Elektrisches Kabel

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel, insbesondere ein elektrisches Kabel mit einem oder mehreren jeweils einzeln isolierten Leitern in einem Mantel aus flammfestem Isolationsmaterial und einem die jeweils einzeln isolierten Leiter umgebenden, isolierenden Füllmaterial innerhalb des Mantels. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf elektrische Kabel mit einem oder mehreren jeweils einzeln isolierten Leitern zur Übertragung von Steuersignalen oder elektrischer Energie.

Es sind flammfeste Kabel bekannt, bei denen die Isolation Bestandteile aufweist, die auf chlorhaltigen Elastomer- oder Kunststoffen, beispielsweise Chloropren-Kautschuk und Polyvinylchlorid beruhen. In einigen Kabeln ist der Leiter bzw. bei mehreren Leitern jeder einzelne Leiter jeweils einzeln mit einer extrudierten Schicht aus Polyvinylchlorid isoliert

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und ein extrudierter Hantel aus demselben Material umschliesst den oder die isolierten Leiter. Bei andern Kabeln sind der bzw. die Leiter jeweils einzeln mit einer extrudierten Kautschukverbindung isoliert und die Leiter dann gemeinsam mit einem extrudierten Mantel aus flammfestem Bestandteil umgeben, der auf Chloropren-Kautschule oder chlorsulfoniertem Polyäthylen basiert.

Es ist bekannt, gute flammfeste Materialien für die extrudierten Isolationsschichten der einzelnen Leiter und/oder für den extrudierten Kabelmantel zu verwenden, bei denen Bestandteile verwendet werden, die ein Elastomer- oder Kunststoffmaterial (das nicht notwendigerweise chloriert zu sein braucht) als Grundkomponente . enthalten und in die Zusammensetzung feuerfeste Stoffe, beispielsweise Antimontrioxid, Chlorparaffine oder Diphenylchlorid einzugeben. Die GB-PS 1 266 310 beschreibt ein verbessertes Kabel, bei dem das isolierende Gemisch 6 bis 40 % Magnesiumcarbonat, wenigstens 20 % einer chlorhaltigen Verbindung, ein Elastomer- oder Kunststoffmaterial, das wenigstens teilweise chlorhaltige Verbindungen enthält, und 1 bis 15 % Antimontrioxid (die Pro ζ ent angab en beziehen sich auf die Gewichte) enthält.

Venn diese bekannten Kabel jedoch verbrennen oder sich entzünden, werden beträchtliche Mengen dichten, schwärzea Rauches frei, die schädliche, giftige Chlorwasserstoffe enthalten. In Tunneln oder anderen umschlossenen Räumen, beispielsweise in Tunneln für U-Bahnen, bedarf es Jedoch Kabel, die bei Verbrennung oder Entzündung nur geringe Mengen an Rauch freisetzen, um die Risiken und Gefahren durch behinderte Sicht zu verringern, den Menschen nicht den giftigen und lästigen Gasen, beispielsweise den Chlorwasserstoffen auszusetzen, und um zu verhindern, dass sich in der Nähe befindende, teuere Materialien und Ausrüstungsgegenstände zerstört werden.

Der Erfindung liegt daher unter anderem die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Kabel schaffen, das insbesondere (jedoch nicht

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ausschliesslich) in Tunneln oder anderen umschlossenen Räumen verwendbar ist und keinen dichten Rauch oder Säuregas erzeugt, wenn es sich entzündet oder verbrennt.

Ausgehend von dem eingangs genannten Kabel wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Mantel, die Isolation auf den einzelnen Leitern und das Füllmaterial aus solchen Bestandteilen besteht, die bei Verbrennung keine Säuregase und wenig Rauch entwickeln, und dass das Füllmaterial ein flammfestes Material enthält.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemässen Kabel ist die Menge des bei Entzündung freigesetztes Rauches wesentlich geringer als bei den üblichen PVC-Kabeln, oder bei Kabeln, die auf chlorierten Stoffen basieren. Bei dem erfindungsgemässen Kabel kann sich zwar auch eine geringe Menge grau-weissen Rauches entwickeln, die dabei entstehende Menge behindert aber nur unwesentlich die Sicht in beispielsweise einem U-Bahntunnel.

Unter den Stoffen, die für die Isolierung der einzelnen Leiter geeignet sind, befinden sich verschiedene Kautschukarten, beispielsweise schwefelfrei vulkanisierter Äthylen-Propylen-Kautschuk (nachfolgend mit EPR bezeichnet), chemisch oder durch Strahlung vernetztes Polyäthylen (das auch mit XLPE abgekürzt wird), schwefelfrei vulkanisierter Butyl-Kautschuk und Thermoplast-Kautschuk. Thermoplast-Polyäthylen kann beispielsweise dann benutzt werden, wenn der Aussenmantel flammfestes Thermoplast-Polyäthylen enthält, so dass das Material, aus dem der Kabelmantel besteht, nicht vulkanisiert werden muss.

Thermoplast-Kautschuk ist bekannt. Derartige Kautschukarten, die auf dem Markt erhältlich sind, sind synthetisch und leicht extrudieren. Bei Extrusionstemperaturen, typischerweise bei

200° C_t/ sind sie thermoplastisch, bei Zimmertemperatur weisen sie Jedoch die Eigenschaften von üblichem Kautschuk auf. Zwi-

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sehen dem Temperaturbereich von -40° G bis 100° C sind sie üblicherweise elastisch, jedoch über 100° C werden sie weich und thermoplastisch.

Dass Stoffe aus Kautschuk, beispielsweise EPE und XLP^ geeignete Materialien für diesen Zweck sind, ist überraschend, da diese Materialien entflammbar sind. Diese Schwierigkeit wird jedoch dadurch überwunden, dass ein Füllmaterial um die isolierten Leiter herum verwendet wird. Das Füllmaterial hat eine sehr wichtige Aufgabe, wenn das Kabel sich entzündet und brennt, weil es anorganische Verbrennungsrückstände als Schutzschicht um. die isolierten Leiter herum bildet. Abgesehen davon, dass in dem Füllmaterial nur geringe Mengen an Gummi enthalten sind, um das Füllmaterial extrudierbar und kohärent zu machen, besteht es in der Hauptsache aus anorganischen, Verbrennungsrückstände bildenden Bestandteilen. Das Füllmaterial weist vorzugsweise Äthylen-Propylen-Kautschuk und/oder Butyl-Kautschuk, einen Füllstoff und ein flammfestes bzw. brennverzögerndes Material auf. Insbesondere ist es vorteilhaft, in dem Füllmaterial eine Zusammensetzung aus hydratisiertem Aluminiumoxid und vermahlener Schlemmkreide zu verwenden, da sich überraschenderweise herausgestellt hat, dass ein solches Füllmaterial einen sehr gut schützenden Aschenkern um die isolierten Leiter bildet, wenn das Kabel sich entzündet oder brennt. Das Füllmaterial muss ausreichend hart sein, um den Druck beim Kautschuk-Vulkanisier-Vorgang aushalten zu können, wenn ein solches Vulkanisierverfahren verwendet wird; das Füllmaterial weist normalerweise eine sehr geringe Menge an Polymeren, beispielsweise weniger als 10 Gew.% auf.

Venn für die Isolation der einzelnen Leiter ein flammfestes oder verbrennungsverzögerndes Material verwendet wird, dann sollten die dafür geeigneten Materialien vorteilhafterweise flammfesten Silicon-Kautschuk, flammfestes, vernetztes Polyäthylen und thermoplastisches Polyäthylen mit einem anorganischen, flammenfesten Bestandteil enthalten.

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Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Mantel aus flammfestem Silicon-Kautschuk, flammfestem, vernetztem Polyäthylen oder Thermoplast-Polyäthylen mit einem anorganischen, flammfesten Bestandteil besteht.

Gelegentlich ist es auch vorteilhaft, um den Kabelmantel eine Schutzschicht aus mit Silicon-Kautschuk beschichtetem Glasband herzustellen. Diese Schicht schützt das Kabel bei der Installation und trägt im Falle, dass es sich entzündet und brennt, auch dazu bei, dass sich um das Kabel herum eine Schicht aus Siliciumoxid bildet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der einzigen Zeichnung beispielsweise näher erläutert, die einen Querschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Kabels zeigt. Das dargestellte Leistungs- bzw. Starkstromkabel weist drei Leiter 10, 11, 12 mit jeweils einzelnen, extrudierten bzw. gespritzten Isolationsschichten 14, 15» 16 auf. Die drei isolierten Leiter sind schraubenförmig miteinander verdreht. Der einzelne Leiter kann einen runden (wie dargestellt) oder irgendeinen geeigneten Querschnitt besitzen. Eine isolierende Füllmasse 18 füllt die Zwischenräume zwischen den nebeneinanderliegenden isolierten Leitern aus und gibt dem geschlagenen bzw. verdrehten Leiteraufbau eine kreisförmige Aussenflache. Die Füllmasse wird durch Extrudieren bzw. Umspritzen aufgebracht. Ein Band 20 kann nach Aufbringen des Füllmediums schrauben- oder spiralförmig um die Leiter gewickelt werden, wie dies in der Figur dargestellt ist,. Über dieses Band 20 kann durch Strangpressen bzw. Extrudieren ein Mantel 22 aufgebracht werden und um den Mantel 22 können dann schliesslich (nicht dargestellte) Armierungsschichten aufgebracht werden.

Die Füllmaterialien können beispielsweise folgende Zusammensetzung aufweisen:

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Gew.teile

Äthylen-Propy1en-Kautschuk 100

Butyl-Kautschuk 10 bis 20

Polyäthylen 30 bis 60

Vermahlene Schlemmkreide 1000 bis 1500

Hydrotisiertes Aluminiumoxid 250 bis 500

Mineralöl 100 bis 150

Stearinsäure 10 bis 20

Typische Sauerstoff-Indexwerte für diese Zusammensetzung liegen im Bereich von 33 bis 40 und hängen von den relativen Verhältnissen der verschiedenen Bestandteile ab. Bei diesem Beispiel ist Butyl-Kautschuk enthalten, um die Zusammensetzung besser extrudieren zu können. Die Zusammensetzung könnte jedoch statt auf Äthylen-Propylen-Kautschuk auch auf Butyl-Kautschuk beruhen.

Der Mantel 22 muss flamnifest sein und das Material, aus dem der Mantel 22 hergestellt ist, kann aus flammfestem Silicon-Kautschuk, beispielsweise auf dem Markt erhältlichem Midland Silicone MS1603i aus flammfestem, vernetztem Polyäthylen, beispielsweise auf dem Markt erhältlichem Union Carbide HFDC 477O, und aus flammfestem Thermoplast-Polyäthylen ausgewählt werden (bei dem letztgenannten Material sollten die flammfesten Bestandteile nur aus anorganischen Verbindungen bestehen). Abgesehen davon, dass diese Materialien flammfest sind, entwickeln sie nur geringe Mengen an Rauch, der frei von Chlorwasserstoff säuren und anderen Säuren ist. Der Mantel gibt dem Kabel mechanische Festigkeit und schützt das Kabel bei der Handhabung und Installation vor Zerstörungen und Beschädigungen.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es ich um ein Leistungs- bzw. Starkstromkabel. Die Erfindung kann jedoch auch im Zusammenhang mit einem Kabel für Steuersignale (beispielsweise für Signalströme in einem U-Bahnsystem) und im

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Zusammenhang mit Fernsehkabeln angewandt werden. Das Kabel enthält dann viele einzeln isolierte Leiter, die mit einem extrudierten Mantel umgeben sind, und bei dem die Zwischenräume •im Kabelmantel mit der Füllmasse ausgefüllt sind.

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