DE2114369C3 - Mischungen auf der Basis elektrisch isolierender Werkstoffe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Mischungen auf der Basis elektrisch isolierender Werkstoffe, wie Thermoplaste, Elastomere oder Gießharze, denen mit Feuchtigkeit reagierende Füllstoffe zugesetzt sind.

Bei der Herstellung von Schutzhüllen für Kabel oder Leitungen, auch für Rohrbündelkabcl, ist man bestrebt, die empfindliche Kabelseele im Brandfallc oder ähnlichen Wärmeeinwirkungen gegen die auftretenden Temperaturen zumindest über eine kurze Zeit zu schützen, bis gegebenenfalls notwendig werdende Abschaltvorgänge, beispielsweise in der chemischen oder petrochemischen Industrie, erfolgt sind. Zu diesem Zweck ist bereits vorgeschlagen worden, wärmeverbrauchende chemische Reaktionen in der Isolierung aus Thermoplasten oder Elastromeren zur Erhöhung der Temperaturhaltezeit des Kabels in der Weise auszunutzen, daß den Thermoplasten oder Elastomeren Stoffe beigemengt werden, die bei erhöhten Temperaturen unter Wärmeverbrauch (endotherm) chemisch reagieren. Durch diese endothermen Reaktionen steigt über eine gewisse Zeitspanne die Temperatur in den umhüllenden Schichten nicht über die Umwandlungstemperaturen an.

Diese Füllstoffe verleihen damit den gewählten Mischungen, seien es Thermoplaste oder Elastomere, wärmedämmende Eigenschaften. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Auswahl an anorganischen oder organischen sog. Komplex- oder Doppelsalzen, die eine Verarbeitung oberhalb 100 bis 200°C ohne Zersetzung erlauben, verhältnismäßig gering ist.

Bekannt ist es auch bereits (DOS 15 69 063), Mischungen auf der Basis organischer Kunststoffe dadurch flammfest zu machen, daß als Zusätze u. a. anorganische Hydrale eingesetzt werden. Diese Materialien, die Wasser enthalten und dieses gleich mit in die Mischung einbringen, bringen den fertigungstechnischen Nachteil mit sich, daß bei Verarbeitungstemperaturen das Wasser frei wird und damit zum Aufschäumen oder zumindest zur Porenbildung in dem Extrudat führt. Andere bekannte Füllstoffe (DOS 19 33 071), die zur Säurebindung im Brandfall dem polymeren Werkstoff zugegeben werden, bringen zwar kein Wasser in das aufbereitete Polymermatcrial, sie sind aber auch nicht geeignet, im Brandfalle z. B. die Seele eines Kabels gegen die hier auftretenden erhöhten Temperaturen zumindest kurzfristig zu schützen.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Mischung zu finden, die sich auf den üblichen Verarbeitungsmaschinen problemlos herstellen läßt und die nach der Extrusion in der Lage ist, das umhüllte Produkt zumindest über eine bestimmte Zeit gegen erhöhte Temperatureinwirkung zu schützen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Füllstoffe aus hydra'isierfähigen, ganz oder Teilweise entwässerten mineralischen Stoffen bestehen. Solche mineralischen Stoffe können z. B. in teilweise entwässerter Form Gummi oder Kunststoffen oder auch Gießharzen zugesei/t werden, ohne daß beim Heißmischen, Härten oder Vulkanisieren Schwierigkeiten durch Porenbi'dung, Aufschäumen usw. entstehen. Derartige Zusätze wirken z.T. als Trockenmittel und Barriere gegen weiteres Eindringen von Feuchtigkeit. Sie bringen außerdem, da sie bei späterer Wasseraufnahme eine Volumenvergrößerung erleiden, eine Verstrammung, das ist ein Ansteigen des Moduls, der Mischung und eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften mit sich. Nach der Sättigung, aber auch schon auf dem Wege bis zur Sättigung, wirkt die Wassermenge nicht nur wie bei den bereits vorgeschlagenen Anordnung wärmedämmend, sie hat auch darüber hinaus flammenheinmende Eigenschaften.

JO In Weilcrführung des Erfindungsgedankens kann es oft besonders vorteilhaft sein, teilweise entwässerte hydratisierfähige Füllstoffe /u verwenden, die darüber hinaus salzsäurebindende Eigenschaften haben. Das ist insbesondere dann /weckmäßig, wenn beispielsweise zur Kabel· oder I.eilungsisolierung oder -ummantelung Polymere, insbesondere Polyvinylchlorid, verwendet werden, die unter Wärmeeinwirkung flüchtige Säuren abspalten. Hierbei kommt es nämlich nicht nur darauf an, daß diese Mischungen unbrennbar sind, sondern auch darauf, daß sic im Brandfalle keine flüchtigen Säuren abspalten, die /u erheblichen Nachfolgeschäden führen können. Als Füllstoff mit diesen Eigenschaften kann beispielsweise Zement bzw. die dort wirksame Komponente Ca-Aluminat-Hydrat verwendet werden, die schwer lösliches Kal/ium-Aluminat-Chlorid-Hydral bilden kann.

Weitere Füllstoffe, die hydratisierfähig sind, sind beispielsweise feingemahlener gebrauter Gips (CaSO₄ · Ίζ H₂O) oder auch Portlandzement (CaiSiOs).

Die Erfindung sei an Hand der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbcispiele näher erläutert.

In der Fig. 1 ist eine übliche Siegleitung dargestellt, die aus den beiden parallel verlaufenden Leitern 1, Γ besteht, die mit einer Isolierung 2, 2' umgeben sind und schließlich in ihrer parallelen Stellung durch eine Ummantelung 3 gehalten werden, die zwischen den beiden Leitern einen Steg 4 bildet. Die hierzu verwendeten üblichen Gummimischungen sind meist hoch mit mineralischen Füllstoffen, wie Kreide, Kaolin usw., gefüllt, da sie keine isolierende Eigenschaften, vielmehr lediglich die Halterung der Leiter zu übernehmen haben und dabei gleichzeitig neben einer ausreichenden mechanischen Festigkeit den Vorteil aufweisen müssen, daß sie leicht von den Leitern 1, Γ bzw. deren Isolierung 2,2' entfernt werden können.

Zur Verbesserung der hier verwendeten Gummimischung werden die üblichen Füllstoffe zumindest teilweise durch feingemahlenen gebrannten Gips

ersetzt und die Mischung anschließend beispielsweise in an sich bekanntem Dampfrohr kontinuierlich geheizt und damit ausvulkanisiert. Dabei nimmt der Gips Wasser auf und bindet dieses fest als Hydratwasser, verstrarmnt die Mischung und unterstützt außerdem durch die exotherme Hydratbildung die Vulkanisationsreaktion. Im Brandfall wirkt das angenommene Hydratwasser, das durch die Wärmeeinwirkung wieder frei wird und eine Wasserdampfwolke bildet, flamirenhemmend, während die gleiche Gummimischung in der üblichen Form, d. h. ohne den hydratisierten Füllstoff nach der Erfindung, brennbar wäre. Wesentlich isi also, daß für die Gummimischung anorganische Füllstoffe verwendet werden, die nach ihrer Verarbeitung Wasser binden,/. B.als Hydratwasser.

Abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 ist in der Fig. 2 ein elektrisches Kabel beschrieben, dessen Kabelscele aus den vier mit der Isolierung 6 umgebenen Leitern 5 besteht. Diese Leiter sind mit einem Außenmantel 7 umpreßt, der beispielsweise aus einer üblichen Polychloropren-Gummimischung bestehen kann. Wird ein Teil oder der gesamte Füllstoffanteil dieser Gumniimischung beispielsweise durch feingemahlenen Portland Zement ersetzt und wird diese Mischung anschließend wie üblich in dem Dampfrohr beispielsweise kontinuierlich geheizt und vulkanisiert, dann nimmt der Zement Wasser auf und bindet dieses fest als Hydratwasser. Mit der Vulkanisation tritt gleichzeitig durch die Hydratisierung eine Qucllung des Füllstoffs auf, die zu einer Vcrstrammung, d. h. zur Erhöhung des Moduls der Polychloroprerenischung führt.

Bei geeigneter Dosierung mit anderen salzsäurcbindcnden Füllstoffen, wie beispielsweise Karbonaten, Kalziummagncsiumkarbonat oder basisches Blcikarbonal, oder auch Metalloxidcn, wie Magnesium- oder Bleioxiden, ist es möglich, eine brandsichere Mischung herzustellen, die durch Anwesenheit von größeren Mengen Hydratwassers schwer entflammbar ist und außerdem einen Teil der Salzsäure abzubinden imstande ist, so daß nur noch geringe Mengen der korrosiven Salzsäure entweichen können.

In der Fig. 3 schließlich ist eine Kunststoffleitung dargestellt, bei der der Leiter 8 aus verseilten Drähten von einer Isolierhülle 9 aus einer Polyvinylchloridmischung umgeben ist, über die dann der Außenmantel 10. beispielsweise ebenfalls aus einer wetterfesten Polyvinylchloridmischung, aufgebracht ist. Bei den hierbei verwendeten Polyvinylchloridmischungen, die für Kabelisolierungen oder auch Kabelmantel bekannterweise weichgemacht sind, wird ein Teil oder auch der gesamte Füllstoffanteil durch feingemahlenen Portland Zement, gebrannten Gips oder einen anderen entwässerten hydratisierfähigen mineralischen Füllstoff ersetzt. Die im Heißmischverfahren fertiggestellte Mischung wird granuliert und in einem üblichen Extruder ίο zu der gewünschten Kabelhülle, sei es als Isolierung oder äußere Ummantelung, umformt. Nach der Umformung kann dann eine beschleunigte Wasseraufnahme zur Hydratisierung des hydratisierfähigen Füllstoffanteils beispielsweise durch eine kontinuierliehe Wasserdampfbehandlung oder Heißwasser- oder Kali wasserbehandlung vorgenommen werden, beispielsweise in einem langgestreckten Gefäß oder einem Kessel. Da das Wasser als Hydrat sehr fest am hydratisierbaren Füllstoff gebunden ist, werden auch die elektrischen Werte, insbesondere wenn die Wassersättigung nicht hundertprozentig erfolgt ist, gegenüber üblichen gefüllten Polyvinylchlorid-Kabelisoliermischungen kaum verändert. Bei geeigneter Dosierung mit anderen säurebindenden Füllstoffen wiederum oder auch allein ist es möglich, eine brandsichere Mischung herzustellen, die durch die Anwesenheit von größeren Mengen Hydratwassers schwer entflammbar ist und außerdem Teile der Salzsäure abbindet, so daß im Brandfall höchstens geringe Mengen der korrosiven Salzsäure entweichen können.

Neben den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen ist es ferner auch möglich, gemäß der Erfindung aufbereitete Mischungen für die Ummantelung beliebige anders aufgebauter Kabelseelen, seien es Nachrichtenkabel, Rohrbündelkabel usw., zu verwenden. Auch bei Gießharzmischungen, die zur Einbettung elektrischer Geräte in großen Mengen verwendet werden und denen ebenfalls Füllstoffe beliebiger Zusammensetzung beigefügt sind, kann ein Teil oder auch der gesamte Füllstoffanteil durch hydratisierfähige entwässerte mineralische Füllstoffe nach der Erfindung ersetzt werden. Neben den bereits erwähnten hydratisierfähigen Stoffe können auch andere Zemenltypen, wie Hochofenzement, Traßzement. Sulfathüttenzement, weißer Portlandzement, Tonerdezement sowie Ölschieferzement bei der Durchführung der Erfindung vorteilhaft Anwendung findet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Mischung auf der Basis elektrisch isolierender Werkstoffe, wie Thermoplaste, Elastomere oder Gießharze, denen mit Feuchtigkeit reagierende Füllstoffe zugesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffe aus hydratisierfähigen, ganz oder teilweise entwässerten mineralischen Stoffen bestehen.

2. Mischungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß teilweise entwässerte hydratisierfähige Stoffe verwendet sind, die gleichzeitig säurebindende Eigenschaften aufweisen.

3. Mischungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als hydratisierfähiger Füllstoff gebrannter Gips (CaSO₄ · ¹Z₂ H2O) verwendet ist.

4. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als hydratisierfähiger Füllstoff Portlandzement (CajSiOj) verwendet ist.

5. Verwendung einer Mischung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung von Schutzhüllen, insbesondere von Kabeln und Leitungen.