DE2105096C3 - Verwendung einer Flammschutzmasse - Google Patents

Description

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Die F.rfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Flammschutzmasse, bestehend aus einer Aufschlemmung von Asbest- und/oder Talkumpulver in Wasserglas und einer wenigstens teilweise in Wasser 4<» gelösten Substanz aus der Gruppe der Kohlehydrate ©der der Celluloseäther als Treibmittel sowie aus weiteren Zusatzstoffen als dünne, gegen mäßige Wärmeeinwirkung unempfindliche, äußere Beschichtung eines elektrischen Kabels.

Es ist bereits seit langem bekannt und u. a. auch (der deutschen Patentschrift 887 964 sowie der deuttchen Patentschrift 901 067 entnehmbar. Asbest und pulverisiertes Talkum für den Brandschutz von Ka- ©eln zu verwenden. Es ist auch z. B. aus der deutschen Patentschrift 947 202 die Verwendung der obengetannten Stoffe in Verbindung mit Wasserglas als Flammschutzmittel bekannt, wobei es sich jedoch bei diesen Mitteln um einen Schutzanstrich für Holz handelt, für welchen Zweck Wasserglas aus verschiedenen SS Gründen nicht gut geeignet ist. Deshalb wird gemäß der genannten Patentschrift ein Flammschutzmittel vorgeschlagen, welches pulverförmiges Siliciumcarbid und ein Gemisch von Asbest und/oder Graphit zusammen mit an sich bekannten Anstrichmitteln wie Lack, Binder- oder Ölfarbe enthält. Massen dieser Art sind jedoch für den Flammschutz in der Elektrotechnik und insbesondere für Kabel vollkommen ungeeignet, da diese Stoffe in dünner Schicht nicht ausreichend wärmeisolierend sind. «5

Andererseits ist es aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 931 764 bekannt, daß elektrische Bauteile, beispielsweise Kondensatoren. Widerstände, ummantelte Heizfäden oder Sicherungen, mit einem hitzebeständigen Isoliermaterial überzogen werden können, das aus mit Wasserglas gebundenem TaI-kuinpuder besteht. Ein derartiger, sich nach dem Aufbringen vorzugsweise durch Wärmeeinwirkung verfestigender keramikartiger Überzug weist neben der Hitzebeständigkeit, welche gewährleistet. Haß er durch die von den überzogenen elektrischer i «eilen im Betrieb abgegebene Stromwärme, die zu relativ hohen Temperaturen führen kann, keinen S±aden erleidet, auch große Festigkeit und Härte auf, so daß er mit ihm überzogene empfindliche Bauteile vor einer mechanischen Beschädigung ihrer Oberfläche zu schützen vermag. Er besitzt überdies gute elektrische Isoliereigenschaften und ist selbst nicht entflammbar, weist jedoch ausreichende Wärmeleitfähigkeit auf, um bei den üWichen Schichtdicken die von den Bauteilen autgenommene Wärme über seine Oberfläche an die Umgebung abzuführen.

Dieses bekannte hitzebeständige Isoliermaterial ist jedoch gerade wegen seiner hier angeführten, für den vorgesehenen Zweck sehr vorteilhaften Eigenschaften für den Flammschutz elektrischer Kabel nicht geeignet, da es einerseits im erhärteten Zustand /u steif und >pröde ist, und somit entweder die Beweglichkeit der Kabel, z. B. beim Verlegen, behindern oder aber - wenn in dünner Schicht aufgebracht - selbst bei den relativ geringen, betriebsbedingten Kabelbewegungen zufolge seiner Sprödigkeit »springen« und sich von der Kabeloberfläche ablösen bzw. von dieser in Teilen abfallen kann. Ein noch sch*erwiegenderer Nachteil ist aber in bezug auf die Verwendung für den Flammschutz elektrischer Kabel die relativ gute Wärmeleitfähigkeit dieses bekannten hitzebeständigen Materials, die zwar bei entsprechender Schichtdicke dem auch bei Kabeln unerläßlichen Erfordernis entspricht, die im Betrieb abgegebene Wärme an die Umgebung abzuleiten, zugleich aber dem noch wesentlicheren Erfordernis entgegensteht, eine unzulässige Erwärmung der empfindlichen Kabelseele durch Hitzeeinwirkung von außen - z. B. im Beflammungsfall
wirksam zu verhindern, da hierfür gute Wärmeisolicreigenschaften des Überzuges erforderlich sind.

In Erkenntnis dieses Erfordernisses wurde gefunden, daß die Wirkung von Flammschutzmassen verbessert werden kann, indem diesen Massen Treibmittel beigesetzt werden, welche sich bei Hitzeeinwirkung zersetzen und das sie umgebende, durch Flamm- bzw. Hitzeeinwirkung erweichende Material zum Schäumen bringen. Als geeignete Treibmittel sind z. B. in der deutschen Auslegeschrift 1 494 934, welche eine schwerentflammbare, feinteilige, expandierbar? Formmasse angibt, niedrig siedende Kohlenwasserstoffe genannt, wie Propan, Butan, Pentan und Hexan oder Halogenkohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid und Dichlordifluormethan, wobei diesem bekannten Flammschutzmittel zur Verbesserung seiner Wirkung auch organische Peroxyde oder organische Komplexverbindungen wie Ferrocen zugesetzt werden sollen.

Die bekannten Treibmittel lassen sich jedoch nur bei vorgeschäumten Massen verwenden, nicht aber bei Massen, die in einer relativ dünnen Schicht aufgetragen werden, wie dies bei elektrischen Kabeln wegen der Stromwärmeabfuhr erforderlich ist, und sie haben überdies den Nachteil eines sehr niedrigen Siedepunktes, so daß die Wirkung an freier Luft durch Verdampfen bzw. Verdunsten sehr schnell verlorengeht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für die Beschichtung der Außenfläche elektrischer Kabel geeignete Flammschutzmasse zu finden, die als relativ dünne Lage oder Schutzhülle auf einen Kabelmantel aufbringbar ist, an diesem gut haftet und nach ihrer Trocknung einen für den genannten Zweck hinreichend flexiblen und beständigen, insbesondere wasserunlöslichen Überzug auf dem Kabel bildet, der die Betriebsstromwärme des Kabels auch nach außen abrührt, dieses jedoch vor der Einwirkung extrem hoher "» Außentemperaturen, wie sie insbesondere im Beflammungsfall auftreten, abschirmt, und ein bei

Wärmeeinwirkung jedoch unempfindliches Treibmittel enthält.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich d<irch die erfindungsgemäße Verwendung der eingangs angegebenen Flammschutzmasse als dünne, gegen mäßige Wärmeanwendung unempfindliche, äußere Beschichtung eines elektrischen Kabels. Zufolge der in der Rammschutzmasse enthaltenen Treibmittel besitzt diese bzw. der durch Verwendung derselben geschaffene Kabelüberzug die hervorragende Eigenschaft, unier Flammeinwirkung einen das Kabel vor Zerstörung schützenden, wärmeisolierenden Schaum zu bil- »5 den.

Die genannten Treibmittel aus der Gruppe der CeI-lulose-Derivate wie insbesondere Celluloseether, z. B Athyläther, oxydierte Cellulose oder Methylcellulose. sowie auch aus der Gruppe der Kohlehydrate Stoffe wie Stärke, Zucker, Glykolat od. dgl., haben den großen Vorteil, daß sie sich unter Flammeinwirkung rasch zersetzen und Gase bilden. Diese bringen das sich erweichende Material der Flammschutzmasse örtlich zum Schäumen und rufen dadurch deren abschirmende, wärmeisolierende Wirkung hervor.

Als besonders vorteilhaft für den Flammschutz elektrischer Kabel hat sich im Sinne des Erfindungsgedankens die Verwendung einer Masse erwiesen, die als weiteren Zusatzstoff einen etwa dem Anteil des organischen Treibmittels gleichen Anteil eines Carbonates, insbesondere Natriumcarbonat, und eine Menge eines Salzes, z. B. Natriumchlorid, Natrium-Sulfat od. dgl. enthält. Dieser Zusatz von Natriumcarbonat dient zur Unterstützung der schäumenden Wir- kung des Treibmittels, z. B. Methylcellulose, da im Befeuerungsfall von dem Natriumcarbonat eine große Menge Kohlendioxyd abgegeben wird. Dabei stellt die als Treibmittel dienende organische Substanz bei ihrer durch Flammeinwirkung bedingten Zersetzung ein thermisch- plastisches System dar, welches im Gegensatz zu dem keramischen Talkumsystem aufblähbar ist, und dessen Wirkung durch das vom Carbonat abgegebene Kohlendioxyd wesentlich verstärkt wird. Der Salzzusatz begünstigt die Krustenbildung bei der Befeuerung einer solchen Masse, wobei allerdings die zugesetzte Salzmenge sehr gering (etwa unter I Gewichtsprozent der Masse) zu halten ist, weil sonst das Wasserglas zum Ausflocken neigt. Bei den erfindungsgemäß verwendeten Massen hat es sich als sehr günstig erwiesen, den Anteil des organischen Treibmittels zwischen 0,5 und 5 Gewichtsprozenten, vorzugsweise zwischen 3 und 4 Gewichtsprozenten der Masse zu wählen.

Diese billigen und jederzeit leicht erhältlichen Treibmittel sind wasserlöslich und lassen sich in einfaöher Weise als Wasserbrei der Aufschlemmung von Asbest- oder Talkumpulver in Wasserglas beimischen.

Dabei kann die Viskosität der Masse durch Abstimmung des Mischverhältnisses zwischen den pulverisierten Feststoffen und den flüssigen bzw. zähflüssigen Stoffen - entsprechend der Art des vorgesehenen Auftrages - nach Wunsch bestimmt werden. So läßt sich z. B. durch Erhöhung des Anteiles der Feststoffe in der Masse - wobei die organische Substanz nur teilweise in Wasser gelöst zu sein braucht - die Viskosität der Masse soweit erhöhen, daß sie durch Extrudieren auf ein durch eine Extrudierdüse hindurchgefühltes Kabel aufgebracht werden kann. Andererseits kann die Masse durch Erhöhung des Gehaltes an Wasserglas und Wasser so dünnflüssig gemacht werden, daß sie durch Aufstreichen oder Aufspritzen auf ein Kabel aufbringbar ist.

Somit richtet sich der mengenmäßige Anteil der einzelnen Bestandteile der erfindungsgemäß zu verwendenden Masse sowie der verschiedenen Zusätze in erster Linie nach der gewünschten Viskosität, sowie auch nach der geforderten Wirkung im Brandfalle, d. h. entweder erhöhte Krustenbildung durch Salzzusatz und erhöhten Anteil des Talkumpuders, oder aber vermehrte Schaumbildung durch höheren Treibmittelgehalt der Masse. Die Wahl des Treibmittels richtet sich dabei nach der zu erwartenden thermischen Beanspruchung des zu schützenden Kabels, sei es durch hohe elektrische Belastung, die zur starken Erwärmung des Kabels selbst führt, oder sei es auch durch abnormale äußere Hitzeeinflüsse, z. B. bei Kabeln, die in sehr heißen Räumen wie Fabrikanlagen, Kesselräumen od. dgl. verlegt sind. In diesen Fällen wird sich die Verwendung eines Treibmittels mit einem höheren Zersetzungspunkt empfehlen.

Unter Berücksichtigung der obigen Ausführungen kommen Mischungsverhältnisse in Betracht, die nachstehend in Gewichtsprozenten angegeben sind:

Wasserglas

Talkum

organisches Treibmittel

Carbonat

Salz

Wasser

30 bis 70% K) bis 30%

0,5 bis 5 % 0,5 bis H ^c/< O.Ibis l<% 1 bis 20 %

Als im Sinne der Erfindung besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung einer Flammschutzmasse in einem bei Raumtemperatur zunächst gut fließfähigen, erst allmählich aushärtenden Zustand erwiesen, der sidi durch Mischen der Anteile etwa in dem nachstehend in Gewichtsprozenten der Masse angegebenen Mischverhältnis ergibt: Wasserglas 66, Wasser II, Talkum 15, Treibmittel 7.5, Salz 0,5.

Ausführungsbeispiel

SO kg Natrium-Wasserglas wurden mit 18 kg Mikrotalkum vermischt, wobei eine Lösung von 4,6 kg Carboxymethylcellulose, 4,9 kg Natriumcarbonat und 0,6 kg Natriumclorid in 13 kg Wasser zugesetzt wurde. Dabei ergab sich eine gut fließfähige Masse, die mittels Sprühpistole auf den Mantel eines elektrischen Kabels aufgebracht werden konnte.

Das mit einer Hülle aus der beschriebenen Masse versehene Kabel wurde einer offenen Flamme ausgesetzt, wobei nach wenigen Minuten Schäumung der Masse einsetzte. Abgesehen von der Schäumung der Schutzmasse konnte an dem Kabel, auch nach Befeuerung über eine Viertelstunde keine schädliche Veränderung wahrgenommen werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verwendung «mer Flammschutzmasse, bestehend aus einer Aufschlemmung von Asbest- und/oder Talkumpulvcr in Wasserglas und einer wenigstens teilweise in Wasser gelösten Substanz aus der Gruppe der Kohlehydrate oder der Celluloseäther als Treibmittel sowie aus weiteren Zusatzstoffen als dünne, gegen mäßige Wärmeeinwirkung unempfindliche, äußere Beschichtung eines elektrischen Kabels.

2. Verwendung einer Flammschutzmasse gemäß Anspruch 1, die als weiteren Zusatzstoff einen etwa dem Anteil des organischen Treibmittels gleichen Anteil eines Carbonates, insbesondere Natriumcarbonat, und eine Menge eines Salzes,

z. B. Natriumchlorid, Natrium-Sulfat od. dgl. enthält.

3. Verwendung einer Rammschutzmasse ge- ^a0 maß Anspruch 1 oder 2, deren organischer Treibmittelanteil zwischen 0.5 und 5, vorzugsweise zwischen 3 und 4, Gewichtsprozenten der Masse liegt.

4. Verwendung einer Flammschutzmasse gemäß einem der Ansprüche I bis 3, in einem bei *5 Raumtemperatur zunächst gut fließfähigen, erst allmählich aushärtenden Zustand, der sich durch Mischen der Anteile etwa in dem nachstehend in Gewichtsprozenten der Masse angegebenen Mischverhältnis ergibt: Wasserglas 66, Wasser 11.3« Talkum 15. Treibmittel 7.

5. Salz 0,5.