DE2808900A1

DE2808900A1 - Elektrisches kabel

Info

Publication number: DE2808900A1
Application number: DE19782808900
Authority: DE
Inventors: James Edward Braddock; Thomas Sullivan
Original assignee: BICC PLC
Current assignee: Balfour Beatty PLC
Priority date: 1977-03-10
Filing date: 1978-03-02
Publication date: 1978-09-21
Also published as: IT7848335A0; GB1583957A; US4370076A; CA1118854A; JPS53124786A; FR2383509A1; AU3397878A; ZA781233B; AU509800B2; HK44381A; FR2383509B3; NZ186654A

Description

78 019 Kü/u

BICC Limited, 21 Bioomsbury Street, London, MClB 3QN, England

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung 10268/77 vom 10. März 1977 beansprucht. ^^

Elektrisches Kabel

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Kabel und insbesondere auf Kabel mit einer polymeren Isolation, einer Umhüllung oder anderen Komponenten, die unter Feuerbedingungen eine geringe Gefahr darstellen.Kabel, die keine bedeutsame primäre Feuergefahr darstellen, und zwar in dem Sinne, daß die Isolierung durch die Wirkung eines elektrischen Fehlers in einem richtig geschützten Stromkreis nicht entzündet werden kann, sind nunmehr ohne weiteres erhältlich. Es besteht aber eine Gefahr, daß das polymere Material brennt, wenn es auf eine hohe Temperatur durch eine äußere Quelle, wie beispielsweise ein Feuer von außen, vorgewärmt wird,mit den Nachteilen, daß (1.) in gewissen Fällen Feuer entlang Kabel strängen auf andere Teile eines Gebäudes übertragen werden kann; (2.) dichter Rauch erzeugt werden kann; und (3.) da PVC und/oder andere halogenhaltige Stoffe gewöhnlich vorhanden sind, giftige und korrosive Dämpfe (wie beispielsweise Chlorwasserstoffgas und/oder Salzsäuretröpfchen) erzeugt werden können.

Erfindungsgemäß weist ein elektrisches Kabel mindestens einen polymer-isolierten Leiter auf, ferner eine Einbettungsschicht um den Leiter herum, die aus einer Zusammensetzung besteht, welche ein Äthylen/Vinylazetat-Copolymer, mindestens 55 %

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eines inerten Mineral-FülImittels und ein Antioxidationsmittel aufweist, sowie eine Umhüllung aus einem Material von niedriger Entflammbarkeit. Vorzugsweise sind alle Komponenten frei oder mindestens im wesentlichen frei von halogenhaltigen Stoffen.

Sind mehr als ein Leiter vorhanden, so kann einer von ihnen (oder ausnahmsweise mehr als einer, aber nicht alle) blank sein.

Wenn die elektrischen und physikalischen Leistungserfordernisse des Kabels dies erlauben, besteht die Isolierung vorzugsweise ebenfalls aus einer härtbaren* minderalgefUli ten, plastizierten Äthylen/Vinylazetat-Copolymerzusammensetzung, aber der Anteil des Füllers, der angemessen ist, wird niedriger liegen als der für die Einbettung. Alternativ können entsprechende Verbindungen auf der Basis Äthylen-Propylen-Gummi, quer_vernetztem Polyäthylen oder einem anderen halogenfreien Polymer verwendet werden. Vorzugsweise ist das Gewicht des Füllers oder Füllmittels in jedem Falle nicht höher als 55 % der gesamten Isolierzusammensetzung.

Die Zusammensetzung der Einbettung wird gewöhnlich bis zu 80 % des Füllmittels enthalten und kann selbst mehr aufweisen. Ein bevorzugtes Füllmittel ist Tonerdehydrat von entsprechender Partikelgröße, das allein oder mit Kalziumkarbonat und/oder Kaolin gemischt verwendet wird; ein Pigmentanteil kann insbesondere in der Isolierung dort einbezogen werden, wo diese für eine Farbkennzeichnung verwendet werden kann. Der Anteil an Vinylazetat-Monomer in dem Copolymer kann sich weitgehend ändern, und die Gegenwart von geringfügigen Mengen von anderen Comonomeren ist nicht ausgeschlossen. Comonomere mit 25-55 % Vinylazetat werden bevorzugt. Herkömmliche Verfahrenshilfen für Äthylen/Vinylazetat-Copolymere, wie beispielsweise Stearinsäure und bestimmte Stearate, können verwendet werden und für einige Copolymere

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wesentlich sein. Die Verbindung kann außerdem ein anderes Polymer-Material einschließen, insbesondere einen Äthylen-Propylen-Gummi oder einen Äthylen-Propylen-Dien-Terpolymer-Gummi. Härtungsmittel können ggf. beigefügt sein.

Ein bevorzugter Bereich von Zusammensetzungen weist in Gewichtsteilen folgende Anteile auf:

Polymer: Äthylen/Vinylazetat-Copolymer 15-40 Füller: Tonerdetrihydrat mit oder ohne

Kalziumkarbonat und/oder Kaolin 55-80

Verfahrenshilfe: Stearinsäure bis zu 5

Härtungsmittel, falls erforderlich und Antioxidationsmittel bis zu 5.

Die Ummantelung besteht vorzugsweise aus einem entsprechenden polymeren Material und kann die gleiche Zusammensetzung wie die Einbettung aufweisen; ähnliche Zusammensetzungen auf der Basis von Gemischen aus EVA mit EPR oder EPDM können verwendet werden oder Alternativzusammensetzungen auf der Basis von Silicongummi oder von flammenhemmenden Gütegraden von quervernetztem Polyäthylen.

Eine besondere Verbesserung der Eigenschaften kann erzielt werden durch Einsetzen einer Wärmesperrschicht aus einem entsprechenden Material von geringer Entflammbarkeit zwischen die Einbettungsschicht und die Umhüllung. Geeignete Materialien enthalten:

(1) flexibles Band oder flexible Folie aus Metall, entsprechend der Patentanmeldung P 28 01 542.1;

(2) wärmebeständiges Kunststoffband, wie beispielsweise Polyimide (unter dem Warenzeichen KAPTON bekannt); und

(3) faserverstärktes gebundenes Glimmerband, entsprechend der britischen Patentanmeldung Nr. 33768/76.

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Die Wärmesperrschicht bietet außerdem einen gewissen Widerstand gegen die Emission von flüchtigen Stoffen oder Rauch aus dem Inneren des Kabels.

Für einige Kabel typen können Komponenten einer herkömmlichen Art, z.B. eine Draht- oder Bandarmierung und/oder ein Metallmantel, vorhanden sein, beispielsweise zwischen den Teilen einer unterteilten Einbettungsschicht und/oder zwischen den Teilen eines unterteilten Mantels.

Beispiele:

1. Verzinnte Kupferlitzen aus je 7 Drähten mit 0,3 mm Durchmesser werden in einer radialen Dicke von 0,8 mm mit einer herkömmlichen Isolierverbindung (im nachfolgenden als "Verbindung EPR !"bezeichnet) isoliert, die aus folgenden Bestandteilen besteht:

Äthylen/Propylen/Dien-Monomergummi (EPDM) 30-35 %

Kaolin 50 %

Paraffinische Weichmacher 10-15 %

Härtungsmittel und Antioxidationsmittel 5 %

(alle Prozentsätze in Gewichtsprozenten der Verbindung).

Paare von diesen isolierten Leitern werden verdrillt mit einem Rechtsschlag von etwa 40 mm, und sieben solcher verdrillten Paare mit einem Linksschlag von etwa 100 mm verwürgt. Eine stranggepreßte Einbettungsschicht mit einer radialen Nenndicke von lmm umschließt die verwürgten Kerne; diese Einbettungsschicht besteht aus der folgenden Verbindung (Verbindung EVA 1):

60 % Äthylen -- 40 % Vinylazetat-Kopolymer 25 %

Tonerdehydrat (Partikel-Nenngröße 1 Mikrometer) 70 %

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Verfahrenshilfe: Stearinsäure 2 %

Antioxidationsmittel (und ggf. Härtungsmittel) 4 %.

Ober diese Einbettung wird eine elektrische Kupferbandabschirmung, hergestellt aus zwei Bändern mit je einer Breite von 18 mm und einer Dicke von 0,1 mm, aufgebracht, wobei die gestoßenen Kanten jedes Bandes in zwei Übereinander angeordneten Lagen zueinander versetzt sind. Eine zweite Einbettungsschicht mit einer Dicke von 1,5 mm und bestehend aus der Verbindung EVA 1 wird über die Abschirmung extrüdiert.

Als nächstes wird eine Wärmesperre dadurch gebildet, daß zwei mit SiIikonharz·gebundene und mit Glasgewebe verstärkte Glimmerbänder aufgewickelt werden. Jedes Band hat eine Dicke von 0,15 mm und ist 35 mm breit, wobei die Kanten gestoßen sind und die Stoßkanten der beiden Bänder um etwa halbe Bandbreite zueinander versetzt sind.

Ein Außenmantel aus einer Standard-Nylon-Ummantelungsverbindung (Grilon Typ 6) mit einer radialen Dicke von 0,4 mm vervollständigt das Kabel, welches einen Gesamtdurchmesser von 16,5 mm aufweist.

2. Dies ist das gleiche wie Beispiels 1 mit der Ausnahme, daß der Nylonmantel durch einen Mantel mit einer Dicke von 1,0 mm (dadurch Vergrößerung des Gesamtdurchmessers auf etwa 17,5 mm) aus der Verbindung EVA 1 ersetzt wird.

3. Dieses Kabel ist das gleiche wie das der Beispiele 1 und 2 bis zur und einschließlich der ersten Einbettungsschicht. Ober diese wird ein einzelnes Glas/Glimmer-Band der gleichen Art und Größe wie in den vorhergehenden Beispielen, doch mit einer 20%-Oberlappung, aufgebracht.-Zwei Kupferbänder (ebenfalls von den gleichen Abmessungen wie in den vorhergehenden Beispielen) werden direkt über dem Glas/Glimmer-Band

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aufgebracht, und zwar ohne eine zweite Einbettungsschicht. Dieses Kabel wird komplettiert durch einen äußeren Mantel aus einer herkömmlichen, im Handel erhältlichen flammenhemmenden SiIikongummiverbindung ("Siliastic 1603") mit einer radialen Dicke von 1,8 mm (Gesamtdurchmesser etwa 16 mm).

4. Die Leiter, die Isolierung und die Verseilung dieses Kabels sind wie im Beispiel 1. Eine Einbettungsschicht aus der Zusammensetzung EVA 1 wird über die verdrillten Adern bis zu einer radialen Dicke von 5 mm stranggepreßt. Zwei Polyimidbänder, 0,08 mm dick und 30 mm breit, werden auf die Einbettungsschicht mit versetzten Stoßfugen aufgewickelt. Ein Mantel mit einer Dicke von 1,8 mm aus der gleichen Silikongummiverbindung, wie sie im Beispiel 3 verwendet wird, vervollständigt ein Kabel mit einem Gesamtdurchmesser von etwa 23,7 mm.

5. Die Kerne oder Adern dieses Kabels sind abgeschirmte konzentrische Paare mit einem aus verzinntem Kupfer bestehenden Innenleiter mit einem Durchmesser von 1,53 mm, einem inneren Dielektrikum aus der Verbindung EPR I mit einer radialen Dicke von 1 mm, mit äußeren Leitern aus fUnfunddreißig verzinnten Kupferdrähten mit einem Durchmesser von 0,3 mm, die mit einer Schlaglänge von etwa 38 mm aufgewickelt sind, mit einem äußeren Dielektrikum, ebenfalls aus der Verbindung EPR 1 und ebenfalls 1 mm dick, sowie mit einem Abschirmgeflecht aus verzinnten Kupferdrähten mit einem Durchmesser von je 0,15 mm, aufgebracht 16-spindelig, vierdrähtig, mit einer Schlaglänge von 11 mm, zwei-über-zwei-unter-zwei.

Sieben solcher Kerne oder Adern werden verseilt oder verdrillt, und zwar mit einem axialen Kern, der von den übrigen sechs Kernen umgeben ist, sowie mit einem Rechtsschlag von etwa 230 mm . Eine Einbettung aus der Verbindung EVA 1 wird über die verseilten bzw. verdrillten Kerne extrudiert und hat eine

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radiale Dicke von 2,5 mm. Zwei Lagen aus den gleichen Polyimidbändern wie im Beispiel 4 werden in der gleichen Weise auf die Einbettung aufgewickelt, und ein Außenmantel aus der gleichen Silikongummiverbindung wie in den Beispielen 3 und 4, mit einer radialen Dicke von 2 mm, komplettiert ein Kabel mit einem Gesamtdurchmesser von etwa 30 mm.

6. Dies ist genau das gleiche wie Beispiel 5, mit der Ausnahme, daß die Polyimidbänder weggelassen sind, wodurch der Gesamtdurchmesser leicht reduziert wird.

7. Dies ist genau das gleiche wie Beispiel 5, mit der Ausnahme, daß der Silikongummimantel ersetzt ist durch einen Mantel aus der Verbindung EVA 1 mit einer radialen Dicke von 1,5 mm (Gesamtdurchmesser 29 mm).

8-11. Diese sind im wesentlichen identisch mit den Beispielen 1-4, jeweils mit der Ausnahme, daß die verseilten Leiter durch volle verzinnte Kupferdrähte von 1,85 mm Durchmesser ersetzt sind und die radiale Dicke der Isolierung 0,6 mm beträgt.

12. Dieses Beispiel ist das gleiche wie Beispiel 2, mit der Ausnahme, daß die Wärmesperre aus zwei Polyimidbändern gebildet ist, und zwar mit einer Dicke von 0,08 mm und einer Nennbreite von 30 mm, aufgewickelt auf die Einbettungsschicht mit versetzt zueinander angeordneten Stoßfugen.

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Claims

PATENTANWALT Friedrich-Ebert-Str.

DIPL-ING. ROLF PÜRCKHAUER !5"SU¹S"²⁸ ,

D- 5900 Siegen 1

Telefon (0271) 331970 Telegramm-Anschrift: Patschub, Siegen

78 019 KU/ti _Γ t URL 1978

BICC Limited

Patentansprüche

V Iy Elektrisches Kabel mit mindestens einem polymer-isolierten Leiter, einer Einbettungsschicht, die den isolierten Leiter umgibt, und einer Umhüllung aus einem Material von niedriger Entflammbarkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettungsschicht aus einer Zusammensetzung hergestellt ist, die ein Äthylen/Vinylazetat-Copolymer, mindestens 55 % eines inerten Mineralfüllmittels und ein Antioxidationsmittel aufweist.
2. Kabel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Wärmesperrschicht aus einem Material von niedriger Entflammbarkeit um die Einbettungsschicht herum.
3. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesperrschicht ein flexibles Band oder eine flexible Folie aus Metall ist.
4. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesperrschicht ein wärmebeständiges Kunststoffband ist.
5.Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesperrschicht aus einem Polyimidband besteht.

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6. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesperrschicht ein faserverstärktes gebundenes Gl immerband ist.
7. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Teile bzw. Komponenten frei oder mindestens im wesentlichen frei von halogenhaltigen Stoffen sind.
8. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung aus einer mineralgefül1 ten Äthyl en/Vinylazetat-Copolymerzusammensetzung mit nicht mehr als 55 % eines inerten Mineralfüllmittels besteht.
9. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmittel aus Tonerdehydrat besteht oder dieses aufweist.
10. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettung in Gewichtsteilen folgende Zusammensetzung hat:

Äthylen/Vinylazetat-Copolymer 15-40

Tonerdetrihydrat mit oder ohne

Kalziumkarbonat und/oder Kaolin 55-80

Stearinsäure bis zu 5

Härtungsmittel (falls erforder-

lich)und Antioxidationsmittel bis zu 5.
11. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung von der gleichen Zusammensetzung wie der der Einbettung ist.
12. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus EPR oder EPDM, gebunden mit mindestens 55 % eines inerten Mineralfül!mittels und

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anderen herkömmlichen Ingredienzien, besteht.
13. KabeT nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung auf einem Gemisch aus EVA mit EPR oder EPDM, mindestens 55 % eines inerten Mineralf üllmittels und anderen herkömmlichen Ingredienzien
basiert.

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