DE3833597A1 - Flammfestes nachrichtenkabel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein flammfestes Nachrich­ tenkabel mit einem aus feuerhemmendem Material bestehenden Außenmantel und mindestens einem darin geführten mehrschichtig isolierten elektrischen Leiter.

Unter dem Begriff "Flammfestigkeit" sollen verschiedene Anforderungen zusammengefaßt werden, die im Brandfall von einem Kabel erfüllt werden müssen. Das Kabel soll halogen­ frei sein, darf einen Brand nicht fortleiten, muß seine Funktion auch bei sehr hohen Temperaturen für eine gewisse Zeit aufrechterhalten (Standzeit) und soll dabei wenig Rauch entwickeln.

Für solche Kabel werden flammwidrige halogenfreie Isolier­ und Mantelwerkstoffe verwendet, welche mit dem Sammelbegriff FRNC-Materialien bezeichnet werden (Flame Restistant Non Corrosive).

Bei einem nach der DE-U 87 16 167 bekannten Kabel dieser Art sind die Kupferleiter in aufwendiger Weise von einem Glimmerband und einem darüber liegenden Glasseidengeflecht umgeben. Abschließend ist ein gewelltes metallisches Rohr aufgebracht. Auf dünne Leiter läßt sich eine Isolierung aus Glimmerband und Glasseidengeflecht nicht aufbringen. Darüberhinaus ist die bekannte Isolierung teuer.

In der DE-A 35 37 221 sind flammwidrig zweischichtig isolierte Adern beschrieben. Der Cu-Leiter ist zunächst mit einer dünnen Lage aus hochdichtem Polyäthylen und darauf mit einer 2- bis 5-fach dickeren Schicht aus Polyphenylenoxid versehen. Mit einem solchen Schichtenaufbau lassen sich keine sehr hohen Standzeiten im Brandfall erreichen, da die Isolierwirkung bereits bei relativ niedrigen Temperaturen durch Erweichung der Isolierschichten gefährdet ist. Bei Nachrichtenkabeln muß außer der elektrischen Isolierung auch die Betriebskapazität zwischen zwei Adern, also der Abstand zwischen den Adern, im Brandfall für eine gewisse Zeit erhalten bleiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Flammfestigkeit des Kabels der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln zu erhöhen.

Die Lösung gelingt dadurch, daß der Leiter unmittelbar von einer dünnen Schicht aus einem hochtemperaturfesten Polymeren, insbesondere aus einem Polyesterimid, Polyetherimid, Polyamidimid oder Polyimid umgeben ist, und daß darauf eine vielfach dickere Schicht aus einem weniger temperaturfesten Material mit einer Erweichungstemperatur von mehr als 140° aufgebracht ist.

Dabei sind für die dünne hochtemperaturfeste Schicht Stoffe geeignet, welche entweder nicht schmelzen (wie Polyamidimide oder Polyimide) oder erst bei sehr hohen Temperaturen schmelzen (wie Polyesterimide oder Polyetherimide). Für die dickere und weniger temperaturfeste Schicht können preisgünstigere Materialien verwendet werden wie insbesondere vernetzte Polyolefine. Bei Verwendung von Thermoplasten mit einer an sich niedrigeren Erweichungstemperatur als 140° kann eine ausreichende Flammfestigkeit durch Zusatz von Füllmaterialien wie insbesondere Aluminiumhydroxid erreicht werden. Geeignet ist z.B. auch Polyphenylenoxid.

Die dickere Schicht aus weniger flammfestem Material hält den bei Nachrichtenkabeln erforderlichen Abstand zwischen benachbarten Leitern auch im Brandfall für längere Zeit aufrecht. An diese Schicht brauchen keine außergewöhn­ lichen Anforderungen an Isolierfestigkeit gestellt zu werden. Diese dickwandigere Schicht verzögert aber insbesondere dann, wenn sie im Brandfall Wasser abspalten­ de Füllstoffe wie Aluminiumhydroxid enthält, den Wärme­ übergang zur darunterliegenden hochwärmefesten isolieren­ den Schicht.

Bei einer umgekehrten Folge der Schichten, also mit einer außen liegenden Lackschicht, konnten nicht annähernd gute Flammfestigkeiten erzielt werden. Außerdem ist der Herstellungsaufwand dann erheblich größer.

In Verbindung mit erfindungsgemäß isolierten Adern hat sich ein Außenmantel besonders geeignet erwiesen, welcher aus einer Innenschicht aus FRNC-Material, einer darauf gewickelten Laminatschicht und einer Außenschicht aus FRNC-Material besteht.

Die innere FRNC-Mantelschicht bildet während der Brandein­ wirkung eine wärmedämmende Schutzschicht. Wasserabspal­ tende Füllstoffe bewirken eine Kühlung. Bei Temperaturein­ wirkung ergibt sich eine Verzellung der FRNC-Schicht. Ein Zerbröckeln und Abfallen dieser Schicht wird dabei durch die aufgewickelte dehnbare Laminatschicht verhindert. Die äußere FRNC-Schicht ist eine mechanisch widerstandsfähige Außenschicht, welche im Brandfall den Brand nicht fortleitet.

Besonders geeignet erwies sich, daß die Laminatschicht aus einer Kunststoff und Aluminium enthaltenden Mehrschicht­ folie besteht. Eine solche Folie ist einerseits dehnbar und behindert deshalb nicht die bei der Verzellung der darunter liegenden FRNC-Schicht entstehende Ausdehnung. Andererseits reflektiert die Alu-Schicht und leitet Wärme ab.

Ein mit diesem Außenmantel aufgebautes Kabel behält im Brandfall für lange Zeit, mindestens für 25 min seine Isolationsfestigkeit bei. Es bleibt dabei in gewissem Umfang formbeständig, so daß die Aderisolierung auch im Brandfall geschützt ist.

Ein besserer mechanischer Schutz im Brandfall ist dadurch möglich, daß der Außenmantel über einem geschlossenen Metallrohr angeordnet ist. Auch die Funktionsdauer (Standzeit) wird dann im Brandfall erhöht.

Besonders hohe Standzeiten ergeben sich dadurch, daß innerhalb eines Metallrohrs mindestens eine Papierwickel­ schicht angeordnet ist. Eine noch weitere Erhöhung der Standzeit ergibt sich dadurch, daß eine FRNC-Schicht zwischen dem Metallrohr und einer Papierwickelschicht angeordnet ist.

Bei einem besonders flammfesten Kabel ist vorgesehen, daß der Innenmantel von einer zwischen zwei Papierwickel­ schichten liegenden FRNC-Schicht gebildet ist.

Innerhalb eines den Sauerstoffzutritt verhindernden geschlossenen Außenmantels, insbesondere innerhalb eines Metallrohres, verkohlen die preisgünstigen Papierbänder. Sie behalten dabei ihre Form und sichern die Isolation der Adern gegenüber dem Metallrohr. Auch beim Aufbringen des Metallrohres bietet eine Papierwickelschicht des Innen­ mantels eine Schutzfunktion gegenüber der Preß- oder Schweißwärme.

Das Metallrohr ist vorzugsweise gewellt. Ein Wellrohr bietet zusätzlichen Hohlraum im Kabelinneren, wodurch die Wärmeleitung erschwert wird. Das Wellrohr liegt nur an einem geringen Teil der Umfangsfläche des Innenmantels an. Die in den äußeren Wellentälern des Wellrohrs befindlichen Bestandteile einer FRNC-Außenmantelschicht bieten auch nach der Verzellung einen bleibenden hohen Wärmeübergangswiderstand.

Die Erfindung wird anhand der Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten besonders vorteilhaften Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß aufgebaute Ader

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß aufgebautes Kabel.

Der Kupferleiter 2 der in Fig. 1 im Querschnitt gezeichne­ ten Ader 1 hat einen Durchmesser von 0,8 mm. Er ist mit einer 0,05 mm dicken Isolierung 3 aus Polyesterimid versehen. Darauf ist eine Schicht 4 aus vernetztem Polyolefin mit einer Wanddicke von 0,5 mm extrudiert. Mehrere dieser Adern werden in ein Nachrichtenkabel innerhalb verschiedener FRNC-Mäntel angeordnet. Im Brandfall ergaben sich je nach Mantelaufbau Standzeiten des Isolationserhalts von 10 bis 60 Min. Die dabei verzellende dickere Schicht 4 der Adern und deren Lackschicht blieb während dieser Zeit erhalten. Die nicht brennbaren Rückstände sicherten dabei den Isolationserhalt und den Aderabstand.

Eine besonders gute Flammfestigkeit wurde mit einem Mantelaufbau nach Fig. 2 erreicht, welcher zwei Adern 1 und 1 a nach Fig. 1 umgibt. Ein Innenmantel besteht aus der Papierbewicklung 5 (ca. 0,75 mm dick) als Kabelseelen­ bewicklung, einer aufextrudierten FRNC- Schicht 6 (ca.1 mm dick) aus einem Mehrstoffsystem mit u.a. ca 60% Aluminiumhydroxidfüllung und einer anschlie­ ßend aufgebrachten Papierbewicklung 7 (ca. 0,75 mm dick). Da der aus 0,3 mm dickem Blech mit einer Längsnaht geschweißte Stahlwellenmantel 8 den Zutritt von Sauerstoff zu den Papierbewicklungen 5 und 7 im Brandfall verhindert, kann das Papier lediglich verkohlen ohne dabei zu zerfallen. Die preisgünstig herstellbaren Papierbewick­ lungen 5 und 7 bilden gemeinsam mit der FRNC-Schicht 6 einen die Adern 1 und 1 a im Brandfall zuverlässig schützenden Innenmantel, welcher nicht zerfällt und einen hohen Wärmeübergangswiderstand bietet. Dabei ist die Isolation der Adern 1 und 1 a gegenüber dem Stahlwellrohr 8 gewährleistet.

Das biegsame Stahlwellrohr 8 leitet einerseits Wärme ab und bietet andererseits einen mechanischen Schutz der Adern 1 und 1 a gegen radial auf das Kabel einwirkende Kräfte, welche durch auf das Kabel fallende Teile verursacht werden können.

Ein mehrschichtiger Außenmantel ist mit den aufextrudier­ ten FRNC-Schichten 9 und 10 sowie mit einer Zwischenban­ dagierung 11 hergestellt. Die 1 bis 2 mm dicken FRNC- Schichten 9 und 10 bestehen aus einem Mehrstoffsystem mit etwa 60% Aluminiumhydroxid-Füllung.

Die Zwischenbandagierung 11 wurde aus einer Aluminium­ doppelverbundfolie hergestellt, bei welcher zwischen 15 µm dicken Aluminiumschichten eine 20 µm dicke Kunststoffschicht (PETP) angeordnet war.

Die die Wellentäler des Stahlwellrohrs 8 ausfüllende FRNC-Schicht 9 wird durch eine die Wärme ableitende und reflektierende Zwischenbandagierung 11 im Brandfall am Stahlwellrohr 8 gehalten, so daß die wärmeisolierende und kühlende Wirkung zumindest der FRNC-Schicht 9 im Brandfall lange aufrecht erhalten bleibt.

Mit einem Kabel nach Fig. 2 wurden beim Brandtest nach DIN VDE 0472 Teil 814 Standzeiten der Isolierung von mehr als 25min erreicht.

Claims (10)

1. Flammfestes Nachrichtenkabel mit einem aus feuerhemmendem Material bestehenden Außenmantel und mindestens einem darin geführten mehrschichtig isolierten elektrischen Leiter, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (2) unmittelbar von einer dünnen Schicht (3) aus einem hochtemperaturfesten Polymeren, insbesondere aus einem Polyesterimid, Polyetherimid, Polyamidimid oder Polyimid umgeben ist, und daß darauf eine vielfach dickere Schicht (4) aus einem weniger temperaturfesten Material mit einer Erweichungstemperatur von mehr als 140° aufgebracht ist.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weniger temperaturfeste Material ein halogenfreies Plastomer ist, welches mit im Brandfall Wasser abspaltendem Füllstoff, insbesondere Aluminiumhydroxid, gefüllt ist.

3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weniger temperaturfeste Material ein Elastomer, insbesondere ein vernetztes Polyethylen (VPE) ist.

4. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel aus einer Innenschicht (9) aus FRNC-Material, einer darauf gewickelten Laminatschicht (11) und einer Außenschicht (10) aus FRNC-Material besteht.

5. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Laminatschicht (11) aus einer Aluminium enthaltenden Mehrschichtfolie besteht, insbesondere aus einem Aluminium-Glasseidenband oder einem Aluminium-Kunststoffband.

6. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel über einem geschlossenen Metallrohr (8) angeordnet ist.

7. Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Metallrohrs (8) ein FRNC-Innenmantel (6) angeordnet ist.

8. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Metallrohrs (8) mindestens eine Papierwickelschicht (5, 7) angeordnet ist.

9. Kabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine FRNC-Schicht (6) zwischen dem Metallrohr (8) und einer Papierwickelschicht (5) angeordnet ist.

10. Kabel nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenmantel von einer zwischen zwei Papierwickelschichten (5, 7) liegenden FRNC-Schicht (6) gebildet ist.