DE3936682A1 - Hochtemperaturbestaendiges kabel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft hochtemperaturbeständige Kabel.

Kabel mit Isolationserhalt im Brandfall haben einen breiten Anwendungsbereich, so bspw. im Bauwesen für Rauchklappen, Feuerwehr-Aufzüge, Notenergieversorgung im Brandfalle u. dgl.

Für den Isolationserhalt wurden verschiedene Testverfahren entwickelt, so z. B. der VDE-Test für den Isolationserhalt bei Flammeinwirkung entsprechend dem Test IEC 331.

Für Bauzwecke wurde der Entwurf DIN 4102 Teil 12 entwickelt, welcher eine 30, 60 oder 90-minütige Funktionssicherheit eines Kabels nach Durchlaufen einer Einheitstemperaturkurve fordert; d. h. keine Ausbildung von Kurzschlüssen zwischen den Leitern; bei ca. 980°C nach der Einheitstemperaturkurve bei mindestens 90 min.

Eine erhöhte Flammfestigkeit von Kabeln kann durch die Ver­ wendung halogenhaltiger Flammhemmer oder halogenhaltiger Polymere, wie PVC od. dgl. aber auch durch Zumischen von hochhalogenhaltigen Flammhemmern zum Grundpolymeren erreicht werden. Insbesondere Chlor- und Bromverbindungen haben sich hier besonders bewährt. Diese Materialien spalten bei Erhitzung freies Halogen ab, das die Verbrennung hindert. Dieses freie Halogen ist jedoch toxisch, greift andere Materialien, bspw. Metalle, an und ist hochkorrosiv. Ferner neigen halogenhaltige Kunststoffe in erhöhtem Maße zu einer starken Rauchentwicklung während der Temperaturbelastung, die beim Löschen erheblich hindert und auch die Orientierung in brennenden Gebäuden stark erschwert bzw. unmöglich macht.

Auch kann kein halogenierter Kunststoff alleine einen Isolationserhalt vom mehr als 90 Min. gemäß dem DIN-Entwurf gewährleisten.

Demzufolge ist es erwünscht, halogenfreie hochtemperaturbe­ ständige Kabel zu haben, die über einen längeren Zeitraum eine zufriedenstellende Funktion im Brandfalle oder im Falle längerer thermischer Belastung sicherstellen.

Zu diesem Zweck wurde einerseits bereits vorgeschlagen, Kabel in Kabelkanälen aus Fibersilikat mit hervorragenden Wärmedämmeigenschaften einzuziehen und durch diese Umhüllung das Kabel vor Temperatureinflüssen zu schützen. Dieses Verfahren ist zwar wirksam, aber außerordentlich aufwendig und erfordert zusätzliche bauliche Maßnahmen. Ferner läßt sich dieser Schutz bei freiverlegten Kabeln nicht einsetzen.

Es wurden auch bereits Kabel mit guter Temperaturbeständig­ keit mit einer MgO-Isolation um die Leiterbahnen angeboten. Dieses Magnesiumoxid ist aber stark hygroskopisch und muß vor Feuchtigkeitszutritt geschützt werden, was sehr aufwen­ dige Abdichtmaßnahmen der Kabel im Bereich von Anschlüssen, Steckern u. dgl. erfordert. Das Kabel wird außerdem sehr schwer und inflexibel, sodaß keine zufriedenstellenden Krümmungsradien erreicht werden können. Derartige Kabel sind bspw. unter der Bezeichnung PYROTENAX von der Fa BICC im Han­ del erhältlich.

Zum Schutz der Leiter wurden auch Glimmerbandierungen vor­ geschlagen, da Glimmer ein sehr gutes Wärmeisolationsvermögen besitzt, aber ein inflexibles, blättchenförmiges Material ohne irgendeine Biegbarkeit ist. Bisher waren sog. "Mica­ tapes", also Glimmerbänder, im Handel, bei denen mittels nicht temperaturbeständiger flexibler Bindematerialien wie Epoxidkunststoffen die Glimmerplättchen zu einem flexiblen Bandmaterial gebunden wurden, die jedoch im Brandfalle schnell verbrannten und danach die Glimmerblättchen freisetzten.

Diese Glimmerblättchen ohne Bindemittel hielten keinerlei dynamischen Beanspruchungen stand und konnten ihre Schutz­ funktion nicht mehr erfüllen.

Weiterhin wurde auch versucht, andere anorganische Materia­ lien, als Schutz einzusetzen, so bspw. Glasfasergewebe, die als Bandierung eingesetzt wurden. Diese Glasfasergewebe hatten eine Temperaturfestigkeit von ca 500 bis 600°C und verbrannten sodann.

Weiterhin wurden auch Aluminiumhydroxid-gefüllte Kunststoffe für die Kabel eingesetzt, insbesondere als Adernumhüllung, wobei bei Erhitzung auf ca. 250°C. das Aluminiumhydroxid Wasser abspaltet, das die Verbrennung unterdrückt und zu einer Oxidmasse mit schlechten Wärmeleiteigenschaften umgewandelt wird. Nichtsdestoweniger war auch diese Kombination nicht ausreichend, um die erwünschte Langzeit- Temperaturbeständigkeit zu erzielen.

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, ein temperatur­ beständiges Kabel zu entwickeln, das hochflexibel und leichtgewichtig ist sowie keine Probleme bei der Handhabung aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß daduch gelöst, daß das hochtemperaturbeständige Kabel hochtemperaturbeständige Quarzfasern aufweist.

Es ist besonders bevorzugt, daß alle Gewebe/Bandierungen/Ge­ flechte des Kabels aus Quarzfaser bestehen, da daduch die notwendige Lagerhaltung für die Kabelbestandteile verringert werden kann.

Quarz ist als hochreines Siliziumdioxid bis auf über 1100 Grad Celsius beständig und besitzt ein sehr gutes Wärmere­ flexionsvermögen, wodurch die Flammbeständigkeit von Kabeln gegenüber den bisher verwendeten Gewebematerialien wie Glasgewebe oder auch Glimmmer erheblich verbessert wird. Quarz entwickelt keinen Rauch bei Temperaturbelastung und auch keine agressiven Abbauprodukte. Bevorzugt werden diese Quarzfasern als Flammbarriere in Form eines Geflechtes oder einer Bandierung verwendet, die direkt auf den Leitern auf­ gebracht sein kann und dann eine gegenseitige Berührung der Leiter im Brandfalle vermeidet oder auch als Schutzgeflecht unter dem Kabelmantel um eine Aderumhüllung aufgebracht sein. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn dieses Quarzmaterial in Form einer Bandierung mit 100%iger Bedeckung aufgebracht wird.

Selbstverständlich kann das Kabel in üblicher Weise mit weiteren flammhemmenden Materialien ausgerüstet sein, wie auch Glimmerprodukten, wie Glimmerbandierungen als Flamm­ schutz.

Es ist besonders bevorzugt, daß das Kabel halogenfreie Polymere aufweist, wodurch eine Qualmentwicklung im Brandfalle vermindert werden kann und auch das Auftreten giftiger/agressiver halogenhaltiger Gase vermieden werden kann.

Bevorzugt weist das Kabel eine mit mehr als 30 Gew% mit temperaturbeständigen Mineralien, wie SiO₂, Al(OH)₃ gefüllte Polymer-Aderumhüllung aufweist, wie bspw. eine Aderumhüllung aus Ethylen-Vinylacetat, gefüllt mit bis zu 80 Gew.% Alumi­ niumhydroxid.

Nachfolgend soll die Erfindung detaillierter anhand der einen Kabelquerschnitt durch eine erfindungsgemäßes Kabel darstel­ lenden einzigen Zeichnungsfigur näher erläutert werden, wobei die Erfindung keineswegs auf diese eine Ausführungsform be­ grenzt sein soll.

Ein vieradriges Kupferkabel mit miteinander verseilten ein- oder mehrdrähtigen Kupferleitungen 1 ist hier quer zur Ka­ bellängsachse geschnitten schematisch dargestellt. Es wurden übliche Zugentlastungsfäden, die bspw. aus Aramid oder auch Glas od. dgl. bestehen können, weggelassen, da sie für die Hochtemperaturbeständigkeit hier nicht wesentlich sind.

Die Leiter sind von einer an sich bekannten Isolation 2, wie Silicongummi oder auch Ethylen-Propylen-Gummi umgeben. Dieses Leiterbündel ist von der Aderumhüllung 3 aus nicht vernetz­ tem Ethylen-Vinylacetat umgeben, die mit 80% Aluminium-hy­ droxid gefüllt ist. Als Flammbarriere ist eine Quarz-faser­ bandierung 4 auf die Aderumhüllung aufgewickelt. Das Kabel ist sodann durch einen Mantel aus thermoplastischem halogen­ freiem Elastomeren nach außen abgeschlossen.

Selbstverständlich sind in beliebiger Weise Abwandlungen dieses Kabels innerhalb des Schutzbereiches möglich.

Claims (6)

1. Hochtemperaturbeständiges Kabel, dadurch gekennzeichnet, daß es hochtemperaturbeständige Quarzfasern aufweist.

2. Hochtemperaturbeständiges Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel Quarzfasern als Flammbarriere in Form eines Geflechtes oder einer Bandierung aufweist.

3. Hochtemperaturbeständiges Kabel nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichtet, daß das Kabel Glimmerprodukte als Flammschutz aufweist.

4. Hochtemperaturbeständiges Kabel nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel ha­ logenfreie Polymere aufweist.

5. Hochtemperaturbeständiges Kabel nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel eine mit mehr als 30 Gew% mit temperaturbeständigen Mineralien, wie SiO₂, Al(OH)₃ gefüllte Polymer-Aderumhüllung aufweist.

6. Hochtemperaturbeständiges Kabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aderumhüllung aus Ethylen- Vinylacetat, gefüllt mit bis zu 80 Gew.% Aluminiumhydroxid, besteht.