DE3228119C2

DE3228119C2 -

Info

Publication number: DE3228119C2
Application number: DE19823228119
Authority: DE
Inventors: Hans-Anton Dipl.-Ing. Mayer; Bartholomeus Dipl.-Ing. 4330 Muelheim De Ivanfy; Daljit Singh Dipl.-Ing. 4330 Essen De Parmar
Original assignee: AEG Kabel AG
Current assignee: Kabel Rheydt AG
Priority date: 1982-07-28
Filing date: 1982-07-28
Publication date: 1989-10-19
Also published as: DE3228119A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kabel der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Kabel, die den Anforderungen halogenfrei, flammwidrig und Funktionserhalt im Brandfall für eine bestimmte Zeit (im folgenden mit "Notlaufeigenschaften" bezeichnet) sind bekannt. Bei Kabeln der benannten Art werden diese Anforderungen da durch realisiert, daß halogenfreie Thermoplaste oder Elastomere auf Polyolefinbasis, bei denen Schwerentflammbarkeit, geringe Rauchgasdichte und praktisch keine Korrosivität durch be sonders geeignete additive Zusätze wie Metallhydroxide - insbe sondere Aluminiumhydroxid oder Magnesiumhydroxid - verwendet werden. Die Isolierhüllen und die äußere Umhüllung (Außen mantel) und weitere ggf. vorhandene Umhüllungen (z. B. ein Innenmantel) aus Kunststoff oder Elastomeren sind dabei aus vernetzten Materialien hergestellt. Dadurch wird nach ein schlägigem Urteil der Fachwelt ein Tropfen der Materialien im Bandfall reduziert oder verhindert, die erforderliche thermische Überbelastbarkeit erreicht und die geforderten "Notlaufeigenschaften" erzielt, die je nach Anwendung und Einsatz des Kabels unterschiedlich sind. Meist werden die "Notlaufeigenschaften" noch durch den Einsatz weiterer Schichten, Halteschichten und Zwischenschichten aus Asbest, Glas oder Silikonkautschuk oder einem Draht- bzw. Metallge flecht verbessert.

Aus der DE-OS 28 49 940 sind halogenfreie Polymermischungen auf der Basis von Copolymeren von Olefinen bekannt, welche zur Erzielung der Flammwidrigkeit auf 100 Teile Polymergemisch 90-200 Teile Aluminium oxydhydrat enthalten. Die Polymermasse wird als Ausgangsprodukt unter Zugabe von entsprechenden Vernetzungsmitteln für die Herstellung von vernetzten Kabelisolierungen eingesetzt. Als Basispolymere werden Copolymere von Olefinen, insbesondere von Äthylen mit Acrylsäureestern, wie Äthylen-Acrylatkautschuk, auf der Basis von Acrylatkautschuk oder auf der Basis von deren Verschnitten untereinander oder mit anderen Copolymeren wie Nitrilkautschuk, Äthylen-Äthylacrylat, Äthylen-Butyl acrylat oder Äthylen-Vinylacetat-Copolymere verwendet.

Aus der DE-AS 22 62 126 sind thermoplastische Massen bekannt, die 15-90 Gew.-% eines thermoplastischen Materials und 25-10 Gew.-% wenigstens eines reaktionsfähigen anorganischen Füllstoffs enthalten. Für den anorganischen Füllstoff werden Oxyde, Carbonate oder Hydroxyde von Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Zink, Cadmium und/oder Aluminium mit einem maximalen Teilchendurchmesser von 100 µ verwendet. Der Füllstoff wird durch Umsetzung mit einer ungesättigten aliphatischen oder aromatischen Carbonsäure hergestellt, indem unter Rühren in Abwesenheit von flüssigem Wasser im pulverförmigen organischen Material bei einer Temperatur unterhalb der Zersetzung der aliphatischen oder aromatischen Carbonsäure umgesetzt.

Die bisher vorgeschlagenen mineralisch gefüllten Polymermischungen sind aber weder hinsichtlich der Auswahl der Basispolymere noch der mineralischen Bestandteile optimiert. Außerdem sind die Herstellungs verfahren recht kompliziert und insbesondere zur Herstellung von elektrischen Kabeln müssen die thermoplastischen Polymere vernetzt werden. Mit der Vernetzung ist zwar eine Erhöhung der Zerreißfestigkeit verbunden, die jedoch nicht in jedem Anwendungsfalle erforderlich ist.

Die Verwendung vernetzter Werkstoffe erfordert jedoch bei der Herstellung von Kabeln der genannten Art einen kostenauf wendigen Arbeitsvorgang "Vernetzen". Es werden hierzu relativ teure Apparaturen, Chemikalien und energiereiche Strahlen be nötigt. Das Aufbringen von Leiterbewicklungen, Halte- und Zwischenschichten aus Glasseide, Asbest oder ähnlichen wärme dämmenden Stoffe sind sowohl von den Materialkosten als auch von den Fertigungskosten her sehr aufwendige Arbeitsvorgänge.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, den Fertigungsaufwand bei der Herstellung halogenfreier, flammwidriger Kabel mit "Notlaufeigenschaften" durch Verwendung kostengünstiger Materialien zu realisieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination der kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhaftere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den Unteransprüchen genannt.

Die für die Aderisolierung und für den Außenmantel verwendete unvernetzte thermoplastische halogenfreie Polymermischung ent spricht in ihrer Zusammensetzung der bereits in der DE-OS 31 50 798 beschriebenen Polymermischung.

Durch die Verwendung der Polymermischung nach DE-OS 31 50 798 als Aderisolierung und als Außenmantel werden bei dem er findungsgemäßen Kabel folgende Ansprüche erfüllt, die allgemein an halogenfreie, flammwidrige Kabel mit "Notlaufeigenschaften" gestellt werden:

- keine Abspaltung von korrosiven Gasen im Brandfall und Raucharmut
- vollkommen halogenfrei
- kein Tropfen im Brandfall
- mechanisch fest (<8 N/mm²)
- flexibel
- wärmedruckfest (bei Temperaturen von ca. 90°-100°C)
- gute Alterungsbeständigkeit

Die üblicherweise zum Nachweis der Flammwidrigkeit durchge führten Tests an Kabelmustern werden von Mustern des erfindungs gemäßen Kabels erfüllt. Das gleiche gilt für Tests, die den Funktionserhalt bei Flammeinwirkung nachweisen sollen.

Die o. e. Anforderungen werden von dem erfindungsgemäßen Kabel ohne eine oder mehrere Leiterbewicklungen oder -umwicklungen erfüllt, wie es Stand der Technik ist. Bei Verwendung der nach der DE-OS 31 50 798 bekannten Polymercompounds werden die Anforderungen ohne Vernetzen erreicht. Das nach dem all gemeinen Urteil der Fachwelt notwendige Vernetzen der Ader isolierung und des Außenmantels ist nicht mehr erforderlich. Wenn jedoch bei extremen Anforderungen an die mechanische Festigkeit und der thermischen Überbelastbarkeit noch günstigere Eigenschaften im Brandfall gewünscht werden, kann selbstver ständlich ein Vernetzen durchgeführt werden.

Zwei Ausführungsarten des erfindungsgemäßen Kabels werden im folgenden näher erläutert.

1. Geforderte "Notlaufzeit" bis zu 30 Minuten bei 800°C und überwiegend größeren Leiterquerschnitten (z. B. 25 mm² Cu)
Als Leiterisolierung wird eine thermoplastische, halogenfreie, flammwidrige Polymermischung verwendet, die 0,5% bis 14% Gewichtsteil (bezogen auf die Polymere aus dem Polymergemisch) Carboxylgruppen enthält, die an mindestens eines der Polymeranteile gebunden sind. Als vorteilhaft - jedoch nicht unbe dingt erforderlich - hat es sich erwiesen, die Adern mit einem Innenmantel zu umgeben.
Dieser Innenmantel besteht aus einem halogenfreien und flammwidrigen Material, dessen Sauerstoffindex mindestens 40 sein muß. Sehr gute Ergebnisse wurden mit einem Polymergemisch erzielt, das aus 50 ge wichtsteilen eines niedermolekularen Polymers - beispielsweise eines ataktischen Polypropylens - und mindestens 280 Gewichtsteilen bis zu 600 Ge wichtsteilen Metallhydroxid - beispielsweise Alu miniumhydroxid oder Metallhydroxid - sowie weiteren Füllstoffen wie Kreide, Kaoline von 0-60 Gewichts teilen (diese immer bezogen auf 100 Gewichtsteile Polymer oder Abmischungen von Basispolymeren). Ferner können Alterungsschutzmittel oder andere Additive wie Stearinsäure (vorzugsweise 5-10 Ge wichtsteile) hinzugefügt werden.
Direkt über dem Innenmantel ist der Außenmantel auf gebracht, der aus einem halogenfreien, flammwidrigen Material besteht, das einen Sauerstoffindex von mindestens 40 besitzt, vorzugsweise 50.
Sehr gute Ergebnisse wurden erzielt bei Verwendung der Polymermischung nach DE-PS 31 50 798.
2. Geforderte "Notlaufzeit" bis zu 180 Minuten und überwiegend kleineren Leiterquerschnitten (z. B. 4 × 1,5 mm² Cu)
Leiterisolierung wie bei Lösung 1.
Aus Gründen der Flammwidrigkeit ist über der Leiter isolierung - oder bei zu Bündeln verseilten Adern - eine Folie aus Glimmerpapier erforderlich.
Um die geforderte "Notlaufeigenschaft" zu erzielen ist ein Innenmantel erforderlich. Das verwendete Material entspricht der Zusammensetzung wie bei der Lösung 1. Zusätzlich zu den im Punkt 1 genannten Aufbauelementen ist eine Armierung notwendig. Diese Armierung besteht vorteilhaft aus einem Metallge flecht, wobei ein Stahlgeflecht zu bevorzugen ist.
Anstelle des Metallgeflechts ist auch ein Glasseiden geflecht möglich, falls eine metallfreie Ausführung bevorzugt wird.

Claims

1. Halogenfreies, flammwidriges elektrisches Kabel mit Funktions erhalt im Brandfall für eine bestimmte Zeit, bestehend aus mindestens einem mit einer extrudierten Isolierhülle versehenen Leiter und einer extrudierten äußeren Umhüllung (Außenmantel), wobei Isolierhülle und äußere Umhüllung ausschließlich aus mit Füllstoffen gefülltem und jeweils gleichartigem Kunststoff bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff thermo plastisch ist und aus unvernetzten Polyolefincopolymerisaten, nämlich einem Gemisch aus mindestens 15% Elastomeranteilen und höchstens 85% Plastomeranteilen besteht, daß der Füllstoff mindestens ein Metallhydroxyd enthält und in einer Menge von 150 bis 320% (bezogen auf 100% Polymeranteil) in das Extrudat eingearbeitet ist, und daß das Polymergemisch der Leiterisolierung 0,5%-14% Gewichtsteile (bezogen auf 100 T der Polymere bzw. Polymeranteile im Polymergemisch) Carboxylgruppen enthält, die an mindestens eines der Polymeranteile gebunden sind.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Adern von einem Innenmantel umgeben sind.

3. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für den Innenmantel im wesentlichen halogenfrei und flammwidrig ist.

4. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenmantel aus einem mineralisch hochgefüllten polymeren Kunst stoff mit einem Sauerstoffindex von mindestens 40 besteht.

5. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das Polymergemisch des Außenmantels einen Sauer stoffindex von mindestens 40 besitzt.

6. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß über der gemeinsamen Aderumhüllung einer Armierung vorhanden ist.

7. Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung aus einem Metallgeflecht, vorzugsweise einem Stahlge flecht besteht.

8. Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung aus einem Glasseidengeflecht besteht.