Dynasylan® SILFIN 301 erleichtert die Herstellung von vernetzten HFFR-Kabeln

Evonik hat ein neuartiges Silan-Produkt entwickelt, das die Produktion von vernetzten halogenfrei flammgeschützten Kabeln (HFFR) deutlich erleichtert und effizienter macht. Der Einsatz von Dynasylan® SILFIN 301 bewirkt ein höheres Maß an Flexibilität bei der Verarbeitung der gefüllten Kunststoffverbindungen für die Isolation dieser besonders anspruchsvollen Kabel.

Dynasylan® SILFIN 301 aus der speziell auf die Kabel- und Rohrindustrie abgestimmten Dynasylan® SILFIN Reihe von Evonik Silanes ist maßgeschneidert für den Sioplas® Prozess zur Vernetzung von gefüllten Polyolefinen.

Compoundierung und Vernetzung

Zur Isolierung von Kabeln verwenden die Hersteller in der Regel vernetzte Polyethylen-Compounds (PEX). Polyethylen ist halogenfrei und besitzt hervorragende Isolationseigenschaften. Zur PEX-Herstellung muss das Polymer mithilfe von Silanen und anderen Additiven mit mineralischen Füllstoffen compoundiert und anschließend vernetzt werden, um die Funktionalitäten der Kabelbeschichtungen zu verbessern.

Ein besonders wirtschaftliches Vernetzungsverfahren ist die Silan-Vernetzung (PEX-b) von Kabeln und Rohren. Es ist ein zweiteiliger Prozess, bei dem zunächst in einem Extruder Vinylsilane mit geringen Mengen Peroxid auf Polyethylen-Ketten aufgepfropft werden, zum Beispiel mit dem gängigen Sioplas® Prozess. Besonders geeignet sind die speziellen Silane aus der Dynasylan® SILFIN Reihe, deren chemische Strukturen auf die in der Kabelindustrie verwendeten Polymere abgestimmt sind. Anschließend folgt die eigentliche Vernetzung mithilfe von Wasser, die im Wasserbad, in der Dampfkammer oder bei Umgebungstemperatur initiiert werden kann.

Durch die Vernetzung verbessern sich unter anderem die Abriebfestigkeit sowie Spannungsrissbeständigkeit der Isolationsschicht, gleichzeitig wird das Kabel flexibler. Vor allem aber schmilzt das ursprünglich thermoplastische Polyethylen nicht mehr und ist thermomechanisch stabiler.

Dynasylan® SILFIN 301 vergrößert das Verarbeitungsfenster

Flammschutz-Compounds für vernetzte HFFR-Kabeln lassen sich wegen der hohen Füllgrade schwer verarbeiten. So kann es beispielsweise zum vorzeitigen Abbau der eingesetzten Flammschutzmittel kommen, eine kann Vorvernetzung einsetzen oder aber die Oberflächen der Extrudate sind von schlechter Qualität. In jeden Fall lägen die Oberflächenqualität, die mechanischen Eigenschaften, die Vernetzungsqualität und das Brandverhalten der hergestellten Kabel außerhalb der geforderten Spezifikation.

„Mit dem neuen Dynasylan® SILFIN 301 haben wir ein Ready-to-Use-System, das Kabelherstellern die Verarbeitung im Extruder und das anschließende Vernetzen erleichtert“, sagt Helmut Büsser, Director Marketing bei der Business Line Evonik Silanes. Diese neuartige Silan-Zubereitung besteht aus Vinylsilan sowie Peroxid. Sie ist auf den Sioplas® Prozess zur Vernetzung von gefüllten Polymeren abgestimmt und vergrößert das Verarbeitungsfenster für den Compoundeur und Kabelhersteller beträchtlich.

Dynasylan® SILFIN 301 reagiert bis zu zehn Mal langsamer als andere Vinylsilane. Das hat den Vorteil, dass dadurch das Compound weniger empfindlich ist gegenüber Feuchtigkeit. Dies verringert die Gefahr der Vorvernetzung während der Verarbeitung deutlich. Außerdem verbessert Dynasylan® SILFIN 301 die elektrischen und mechanischen Eigenschaften des HFFR Compounds und es mindert die Aufnahme von Wasser in das Polymer.

Mehr Durchsatz bei der Produktion von HFFR-Kabeln

„Das größere Verarbeitungsfenster ermöglicht eine stabilere Herstellung und führt zu einer höheren Produktionsleistung sowie weniger Produktionsabfall. Man hat weniger Ausschuss und spart Material.“ Damit ermöglicht Dynasylan® SILFIN 301 auch eine wirtschaftliche Herstellung der Hochsicherheitskabel. Die mechanischen und elektrischen Produkteigenschaften des Endprodukts bleiben dabei hervorragend und die HFFR-Kabel garantieren eine effiziente Flammverzögerung.

Die besonders sicheren HFFR-Kabel werden wegen des Brandschutzes unter anderem in öffentlichen Gebäuden und Verkehrsmitteln eingesetzt. Die Ummantelung ist besonders schwer entflammbar, selbstlöschend und mit geringer Rauchentwicklung. Im Falle eines Feuers verhindern HFFR-Kabel die Ausbreitung des Brandes. Diese speziellen Kabel müssen strenge Normen erfüllen.

Silane als Vermittler

HFFR-Kabel sind vor allem in Europa Standard. Denn Kabelmäntel aus Kunststoffen wie PVC, die Halogene wie Chlor oder Brom enthalten, sind zwar ebenfalls schwer entflammbar. Doch sollte es zu einem Brand kommen, setzen sie giftige Substanzen frei.

Halogenfreie Polymere mit guter Isolationswirkung wie Polyethylen oder Ethylenvinylacetat (EVA) wiederum wären ohne Behandlung leicht entflammbar. Damit sie für die Isolation von HFFR-Kabeln eingesetzt werden können, werden als Flammverzögerungsmittel mineralische Füllstoffe wie Aluminiumtrihydroxid oder Magnesiumdihydroxid beigemischt. Diese reduzieren die Entflammbarkeit und die Rauchbildung an den Kabeln bei Bränden signifikant.

Silane erfüllen in diesem Prozess eine Vermittlerfunktion: Sie bewirken, dass sich die anorganischen Füllmaterialien auf molekularer Ebene mit dem organischen Kunststoff verbinden und die für die thermische Stabilität des Compounds notwendige gute Adhäsion aufweisen. Die anschließende Vernetzung des Polymers verbessert die thermisch-mechanische Stabilität der Kabel.