DE2051192C3 - Flammfestes elektrisches Kabel - Google Patents

Flammfestes elektrisches Kabel

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein flammfestes elektrisches Kabel, das einen oder mehrere Leiter, eine Isolationsschicht und eine Außenschicht aufweist, wobei diese Schichten aus Zusammensetzungen auf der Basis von elastomerem oder plastomerem Material unter Verwendung eines chlorierten Stoffes und Antimonoxid gebildet sind.
Bei einem flammfesten elektrischen Kabel dieser Art (DE-AS 1044 914) ist in der Zusammensetzung der Isolationsschicht ein chlorierter Stoff und in der Zusammensetzung der Außenschicht Antimonoxid enthalten. In diesem Fall ergibt sich die Flammfestigkeit wahrscheinlich aufgrund der Bildung von Verbindungen wie Antimonoxidchlorid, das aus der Verbindung von gasförmigen Chlor mit Antimonoxid entsteht. Solche Kabel erfüllen jedoch in den meisten Fällen nicht die heute von den Kabelbenutzern gestellten hohen Anforderungen hinsichtlich Flammfestigkeit und damit hinsichtlich Sicherheit und Betriebszuverlässigkeit.
Es ist auch bekannt (US-PS 31 21 067), thermoplastischen Zusammensetzungen auf der Basis von Kohlenwasserstoffharzen sowohl einen chlorierten Stoff als auch Antimontrioxid zuzugeben, um die Zusammensetzung flammfest zu machen. Auch hier gilt, daß eine solche Zusammensetzung, falls sie für die Isolierung von elektrischen Kabeln verwendet wird, in den meisten Fällen die heute von den Kabelbenutzern gestellten hohen Anforderungen hinsichtlich Flammfestigkeit nicht erfüllt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein flammfestes elektrisches Kabel der einleitend genannten Art so auszuführen, daß es zumindest den derzeit strengsten Anforderungen hinsichtlich Flammfestigkeit genügt. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die die Isolationsschicht und/oder die Außenschicht bildenden Zusammensetzungen. 6 bis 40Gew.-% Magnesiumcarbonat, bezogen aul die Gesamtmenge der Zusammensetzung, sowie mindestens 20% eines chlorierten Stoffes und 1 bis 15% Antimontrioxid enthalten.
Es wurde überraschend gefunden, daß eine sehr gute Flammfestigkeit der Kabel erhalten wird, wenn die Zusammensetzung Magnesiumcarbonat zusammen mit Antimontrioxid und gegebenenfalls auch mit ChlorparafTlnen oder ähnlichen Produkten enthält. Umgekehrt wird durch das Vorhandensein von Magnesiumcarbonat als solchem, selbst mit einer chlorhaltigen elastomeren oder plastomeren Grundsubstanz, beispielsweise Polyvinylchlorid oder Poiychloroprenkautschuk, die Flammfestigkeit des elektrischen Kabels nicht in merklicher Weise verbessert. Es wird angenommen, daß die überraschend gute Flammfestigkeit, die höher ist, als sie gemäß den derzeit strengsten Vorschriften gefordert wird, auch aufeiner synergistischen Wirkung der flammfestmachcnden Bestandteile beruht.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die gute Flammfestigkeit auch während langer Gebrauchs- und Lebensdauer selbst unter hohen Temperaturen voll erhalten bleibt.
Die Zusammensetzungen, die zur Herstellung der Isolationsschicht, der Außenschicht und der zwischenliegenden Füllschicht im Falle von Mehrleiterkabeln verwendet werden, können Polyvinylchlorid oder PoIychloroprenkautschuk enthalten, welche die doppelte Funktion haben, als Grundbestandteil und als chlorierte Substanz zu wirken.
Überdies können die Zusammensetzungen Chlorparafflne gemäß den üblichen Methoden enthalten, wobei zu bemerken ist, daß in jedem Fall Magnesiumcarboiiat und Antimontrioxid gleichzeitig vorhanden sein müssen.
Um den Zweck der Erfindung und ihre vorteilhaften Merkmale näher zu veranschaulichen, werden nachfolgend einige Beispiele angegeben. In diesen Bei' spielen wird ein Vergleich zwischen den Ergebnissen vorgenommen, die unter Verwendung der Zusammensetzungen gemäß der Erfindung für die Kabelherstellung erhalten sind. Die betrachteten Zusammensetzungen enthalten als Grundbestandteil Polyvinylchlorid, Polychloroprenkautschuk oder Äthylenpropylenkautschuk.
Das erste Beispiel betrifft Zusammensetzungen auf der Basis von Polyvinylchlorid (PVC), die für die Isolationsschicht verwendet werden.
Das zweite Beispiel betrifft Zusammensetzungen auf der Basis von Polyvinylchlorid, die für die äußere
abdeckende Hölle verwendet werden, Tabelle I
Das dritte Beispiel betrilTt Zusammensetzungen auf der Basis von Polyvinylchlorid, die für die zwischenliegende Füllschacht von elektrischen Zwei-oder Mehrleiterkabeln verwendet werden.
Das vierte Beispiel betrifft Zusammensetzungen auf der Basis von Polychloroprenkautschuk, die für die äußere abdeckende Hülle verwendet werden.
Das fünfte Beispiel betrifft Zusammensetzungen auf der Basis von Äthylenpropylenkautschuk, die für die Isolationsschicht verwendet werden.
Beispiel I
Es wurden vier Zusammensetzungen A, B, C und D für Isolationsschichten nach Verfahren und Arbeitsweisen bereitet, die für den Fachmann auf diesem Gebiet bereits bekannt sind. Alle diese Zusammensetzungen enthielten den gleichen Prozentsatz an Polyvinylchlorid (PVC), Weichmacher, Stabilisierungsmittel, Schmiermittel und kalziniertem Kaolin.
Die Zusammensetzung A enthielt außerdem CaI-ciumcarbonat als Füllstoff. Die Zusammensetzung B enthielt statt dessen Magnesiumcarbonat. Die Zusammensetzung C enthielt Calciumcarbonat und Antimontrioxyd. Die Zusammensetzung D, die eine Anwen- dung der Erfindung darstellt, enthielt Magnesiumcarbonat und Antimontrioxyd.
Die Ansätze (Formulierungen) der Zusammensetzungen sind in der nachstehenden Tabelle! aufgeführt, in welcher die angegebenen Prozentsätze Ge- in wichtsprozente, bezopsit auf die Gesamtmenge der Zusammensetzung, bedeuten.
Tabelle Ia
Zusammensetzungen für B C die
Isolationsschicht 60 60
A 22,5 22,5 D
PVC 60 2,5 2,5 60
Weichmacher 22,5 2,5 2,5 22,5
Stabilisierungsmittel 2,5 0,5 0,5 2,5
Kalziniertes Kaolin 2,5 - 9 2,5
Schmiermittel 0,5 12 - 0,5
Calciumcarbonat 12 - 3
Magnesiumcarbonat - 9
Antimontrioxyd - 3
An diesen Zusammensetzungen wurde ein Entflammbarkeitstest durchgeführt, der darin bestand, daß 10 g der gleichförmig granulierten Zusammensetzung (Würfel von 3 mm Seitenlange) in einem 50 ecm fassenden feuerfesten Tiegel eingebracht wurden, der auf eine Temperatur von 8000C erhitzt und auf diesem Wertgehalten wurde. An der Oberseite des Tiegels wurde eine kleine Gasflamme während der Zeit brennend gehalten, die notwendig war, um die aus der Zusammensetzung entwickelten Gase zu entzünden. Die Feuerfestigkeit wurde dadurch bestimmt, daß die Zeit, weiche die Flamme brauchte, um die Verbrennung der Gase einzuleiten, sowie die Gesamtzeit bis zur Beendigung der Verbrennung gemessen wurden.
Die für jede der betrachteten Zusammensetzungen erhaltenen Ergebnisse, in Sekunden ausgedrückt, sind in der nachstehenden Tabelle I a aufgeführt.
Zusammensetzungen für die Isolationsschicht ABCD
Zeit bis zum Einsetzen der Verbrennung 29 in Sekunden
Gesamtzeit vom Beginn des Testes 390
in Sekunden
Ein Vergleich zwischen den für die Zusammensetzung A und die Zusammensetzung B erhaltenen Ergebnissen zeigt, daß durch das Vorhandensein von Magnesiumcarbonat als solchem die Flammenfestigkeit nicht verbessert wurde. Beträchtlich bessere Ergebnisse wurden mit den bereits bekannten modernen Kabeln (Zusammensetzung C) erhalten, die außer Calciumcarbonat auch Antimontrioxyd enthielten. Wie ersichtlich, brannte die Zusammensetzung D gemäß der Erfindung nicht.
Beispiel 2
Dieses Beispiel bezieht sich auf Zusammensetzungen für die äußere abdeckende Hülle.
Es wurden vier Zusammensetzungen E, F, G, H auf der Basis von PVC bereitet, die alle einen Weichmacher, ein Stabilisierungsmittel Und ein Schmiermittel enthielten.
Die Zusammensetzung E von üblicher Art enthielt außerdem Calciumcarbonat. Die Zusammensetzung F ist durch das Vorhandensein von Magnesiumcarbonat gekennzeichnet. Die Zusammensetzung G bildete eine Abwandlung der Zusammensetzung E, da sie neben Calciumcarbonat auch Antimontrioxyd und Chlorpar-
30 220 diese Zusammensetzung
brannte nicht
405 397
so affine enthielt. Die Zusammensetzung H schließlich, die eine Anwendung der Erfindung darstellt, enthielt Magnesiumcarbonat, Chlorparaffine und Antimontrioxyd. Die genauen Ansätzen (Formulierungen) der vier Zusammensetzungen sind in der nachfolgenden Tabelle II aufgeführt, in welcher die angegebenen Prozentsätze wieder Gewichtsprozente, bezogen auf die Gesamtmenge der Zusammensetzung, bedeuten.
60
Tabelle II Zusammensetzungen für Hülle O die
äußere F 50
E 50 20 H
SO 27 2,5 50
PVC 27 2,5 0,5 20
Weichmacher 2,5 0,5 7 2,5
Stabilisierungsmittel 0,5 - 17,5 0,5
Schmiermittel - - - 7
Chlorparaffine 20 20 2,5 -
Calciumcarbonat - - 17,5
Magnesiumcarbonat - 2,5
Antimontrioxyd
Auch diese Zusammensetzungen für die Hölle wurden dem oben beschriebenen Test mit den gleichen Modalitäten und Arbeitsweisen unterworfen. Die ermittelten Zeiten, die auch in diesem Fall als Index der Flammenfestigkeit des Kabels genommen wurden, sind analog zu dem vorhergehenden Beispiel in der nachfolgenden Tabelle Π a aufgeführt.
Tabelle Ha
Zusammensetzungen für die äußere Hülle EFGH
Zeit bis zum Einsetzen der Verbrennung 30
in Sekunden
Gesamtzeit vom Beginn des Testes 405
in Sekunden
45 170 diese Zusammensetzung
brannte nicht
460 365
Aus einem Vergleich der Ergebnisse, die mit einer Zusammensetzung E, die keine Zusätze enthält, und mit einer ZusamriensetzungF, die Magnesiumcarbonat enthält, erha ten werden, ist ersichtlich, daß die letztgenannte Kr.tiponente die Flammenfestigkeit des Kabels nur in ι nbedeutender Weise verbessert. Beträchtlich bessere Werte der Flammenfestigkeit werden mit der bekannten Zusammensetzung G erhalten, die Calciumcarbonat, Chlorparaffine und Antimontrioxyd enthält. Jedoch lieferte auch in diesem Fall die Zusammensetzung H, die eine Anwendung der Erfindung darstellt, überraschende Ergebnisse, da sie aufgrund der Anwesenheit von Magnesiumcarbonat und der beiden genannten Zusätze nicht brannte.
Beispiel 3 ^
Dieses Beispiel bezieht sich auf Zusammensetzungen für die zwischenliegende Füllschicht, die bei elektrischen Zwei- oder Mehrleiterkabeln vorgesehen ist.
Auch in diesem Fall wurden vier miteinander zu vergleichende Zusammensetzungen 1, L, M, N bereitet.
Alle diese Zusammensetzungen enthielten PVC, ein Stabilisierungsmittel und ein Schmiemiittel. Die Zusammensetzung I enthielt außerdem Calciumcarbonat und einen Weichmacher. Dagegen enthielt die Zusammensetzung L außer dem Weichmacher Magnesiumcarbosiat. Die Zusammensetzung M war statt dessen durch die Anwesenheit von Calciumcarbonat, Chlorparaffinen und Antimontrioxyd gekennzeichnet. Die Zusammensetzung N schließlich. die eine Anwendung der Erfindung dargestellt, enthielt Magnesiumcarbonat, Chlorparaffine und Antimontrioxyd.
Die Proben, die mit diesen Zusammensetzungen, deren Komponenten in der nachfolgenden Tabelle III in Gewichtsprozenten, bezogen auf die Gesamtmenge der Zusammensetzung, aufgeführt sind, nach den gleichen obengenannten Arbeitsweisen bereitet wurden, wurden wieder dem Flammenfestigkeitstest unterworfen. Die dabei für jede Zusammensetzung erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle III a aufgeführt.
Tabelle III
Zusammensetzungen für die
zwischenliegf nde Füllschicht
ILMN
40 PVC 20 - 20 - 20 20 1
Weichmacher 11 67 11 - - - 1
Stabilisierungsmittel 1 - 1 67 1 11
Schmiermittel 1 - 1 - 1 -
Chlorparaffine 11 60
45 Calciumcarbonat 6C 7
Magnesiumcarbonat -
Antimontrioxyd 7
Tabelle UIa
Zusammensetzungen für die zwischenliegende Füllschicht ILMN
Zeit bis zum Einsetzen der Verbrennung 26 25 200 diese Zusammensetzung
in Sekunden brannte nicht
Gesamtzeit vom Beginn des Testes 350 255 270
in Sekunden
Ein Vergleich zwischen den Ergebnissen, die mit einer üblichen Zusammensetzung I, die keine Zusätze enthält, und mit einer Zusammensetzung L, die Magnesiumcarbonat enthält, zeigt, daß in diesem Fall die letztgenannte Komponente, wenn sie allein verwendet wird, die Flammenfestigkeit des Kabels verschlechtert, wenn auch in geringem Ausmaß.
Die bereits bekannten guten Ergebnisse sind diejenigen, die sich auf die Zusammensetzung M bezishen, welche außer Calciumcarbonat auch Chlorparaffine und Antimontrioxyd enthält. Wenn jedoch die Zusammensetzung N gemäß der Erfindung betrachtet wird, welche durch die gleichzeitige Anwesenheit von Magnesiumcarbonat, Antimontrioxyd und Chlorpar-
affinen gekennzeichnet ist. dann ist ersichtlich, dall auch in diesem Fall diese Ziisammcnset/ung nicht hrennt.
Beispiel 4
Es wurden vier Zusammensetzungen O, P, Q, R für die äußere ahdeckendc Hülle nach Verfahren und Arbeitsweisen bereitet, wie sie dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt sind. Alle diese Zusammensetzungen enthielten den gleichen Prozentsatz an Polychlorcprenkautschuk, Zinkoxyd. Schmiermittel. Antioxydationsmittel, Weichmacher. Beschleuniger. Ruß und Magnesiumoxyd.
Hie Zusammensetzung O enthielt außerdem CaI-ciumearbonat als Füllstoff. Dagegen enthielt die Zusammensetzung P Magnesiumcarbonat. Die Zusammensetzung 0 enthielt Calciumcarbonat und Antimontrioxyd. Die Zusammensetzung R. die eine Anwendung der Erfindung darstellt, enthielt Magnesiumcarbonat und Antimontrioxyd. Die genauen Ansätze (Formulierungen) der vier Zusammensetzungen sind in der nachfolgenden Tabelle IV aufgeführt, wobei die angegebenen Prozentsätze wieder Gewichtsprozente, bezogen auf die Gesamtmenge der betreffenden Zusammensetzung, bedeuten
Tabelle IV
Zusammensetzungen für Hülle O die
iiuBcre P 50
O 50 R
Polychloropren- 50 5 50
kautschuk 5 2
Zinkoxyd S 2 0.5 5
Schmiermittel 2 0,5 0,5 2
Antioxydationsmittel 0,5 0.5 2 0,5
Beschleuniger 0.5 2 5 0.5
Magnesiumoxyd 2 5 H 2
Weichmacher 5 8 10 5
Kuß X - - S
Calciumcarbonat IO IO IO
Magnesiumcarbonat - - 7 IO
Antimontrioxyd '; 7 10
1 Inrtkoalin 17 7
Auch diese vier Zusammensetzungen für die Kabelhülle virtien dem obengenannten Test unterworfen, wobei die gleichen Modalitäten und Arbeitsweisen angewendet wurden. Auch in diesem Fall sind die ermittelten Zeiten, die wie in den vorhergehenden Beispielen als Index der Flammcnfcstigkeit genommen sind, in der nachfolgenden Tabelle IVa aufgeführt.
Tabelle IVa
Zusammensetzungen für die iiußere Hülle
O P Q R
Zeit bis zum Hinsetzen der Verbrennung
in Sekunden
Gesamtzeit vom Beginn des Testes
in Sekunden
35 20 55 diese Zusammensetzung
brannte nicht
160 I1K) 160
Auf einem Vergleich der Ergebnisse, die mit der Zusammensetzung O und der Zusammensetzung P erhalten wurden, ist erkennbar, daß Magnesiumcarbonat allein die Flammenfestigkeit verschlechtert. Bessere Ergebnisse werden mit der bereits bekannten modernen Abdcckhülle (Zusammensetzung Q) erhalten, die außer Calciumcarbonat auch Antimontrioxyd enthält. Jedoch ist ersichtlich, daß die Zusammensetzung R gemäß der Erfindung nicht brennt.
Beispiel 5
Dieses Beispiel betrifft Zusammensetzungen Tür Isolationsschichten auf der Basis von Athylenpropylenkautschuk. d. h. einem nichtchlorierten Elastomeren. Es wurden vier Zusammensetzungen S. T. U. V bereitet, die den gleichen Prozentsatz an Zinkoxyd. Schmiermittel. Antioxydationsmittel. Querverkettungsmitlel und organischem Peroxyd (auf 40% verdünnt) enthielten. Die Zusammensetzung S von üblicher Art enthielt außerdem Calciurncarbonat. Die Zusammensetzung T ist durch die Anwesenheit von sowohl Calciumcarbonat als auch Magnesiumcarbonat gekennzeichnet. Die Zusammensetzung U ist eine Alternative der Zusammensetzung S. da sie neben Calciumcarbonat auch Antimontrioxyd und Chlorparaffine enthielt. Schließlich enthielt die Zusammensetzung V, die eine Anwendung der Erfindung darstellt, Magnesiumcarbonat, Antimontrio\yd und Chlorparaffine.
Die genauen Ansätze der vier Zusammensetzungen sind in der nachfolgenden Tabelle V aufgerührt, wobei die angegebenen Werte wieder Gewichtsprozente, bezogen auf die Gesamtmenge der betreffenden Zusammensetzung, bedeuten. Auch diese Zusammensetzungen wurden dem Flammenfestigkeitstest unterworfen, wie er oben erläutert wurde. Die ermittelten Zeiten sind in der nachfolgenden Tabelle Va angegeben.
Tabelle V
Zusammensetzungen für uie T L' Y
Isolationsschicht 32 32 32
S
Athylenpropylen- 32 3
kautschuk 1.2 1.2 1.2
Zinkoxyd 3 0.3 0.3 0.3
Schmiermittel 1.2 2 2 2
Antioxydationsmittel 0.3 2.5 2.5 2.5
Querverkettungsmittel 2
Organisches Peroxyd 2.5 30 29 -
(auf 40% verdünnt» 29 - 29
Calciumcarbonat 59 - i0 i0
Magnesiumcarbonat - - 20 20
Antimontrioxyd -
Chlorparaffine -
10
Tabelle Vn
Zusammensetzungen für die
Isolationsschicht
STUV
Zeit bis zum Hinsetzen 30 35 45 150
der Verbrennung
in Sekunden
Cicsiimt/cit vom Beginn 430 380 340 420
des Testes in Sekunden
Aus einem Vergleich der lirgehnisse, die mil einer I lanimenfestigkcit müßig ist. Bessere Werte werden
Zusammensetzung S, die keine Zusätze cnihiüi. und r> mit der bereits bekannten Zusammensetzung U erhal-
mit einer Zusammensetzung T erhalten sind, die auch ten, die Calciumcarbonal, Antimontrioxyd und Chlor-
Magnesiumcarbonat enthält, ist ersichtlich, daß die mit paraffine enthält. Sehr gute lirgebnisse werden mit der
der letzteren Komponente erzielte Verbesserung der Zusammensetzung V gemäß der Hrfindung erhalten.

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Flammfestes elektrisches Kabel, das einen oder mehrere Leiter, eine Isolationsschicht und eine Außenschicht aufweist, wobei diese Schichten aus Zusammensetzungen auf der Basis von elastomerem oder plastomerem Material unter Verwendung eines chlorierten Stoffes und Antimonoxid gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die die Isolationsschicht und/oder die Außenschicht bildenden Zusammensetzungen 6 bis 40Gew.-% Magnesiumcarbonate bezogen auf die Gesamtmenge der Zusammensetzung, sowie mindestens 20% eines chlorierten Stoffes und 1 bis 15% Anti- is montrioxid enthalten.
2. Flammfestes elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzungen als Grundkomponente Polyvinylchlorid enthalten, welches zugleich die chlorierte Substanz bildet.
3. Flammfestes elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzungen als Grundkomponente Polychloroprenkautschuk enthalten, der zugleich die chlo- rierte Substanz bildet.
4. Flammfestes elektrisches Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zusammensetzungen ChlorparalTine oder ähnliche Substanzen, wie Diphenylchlorid, in einem maxi- so malen Prozentsatz von 25 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Zusammensetzung in bereits bekannter Weise vorhanden sind.
5. Flammfestes elektrisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welches wenigstens zwei js Leiter enthält und eine Isolationsschicht für jeden Leiter, eine zwischenliegende Füllschicht und eine äußere abdeckende Hülle aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllschicht aus einer Zusammensetzung gebildet ist, die 30 bis 75 Gew.-% Magne- siumcarbonat, bezogen auf die Gesamtmenge der Zusammensetzung, in an sich bekannter Weise wenigstens 20% einer chlorierten Substanz und wenigstens 5% Antimontrioxid enthält.
45
DE2051192A 1969-10-21 1970-10-19 Flammfestes elektrisches Kabel Expired DE2051192C3 (de)

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