Die verheerenden Brände am Flughafen Düsseldorf 1996 oder im Grenfell Tower in London 2017 kosteten 89 Menschen das Leben. In beiden Fällen begünstigten verbaute Materialien wie herkömmliche Kabel die rasche Ausbreitung der Flammen. Noch kritischer ist dies in geschlossenen Infrastrukturen wie U-Bahn-Tunneln, wo Fluchtwege begrenzt und Evakuierungen erschwert sind. Tests unter realen Bedingungen zeigen: Die größte Gefahr geht von Kunststoffen aus. Im Brandfall entwickeln sie Rauch oder giftige Gase, die mit Löschwasser chemisch reagieren, was zu stark reizenden Dämpfen führen kann. Nicht die Flammen selbst, sondern die toxische Rauchentwicklung ist in vielen Fällen die eigentliche Gefahr für den Menschen.
LAPP hat ein umfassendes Portfolio an Verbindungslösungen und Systemzubehör entwickelt, das speziell für Anwendungen mit erhöhten Anforderungen an den Brandschutz geeignet ist. Doch was macht eine Leitung eigentlich brandsicher? Als Weltmarktführer von integrierten Lösungen und Markenprodukten im Bereich der Kabel- und Verbindungstechnologie setzt LAPP dort an, wo Brandschutz wirken muss: Bei den verwendeten Materialien für Isolation und Mantel. Insbesondere der Kunststoff, aus dem der Mantel der Leitung besteht, bestimmt über das Brandverhalten eines Kabels, denn diese äußere Schicht kommt als erste mit Flammen in Kontakt.
Die Herausforderung für die Entwickler:innen von LAPP besteht darin, die passende Kombination aus Materialien und Kabelaufbau für spezifische Anforderungen zu finden. „Unser Ziel ist es, das Entzünden des Kabelmantels sowie die Brandausbreitung entlang der Leitung zu einzudämmen und gleichzeitig die Bildung von Rauch und schädlichen Gasen zu minimieren“, sagt Jürgen Beck, Produktmanager bei LAPP.
Tests in der Brandkammer
Welche Anforderungen eine Leitung im Brandschutz erfüllen muss, ist in zahlreichen spezifischen und internationalen Normen festgelegt. Für Schienenfahrzeuge gilt etwa die EN 45545-2 und für die feste Verlegung in Gebäuden die internationale Normenreihe IEC / EN 60332. Darüber hinaus existieren zahlreiche weitere Vorgaben, abhängig von Anwendung, Branche und Land. Die Einhaltung dieser Anforderungen und Richtlinien prüft LAPP akribisch. So betreibt LAPP in Italien ein hochmodernes Labor für Brandtests. Weitere Labore und Testeinrichtungen befinden sich unter anderem am größten Produktionsstandort von LAPP im französischen Forbach, in Asien sowie in den USA, wo die in Nordamerika geltenden UL-Normen geprüft werden. „Damit unsere Leitungen höchsten Sicherheitsstandards entsprechen, erfolgt die Zertifizierung durch unabhängige, akkreditierte Prüfinstitute“, so Jürgen Beck.
Um das Brandverhalten von Kabeln unter realistischen Bedingungen zu bewerten, setzt LAPP auf verschiedene standardisierte Prüfverfahren. Als wichtigstes Testkriterium gilt hierbei die sogenannte Abbrandhöhe. Zur Bestimmung der Abbrandhöhe wird ein Kabel senkrecht eingespannt und an der Unterseite mit einem Brenner für eine festgelegte Zeit beflammt. Gemessen wird, wie weit sich die Flamme entlang der Leitung nach oben ausbreitet, in welcher Höhe sich der Kunststoff auflöst, ob Material heruntertropft und wie schnell es wieder verlöscht. In einem weiteren Verfahren, dem sogenannten Bündelbrandtest, werden mehrere Leitungen gebündelt und mit einem stärkeren Brenner erhitzt. Das simuliert die typischen Bedingungen in Kabelschächten, wie sie unter anderem in der Gebäudetechnik vorkommen.
Auch das Rauchverhalten der Kabel wird bewertet: Eine Lichtschranke ermittelt den Transmissionsgrad des Rauchs und damit, wie stark die Sicht im Brandfall beeinträchtigt wird. Dies ist ein entscheidender Faktor für die sichere Flucht und Personenrettung in brennenden Gebäuden oder Fahrzeugen.
Halogene: schwer entflammbar, aber gesundheitsschädlich
Zusätzliche Laboranalysen bestimmen dann den Halogengehalt im Rauchgas. Die Ergebnisse zeigen, wie stark das Brandverhalten einer Leitung vom verwendeten Material des Außenmantels abhängt. Standardkabel verfügen meist über einen Mantel aus PVC (Polyvinylchlorid), der das Halogen Chlor enthält. Halogene wie Chlor und Fluor wirken flammhemmend, weshalb halogenhaltige Kabel schwer entflammbar sind. Doch wenn sie einmal brennen, kann das enthaltene Chlor in Verbindung mit dem Löschwasser oder der Luftfeuchtigkeit ätzendes Gas freisetzen – das Materialien angreift und Atemwege reizt. Deshalb kommen PVC-Kabel dort zum Einsatz, wo sich kaum Menschen aufhalten oder es kurze Fluchtwege gibt.
Eine Alternative sind halogenfreie Kabel. Damit sie im Brandfall die nötige Sicherheit bieten, enthält ihr Kunststoffmantel große Mengen an Flammhemmern wie zum Beispiel Aluminiumtrihydroxid oder Magnesiumhydroxid. Bis zu 60 Prozent dieser Additive können in dem Kunststoff enthalten sein. Klingt nach der idealen Lösung? Fast – denn die Flammhemmer machen den Kunststoffmantel eher spröde und die Kabel dadurch weniger flexibel. Halogenfreie und hoch flammwidrige Leitungen eignen sich daher vor allem für die feste Verlegung, beispielsweise in Kabelkanälen.
Durch den Einsatz besonderer, sehr hochwertiger Polymere lässt sich dieser Nachteil mindern. So können auch brandsichere Leitungen eine hohe Flexibilität aufweisen und lassen sich leicht installieren oder in bewegten Anwendungen einsetzen. Die Entwickler:innen von LAPP arbeiten darüber hinaus an weiteren Stellschrauben zur Verbesserung des Brandschutzes, etwa indem sie den Leitungsaufbau variieren.
Vernetzung: Elektronen statt Additive
Eine leistungsfähige Alternative zu halogenfreien Leitungen mit Additiven sind vernetzte Kabel. Sie werden so behandelt, dass sich die Molekülketten im Kunststoff zu längeren Ketten verbinden. Das verbessert sowohl das Brand- und Temperaturverhalten als auch die mechanische Stabilität. Diese Vernetzung kann chemisch über Additive erfolgen oder – präziser und mit besseren Eigenschaften – durch Strahlenvernetzung. Dabei wird das fertige Kabel mit Elektronen bestrahlt, wodurch sich stabile Querverbindungen im Material bilden. In seinem Werk in Südkorea betreibt LAPP eine Anlage zur Strahlenvernetzung, in der vorwiegend Leitungen für die Bahnindustrie mit höchsten Anforderungen an den Brandschutz hergestellt werden.
Übrigens: Flammwidrig bedeutet nicht automatisch hitzebeständig. In Anwendungen mit hohen Temperaturen, etwa an Verbrennungsmotoren oder Schmelzöfen, werden Verbindungslösungen mit anderer Materialzusammensetzung benötigt. Geeignet sind beispielsweise Leitungen mit Silikonmantel oder mit einem Schutzmantel aus Glasseide.
Das (fast) perfekte Kabel
Die perfekte Leitung, die alle Anforderungen – von Brandschutz über Flexibilität bis hin zur mechanischen und chemischen Robustheit – gleichermaßen erfüllt, gibt es in der Praxis nicht. Zu unterschiedlich sind die Einsatzbedingungen, Normen und Sicherheitsstandards. Und doch gibt es Lösungen, die viele dieser Eigenschaften vereinen: Mit der ÖLFLEX® CLASSIC 110 H Serie hat LAPP eine Leitung entwickelt, die Temperaturbeständigkeit bis -30°C mit Ölbeständigkeit und hoher Flexibilität vereint. Gleichzeitig ist diese Anschluss- und Steuerleitung halogenfrei und hoch flammwidrig, das reduziert die Gefahr von Brandfortleitung, hoher Rauchdichte und toxischen Rauchgasen im Brandfall. Ihr Brandverhalten ist gemäß EU-Richtlinie 305/2011 (BauPVO/CPR) klassifiziert.
Technische Sicherheit entsteht nicht allein durch Normerfüllung – auch das Verständnis für den Anwendungsfall zählt: Um brandsichere Verbindungslösungen zu entwickeln, muss das Zusammenspiel aus Material, Aufbau und technischer Expertise stimmen. „Brandschutz beginnt nicht beim Test, sondern bei der Frage, wie und wo eine Leitung eingesetzt wird und was sie dort leisten muss“, so Jürgen Beck.
Ob Standardleitung oder individuelle Sonderanfertigung, LAPP entwickelt Verbindungslösungen, die sich im Ernstfall bewähren.