Anzahl Durchsuchen:38 Autor:Yinsu Flame Resparedant veröffentlichen Zeit: 2026-09-26 Herkunft:www.flameretardantys.com
Wenn sie einzeln verbrannt werden, halten sie stand, aber wenn sie in Bündeln verbrannt werden, brennen sie vollständig durch
– Das Problem liegt nicht im Material selbst, sondern im eigentlichen Konzept der „Bündelung“.
Ingenieure, die flammhemmende Formulierungen für Kabel entwickeln, stoßen häufig auf diese Situation: Ein einzelnes Kabel besteht problemlos den V-0-Standard in einem vertikalen Brenntest, aber in einem gebündelten Brenntest (GB/T 18380 oder IEC 60332-3) schießt die Flamme über das gesamte Bündel und die Verkohlungshöhe überschreitet den Grenzwert, was zu einem sofortigen Ausfall führt. Selbst nach wiederholter Anpassung der Dosierung des primären Flammschutzmittels und Erreichen eines LOI von über 30 zeigen die Ergebnisse immer noch keine Verbesserung.
Wo liegt das Problem? Der Grund dafür ist, dass beim Einzelkabelbrand und beim Bündelbrand zwei völlig unterschiedliche Aspekte berücksichtigt werden.
Single-Cable-Burning vs. Bundle-Burning: Der Unterschied zwischen einem Einführungstest und der ultimativen Herausforderung
Das Brennen eines einzelnen Kabels (IEC 60332-1/GB/T 18380.12) ist der grundlegendste Test zur Flammhemmung von Kabeln . Dabei wird ein einzelnes Kabel vertikal befestigt und von unten mit einer Standardflamme bestrahlt, um zu prüfen, ob es sich selbst verlöschen kann. Dieser Test bewertet die inhärente Selbstverlöschungsfähigkeit des Materials. Die Testbedingungen sind relativ mild, mit geringer Flammenleistung und geringem Wärmefluss. Das Bestehen des Einzelkabeltests bedeutet lediglich, dass das Material selbst „selbstverlöschend“ sein kann; Es ist nicht gewährleistet, dass ein Kabelbündel auch selbst verlöscht.
Bei der Bündelverbrennung (IEC 60332-3/GB/T 18380.33-36) hingegen werden mehrere Kabel in festgelegten Abständen gebündelt, vertikal auf einer Stahlleiter befestigt und von unten mit einer Hochleistungsflamme befeuert, die 40 Minuten lang ununterbrochen brennt. Ein einzelnes 3,5 Meter langes Kabelexemplar wird zu einem dichten Bündel zusammengebunden und die Flamme von unten nach oben geführt. Bei dem Test wird nicht bewertet, „ob das Material gelöscht werden kann“, sondern vielmehr, ob das gesamte Kabelbündel in einem realen Brandszenario zum Weg für die Flammenausbreitung wird.
Die Hauptunterschiede zwischen den beiden Tests sind:
Die Bündelverbrennung wird in vier Kategorien eingeteilt – A, B, C und D – basierend auf der Menge an nichtmetallischen Materialien, die in jedem Meter Kabel enthalten sind. Kategorie A hat die strengsten Anforderungen (7 l/m nichtmetallisches Volumen, mit einer Branddauer von 40 Minuten), und die Anforderungen nehmen in dieser Reihenfolge ab. Für die Abnahmeprüfung von Fernkabelprojekten ist ein der jeweiligen Kategorie entsprechender Bündelbrennprüfbericht vorzulegen.
Was genau macht gebündelte Kabelbrände so herausfordernd?
Viele Leute denken, dass bei einem gebündelten Kabelbrand einfach „mehrere Kabel gleichzeitig brennen“, aber in Wirklichkeit ist es weitaus komplexer. Basierend auf Fehlerfällen liegen die größten Herausforderungen in drei Bereichen:
Der Kamineffekt und der Wärmestau. Wenn Kabel eng gebündelt sind, bilden sie während der Verbrennung einen vertikalen Kanal, sodass sich die Flamme auf diesem Weg schnell nach oben ausbreiten kann. Wenn ein einzelnes Kabel brennt, wird die Flamme isoliert und die Wärme kann leicht abgeleitet werden. Wenn jedoch mehrere Kabel in einem Bündel brennen, geben sie gleichzeitig Wärme ab, was zu einer Wärmefreisetzungsrate führt, die weit über der Summe der einzelnen Kabel liegt. Dadurch kann die Gehäusetemperatur leicht 100 °C überschreiten. Während ein einzelnes Kabel gelöscht werden kann, ist dies bei einem Bündel möglicherweise nicht der Fall.
Tropfenbildung und Integrität der Verkohlungsschicht. Bei der gebündelten Verbrennung kommt es oft zu starkem Schmelzen und Tropfen am Boden, zu einem durchgängig verkohlten Kanal in der Mitte und zu „falscher Selbstverlöschung“ im unverbrannten oberen Bereich – wo die Flamme vorübergehend durch den Luftstrom angehoben wird, sich aber bei erhöhter Belüftung sofort wieder entzündet. Bei einem einzelnen Draht endet die Verbrennung, sobald die geschmolzenen Tröpfchen herunterfallen; In einem Bündel jedoch tragen die geschmolzenen Tröpfchen die Flamme nach unten, wodurch der Boden dem Feuer ausgesetzt bleibt und das gesamte Bündel nicht konserviert werden kann. Wenn die Hülle nach der Bildung einer Hülle nicht als „Panzerung“ fungieren kann, um zu verhindern, dass sich die Flamme nach oben ausbreitet, wird der Test im Allgemeinen fehlschlagen.
Hilfsstoffe halten den Test zurück. In vielen Fällen fehlgeschlagener Bündelbrennversuche liegt das Problem nicht am Isoliermantel, sondern am Füllseil, Wickelband oder Umwickelband. Gewöhnliches PP-Seil hat einen Sauerstoffindex von nur 18–20; Die Flamme rast entlang des Füllseils nach oben und durchbrennt direkt das gesamte Kabelbündel. Unabhängig davon, wie effektiv die Flammschutzwirkung des Primärmaterials ist, ist es gleichbedeutend mit der Bereitstellung einer „Leiter“ für die Flamme, wenn die Hilfsstoffe nicht flammhemmend sind.
Der Kernwiderspruch liegt darin: Beim Eindrahtbrennen wird geprüft, „ob die Flamme gelöscht werden kann“, beim Bündelbrennen wird geprüft, „ob das gesamte Bündel dem Feuer ohne Ausbreitung standhalten kann“. Ersteres hängt ausschließlich vom Material selbst ab, während letzteres von der Verkohlung und der Tropffestigkeit abhängt.
Warum sind Verkohlungsstoffe der Schlüssel zur gebündelten Verbrennung?
Damit eine gebündelte Verbrennung gelingt, muss das Flammschutzsystem bei der Verbrennung schnell eine vollständige, dichte Kohleschicht bilden. Diese Kohleschicht muss gegen Hitze isolieren und Sauerstoff blockieren, geschmolzenes Material einkapseln, um ein Tropfen zu verhindern, und die Füllschnur und die Hilfsmaterialien abdecken, um zu verhindern, dass sie zu Pfaden für die Flamme werden.
Die Aufgabe von Verkohlungsmitteln besteht darin, den primären Flammschutz wirksam zu unterstützen.
Yinsu Flame Retardant K100 nanoorganischer Montmorillonit ist ein verkohlungsbildender Synergist, der mithilfe der Interkalationsmodifikationstechnologie hergestellt wird. Durch die Modifizierung von Montmorillonit mit einem speziellen Interkalationsmittel kann der Zwischenschichtabstand 3,0 nm erreichen. Nach der Einlagerung in das geschmolzene Material dissoziiert es vollständig in einzelne Schichten und verteilt sich gleichmäßig in der Matrix.
Die drei Schlüsselrollen von K100 beim Brennen von Bündeln:
Schnelle Verkohlung zur Bildung einer dichten Sperrschicht. Bei der Verbrennung bildet K100 eine dichte Kohlenstoffbarriereschicht auf der Materialoberfläche und sorgt so für eine hervorragende Wärmeisolierung und Sauerstoffisolierung. Bei dieser Kohlenstoffschicht handelt es sich nicht um eine lose Ansammlung, sondern um ein kontinuierliches Netzwerk, das aus Schichtstrukturen verwoben ist – die Flamme kann sie nicht durchdringen und Wärme kann nicht durch sie hindurch gelangen.
Unterdrückung des Tropfens, um eine Flammenausbreitung zu verhindern. Eines der größten Risiken beim Verbrennen von Bündeln ist das Herabtropfen, das die darunter liegenden Materialien entzündet. Während der Verbrennung bilden die Nanoblätter von K100 eine vernetzte Netzwerkstruktur, die geschmolzenes Material fest einschließt und so das Tropfen deutlich reduziert. Bei kontrollierter Tropfenbildung kann sich die Flamme nicht über geschmolzene Tröpfchen nach unten ausbreiten.
Synergistische Effekte reduzieren die erforderliche Dosierung primärer Flammschutzmittel . Wenn K100 in Kombination mit primären Flammschutzmitteln wie ATH, MDH und APP verwendet wird, reicht eine Zugabe von nur 3–5 % aus, um eine hervorragende synergistische Flammschutzwirkung und Formbeständigkeit zu erzielen. Das Verkohlungsmittel trägt einen Teil der Flammschutzmittellast, was eine geringere Dosierung primärer Flammschutzmittel ermöglicht und den Verlust physikalischer Eigenschaften minimiert.
Formulierungsansatz für die synergistische Kabelbündelverbrennung
Das primäre Flammschutzmittel ist für das „Löschen des Feuers“ verantwortlich, während K100 für die „Korkbildung“ und den „Tropfschutz“ verantwortlich ist – beide sind unverzichtbar.
Am Beispiel raucharmer, halogenfreier Polyolefinkabel ist ein typischer synergistischer Formulierungsansatz:
Primäres Flammschutzsystem (kombiniert mit ATH/MDH oder Verbindungen auf Phosphor-Stickstoff-Basis) + K100-Koks-bildender Synergist (3–5 %) + andere synergistische Komponenten
K100 wird durch Schmelzeinlagerung gleichmäßig in der Matrix verteilt. Während der Verbrennung wandern die Nanoschichten an die Oberfläche und bilden eine Kohlehülle, wodurch Wärme und brennbare Gase effektiv isoliert und die Wärmefreisetzungsrate verringert werden. Forschungsdaten deuten darauf hin, dass die Zugabe von Nano-Montmorillonit die Spitzenwärmefreisetzung um 40 % reduzieren kann. Die Verkohlungshöhe kann auf unter 1,5 m geregelt werden, wodurch die Anforderungen an die Bündelverbrennung der Klasse A zuverlässig erfüllt werden.
Geeignete Materialsysteme: Flammhemmende Polyolefin-Kabelverbindungen wie PE, EVA, PP und PVC. Wird in Synergie mit primären Flammschutzmitteln wie ATH, MDH und APP verwendet.
Zusammenfassung in einem Satz: Die Einzelstrangverbrennung hängt vom Material ab; Das gebündelte Brennen ist systemabhängig. Das Bestehen des Einzelstrangtests bedeutet lediglich die Erfüllung des Mindeststandards; Das Bestehen des Bundle-Tests ist das wahre Fachwissen. K100 soll dem primären Flammschutzmittel helfen, die „Bündel“-Herausforderung zu meistern – es bildet eine dichte Kohleschicht, fängt geschmolzene Tropfen auf und blockiert die Flammenausbreitung, sodass das gesamte Kabelbündel einem 40-minütigen Brand standhält.
Wenn Sie Muster oder technische Spezifikationen benötigen, wenden Sie sich bitte an das YinSu Flame Retardant Technology Team.
