Wellrohr im Hitzeschock
Wellrohre aus Kunststoff haben sich im Laufe der Zeit ebenso weiterentwickelt wie das Gut, dass sie schützen sollen. Die Evolution vom simplen Plastik- Leerrohr zum hochentwickelten Spezialprodukt kam mit den steigenden Anforderungen immer speziellerer Einsatzgebiete und ist sicher noch nicht abgeschlossen. Heute möchte ich auf die speziellen Varianten eingehen, die an extreme Temperaturen angepasst sind. Sie weisen einen enorm erhöhten Widerstand gegen thermische Einflüsse auf. Leisten können sie dieses durch ihre spezielle Zusammensetzung und Beimengung von Flammschutzadditiven.
Kunststoffe bestehen überwiegend aus Wasserstoff und Kohlenstoff und haben somit ein gutes Brandpotenzial. Je nach Sauerstoffgehalt des Kunststoffes variiert aber die Brennbarkeit, um es einfach auszudrücken. Um die Brennbarkeit von Kunststoffen in Zahlen zu fassen und vergleichen zu können, wird der Sauerstoffindex LOI verwendet. Es handelt sich um die minimale Sauerstoffkonzentration eines Sauerstoff-Stickstoff-Gemisches. Je niedriger der Sauerstoffindex ist, desto besser brennt ein Stoff. Somit ist ein Kunststoff wie beispielsweise Polyethylen, mit einem LOI von unter 21%, sehr leicht brennbar. PTFE hingegen ist mit einem LOI von 95% quasi gar nicht brennbar. Im Mittelfeld liegen weitere Polyamide die sich zwischen 21% bis 25% bewegen und daher im Allgemeinen als selbstverlöschend gelten.
Mit den Flamm- oder Brandschutzadditiven ist das so eine Sache. Sie können einen endothermen Prozess in Gang setzen, der dem Verbrennungsprozess entgegensteht. Bei entsprechend hohen Temperaturen sondern sie Gase ab, die den Sauerstoff am Brandherd verdrängen und so für die Verlöschung des Brandes sorgen. Die jeweilige Methode kann Vor- aber auch Nachteile haben, dies sollte im Vorfeld gut durchdacht werden. Da alles Weitere hier den Rahmen sprengen würde und wir uns ja mit dem Wellrohr an sich befassen wollen, werde ich mich diesem Thema in einem späteren Beitrag ausführlicher widmen.
Einsatzgebiete:
Hoch hitzebeständige Wellrohre kommen also, aufgrund ihrer Eigenschaften, häufig im Automobilbau, im Spezialfahrzeugbau, im Bergbau, in der chemischen Industrie, im Hydraulikbau, aber auch in öffentlichen Gebäuden mit hohem Personenaufkommen, wie beispielsweise in Flughäfen, zum Einsatz.
Wie wird die Hitzebeständigkeit geprüft?
Geprüft und zertifiziert werden Wellrohre, beziehungsweise die Materialien aus denen sie bestehen, in Hinsicht auf ihre Brandschutzeigenschaften meist nach der DIN EN ISO 4589 und die ASTM D 2863-77 welche das Brandverhalten durch den Sauerstoff- Index bestimmen. Weltweit gibt es noch weitere Prüfverfahren dieser Art, zum Beispiel die NT Fire 013 in Norwegen, die NF T 51-071 in Frankreich, oder die BS2782 in Großbritannien
Weiteren Prüfungen werden die Materialien und Produkte dann in der Regel durch die UL (Underwriters Laboratories) unterzogen. Zur Prüfung der Brennbarkeit werden Horizontal- und Vertikalbrennprüfungen durchgeführt, die nicht nur die Entflammbarkeit und Verlöschung des Materials, sondern auch ein mögliches Abtropfen des brennenden Materials ermitteln und entsprechend bewerten. In den technischen Angaben zu Materialien und Produkten finden wir dann Beschreibungen wie: HB selbstverlöschend, V-0, V-1 und V-2. Diese erklären sich wie folgt:
- HB: Es wurde ein Selbstverlöschen bei langsamen Brennen einer horizontal eingespannten Probe gemessen und bestätigt (Unterkategorien je nach Dicke und Dauer).
- V-2: Eine vertikal eingespannte Probe verlischt innerhalb von 30 Sekunden. Brennendes Abtropfen von geschmolzenem Kunststoff ist zulässig.
- V-1: Wie V-2, jedoch ist ein brennendes Abtropfen von Kunststoff nicht zulässig. Das Material darf maximal 60 Sekunden nachglimmen.
- V-0: Wie V-1, jedoch muss ein Verlöschen der Flamme innerhalb von 10 Sekunden gegeben sein. Das Material darf maximal 30 Sekunden nachglimmen.
Gängige Varianten von hitzebeständigem Wellrohr:
Empfehlenswert für den Einsatz bei oben bereits erwähnten, thermisch herausfordernden Anwendungen, ist Wellrohr aus brandschutzmodifiziertem Polypropylen (PP) oder aus Perfluoralkoxy-Polymeren (PFA).
Das Wellrohr aus modifiziertem PP übersteht Temperaturen von ca. -40°C bis +135°C (über einen Zeitraum von ca. 3000 Stunden) und sogar bis zu 150°C (kurzzeitig für einen Zeitraum von insgesamt bis zu 500 Stunden). Zudem weist dieses Material durch seine unpolare Natur eine hohe Beständigkeit gegen Chemikalien auf.
Extrem hitzebeständiges Wellrohr aus PFA setzt noch einen drauf und eignet sich für den Einsatz bei Temperaturen von -200°C bis +260°C, (kurzfristig, über einen Zeitraum von insgesamt ca. 500 Stunden sogar bis zu 285°C). Seine Schmelztemperatur liegt erst bei ca. +300 bis +310°C. Es hat eine etwas höhere Dichte als Polypropylen und eine höhere Reißdehnung, ist allerdings etwas weniger zugfest (zum Vergleich wurde hier jeweils die ungeschlitzte Variante herangezogen).
Achten Sie in jedem Fall bei der Wahl von hitzebeständigem Wellrohr auf eine entsprechende Prüfung der Materialien und/ oder des Produktes nach oben genannten Verfahren. Im Ernstfall, also im Brandfall, geht es um Sekunden, in denen sich entscheidet wie sich ein Feuer ausbreitet. Beeinflussender Faktor ist hier sicherlich auch die durchdachte und korrekte Wahl der verbauten Materialien und Komponenten.
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