DE3788582T2

DE3788582T2 - Flammenwidriges Leit- und/oder Fernmeldekabel.

Info

Publication number: DE3788582T2
Application number: DE19873788582
Authority: DE
Inventors: Jack Raymond Pedersen
Original assignee: Alcatel STK AS
Current assignee: Nexans Norway AS
Priority date: 1986-03-13
Filing date: 1987-03-13
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2007-03-14
Also published as: EP0237440A3; NO860949L; NO159890B; NO159890C; DE3788582D1; EP0237440B1; EP0237440A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kabel, das in petrochemischen und industriellen Installationen und anderen feuergefährlichen Bereichen eingesetzt werden kann. Es wird zunehmend wichtiger bei solchen Installationen, daß, wenn die Kabel Energie und Nachrichten übertragen, sie im Brandfall flammwidrig sind und nicht das Feuer weitertragen.
Es wurden schon viele Wege beschrieben, wie die Flammwidrigkeit von Kabeln und Leitungen gesteigert werden kann. Verbesserungen wurden auch schon bei der Isolation von Leitern gemacht, um die Isolation zwischen den Leitern zu erhalten, sogar dann, wenn die organische Isolation vollständig zu Asche verbrannte. Ein Nachteil bei den herkömmlichen Konstruktionen ist, daß durch die Verbesserung der Flammwidrigkeit des ganzen Kabels die Isolationsschicht der Leiter mit Material versehen wird, das die elektrische Isolation der Leiter beeinträchtigt.
Aus der DE-A-3 228 119 ist es bekannt die Brenncharakteristik dadurch zu verbessern, daß Leiter- und Kabelmäntel mit einem hohen Sauerstoffindex von mindestens 40 benutzt werden. Der Hauptnachteil dieser Kabel ist die komplexe Fertigung, bei der die Mäntel unter Druck über die Leiter extrudiert werden, so daß diese völlig bedeckt und von den Mänteln eingeschlossen sind.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kabel (Energie-, Signal-, Instrumenten- oder Nachrichtenkabel oder kombinierte Formen davon) anzugeben, das mit bekannten Kabeln verglichen verbessert ist, indem es ausgezeichnete elektrische Eigenschaften aufweist und gleichzeitig flammwidrig genug ist, den Test nach IEEE 383,45 und IEC 332-3 zu bestehen und dabei nicht den oben angegebenden Nachteil aufweist.
Aus der GB-A-2 059 140 ist ein flammwidriges Energie- und/oder Nachrichtenkabel bekannt, das einen Kabelkern aus mindestens einem Mehrfach/Band/Draht- Leiter aufweist, der von einem Isoliermaterial mit guten elektrischen Isolationswerten mit einem begrenzenden Sauerstoffindex (LOI) im Bereich von 17-22 und einem flammwidrigen Füllmaterial mit einem LOI höher als 35 umgeben ist. Der Kabelkern ist von einem Außenmantel eingeschlossen und der resultierende LOI des Kabels ist höher als 25.
Die Hauptvorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.
Gemäß den Ansprüchen hergestellte Kabel können vielseitig eingesetzt werden. Solche Kabel können metallische genauso wie optische Leiter enthalten.
Die Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen näher beschrieben, es zeigen
Fig. 1 ein Mehrleiterkabel;
Fig. 2 ein koaxiales Kabel und
Fig. 3 eine Ausführung eines Füllelementes.
Fig. 1 zeigt ein Kabel 1 mit einer Anzahl Leiter 2, die je mit einem Isoliermaterial 3 umgeben sind, das gute elektrische Isoliereigenschaften aufweist, wie beispielsweise PE, PEX und EPR.
Leider haben diese Materialien einen niedrigen begrenzenden Sauerstoffindex LOI im Bereich von 17-20. Die Materialien können verändert werden und zeigen dann einen LOI von 20-22 und sind danach geeignet für Kabelkonstruktionen mit strengen Anforderungen an die elektrischen Eigenschaften. Um die Flammwidrigkeit der Kabel weiter zu steigern, wird eine Anzahl von Füllelementen 4, 5 zusammen mit den isolierten Leitern in den Kabelkern verseilt. Auf diese Weise bleiben die elektrischen Eigenschaften erhalten und das Kabel zeigt geringere Feuerausbreitung. Das Füllelement kann die Form eines Füllermantels aufweisen. Das Material des Füllelements hat einen hohen LOI im Bereich von 35-60, so daß im Falle von hohen auf das Kabel wirkenden Temperaturen Gase wie H&sub2;O, CO&sub2; aus dem Füllelement austreten und so den Kabelkern kühlen. Ein bevorzugtes Material für das Füllelement ist ein polyolefines Copolymer wie EPDM, EVA, EEA, EBA, usw. gefüllt mit anorganischen Materialien, die H&sub2;O im Feuer abgeben, zum Beispiel Aluminiumtrihydroxid (ATH). Die Füllerelemente sind auch frei von Halogen. Das Kabel kann mit einer Abschirmung versehen sein und es sollte wenigstens einen äußeren Mantel 7 aufweisen. Lichtwellenleiter 8 können im Kabel vorhanden sein. Der Außenmantel 7 braucht keine ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften aufweisen, sollte aber genügende mechanische Festigkeit und gute flammwidrige Eigenschaften aufweisen. Das Material des Außenmantels kann aus Polyolefin (EPR, EVA, usw.) mit einem LOI von 25-35 bestehen.
Das Gewicht des Materials des Füllelementes verglichen mit dem Gewicht der anderen Plastik- oder Gummimaterialien des Kabels kann im Bereich von 50/50 liegen. Wenn der LOI des Mantel hoch ist, kann der Anteil des Füllelementes entsprechend verringert werden. Typische Füllelemente (rund oder geformt) haben einen Durchmesser von 1-20 mm und sind mit den isolierten Leitern und/oder Lichtwellenleitern in den Kabelkern verseilt. Der endgültige LOI des Kabels sollte im Bereich von 25-40 liegen, was hoch genug ist, um den IEC 332-3 Kategorie C Flammausbreitungstest zu bestehen.
Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführung der Erfindung. Das Kabel 10 hat einen koaxialen Aufbau mit einem inneren konzentrischen Leiter 11 aus geglühtem Kupferdraht/-band, einem äußeren Leiter oder Schirm 12 aus gewebten und geglühten Kupferdrähten, Schichten aus PEX-Isolation 13 und einem äußeren Mantel 14 aus vernetztem PEX. Diese Art Kabel ist insbesondere für den Transport von Hochspannung (25 KV) bei einer Frequenz von 25 KHz geeignet. Ein oder mehrere flammwidrige Bänder (nicht gezeigt) können direkt unter dem Mantel 14 vorhanden sein. Der äußere Mantel 14 sollte einen LOI im Bereich von 25-35 haben. Über den Leiter 11 und über die Isolation 13 können in herkömmlicher Weise halbleitende Schichten 15 bzw. 16 angeordnet sein. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein kompakter, extrudierter thermoplastischer oder vernetzter Strang oder Kern 17 im Mehrfach/Band/Draht- Leiter 11 vorhanden. Dieses innere Füllerelement oder Kern kann aus vernetztem Gummimaterial wie EPR oder EVA mit einem oder mehreren Verstärkungsfasern (zum Beispiel Glasfasern) darin hergestellt sein und sollte einen hohen LOI (über 35) entsprechend dem für das Füllerelement in Fig. 1 gewählten haben und es sollte frei von Halogen sein. Der resultierende LOI des Kabels wird dann im Bereich von 25 bis 40 liegen.
Ein oder mehrere der beschriebenen Kabel können zusammen in einem gemeinsamen äußeren Mantel verseilt werden, der aus gefülltem, flammwidrigen, halogenfreien Polyolefinpolymer besteht. Solche Kabel haben die folgenden Tests bestanden: IEC 332-1 und IEC 332-3.
Das normalerweise für einen hohen LOI benutzte Material wie ATH hat schlechte mechanische Eigenschaften. Füllerelemente können aus extrudierten Fäden aus Plastik/Gummi hergestellt werden und den geforderten Anteil an ATH enthalten. Je höher der Anteil ATH ist, um so schwieriger wird der Extrusionsprozeß. Eine Alternative ist, eine dünne Röhre als Schicht 20 über einen Strang 21 zu extrudieren, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Die Schicht 20 besteht aus gefülltem flammwidrigen EVA, während der Strang 21 ATH enthält. Während eines Feuers gibt das ATH H&sub2;O ab und kühlt dadurch den Kabelkern. Der Füller 4 in Fig. 1 kann aus mehreren Elementen hergestellt sein. Bei Anwendung von flexiblen Material für die Schicht 20 können diese Elemente in eine gewünschte Form im Kabelkern gebracht werden.
Diese Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung ist nur als Beispiel anzusehen und schränkt den Umfang des Schutzrechtes nicht ein.

Claims

1. Flammwidriges Energie- und/oder Fernmeldekabel (1; 10) mit einem Kabelkern aus mindestens einem Mehrfach/Band/Draht-Leiter (2; 11), der von Isoliermaterial (3; 13) mit guten elektrischen Isoliereigenschaften mit einem Sauerstoffindex (LOI) im Bereich von 17-22 und einem flammwidrigen Füllmaterial (4, 5; 17) mit einem Sauerstoffindex höher als 35 umgeben ist, wobei der Kabelkern von einem Außenmantel (7; 14) eingeschlossen ist und der resultierende Sauerstoffindex des Kabels höher als 25 ist, dadurch gekennzeichnet, daß das flammwidrige Füllmaterial die Form von mindestens einem vorgefertigtem Füllerelement (4, 5; 17; 20/21) besitzt, welches im Falle eines mehradrigen Kabels in den Kabelkern zusammen mit den Leitern (2) verseilt ist und im Falle eines Kabels mit koaxialem Aufbau im mittleren Leiter (11) eingebracht ist.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgefertigte Füllerelement (4, 5, 17, 20/21) einen Sauerstoffindex von 35 bis 60 hat und aus einem Strang (21) mit einer ATH enthaltenden Masse besteht, der von einer extrudierten Schicht (20) aus flammwidrigem EVA umgeben ist.

3. Kabel nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht des Materials des Füllerelements - verglichen mit dem Gewicht von Plastik- oder Gummimaterial der Isolierung der Leiter, der halbleitenden und der schützenden Mäntel - im Bereich von 50% ist.

4. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei oder mehr isolierte konzentrische Leiter enthält, die miteinander verdrillt sind oder parallel in einem gemeinsamen Mantel liegen.

5. Kabel nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllerelemente (4, 5; 17; 20/21) ein oder mehrere Verstärkungselemente aus beispielsweise Glasfasern enthalten.