme- und Sauerstoffbarriere bilden kann.
2.Verstärkter „Dochteffekt“: Bei gebündelten Verbrennungstests werden mehrere Kabel vertikal angeordnet. Beim Anzünden breitet sich die Flamme entlang des Kabelbündels nach oben aus. Ohne ein starkes Kohleschichtskelett tropft, fließt oder löst sich das geschmolzene Polymer, wirkt wie „Kerzenwachs“ und fördert die Flammenausbreitung. Einfach ausgedrückt: ATH/MDH kann die Flamme eines einzelnen Kabels (je nach Zugabemenge) unterdrücken, aber unter der „Feuerlupe“ der gebündelten Verbrennung fällt das Fehlen eines „kohlenbildenden Gerüsts“ eklatant auf. Da Polymere nicht vollständig verbrennen können, entsteht gleichzeitig eine große Menge unvollständig verbrannter Kohlenstoffpartikel (Rauch). Raucharm und Halogenfrei sind im Wesentlichen Zwillinge, aber Halogenfrei bedeutet natürlich nicht gleich Raucharm.
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