Ölbeständiges und ableitfähiges Kabel verhindert Funkenschlag

In Industriezweigen, wo Öl, brennbare Gase oder zündfähige Chemikalien im Spiel sind, können elektrische Entladungen, etwa durch Funkenschlag, zu Katastrophen führen. Auch Feststoffe wie Holz- oder Mehlstaub können sich so entzünden und zu einer Staubexplosion auslösen. Die europäische Explosionsschutz-Richtlinie ATEX schreibt deshalb für explosionsgefährdete Bereiche vor, wirksame Zündquellen (Funken) zu vermeiden. Entsprechend müssen Anlagenbetreiber beispielsweise die Maschinen mit Erdungsbändern versehen und das Personal vor Ort muss spezielle Kleidung und Schuhe tragen, die elektrische Aufladungen schnell ableiten. Kabel und andere Kunststoffteile können ebenfalls Zündquellen sein, wenn durch Reibung eine elektrische Aufladung möglich ist.

Geringer Oberflächenwiderstand des Kabelmantels

Das ableitfähige Kabel von Lapp setzt der norwegische Ingenieur- und Service-Dienstleister Aker Solutions bereits auf Ölbohrplattformen ein. Für derartige Anwendungen haben die Ingenieure bei Lapp einen Kabelmantel mit hoher Ableitfähigkeit und geringem Oberflächenwiderstand entwickelt. Dabei sind die entsprechenden Widerstände genau definiert. So gilt ein Material als ableitfähig, wenn der spezifische Widerstand mehr als 104 Ωm und weniger als 109 Ωm beträgt. Für einen Gegenstand oder eine Einrichtung gibt es eine zweite Größe, den Oberflächenwiderstand. Dieser muss zwischen 104 Ω und 109 Ω liegen, gemessen bei 23 °C und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit, beziehungsweise zwischen 104 Ω und 1011 Ω bei 23 °C und 30 % relativer Luftfeuchtigkeit. Festgelegt ist dies in den Technischen Regeln für Gefahrstoffe TRGS 727, die sich mit der Vermeidung von Zündgefahren beschäftigt. Die TRGS 727 leitet sich zum einen aus der ATEX-Richtlinie 2014/34/EU ab, die den Explosionsschutz auf europäischer Ebene vorschreibt. Allerdings erfolgt die Umsetzung der ATEX-Richtlinie in jedem europäischen Mitgliedsstaat in eigenen nationalen Gesetzen und Verordnungen. Auf deutscher Ebene erfolgt dies durch die 11. Verordnung zum Produktsicherheitsgesetz (Explosionsschutzprodukteverordnung – 11. ProdSV) vom 6. Januar 2016 sowie der Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV). Das antistatische Kabel entspricht den Anforderungen der TRGS 727; umfangreiche Messungen im hauseigenen Testlabor in Stuttgart haben dies nachgewiesen.

Die antistatischen beziehungsweise ableitfähigen Kabel haben auch die Beständigkeitsprüfung gegen Ölbohrschlamm bestanden. Lapp

Patentierte Rezeptur

Um Kabel mit antistatischen Eigenschaften zu versehen, muss der Kunststoff, aus dem der Kabelmantel besteht, mit einem Additiv versetzt werden, das die Leitfähigkeit (des in der Regel isolierenden Kunststoffs) erhöht. Die Rezeptur des Mantelmaterials und das Herstellverfahren sind patentgeschützt. Der Kabelhersteller hat mit dem Hersteller des Additivs, einem großen Kunststoff-Erzeuger, eine exklusive Vereinbarung: Nur Lapp darf dieses Additiv derzeit für die Kabelherstellung nutzen. Kompliziert war die Entwicklung dieses Additivs vor allem deshalb, weil es nicht genügte, nur die Voraussetzungen zur Vermeidung von Zündgefahren zu erfüllen. Zusätzlich musste die norwegische Norm NEK TS 606:2016, die die Anforderungen an die chemischen Eigenschaften von marinen Kabeln und den Schutz gegen Bohrschlamm regelt, eingehalten werden. Beides zu vereinen, das ist die eigentliche Innovation.

Das leitfähige Additiv beeinträchtigt die elektrische Isolation des Kabels nicht. Die Isolation der Leiter erfolgt nämlich immer über die Aderisolation, also den Kunststoff, der die Leiter umhüllt. Der äußere Mantel eines Kabels hat keine isolierende Aufgabe, sondern dient dem mechanischen Schutz, etwa gegen Öl, Chemikalien oder wie in diesem Fall gegen Bohrschlamm sowie gegen Biegung, Torsion und Reibung. Weil der Kabelmantel selbst ableitfähig ist, benötigt der Mantel keine zusätzlich Erdung. Die antistatische Wirkung des Kabelmantels lässt sich aber durch metallische Kabelverschraubungen an Schaltschränken (wie Skintop Brush) unterstützen. Die Ladungsträger auf dem Kabelmantel werden dann auch über diese Verbindung abgeleitet, ähnlich wie bei einer Erdung über Metallbänder.

Das Material, beziehungsweise das Kunststoff-Compound, lässt sich universell als Kabelmantel in explosionsgefährdeten Anlagen einsetzen. Hersteller des Aker-Solutions-Kabels ist Lapp Muller in Grimaud, Frankreich; in diesem Werk hat die Unternehmensgruppe die Fertigung von Sonderkabeln konzentriert. Auf Kundenwunsch fertigt Lapp auch die Anschluss- und Steuerleitung Ölflex 865P mit diesem ableitfähigen Mantelmaterial. Diese Leitung ist ebenfalls beständig gegen Öl-und Bohrschlamm nach NEK TS 606:2016, eignet sich für hohe Beanspruchungen in Energieführungsketten und erlaubt platzsparende Verlegung durch einen verminderten Außendurchmesser. Der Kabelhersteller fertigt bei Bedarf auch andere Leitungstypen mit antistatischen (ableitfähigen) Eigenschaften. Das neue Kabel ist nicht nur für marine Anwendungen interessant, sondern auch überall dort, wo brennbare Öle und Gase oder zündfähige Stoffe eingesetzt werden. Zum Beispiel in der holzverarbeitenden Industrie, wo Holzstäube eine Gefahr darstellen oder bei der Verarbeitung von Mehl in der Lebensmittelbranche.

(dw)