Sind Kabel mit PUR-Mantel immer besser als Kabel mit PVC? Und ist Edelstahl bei Steckergehäusen Zink-Druckguss oder Kunststoff grundsätzlich vorzuziehen? Ein solches Schwarz-Weiß-Denken funktioniert auch bei Kabeln und Steckern nicht. Denn bei der Auswahl der passenden Materialien für Verbindungslösungen gibt es keine einfachen Regeln, vielmehr entscheidet die Anwendung. 

Wie groß die Unterschiede schon in den Grundanforderungen sind, zeigen diese Beispiele: Die Lebensmittel- und Getränkeindustrie benötigt Materialien, auf denen Bakterien keinen Halt finden, und die nicht aufweichen, wenn sie mit heißem Dampf und aggressiven Reinigungsmitteln traktiert werden. In Zugwaggons hingegen müssen Leitungen vor allem strenge Normen zum Brandschutz einhalten. Dies hat natürlich Konsequenzen für die Materialwahl – auch bei Steckern, Kabeldurchführungen, Dichtungen und weiterem Zubehör.

Mehr als isolieren

Die Qual der Wahl beginnt beim Isolator: Dieser muss nicht nur elektrisch isolieren, vielmehr bestimmt er etwa bei Leitungen zur Datenübertragung wie Ethernet auch die Qualität der Übertragung. So sollte die dielektrische Konstante des Kunststoffs möglichst niedrig sein, was auf Polyethylen und Polypropylen zutrifft. Ist flammwidriges Isolationsmaterial nötig, werden dem Kunststoff Halogene beigemischt. Wo sich Menschen aufhalten – etwa in Bussen – sind Halogene aber verboten, weil sie bei einem Brand giftige Rauchgase bilden, die sich mit dem Löschwasser der Feuerwehr zu ätzenden Dämpfen verbinden. 

Ergo greifen Hersteller wie Lapp hier auf HFFR-Kunststoffe (Halogen Free Flame Retardant) zurück, die toxisch unbedenklich sind. Aber: Sie benötigen einen Füllgrad bis zu 60 %, was wiederum die mechanischen Eigenschaften des Kunststoffs beeinträchtigen kann. Ein neuer Trend sind daher so genannte Synergisten: Kombinationen aus zwei Stoffen, die gemeinsam einen besseren Flammschutz erbringen als jeder der beiden Ausgangsstoffe allein. 
 

Mantel zum Schutz

Bei der Bewitterungsprüfung wird die Alterungsbeständigkeit bei Sonneneinstrahlung (UV) sowie bei Einfluss von Ozon und Klima getestet. 

© Lapp

Der Mantel hat keine elektrische Funktion, vielmehr schützt er das Innere vor Umwelteinflüssen wie zum Beispiel Abrieb, Chemikalien, Reinigungsmittel, UV-Licht oder Temperatur. Je nach Anwendung müssen Leitungen gegen Schmieröl, Fette, Reinigungsmittel oder andere aggressive Medien immun sein. PUR gilt als das robuste ‚Arbeitspferd‘ bei Mantelmaterialien. Allerdings ist seine Verarbeitung schwierig – sowohl bei der Herstellung des Kabels als auch bei der Konfektionierung, da sich der Mantel schlecht schneiden lässt. Ein Kompromiss, der die hohe Widerstandsfähigkeit von PUR mit der einfachen Verarbeitung von PVC vereint, sind beispielsweise die Leitungstypen ‚Ölflex 408P‘ und ‚Ölflex 409P‘ von Lapp, die einen PUR-Außenmantel und eine zwickelfüllende Funktionsschicht aus PVC haben. 

Für die Lebensmittelindustrie ist die Beständigkeit gegen biologische Einflüsse wie Mikroben oder Pilze wichtig. Hier bieten sich Mantelmaterialien aus Spezial-TPE an; bei den ‚Robust‘-Leitungen von Lapp etwa finden Mikroben kaum Halt und die Leitungen lassen sich leicht reinigen. Die glatte Oberfläche dieses speziellen thermoplastischen Elastomers kommt dank einer speziellen Mischung von Additiven zustande, die mikroskopische Lücken im Material füllen und die auch bei heftiger Reinigung mit dem Dampfstrahler in der Kunststoffmatrix gebunden bleiben. 

Edelstahl – gut aber teuer

Bei Steckverbindern führt kein Weg an Edelstahl vorbei, zumindest wenn Steckergehäuse oder Kabel-/Schlauchdurchführungen Chemikalien oder Reinigungsmitteln widerstehen sollen. Er rostet nicht und es gibt keine Beschichtung, die abblättern könnte. Allerdings ist gängiger V2A-Edelstahl chemisch nicht beständig genug, wenn die Lebensmittelindustrie zum Reinigen hypochlorige Säure einsetzt. Für solche Fälle gibt es mit V4A eine widerstandsfähigere Legierung, die extrem hart ist und Schlägen oder der Reinigung mit harten Bürsten widersteht. 

Die Prüfung der Beständigkeit von Kunststoffen gegen Öle, Reinigungsmittel und Chemikalien wird bei Raumtemperatur oder erhöhten Temperaturen durchgeführt.

© Lapp

Aber Edelstahl und insbesondere V4A ist aufwendig in der Bearbeitung. Bei unbehandelter Oberfläche ist V4A rauer und die Reibung ist höher, sodass es nicht möglich ist, eine Schraube in ein Gewinde zu drehen, da diese steckenbleiben würde. Deshalb unterzieht Lapp Produkte aus V4A-Edelstahl einer speziellen Oberflächenbehandlung, die die Reibung verringert. Bei Rechtecksteckverbindern kommt Edelstahl nicht in Betracht, da sich das Metall aufgrund seiner Härte nur schwer bearbeiten lässt. Es müsste also aus dem vollen Block gefräst werden, was den Kostenrahmen sprengen würde. Aus diesem Grund ist Lapp einen anderen Weg gegangen: Beim Rechteckstecker ‚Epic Ultra‘ besteht das Gehäuse aus vernickeltem Zink-Druckguss. Dieses Material ist korrosionsbeständig, was etwa im Salznebel auf Ölbohrplattformen oder in der Lebensmittelindustrie wichtig ist. 

Eine Alternative sind Kunststoffgehäuse, die zum Teil auch gegen Säuren und Laugen widerstandsfähig sind. Kosteneinsparungen dadurch sind allerdings nicht unbedingt zu erwarten – auch Kunststoffgehäuse können teuer sein, weil mitunter spezielles, aufwendiges Material erforderlich ist. In Anwendungen, in denen die elektromagnetische Verträglichkeit wichtig ist, ist Kunststoff ohnehin ungeeignet.

Autor: 
Bernd Müller ist freier Journalist aus Bonn.