Bei der Kabelherstellung ist die Wahl des Flammschutzmittels von entscheidender Bedeutung und hat direkten Einfluss auf die Feuerbeständigkeit, die Lebensdauer und das breite Anwendungsspektrum eines Kabels. Im Folgenden finden Sie einen umfassenden Vergleich der Vor- und Nachteile von vier häufig verwendeten Kabelflammschutzmitteln: Flammschutzmittel auf Antimonbasis, Aluminiumhydroxid-Flammschutzmittel (ATH), Magnesiumhydroxid-Flammschutzmittel und hochhitzebeständige Böhmit-Flammschutzmittel (ALOOH).
1. Flammschutzmittel auf Antimonbasis
Vorteile
Antimontrioxid allein ist als Flammschutzmittel nicht wirksam. In Kombination mit geeigneten Halogenverbindungen weist es jedoch eine außergewöhnliche Flammhemmung auf. Bei der Verbrennung durchläuft dieses komplexe System eine Reihe komplexer chemischer Reaktionen, bei denen flammhemmende Substanzen entstehen, die die Ausbreitung von Flammen wirksam unterdrücken.
Beispielsweise kann in Kabelanwendungen, die einen extrem hohen Brandschutz erfordern, wie Hochhäuser und große Rechenzentren, die Kombination von Flammschutzmitteln auf Antimonbasis mit Halogenverbindungen die Flammhemmung des Kabels erheblich verbessern und so eine starke Garantie für den Brandschutz bieten.
Nachteile
Flammschutzmittel auf Antimonbasis bergen erhebliche Umwelt- und Gesundheitsrisiken. Antimon ist ein Schwermetall und etwas giftig. Noch schlimmer ist, dass es zur gleichen Familie wie Arsen gehört und Rohprodukte häufig Arsen und andere Schwermetallverunreinigungen enthalten. Arsentrioxid, besser bekannt als Arsen, ist äußerst giftig. Angesichts der zunehmenden weltweiten Aufmerksamkeit für den Umweltschutz und die menschliche Gesundheit sowie der zunehmenden Akzeptanz umweltfreundlicher Herstellungskonzepte erfüllen Flammschutzmittel auf Antimonbasis aufgrund ihrer Toxizität nicht die Anforderungen an grüne Füllstoffe und grüne Flammschutzmittel, und ihre Anwendung wird allmählich eingeschränkt.
2. Aluminiumhydroxid-Flammschutzmittel (ATH)
Vorteile
Der größte Vorteil des Flammschutzmittels Aluminiumhydroxid ist sein niedriger Preis und seine hervorragende Flammhemmung. Es absorbiert Wärme und gibt während der Verbrennung Wasserdampf ab, wodurch die Temperatur in der Verbrennungszone effektiv gesenkt und die Ausbreitung von Flammen unterdrückt wird. Für kostenempfindliche Kabelprodukte, bei denen Flammschutz keine oberste Priorität hat, ist Aluminiumhydroxid-Flammschutzmittel eine wirtschaftliche und erschwingliche Option.
Nachteile
Die schlechte Hitzebeständigkeit ist einer der Hauptnachteile von Aluminiumhydroxid-Flammschutzmitteln. Es beginnt bei 200 °C zu dehydrieren und ist zwischen 330 °C und 350 °C vollständig dehydriert. Der Aushärtungsprozess des Harzes erfolgt hauptsächlich im Dehydratisierungstemperaturbereich von Aluminiumhydroxid. Durch diese Dehydrierung entsteht während des Aushärtungsprozesses eine große Menge Gas, die zu innerer Schaumbildung und Oberflächenunebenheiten im fertigen Kunstharzprodukt führt. Dadurch werden auch die dielektrischen Eigenschaften erheblich reduziert, was zu einer Verringerung der Ausbeute führt.
Unter Hochtemperaturbedingungen kann die Verwendung von Aluminiumhydroxid in Materialien wie Silikon zu Problemen wie Beschlagen, Weißwerden und Blasenbildung sowie einer Verschlechterung der dielektrischen Eigenschaften führen. Darüber hinaus hat Aluminiumhydroxid eine relativ hohe elektrische Leitfähigkeit (EC) von etwa 60–100 μS/cm und ist anfällig für Feuchtigkeitsaufnahme. Diese Eigenschaften erschweren den Einsatz in Kabeln mit hohen Leistungsanforderungen.
3. Magnesiumhydroxid-Flammschutzmittel
Vorteile
Flammschutzmittel aus Magnesiumhydroxid ist ungiftig und hat eine relativ hohe Zersetzungstemperatur von 430 °C. Dies kann eine Option bei Kabelanwendungen mit strengen Umweltanforderungen und bestimmten Anforderungen an die Wärmebeständigkeit sein. Beispielsweise kann die Verwendung von Magnesiumhydroxid-Flammschutzmitteln in einigen Niederspannungskabeln für den Innenbereich bestimmte flammhemmende Eigenschaften gewährleisten und gleichzeitig die Umweltverschmutzung verringern.
Nachteile
Magnesiumhydroxid-Flammschutzmittel haben eine schlechte chemische Stabilität und sind nicht säurebeständig. Sogar schwache Säuren wie Essigsäure können sie auflösen, was ihre Anwendung auf Produkte der unteren Preisklasse erheblich einschränkt. Darüber hinaus neigen sie zur Feuchtigkeitsaufnahme, sind schlecht dispergierbar und weisen suboptimale dielektrische Eigenschaften auf. Während der Kabelherstellung kann die Feuchtigkeitsaufnahme zu einer inneren Feuchtigkeitsansammlung führen, die sich negativ auf die elektrische Leistung und Lebensdauer des Kabels auswirkt. Eine schlechte Dispergierbarkeit kann zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Flammschutzmittels im Kabelmaterial führen und so dessen Flammschutzwirkung verringern. Auch schlechte dielektrische Eigenschaften können die Signalübertragungsqualität des Kabels beeinträchtigen.
4. Hochhitzebeständiges Böhmit-Flammschutzmittel (Böhmit, ALOOH)
Vorteile
Hochhitzebeständige Böhmit-Flammschutzmittel bieten zahlreiche Vorteile. Seine Dehydrierungstemperatur von 1 % kann über 350 °C erreichen und erreicht die maximale Dehydrierungsrate bei 500 °C. Dadurch werden die Probleme mit Aluminiumhydroxid effektiv angegangen, das aufgrund niedriger Dehydratisierungstemperaturen zu Produktfehlern und verminderten dielektrischen Eigenschaften führen kann. Seine elektrische Leitfähigkeit (EC) beträgt weniger als 50 μS/cm und seine starken dielektrischen Eigenschaften gewährleisten eine hervorragende elektrische Leistung in Kabeln auch bei hohen Temperaturen.
Das hoch hitzebeständige Böhmit-Flammschutzmittel weist außerdem eine starke Säure- und Alkalibeständigkeit auf und behält so eine stabile Leistung unter verschiedenen rauen Umgebungsbedingungen bei. Darüber hinaus weist es eine Wärmeleitfähigkeit auf und eignet sich daher für Kabelprodukte, die eine hohe Hitzebeständigkeit, elektrische Leistung und Wärmeleitfähigkeit erfordern, wie z. B. Kabel für neue Energiefahrzeuge und Kabel für die Luft- und Raumfahrt.
Nachteile: Die Flammschutzwirkung von hochhitzebeständigem Böhmit-Flammschutzmittel ist etwas geringer als die von Aluminiumhydroxid, sodass eine höhere Dosierung erforderlich ist, um die gleiche Flammschutzwirkung zu erzielen. Dies wiederum erhöht die Produktionskosten. Angesichts seiner vielen hervorragenden Eigenschaften, einschließlich hoher Hitzebeständigkeit, Säure- und Alkalibeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit, sowie seiner Fähigkeit, zur Steigerung des Produktwerts zu hochhitzebeständigen Funktionsmaterialien verarbeitet zu werden, sind diese Nachteile angesichts seiner umfassenden Vorteile jedoch relativ verzeihlich.