DE1926412A1 - Brandsicherer Werkstoff aus gefuellten Polymeren - Google Patents
Brandsicherer Werkstoff aus gefuellten PolymerenInfo
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Description
192641
Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft
1 977
19. Mai 1969
Brandsicherer Werkstoff aus gefüllten Polymeren
An die in neuerer Zeit in wachsendem Maße verwendeten Kunststoffe werden je nach dem Verwendungszweck immer höhere Anforderungen
gestellt. So soll beispielsweise die Isolierung elektrischer Kabel und Leitungen aus Polyvinylchlorid unbrennbar
sein, wenn solche Kabel oder Leitungen in Bergwerken, auf Schiffen oder anderen feuergefährlichen oder feuergefährdeten
Anlagen Verwendung finden. Weichmacherfreies Polyvinylchlorid ist zwar unbrennbar, für die Herstellung
elektrischer Kabel und Leitungen jedoch nicht geeignet. Zu diesem Zweck wird daher weichmacherhaltiges Polyvinylchlorid
verwendet, das als flammwidrig bzw. selbstlöschend bezeichnet werden kann. Das bei Erwärmung freiwerdende Chlorwasserstoffgas,
das bei der Zersetzung der Isolierung aus Polyvinylchlorid auftritt, löscht nämlich die entstehende
Flamme. Dabei ist zu berücksichtigen, daß brennbare Weichmacher die Unbrennbarkeit des Polyvinylchlorids herabsetzen,
während unbrennbare Weichmacher dessen Unbrennbarkeit erhalten. Mit unbrennbaren Weichmachern versehene Polyvinylchloridmischungen
sind demnach unbrennbar, sie sind aber nicht als'
- 2-
009848/1762
brandsicher zu bezeichnen. Es hat sich nämlich immer wieder
gezeigt, daß die Verwendung von weichmacherhaltigem Polyvinylchlorid
zu größeren und unerwarteten Nachfolgeschäden führt,
da der bei Erwärmung vom Polyvinylchlorid abgespaltene, gasförmige
Chlorwasserstoff, der sich mit Fasser oder Wasserdampf zu Salzsäure verbindet, Metalle, Beton oder sonstige Gegenstände
anätzt oder zerstört. Solche Nachfolgeschäden sind dann besonders groß, wenn sich in der Nähe der Schadenstelle
zahlreiche hochempfindliche Kontakte befinden, wie es in
elektrischen Schalt- oder Steueranlagen die Regel ist.
Derartige Schäden sind bei Polyvinylchlorid in der letzten Zeit mehrfach bekannt geworden, sie sind jedoch auch bei anderen
Polymeren denkbar, sofern diese Polymere unter Hitzeeinwirkung flüchtige Säuren abspalten. Dies ist der Fall z.B.
bei Polyvinylidenchlorid, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid,
Polyvinylacetat und anderen.
Ebenso gehören dazu die ρerhalogenierten Polymere, wie Polytetrafluorethylen
u.a., welche bei großer Hitze Fluor abspalten können, das zusammen mit dem Wasserdampf des brennenden
(zündenden) Materials ebenfalls flüchtige ätzende Säuren bildet.
Dieser Nachteil von säureabspaltenden Werkstoffen aus gefüllten und mit unbrennbaren Weichmachern weichgemachten Polymeren
wird durch die Erfindung überwunden. Gemäß der Erfindung ist den Polymeren zur Bindung der unter Wärmeeinwirkung
abgespaltenen flüchtigen Säuren ein sehr feinteiliger Füllstoff mit einer mittleren Korngröße unter 250 mja, vorzugsweise
bis zu 100 m αϊ auf der Basis von thermostabilen
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_ 3 _ 192641
Metallen, beigegeben. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis,
daß man Mischungen aus in der Hitze flüchtige Säuren abspaltenden Polymeren durch geeignete Mischungszusätze so verändern
kann, daß die abgespaltene Säure gleich in der Mischung gebunden
wird, so daß sie nicht die Möglichkeit hat, als Gas zu entweichen und Nachfolgeschäden zu verursachen. Durch
die Verwendung von unbrennbarem Weichmacher und geeigneten Füllmitteln sehr geringer Körnigkeit werden Polymere so verbessert,
daß sie keine flüchtige Säure abspalten und doch ihre gute Eigenschaft der Unbrennbarkeit nicht verlieren.
Solche Mischungen können als brandsicher bezeichnet werden, da sie weder brennen noch Nachfolgeschäden verursachen. Im
Beispiel des Polyvinylchlorids vereint sich die gute Eigenschaft ^ nicht zu brennen, mit der guten Eigenschaft von beispielsweise
Polyäthylen und anderen brennbaren Isolierstoffen, keinen Chlorwasserstoff abzuspalten und damit keine
oder nur unwesentliche Nachfolgeschäden hervorzurufen. Eine mit feinteiligen Füllstoffen, vorzugsweise bis zu 250 ta. μ
und unbrennbarem Weichmacher aufgebaute brandsichere Polyvinylchloridmischung
zersetzt sich wie alle organischen Stoffe in der Hitze und verkohlt dabei, ist also nicht feuerfest
wie Stein. Wesentlich für den Werkstoff nach der Erfindung ist, daß ein von außen herangetragener Brand nicht
unterhalten oder weitergeleitet wird und daß keine flüchtige Säure entwickelt wird, dieser Werkstoff also brandsicher ist.
Als Füllstoffe auf der Basis thermostabiler Metalle zur Bindung der flüchtigen Säuren können beispielsweise Erdalkalimetalloxyde
oder Salze verwendet werden. Als besonders geeignet haben sich hierbei Erdalkalicarbonate, z.B. Magnesiumoder
Calciumcarbonat erwiesen. Soll der polymere Werkstoff
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gemäß der Erfindung beispielsweise als Mantelmischung für
elektrische Kabel oder Leitungen verwendet werden, dann wird man vorteilhaft als für die flüchtigen Säuren bindende Füllstoffe
Kreide in sehr feinteiliger Form verwenden. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß der Füllstoffanteil groß genug
ist, daß die gesamte theoretisch zu erwartende Menge an flüchtigen Säuren gebunden werden kann. Der Ausdruck "thermostabil11
beinhaltet, daß ein solches Metall auch in der Hitze nicht leicht einem Wertigkeitswechsel infolge Oxydation oder
Reduktion unterliegt.
Um die Wasserempfindlichkeit der verwendeten Füllstoffe, insbesondere
der Erdalkalicarbonate herabzusetzen, kann es auch von Vorteil sein, beispielsweise eine mit Bleistearat,
Bleiacetat oder auch wachsoberflächenbehandelte Kreide zu verwenden.
Die Erfindung sei anhand der in der nachfolgenden Tabelle angeführten Mischungsbeispiele sowie des in der Figur dargestellten
Kabels näher erläutert.
In der Tabelle sind in der Zusammensetzung sich unterscheidende Polyvinylchloridmischungen 1 bis 6 angeführt, von
denen in bekannter Weise Proben hergestellt wurden. Diese
Proben wurden zur Feststellung, ob es sich um eine brandsichere Polyvinylchloridmischung handelt, einmal auf ihre
Entflammbarkeit, gemessen an der Nachbrennzeit.und zum anderen auf die abgespaltene Chlorwasserstoffmenge, bezogen a\if
den Chlorgehalt der Mischung, hin untersucht.
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| Mi s c hung Nr. | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Zusammensetzung: | ||||||
| PVC | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Phthalatweichmacher | 50 | 63 | 63 | 35 | 35 | — |
| Arom. Phosphatweichmacher | - | - | - | 30 | 30 | 70 |
| Kreide, gemahlen | - | 60 | - | - | - | - |
| Kreide, gefällt | - | 6o | 60 | 100 | 120 | |
| Stabilisation | 11 | 5 | 5 | 5 | 11 | 5 |
| Nachbrennzeit (sec): | 5 | 13 | üb.6o | 0 | 0 | 0 |
| Prozentsatz flüchtigen | ||||||
| Chlorwasserstoffes: | 100 | 60 | 21 | 20 | unt. 1 | unt. 1 |
Die Gegenüberstellung der bei den einzelnen Mischungen 1 bis erzielten Ergebnisse läßt eindeutig erkennen, daß bei Verwendung
von einem hinreichend feinteiligen Füllstoff, im angegebenen
Ausführungsbeispiel Kreide mit einer Körnigkeit unter 25O mai, insbesondere bis zu 100 m>u, die abgespaltene Chlorwasserstoffmenge,
bezogen auf den Chlorgehalt der Mischung, unter 1 absinkt. Die Nachbrennzeit steigt mit zunehmender
Bindung des Chlorwasserstoffes an und fällt erst dann auf. 0 ab, wenn ein aromatischer Phosphatweichmacher zu etwa 50 oder
mehr Prozent des Gesamtweichmachers zugegeben wird.
Eine solche brandsichere Mischung, deren Unbrennbarkeit, wie
die angegebenen Beispiele 5 und 6 zeigen, durch einen geeigneten
Weichmacher erreicht werden kann und deren Chlor-
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wasserstoff durch hinreichend feinteilige Füllstoffe, beispielsweise
Kreide, in genügenden Mengen vollständig gebunden werden kann, ist besonders geeignet als Isoliermaterial
für elektrische Kabel und Leitungen in feuergefährdeten oder
feuergefährlichen Anlagen. Dabei ist es gleichgültig, ob die
Entzündungsbedingungen außerhalb oder innerhalb des Kabels oder der Leitung entstehen.
Ein mit einer brandsicheren Mantelmischung isoliertes Kabel ist in der Figur schematisch dargestellt. Der aus Kupfer
oder Aluminium bestehende Leiter 1 ist mit einer geeigneten Isolierhülle 2, beispielsweise aus Polyäthylen, versehen,
über die in bekannter Weise die äußere Umhüllung 3 aus einem thermoplastischen Kunststoff auf Polyvinylchloridbasis
in der gemäß der Erfindung vorgeschlagenen brandsicheren Form aufgebracht ist.
- Patentansprüche -
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Claims (6)
1. Brandsicherer Werkstoff aus gefüllten und mit unbrennbaren Weichmachern weichgemachten Polymeren, insbesondere Polyvinylchlorid,
gekennzeichnet durch einenden Polymeren zur Bindung der unter Wärmeeinwirkung abgespaltenen flüchtigen
Säuren beigegebenen sehr feinteiligen säurebindenden Füllstoff
mit einer mittleren Korngröße unter 250 myu, vorzugsweise
bis zu 100 m αϊ , auf der Basis von thermostabilen
Metallen.
2. Brandsicherer Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß als Füllstoff die flüchtige Säure bindende Erdalkalimetalle dienen.
3» Brandsicherer Werkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet
, daß von den Erdalkalimetallen Erdalkalicarbonate, beispielsweise Magnesium- oder Calciumcarbonat verwendet
sind.
4. Brandsicherer Werkstoff nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff in
oberflächenbehandelter Form verwendet ist.
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5. Brandsicherer Werkstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet
, daß die Oberfläche der Füllstoffe mit Bleisalzen, z.B. Bleistearat oder Bleiacetat behandelt ist.
6. Verwendung eines polymeren Werkstoffes nach Anspruch 1
und 2 als brandsichere Isolierung, insbesondere Mantelmischung, für elektrische Kabel und Leitungen
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