DE2518621A1 - Brandsicherer werkstoff - Google Patents

Description

• Brandsicherer Werkstoff Die Erfindung betrifft einen brandsicheren Werkstoff sowie dessen Verwendung als Mantelwerkstoff und/oder Isoliermaterial bei elektrischen Kabeln oder Leitungen, und bezweckt, im Vergleich zu bisher bekannten Werkstoffen für diese Anwendungen, eine erhebliche Verbesserung im Verhalten bei großer Hitze, insbesondere bei Feuersbrunsten.
• Die technischen und wirtschaftlichen Vorteile des Kunststoffkabels sind allgemein bekannt. Zur Herstellung dieser Kabel werden für Isolierung und Schutzmantel Kunststoffe verwendet.
• Bei den für die Kabeltechnik geeigneten Kunststoffen handelt es sich fast ausschließlich um synthetische, organische Polymere. Diese Werkstoffe sind durch Hitze- oder Feuereinwirkung zerstörbar und können mehr oder weniger stark brennbar sein.
• Verschiedentlich ist schon über Brandfälle berichtet worden, bei denen Kunststoffkabel beteiligt waren oder in-Mitleidenschaft gezogen worden sind. Ein Brand in einem Kabelsystem kann unabsehbare Folgen haben. Es kommt dabei meistens zum Ausfall der Stromversorgung und zum Unterbruch in Uebermittlungs- und Steueranlagen. Starke Rauchentwicklung und toxische Brandgase erschweren die Flucht oder die Rettung von Personen. Sind am Brand halogenhaltige Kunststoffe beteiligt, so entstehen korrosive Gase und Dämpfe. Die Nachfolgeschäden, die durch Korrosion von Maschinen, elektronischen Geräten, Gebäudeteilen usw. entstehen, können das ursprüngliche Schadenmass um ein Mehrfaches übersteigen.
• Um das Brandverhalten der Kunststoffkabel zu verbessern, sind bis heute sehr viele Anstrengungen unternommen worden. Der Einsatz von halogenhaltigen Polymeren wie Polyvinylchlorid, Fluorkunststoffen, Chloroprenkautschuk u.a. stellt bezüglich Schwerbrennbarkeit eine gute Lösung dar. Brennbare Polymere werden durch Zusätze von Chlor- und Bromverbindungen in Kombination mit Antimontrioxyd schwerbrennbar gemacht. Alle diese Massnahmen bringen eine Verbesserung bezüglich Schwerbrennbarkeit. Bei thermischer Ueberbeanspruchung oder Feuereinwirkung entwickeln diese Kunststoffe, wie bereits erwähnt, mehr oder weniger grosse Mengen von korrosiven Gasen und Dämpfen.
• Für Kabel mit Isolierungen und Mänteln aus Polyvinylchlorid sind sogenannte Schutzmassen entwickelt worden. Bekannt sind Mantelwerkstoffe die säurebindende Füllstoffe enthalten. Im weiteren sind Schutzmassen bekannt, die bei erhöhten Temperaturen aufschäumen und somit als Hitzebarriere wirken. Diese Massen entwickeln ihre volle Wirksamkeit nur in einem begrenzten Temperaturbereich. Im praktischen Brandfall oder bei strommässiger Ueberlastung, kann das Kabel die ganze Temperaturskala 0 0 von 150 C bis über 1000 C durchlaufen. Die bekannten Schutzmassen stellen deshalb nur eine Teillösung des Problems dar.
• Bei den bis heute bekannten, schwerbrennbaren, im Brandfall nicht korrosiv wirkenden und für Kabel geeigneten Kunststoffmischungen handelt es sich um vernetzbare Polymermischungen.
• Solche Werkstoffe müssen anschliessend an die Formgebung einem Vernetzungsprozess unterzogen werden. Hiezu sind aufwendige maschinelle Einrichtungen und Energie notwendig. Sehr oft lassen sich die genannten vernetzbaren Polymermischungen nur als Isolier- nicht aber als Mantelmaterial einsetzen. Der Grund ist darin zu suchen, dass beim Vernetzen des Mantelmaterials das darunter liegende Aderisoliermaterial deformiert oder anderweitig ungünstig beeinflusst wird.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, einen brandsicheren Werkstoff zu schaffen, welcher mit üblichen Thermoplast-Extrusionsanlagen verarbeitbar ist, eine gewisse Schwerbrennbarkeit aufweist, und bei thermischer Ueberbeanspruchung oder Feuereinwirkung keine korrosiven Gase und Dämpfe abgibt und minimale Mengen Rauch entwickelt. Ferner soll er bei Feuereinwirkung nicht schmelzen und somit eine zusammenhängende Schutzschicht über der isolierten Ader bzw. den Adern bilden, und sich, von seinen elektrischen und mechanischen Eigenschaften her, als Mantelwerkstoff eignen.
• Dieser erfindungsgemässe brandsichere Werkstoff, auf der Grundlage einer Mischung von gefüllten Polymeren und Hilfsstoffen, ist dadurch gekennzeichnet, dass diese Mischung eine Kombination von Polyäthylen, Aethylen-Propylen-Kautschuk, Polyisobutylen und Aluminiumhydroxyd aufweist.
• Als zweckmässigste Mischung kommt eine solche folgender Zusammensetzung in Frage: Polyäthylen 20-60 Gewichtsteilen Aethylen-Propylen-Polymer 20-60 II Polyisobutylen 10-40 Aluminiumhydroxyd 125-250 Mineralischer Füllstoff oder Russ 0-50 Weichmacher 5-20 Vinylsilan 1-2 Antioxydant 1-2 II Gleitmittel 1-2 Diese Mischung lässt sich unter Zusatz eines geeigneten Peroxydes auch vernetzen.
• Die beschriebene Kunststoffmischung ist mit normalen Extrudern verarbeitbar.
• Die angeführte Polymerkombination ergibt eine gute Aufnahmefähigkeit für Füllstoffe bei der P4ischungsherstellung, eine gute Verarbeitbarkeit der Mischung und genügende mechanische und elektrische Fertigkeit des Kabelmaterials. Aluminiumhydroxyd spaltet bei erhöhten Temperaturen Wasser ab und bewirkt die Schwerbrennbarkeit des Werkstoffes.
• Unter Verwendung von vernetztem Polyäthylen oder Aethylen-Propylen-Kautschuk als Isoliermaterial und der genannten neuen Kunststoffmischung als Mantelmaterial konnte ein neuer Kabeltyp realisiert werden. Vergleicht man diesen neuen Kabeltyp mit normalen PVC-Installationskabeln gleicher Dimension unter gleichen Prüfbedingungen, so ergeben sich bei einer Prüfung, die analog den Prüfungsvorschriften Nr. CEI 332 der Commission Electrotechnique Internationale, jedoch mit einem grosskalibrigen Gasbrenner und bei einer Spannung von 500 Volt Gleichstrom durchgeführt wurde, folgende Ergebnisse: PVC-Kabel Neuer Kabeltyp El. Funktionstüchtigkeit Beflammungszeit bis zur Errei- 3 - 4 20 - 25 chung eines Isolationswider- Minuten Minuten standes von weniger als 103 Megohm 2 Rauchentwicklung stark minimal Korrosive Gase Salzsäure keine Unter Verwendung dieses neuen Werkstoffes als Kabelmantelwerkstoff lassen sich Kabel herstellen, die bei elektrischer Ueberbelastung oder bei elektrischem Durchschlag nicht brennen, bei Einwirkung von Strahlungswärme oder Feuer sich nicht selbst entzünden oder die Flammen weiterleiten, bei Einwirkung von Strahlungswärme oder Feuer über eine gewisse Zeit, in der Regel 10 -- 30 Minuten, funktionstüchtig bleiben, und bei Einwirkung von Strahlungswärme oder Feuer keine korrosiven Gase und Dämpfe abgeben und minimale Rauchmengen entwickeln.
• Der Einsatz von solchen schwerbrennbaren, halogenfreien Kabeln wird mit Vorteil dort erfolgen, wo für die elektrischen Anlagen erhöhte Sicherheitsanforderungen gestellt werden. Als Beispiele seien genannt: Kernkraftwerke, Computeranlagen, Hochhäuser, Industrieanlagen, Untergrundbahnen u.a. kurz überall dort, wo mit hoher Personenbelegung und erschwerten Fluchtmöglichkeiten oder hoher Sachwertskonzentration zu rechnen ist.

Claims (4)

1. Patentansprüche

   f Brandsicherer Werkstoff auf der Grundlage einer Mischung von gefüllten Polymeren und Hilfsstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mischung eine Kombination von Polyäthylen, Aethylen-Propylen-Kautschuk, Polyisobutylen und Aluminiumhydroxyd aufweist.
2. 2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung aus 20-60 Gewichtsteilen Polyäthylen, 20-60 Gewichtsteilen Aethylen-Propylen-Polymer, 10-40 Gewichtsteilen Polyisobutylen, 125-250 Gewichtsteilen Aluminiumhydroxyd, 0-50 Gewichtsteilen eines mineralischen Füllstoffes oder Russ, 5-20 Gewichtsteilen Weichmacher und aus je 1-2 Gewichtsteilen Vinylsilan, Antioxydant und Gleitmittel besteht.
3. 3. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischung ein Peroxyd zugesetzt ist.
4. 4. Verwendung des Werkstoffes nach einem der vorangehenden Ansprüche als Mantelwerkstoff und/oder Isoliermaterial bei elektrischen Kabeln oder Leitungen.