Kabel und Steckverbindungen gibt es in vielen Varianten aus unterschiedlichen Werkstoffen. Bei der Auswahl kommt es auf den Einsatzzweck und die branchenspezifischen Normen an. Zur Qualitätssicherung werden die Produkte und Materialien im Labor des Herstellers regelmäßig auf Herz und Nieren geprüft.

Was ist besser: ein Kabel mit PUR-Mantel oder eines mit PVC? Und ist ein Steckergehäuse aus Edelstahl immer besser als eines aus Zinkdruckguss oder Kunststoff? Auf keine dieser Fragen gibt es eine einzige Antwort, denn jeder Werkstoff hat seine Vor- und Nachteile, die man je nach Anwendung abwägen muss. Die Anforderungen sind oft vollkommen unterschiedlich, getrieben auch durch branchenspezifische Normen.

Ein Beispiel: In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie ist beim Verarbeiten und Verpacken von verderblichen Nahrungsmitteln hundertprozentige Hygiene Pflicht. Die Komponenten der Anlagen sollten dort den besonders strengen Vorgaben des Hygienic Design folgen und sich an die allgemeinen Gestaltungsgrundsätze der DIN EN 1672-2 für die Nahrungsmittelindustrie anlehnen, außerdem ist die Zertifizierung nach neuester EHEDG-Prüfung ratsam. Entsprechend sind dort Materialien gefragt, auf denen Bakterien keinen Halt finden und die nicht aufweichen, wenn sie mit heißem Dampf und aggressiven Reinigungsmitteln traktiert werden.

Ein weiteres Beispiel: Die Bahnindustrie benötigt Leitungen, die man bedenkenlos in Innenräumen von Waggons verlegen kann. Dort müssen sie strenge Normen zum Brandschutz einhalten. Dafür ist flammwidriges Isolationsmaterial nötig, um bestimmte CPR-Brandschutzklassen zu erfüllen. Der einfachste Weg zu gutem Flammschutz sind Halogene, die dem Kunststoff beigemischt werden, also Elemente der siebten Hauptgruppe des Periodensystems, häufig handelt es sich um bromierte Verbindungen. Diese Strategie für den Brandschutz ist sehr effizient, weil wenig Additive nötig sind und damit die mechanischen Eigenschaften wenig beeinträchtigt werden. Wo sich Menschen aufhalten, etwa in Bussen, haben Halogene aber den großen Nachteil, dass sie im Brandfall giftige Rauchgase bilden, die sich mit dem Löschwasser der Feuerwehr zu ätzenden Dämpfen verbinden.

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Ein neuer Trend sind sogenannte Synergisten, Kombinationen aus zwei Stoffen, die gemeinsam einen besseren Flammschutz erbringen als jeder der beiden Ausgangsstoffe alleine. Infrage kommt zum Beispiel ein Synergist aus dem halogenfreien Aluminiumtrihydrat und Silanverbindungen. Aluminiumtrihydrat reagiert bei Feuer zu Aluminiumoxid und Wasser, eine endotherme Reaktion, die dem Feuer Energie entzieht. Es bildet sich zudem eine Kruste aus verbranntem Material, das als Schutzschicht dient.

Längere Lebensdauer in Schleppketten

Beim Mantel gelten noch höhere Anforderungen, denn dieser ist unmittelbar den Umwelteinflüssen ausgesetzt: Abrieb, Chemikalien, Reinigungsmittel, UV-Licht, Temperatur und vieles mehr. Für den Maschinenbau gibt es heute bewährte Leitungen mit Mänteln aus Polyvinylchlorid (PVC) oder Polyurethan (PUR). PUR ist das Arbeitspferd bei den Mantelmaterialien. Seine chemischen Bindungen gehören zu den festesten die es gibt. Allerdings ist die Verarbeitung schwierig, sowohl bei der Herstellung des Kabels als auch bei der Konfektionierung, weil sich der Mantel schlecht schneiden lässt. Außerdem ist PUR brennbar und teuer. Eine Lösung, die die hohe Widerstandsfähigkeit von PUR mit der einfachen Verarbeitung von PVC vereint, sind zum Beispiel die Leitungstypen Ölflex 408P und Ölflex 409P von Lapp, die einen PUR-Außenmantel und eine zwickelfüllende Funktionsschicht aus PVC haben.

Noch einmal zurück zu Leitungen für die Lebensmittelindustrie. Dort ist die Beständigkeit gegen biologische Einflüsse wie Mikroben oder Pilze wichtig. In Käsereien dauert es mitunter nur Monate, bis die Bakterien, die den Käse reifen lassen, ein herkömmliches Kabel zersetzen und es zu Kurzschlüssen kommt. Dagegen gibt es Mantelmaterialien aus speziellem TPE wie bei den Robust-Leitungen von Lapp, auf denen Mikroben kaum Halt finden und die sich leicht reinigen lassen. Das Geheimnis des thermoplastischen Elastomers von Lapp ist die glatte Oberfläche dank einer ausgeklügelten Mischung von Additiven, die mikroskopische Lücken im Material füllen und die auch bei intensiver Reinigung mit dem Dampfstrahler in der Kunststoffmatrix gebunden bleiben. Die Kombination aus festen Stoffen mit flexiblen Polymerketten dazwischen verleiht dem Gemisch gummiähnliche Eigenschaften, dabei ist die Verarbeitung so einfach wie bei Thermoplast. Manche Anbieter empfehlen für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie PUR-Leitungen, die mechanisch sehr beständig sind. Allerdings ist PUR hydrophil, zieht also Wasser an, das spezielle TPE, das Lapp verwendet, ist dagegen hydrophob.

Bei Steckverbindern scheint der Fall klar: Edelstahl ist das Material der Wahl, wenn Steckergehäuse oder Kabel-/Schlauchdurchführungen Chemikalien oder Reinigungsmitteln widerstehen sollen. Gerade in der Lebensmittelindustrie führt oft kein Weg an Edelstahl vorbei. Er rostet nicht und es gibt keine Beschichtung, die irgendwann abblättern könnte. Ganz so einfach ist die Sache aber doch nicht. Gängiger V2A-Edelstahl ist relativ günstig, dafür aber doch nicht so robust bei der chemischen Beständigkeit. So können in chloridhaltigen Medien Flecken auf dem Metall entstehen. Gerade die Lebensmittelindustrie setzt gerne hypo­chlorige Säure ein, die sich zu Salzsäure zersetzt und organische Substanzen abtötet. V2A-Edelstahl ist dafür ungeeignet. Für solche Fälle gibt es mit V4A eine widerstandsfähigere Legierung, die unter anderem auch für teure Schweizer Armbanduhren verwendet wird. Sie ist sehr hart und widersteht Schlägen oder der Reinigung mit harten Bürsten.

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Weil Edelstahl härter ist als Messing oder Stahl, ist er aufwendiger zu bearbeiten. Das gilt besonders für V4A, wegen der Legierungselemente Chrom, Nickel und Molybdän. Bei unbehandelter Oberfläche ist V4A rauer, die Reibung ist höher, daher ist es nicht möglich, eine Schraube in ein Gewinde zu drehen, sie würde steckenbleiben. Lapp unterzieht seine Produkte aus V4A-Edelstahl, zum Beispiel die EHEDG-zertifizierte Kabelverschraubung Skintop Hygienic, deshalb einer Oberflächenbehandlung, die die Reibung verringert.

Nicht überall ist Edelstahl einsetzbar. Beispiel Rechteck-Steckverbinder. Edelstahl kommt für diese Steckergehäuse nicht infrage, weil sich das Metall wegen seiner Härte nicht sinnvoll bearbeiten lässt, es müsste vielmehr aus dem vollen Block gefräst werden, was kein Kunde bezahlen wollte. Einen anderen Weg ist Lapp deshalb mit dem Epic Ultra gegangen: Das Gehäuse des Rechtecksteckers besteht aus vernickeltem Zinkdruckguss. Dieses Material ist korrosionsbeständig, etwa im Salznebel auf Ölbohrplattformen oder auch in der Lebensmittelindustrie.

Anwender haben es also nicht immer leicht, die richtigen Produkte zu finden. Viele ordern die Edelstahlkomponenten nur, weil sie die Medien gar nicht genau kennen, mit denen die Stecker in Kontakt kommen. Oder die Anwender erwerben verbesserte Standardprodukte und nehmen in Kauf, dass diese häufig ausgetauscht werden müssen. Hier gibt es keinen Königsweg, nur ein sorgfältiges Abwägen aller Vor- und Nachteile.

* Bernd Müller ist Journalist in Bonn; weitere Informationen: U. I. Lapp GmbH in 70565 Stuttgart

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