Raucharme und halogenfreie Kabel Ist LSZH DIE Universallösung?

Bild 2: Auf den Datenblättern für das Zweileiterkabel 1172L SL005 (links) und das Kabel 6017L SL005 mit 24 Leitern (rechts) von Alpha Wire ist klar angegeben, dass die Kabel über eine LSZH-Einstufung verfügen und welchen Prüfungen sie genügen.
Bild 2: Auf den Datenblättern für das Zweileiterkabel 1172L SL005 (links) und das Kabel 6017L SL005 mit 24 Leitern (rechts) von Alpha Wire ist klar angegeben, dass die Kabel über eine LSZH-Einstufung verfügen und welchen Prüfungen sie genügen.

Seit der UL-Zertifizierung von LSZH- und LSF-Kabeln kommen die raucharmen und halogenfreien Elektrokabel immer häufiger zum Einsatz. Warum sich „Low Smoke Zero Halogen“ jedoch nicht für jede Anwendung eignet, erläutert der folgende Artikel.

Von Rich Miron, Applications Engineer bei Digi-Key Electronics

LSZH- und LSF-Kabel produzieren im Gegensatz zu herkömmlichen Materialien, wie Polyvinylchlorid (PVC) und Fluorethylenpropylen (FEP), weniger dichten Rauch und annähernd keine hochtoxischen Gase, sogenannte Halogene. Es mag logisch erscheinen, dass Entwickler immer solche Kabel verwenden sollten, aber ganz so einfach ist es dann doch nicht. Elektroingenieure müssen genau wissen, für welche Anwendungsbereiche LSZH-Kabel (Low Smoke Zero Halogen) geeignet sind und wie sie das passende Kabel auswählen und verwenden.

Wann eignen sich LSZH-Kabel?

Zwar wurden Kabel aus halogenierten Verbindungen wie PVC und FEP als eine Gefahr im Falle eines Brands herausgegriffen. Allerdings stellen LSZH-Kabel keineswegs eine Universallösung dar, um diese Kabel zu ersetzen. So verfügen Kabel auf PVC- und FEP-Basis über Vorteile, die keinesfalls außer Acht gelassen werden dürfen. Außerdem würde es im Freien, wo sich Rauch und Gase rasch verflüchtigen können, kaum einen Vorteil bringen, wenn man sie durch LSZH-Kabel ersetzen würde. Des Weiteren stellen Elektrokabel im Falle eines Brands selten die einzige Kunststoffquelle dar und da Kabel auf PVC- und FEP-Basis feuerbeständig sind, tragen sie verhältnismäßig wenig zu einem Brand bei.

Kabel auf PVC- und FEP-Basis sind überdies günstiger als LSZH-Kabel, bieten eine ausgezeichnete elektrische Performance, sind allgemein verfügbar und bieten sowohl unter trockenen als auch feuchten Umgebungsbedingungen sehr gute elektrische Eigenschaften. Sie sind äußerst flexibel, haben eine lange Lebensdauer, sind beständig gegenüber Temperaturextremen und Chemikalien und extrem robust. Kurz gesagt: LSZH-Kabel eignen sich am besten für Szenarien, in denen herkömmliche Kabel eine Gefahr darstellen könnten. Sie sind nicht dazu gedacht, herkömmliche Kabel in allen Anwendung zu ersetzen.

Unterschiede bei LSZH-Kabeln

Im Gegensatz zu PVC werden für die Außenmäntel von LSZH-Kabeln thermoplastische Materialien verwendet, die keine Halogene oder ätzenden Säuren freisetzen, die wenig oder keinen Rauch verursachen und die die Brandfortleitung erheblich verringern. Alle diese Punkte ermöglichen die einfachere Flucht aus dem Brandbereich und erleichtern die ohnehin schon gefährliche Arbeit der Feuerwehr. LSZH-Verbindungen basierten üblicherweise auf Polyolefin und waren mit hydratisierten Mineralien dotiert, wodurch der Rauch weiß und weniger dicht ist.
In den darauffolgenden Jahren wurden LSZH-Kabel sowie andere Verbindungen verfügbar, die noch bessere Ergebnisse lieferten und dabei die erforderliche elektrische Leistungsfähigkeit des Kabels nicht beeinträchtigten. Polymer-Materialien, die von Natur aus nicht flammhemmend sind, sind mit Additiven wie beispielsweise anorganischen Hydraten (Aluminium- oder Magnesiumhydroxid) dotiert, die zur Optimierung der Flammhemmung beitragen. Diese starke Dotierung führt üblicherweise zu einer Verschlechterung einiger physikalischer Eigenschaften. Die Kabelbranche entwickelte daher Methoden zur Reduzierung oder Eliminierung ihrer Auswirkungen, indem verschiedene Verbindungen verwendet wurden.

Durchblick im Anforderungs-Dschungel

Für die Entwickler bleibt die Lage auch weiterhin unübersichtlich, da es unterschiedliche Ansichten darüber gibt, wo diese Kabel zum Einsatz kommen sollten. Es gibt nicht „die eine Norm“ oder ein Normenwerk, die bzw. das für fundierte Entscheidungen herangezogen werden könnte. Außerdem ist es nicht einfach, LSZH-Kabel von unterschiedlichen Herstellern exakt voneinander zu unterscheiden. So kam es, dass über die Jahre zahlreiche Abkürzungen zur Beschreibung von Elektrokabeln eingeführt wurden, die im Brandfall einen in irgendeiner Form „besseren“ Schutz bieten (s. Tabelle).
 

Weitere Beispiele sind das US-Verteidigungsministerium, eine der ersten Behörden, die den Halogengehalt im Militärstandard MIL-C-24643 zum Thema machten und die einen „niedrigen“ Halogengehalt mit weniger als 0,2 Gewichtsprozent definiert. Andere Normen beziehen sich auf die Menge des produzierten sauren Gases, nicht aber auf den Halogengehalt.

Weil es Elektrokabel betrifft, die in Kabelschächten verlegt werden, liegt das Hauptproblem darin, dass sich die produzierten toxischen und korrosiven Produkte im gesamten Gebäude verteilen können. Der National Electrical Code (NEC) schreibt vor, dass in Kabelschächten verwendete Kabel als „raucharm“ klassifiziert sein müssen, obwohl es selbst hierüber Diskussionen gibt, weil Kabelschächte in der Regel eine geringere Brennstoffbelastung aufweisen und die Exposition gegenüber Zündquellen nicht so hoch ist. Die National Fire Protection Association (NFPA) hält sich an den Standard NFPA 262, der in Luftschächten geführte Kabel betrifft.

Glücklicherweise nahmen sich die Underwriters Laboratories (UL) 2015 der Einstufung bezüglich geringer Rauchentwicklung und Halogenfreiheit an und bieten inzwischen Zertifizierungsprogramme für halogenfreie (HF) und LSZH-Kabel basierend auf den Normenreihen IEC 62821 und IEC 60754 an. IEC 62821 deckt die Anforderungen für halogenfreie, raucharme, thermoplastisch isolierte und ummantelte Kabel mit Nennspannungen bis zu 750 Volt ab. Die HF- und LZSH-Kennzeichnungen von UL können auf vielen verschiedenen Draht- und Kabeltypen verwendet werden, von der Geräteverdrahtung über Kommunikationskabel (einschließlich Glasfaser) bis hin zu flexiblen sowie Strom- und Steuerungskabeln.

Alle UL-zertifizierten HF- und LZSH-Kabel erfüllen auch weitere allgemeine UL-Zertifizierungsanforderungen. Die UL haben außerdem ihr Komponentenerkennungsprogramm im Rahmen von UL 2885 erweitert, um die Bewertung von Halogenen aufzunehmen. Dies sollte eine Hilfe für Hersteller von Verbindungen für Isolierungen und Ummantelungen sowie von anderen Kabelkomponenten wie Füllstoffen, Bändern und Bewicklungen sein.