DE3106147A1

DE3106147A1 - Isoliermischung fuer elektrische kabel

Info

Publication number: DE3106147A1
Application number: DE19813106147
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Chem. 8630 Coburg Alt; Jürgen 8632 Neustadt Siewert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-02-13
Filing date: 1981-02-13
Publication date: 1982-09-09
Also published as: ZA82930B

Description

Isoliermischung für elektrische Kabel
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der flaitimwidrigen Ausrüstung von Kunststoffen und ist bei der Compoundierung von Isoliermischungen auf der Basis von Polyvinylchlorid für elektrische und/oder optische Kabel und Leitungen anzuwenden.
Um bei Bränden von technischen Anlagen und Gebäuden Schadensfolgen und Schadensausbreitungen, wie sie in der Vergangenheit durch brennende elektrische Kabel und Leitungen verursacht worden sind, knnftig auszuschalten, ist man seit vielen Jahren bemüht, die für die Isolierung und Ummantelung elektrischer Kabel und Leitungen verwendeten Isoliermischungen flammwidrig auszurüsten. Dies gilt vor allem für Isoliermischungen auf der Basis von Polyvinylchlorid (PVC), weil Kabel und Leitungen mit einer PVC-Isolierung und/oder einem PVC-Mantel vor allem in Innenräumen eingesetzt werden.
Ein wirksamer Brandschutz für PVC-isolierte und/oder PVC-ummantelte Kabel sieht daher vor, durch geeignete Additive die Entzündbarkeit der Isoliermischung herabzusetzen, die Rauchentwicklung zu vermindern, die Flammausbreitung zu verzögern und HC1-Abspaltung zu verringern.
Ein in diesem Zusammenhang gebräuchliches Additiv ist Antimontrioxyd, das jedoch zur Verstärkung seiner Wirkung weiterer Additive bedarf (ETZ-A, 1975, S. 294 ff.). Es ist daher üblich, in PVC-Mischungen nicht- oder schwerbrennbare äußere Weichmacher einzusetzen, die jedoch zu starker Rauchentwicklung führen (JA-OS 53-43 740 vom 1.19.76/20.4.78). Die Güte der flammwidrigen Ausrüstung einer PVC-Mischung wird dabei üblichen^eise mit dem so- genannten Oxygenindex erfaßt, der bei entsprechend ausgerüsteten PVC-Mischungen bei etwa 30 96 liegt.
Eine Herabsetzung der Brennbarkeit von Kunststoffen und gleichzeitig eine Reduzierung der Rauchentwicklung läßt sich erreichen, wenn man der jeweiligen Kunststoffmischung Aluminiumhydroxyd als mineralischen Füllstoff beigibt. Die Zugabemenge auch dieses Fullstoffes hängt jedoch von den geforderten mechanischen, elektrischen und sonstigen Eigenschaften der jeweiligen Isoliermischung ab und liegt üblicherweise bei weniger als 70 Gew.-, bezogen auf den Polymeranteil der Mischung (t'Kunststoff-Plastics11, 9/79, S. 53-55; Kunststoffe, 1977, s. 34 ff.).
Zur flammfesten Beschichtung von Hochspannungskabeln ist weiterhin eine thermoplastische Isoliermischung bekannt, deren Polymerkomponente aus 100 Teilen PVC und 20 bis 200 Teilen eines Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren oder eines Pfropfpolymeren aus Äthylen-Vinylacetat und Vinylchlorid besteht und die als Additive 5 bis 70 Teile eines organischen Amids und 3 bis 50 Teile Zink oder einer Zinverbindung enthält (JA-OS 54-93 489 vom 4.1.78/24.7.79).
Im übrigen sind auch PVC-Mischungen bekannt, die als Polymerkomponente neben PVC ein Copolymerisat mit einer Vinylacetatkomponente oder ein chloriertes Polyäthylen oder einen Nitrilkautschuk oder Butadien-Styrol-Kautschuk enthalten und die gegebenenfalls vernetzt werden können, wobei eine peroxydische Vernetzung oder - unter Verwendung bekannten Sensibilisatoren - eine Strahlenvernetzung in Betracht kommt ("Kunststoffe", 1980, S. 411 ff.; JA-OS 54-39 890 vom 5.9.77/27.3.79).
Diese bekannten Mischungen, die zur Senkung der Kosten auch mit Füllstoffen angereichert werden können, sind aber nicht für eine flammfeste oder flammwidrige Ausrüstung vorgesehen.
Ausgehend von einer Isoliermischung für elektrische und/ oder optische Kabel und Leitungen, die aus einer thermoplastischen oder vernetzbaren Mischung aus Polyvinylchlorid (PVC) und einer als innerer Weichmacher fungierenden Polymer-Komponente sowie einem Füllstoff besteht, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine solche Mischung flammwidrig und raucharm auszurusten und hierbei einen Oxygenindex zu erzielen, der mehr als 35 % beträgt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Polymer-Komponente dem PVC in einer Menge von 50 bis 150 Gew.-5', bezogen auf den PVC-Anteil, zugegeben ist, daß als Füllstoff Aluminiumhydroxyd in einer Menge von 100 bis 200 Gew.-96, bezogen auf den PVC-Anteil, verwendet ist und daß der Mischung gegebenenfalls weiterhin 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf den PVC-Anteil, Antimontrioxyd beigegeben sind.
Eine in dieser Weise compoundierte PVC-Mischung weist ein Eigenschaftsprofil auf, das in dieser Kombination bisher nicht erreicht worden ist. Durch die relativ große Menge des verwendeten Füllstoffes wird zunächst eine hohe Brandsicherheit erreicht. Da kein aromatischer Weichmacher verwendet wird, ist im Brandfall eine geringe Rauchgasbelastung gewährleistet. Im. Brandfall bilden sich weiterhin wenig korrosive Bestandteile, da die Mischung durch Abmischen mit der Polymer-Komponente relativ wenig PVC enthält. Die Mischung zeichnet sich im Brandfall weiterhin dadurch aus, daß kein Abtropfen und kein Fließen erfolgt. Dabei weist die neue Isoliermischung einen Oxygenindex von mehr als 40 96 auf.
Hinsichtlich der geringen Rauchentwicklung der neuen Mischung im Brandfall wurde bei einem Oxygenindex von 45 5' ein Meßwert von 320 erzielt, der die maximale korrigierte Rauchdichte Dinc bei Prüfung in einer NBS-Kammer kennzeichnet. Hierbei trat keine Entzündung (offene Flamme) der Versuchsprobe auf.
Hinsichtlich der korrosiven Bestandteile kann die neue Mischung als niedrig korrosiv eingestuft werden, da die abgespaltene Menge korrosiver Bestandteile im Brandfall weniger als 15 96 gegenüber normalen Mischungen mit 25 bis 30 % beträgt.
Bei der für die neue Mischung als innerer Weichmacher verwendeten Polymer-Komponente kann es sich in bekannter Weisetum Nitrilkautschuk oder um ein Copolymerisat aus Äthylen und Vinylacetat handeln, dessen Vinylacetat-Anteil bei 3 bis 70 % liegt. Es kommen aber auch andere Polymere wie Äthylen-Äthylacrylat und Äthylen-Butylacrylat in Betracht sowie Copolymerisat aus Acrylnitril und Butadien. Grundsätzlich kennen solche Copolymere verwendet werden, die eine weichmachende Wirkung auf das Polyvinylchlorid ausüben.
Ein überraschender Vorteil der neuen Mischung ist darin zu sehen, daß sich die gewählte Kombination aus Polyvinylchlorid und einer der erwähnten Polymer-Komponenten in einer Menge von mehr als 100 Gew.-Sd, bezogen auf den PVC-Anteil, mit dem Füllstoff Aluminiumhydroxyd anreichern läßt. Dies insbesondere unter Berücksichtigung der Tatsache, daß trotz des hohen Füllstoffanteiles das auf dem Gebiet der elektrischen Kabel und Leitungen erforderliche Qualitätsniveau der Mischung, d. h. dieerforderlichen elektrischen und mechanischen Eigenschaften, eingehalten werden, und daß sich dennoch im Brandfall nur geringe Mengen Rauch entwickeln. Wesentlich für die Mischung ist also deren geringe Rauchgasdichte bei gleichzeitig hoher Flammwidrigkeit.
Wie bereits erwähnt, läßt sich die neue Mischung nach ihrem Aufbringen auf einen Leiter oder ein Kabel auch vernetzen. Es kann sowohl eine peroxydische Vernetzung als auch eine Strahlenvernetzung erfolgen. Hierbei ist es zweckmäßig, zur Mischung an sich bekannte vernetzungsverstärkende Coagentien beizufügen, beispielsweise Triallylzyanurat oder Xthylenglykoldimethacrylat.
Nachfolgend sind zwei Beispiele für die neue Mischung angegeben.
Beispiel 1: 100 Gew.-Teile Polyvinylchlorid 100 Gew.-Teile Äthylenvinylacetat, VA-Anteil 65 % 130 Gew.-Teile Aluminiumoxydhydrat 10 Gew. -Teile Antimontrioxyd übliche Mengen eines Stabilisators, gegebenenfalls geringe Mengen eines externen Weichmachers sowie gegebenenfalls geringe Mengen eines Vernetzungsmittels odezjeines Vernetzungshilfsmittels.
Beispiel 2: 100 Gew.-Teile Polyvinylchlorid 80 Gew.-Teile Nitrilkautschuk 120 Gew.-Teile Aluminiumoxydhydrat 10 Gew.-Teile Antimontrioxyd Die Menge des für die neue Mischung verwendeten Füllstoffes Aluminiumhydroxyd soll mehr als 100 Gew.-5', bezogen auf die Menge des PVC-Anteils, betragen. Vorzugsweise werden 120 bis 150 Gew.-5' eingesetzt.
Abschließend zeigt Fig. 1 ein siebenadriges elektrisches Kabel 1, dessen mit vernetztem Polyäthylen isolierte Adern 2 mit einem Kunststoffmantel 3 umgeben sind. Dieser Kunststoffmantel besteht aus einer Isoliermischung gemäß dem vorstehend beschriebenen Beispiel 1.
1 Figur 1 Patentanspruch

Claims

Patentanspruch -Isoliermlschung für elektrische und/oder optische Kabel und Leitungen, bestehend aus einer thermoplastischen oder vernetzbaren Mischung aus Polyvinylchlorid (PVC) und einem als innerer Weichmacher fungierenden Polymer-Komponente sowie einem Füllstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymer-Komponente dem PVC in einer Menge von 50 bis 150 Gew.-96, bezogen auf den PVC-Anteil, zugegeben ist, daß als Füllstoff Aluminiumhydroxyd (Al203.H20) in einer Menge von 100 bis 200 Gew.-%, bezogen auf den PVC-Anteil, verwendet ist und daß der Mischung gegebenenfalls weiterhin 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf den PVC-Anteil, Antimontrioxyd beigegeben sind.