DE69224016T2 - Zusammensetzung mit hohem Widerstand gegen Feuerausbreitung - Google Patents
Zusammensetzung mit hohem Widerstand gegen FeuerausbreitungInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft Stoffe, die sich wirkungsvoll der Ausbreitung eines Brandes widersetzen. Diese Stoffe können als Verkleidungsmaterial bei verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden und insbesondere bei Kabeln, die über eine bestimmte Zeit der großen Hitze eines Brandes widerstehen können müssen. Diese feuerbeständigen Kabel können sowohl elektrische und/oder Lichtleitfaserkabel zum Transport von Energie und/oder zur Informationsübertragung sein.
- Die die Leiter umgebende Isolier- und/oder Schutzverkleidung dieser der Ausbreitung des Feuers widerstehenden Kabel wird auf der Basis eines Polymers oder eines Copolymers hergestellt, wie für jedes andere übliche Kabel. Dieses Polymer oder Copolymer wird außerdem schwer entflammbar gemacht, damit seine ursprünglich mittelmäßige und nicht ausreichende Beständigkeit gegen Feuer für bestimmte Bedingungen zufriedenstellend wird.
- Die am häufigsten verwendeten Polymere oder Copolymere für die Verkleidung und/oder den Schutz von Kabeln sind die Polyolefine, und unter diesen das Polyäthylen. Diese Stoffe werden in bekannter Weise feuerhemmend, indem ein feuerhemmendes Material in das Polymer oder Copolymer eingefügt wird, das als Basis für die Verkleidung dient.
- Unter den feuerhemmenden Materialien sind insbesondere bekannt:
- - die Halogenderivate,
- - roter Phosphor oder Phosphorderivate, die auf die Kette des Basispolymers aufgepfropft sind,
- - metallische Hydroxide, insbesondere Magnesiumhydroxid und Aluminiumoxid-Trihydrat, die alleine oder in Verbindung mit Zinkborat verwendet werden.
- Diese Materialien führen zu einem Stoff mit einem zufriedenstellenden Verhalten gegenüber Feuer, weisen aber alle bestimmte Nachteile auf.
- So werden Halogenderivate fast nicht mehr verwendet aufgrund der giftigen und/oder korrosiven Rauchgase, die sie bei ihrem Verbrennen freisetzen. Der rote Phosphor und die Phosphorderivate können gefährlich sein, sind außerdem nicht einfach in der Handhabung und ihre Verwendung ist langwierig. Die metallischen Hydroxide müssen in großem Anteil in dem Stoff verwendet werden, um eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Feuer zu erreichen; außerdem können zumindest einige von ihnen, wie z.B. Aluminiumhydroxid, die gewünschte Eigenschaft der elektrischen Isolierung des Stoffes verschlechtern, der dann nur noch für die Schutzverkleidung von elektrischen Kabeln und nicht mehr für die Isolierverkleidung ihrer Leiter verwendbar ist.
- Viele Stoffe mit hoher Feuerbeständigkeit, die für den Schutz und die Isolierung von elektrischen Drähten und Kabeln verwendbar sind, sind bereits bekannt.
- Die Druckschrift US-A-4 387 176 beschreibt einen Stoff, der ein thermoplastisches Material, ein Basis-Silikon in Form eines Fluids oder eines Gummis, ein Salz eines Metalls der Gruppe IIA des periodischen Systems und ein im Basissilikon lösliches Silikonharz enthält, insbesondere ein MQ-Harz.
- Die Druckschrift US-A-4 273 691 beschreibt einen Stoff, der einen großen Prozentsatz an Polyolefin, 1 bis 20% Silikon und 1 bis 20% eines Salzes einer Carboxylsäure und eines Metalls der Gruppe IIA des periodischen Systems enthält.
- Die Druckschrift US-A-4 680 229 beschreibt einen Stoff, der eine Verbindung mit Oleofin-Basis, einen Silikongummi und eine organische Bleiverbindung aufweist, insbesondere ein dibasisches Bleiphthalat.
- Die Druckschrift EP-A-0 393 959 beschreibt einen Stoff, der ein Äthylen-copolymer mit einem oder mehreren Co- Monomeren enth#lt, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus den Alkylacrylaten, den Alkylmethacrylaten, der Acrylsäure, Methacrylsäure und Vinylacetat, einem Silikon und einer Füll-Ladung bestehend aus einer Verbindung eines Metalls der Gruppe IIA des periodischen Systems besteht, die aber weder ein Hydroxid noch wasserhaltig ist.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen neuen feuerbeständigen Stoff, der bei den oben erwähnten Anwendungen genutzt werden kann und verglichen mit den bekannten Stoffen einen wesentlich besseren Widerstand gegen Feuer aufweist.
- Der Stoff mit hohem Widerstand gegen die Ausbreitung von Feuer gemäß der vorliegenden Erfindung, der mindestens ein Isolations- und/oder Schutz-Polymer oder -Copolymer, das ursprünglich kein feuerhemmendes Material aufweist und unter diesen Bedingungen Basismaterial genannt wird, sowie ein Silikon und ein Calciumcarbonat aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß er weiter ein Salz eines Metalls enthält, das ausgewählt wird aus Blei, Mangan, Kobalt, Eisen, Nickel und Aluminium.
- Der Stoff gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt weiter mindestens eines der folgenden Merkmale:
- - das gewählte Metallsalz ist ein Stearat;
- - das gewählt Metall ist insbesondere Blei;
- - das Bleisalz ist auf der Basis von Carboxylsäure;
- - Das Bleisalz ist ein Bleisulfat;
- - der Stoff ist vernetzt;
- - der Stoff enthält vorzugsweise in Bezug auf 100 Gewichtsteile 45 bis 55 Teile des Basismaterials, 20 bis 40 Teile Calciumcarbonat, 10 bis 20 Teile Silikon und weniger als 5 Teile des gewählten Metallsalzes;
- - der Stoff enthält außerdem ein spezifisches Anwendungsmittel.
- Die vorliegende Erfindung betrifft weiter ein Kabel, das sich der Flammenausbreitung widersetzt und feuerbeständig ist, mit einem leitendem Kern, der von mindestens einer Isolier- und/oder Schutzhülle umgeben ist, die aus diesem Stoff besteht.
- Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend genauer erklärt und vervollständigt.
- Der Stoff mit hohem Widerstand gegen die Ausbreitung des Feuers wird ausgehend von einem Polymer oder einem Copolymer hergestellt, das in üblicher Weise für die elektrisschen Isolierbeschichtungen und/oder Schutzbeschichtungen verwendet wird, aber keine besondere Fähigkeiten in Bezug auf die gewünschte Feuerbeständigkeit aufweist. Diesem Material wird insbesondere ein Silikon, Kreide und ein Salz eines der oben erwähnten Metalle hinzugefügt, insbesondere ein Bleistearat.
- Während das Silikon, die Kreide und dieses Salz als solche getrennt keine besondere Fähigkeiten hinsichtlich der Feuerbeständigkeit aufweisen, und insbesondere nicht die gewünschte Eigenschaft, hat die Anmelderin festgestellt, daß ihre Zumischung zum Basis-Polymer oder Copolymer zu einem Stoff führt, dessen Verhalten gegenüber dem Feuer überraschend und deutlich verbessert ist im Vergleich zu bekannten und bisher verwendeten feuerhemmenden Stoffen.
- Die Basismaterialien gemäß der Erfindung werden ausgewählt aus den Polyolefinen, insbesondere Polyäthylen, Polypropylen, den Äthylen-Copolymeren (insbesondere EPDM, Äthylen- und Alkylacrylat-Copolymer, Äthylen- und Vinylacetat-Copolymer) und den Polymeren, auf die funktionale Gruppierungen aufgepfropft sind; Polybutylenterephthalat, Polymethylmethacrylat, die Polyamide und die Polycarbonate können ebenfalls als Basis der erfindungsgemäßen Stoffe verwendet werden.
- Das Silikon kann in Form eines Fluids oder eines Gummis verwendet werden. Dieser Begriff "Silikon" schließt die Polysiloxane ein, die ihre Vernetzung begünstigende Vinyl-Gruppierungen enthalten oder nicht.
- Die Füll-Ladung ist insbesondere Kreide, die umhüllt ist oder nicht.
- Das gewählte Metallsalz ist vorzugsweise ein Bleisalz und insbesondere Bleistearat, kann in einer Variante aber auch ein Bleisalz auf der Basis anderer Carboxylsäuren sein, wie z.B. ein Oleat, ein Palmitat oder ein Laurat, oder es kann ein Bleisulfat sein.
- Bekannte Anwendungsmittel, wie z.B. Weichmacher, Öl, Silan, Oxidationshemmer, UV-Schutz, können natürlich in der Mischung der vier Hauptbestandteile des Stoffs verwendet werden.
- Die Mischung und das oder die eventuellen Zusatzmittel können durch Peroxide, durch Bestrahlung oder durch Silan vernetzt werden.
- Vergleichsergebnisse der Feuerbeständigkeit, angegeben durch den Sauerstoffgrenzwert, wurden in den nachfolgenden Tabellen I und II für verschiedene Stoffe gemäß dem Stand der Technik und in Tabelle III für Stoffe gemäß der Erfindung angegeben. In diesen Tabellen wurden die Hauptbestandteile der Stoffe mit verschiedenen Konzentrationen angegeben, die in Gewichtsprozent angezeigt sind. Diese Stoffe können außerdem das eine oder andere der Anwendungsmittel aufweisen, wie sie oben erwähnt wurden, und zwar in geringer Konzentration. Diese Mittel sind nicht in den Tabellen aufgeführt. TABELLE I TABELLE II TABELLE III
- Die Copolymere (1) und (2) sind zwei verschiedene Copolymere von Äthylen und Alkylacrylat mit unterschiedlichen Anteilen an Acrylat.
- Die Ergebnisse der Tabellen I und II zeigen, daß die Feuerbeständigkeit des Äthylen-Copolymers alleine oder nur mit Kreide mittelmäßig ist. Sie beweisen die wesentliche Verbesserung, die durch den Zusatz von entweder Silikon und einer Verbindung eines Metalls des Gruppe IIA, wie z.B. eines Calciumcarbonats oder -stearats, oder in einer Variante von Silikon und einem Bleisalz erhalten wird. Die Tabelle III zeigt klar anhand von einigen Beispielen die besonders hohe Feuerbeständigkeit der erfindungsgemäßen Stoffe, wie dies ihr Sauerstoffgrenzwert von etwa 35 oder sogar mehr beweist.
- Außerdem sei erwähnt, daß die Vernetzung der Stoffe gemäß dieser Erfindung ihre Feuerbeständigkeit nicht oder nur sehr wenig verändert, während sie die Feuerbeständigkeit der Stoffe gemäß dem Stand der Technik merklich verringerte.
- Die Konzentrationen der vier Hauptbestandteile können natürlich von einem Stoff zum anderen variieren. Allgemein enthält ein Stoff gemäß der vorliegenden Erfindung in Bezug auf 100 Gewichtsteile mehr als 40 Teile Basismaterial, weniger als 40 Teile Calciumcarbonat, weniger als 30 Teile Silikon und weniger als 10 Teile Bleisalz.
Claims (11)
1. Gegen die Flammenausbreitung widerstandsfähiger Stoff, der
mindestens ein Polymer, das aus den Polyolefinen, dem
Polybutylenterephthalat, dem Polymethylmethacrylat, den Polyamiden und
den Polycarbonaten ausgewählt wird und ursprünglich kein
feuerhemmendes Material aufweist und unter diesen Bedingungen
"Basismaterial" genannt wird, und ein Silikon und ein
Calciumcarbonat aufweist, die in das Basismaterial eingefügt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß er weiter ein Salz eines Metalls
aufweist, das ausgewählt wird aus Blei, Mangan, Kobalt, Eisen,
Nickel und Aluminium und ebenfalls in das Basismaterial
eingefügt ist.
2. Stoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er in
Bezug auf 100 Gewichtsteile mehr als 40 Teile Basismaterial,
weniger als 40 Teile Calciumcarbonat, weniger als 30 Teile
Silikon und weniger als 10 Teile Bleisalz enthält.
3. Stoff nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß er in Bezug auf 100 Gewichtsteile 45 bis 55 Teile
Basismaterial, 20 bis 40 Teile Calciumcarbonat, 10 bis 20 Teile
Silikon und weniger als 5 Teile des gewählten Metallsalzes
enthält.
4. Stoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Basismaterial ein Polymer oder eine Mischung
von Polymeren ist und aufgepfropfte funktionale Gruppierungen
enthält.
5. Stoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß er mindestens ein Anwendungsmittel aufweist, das
aus einem Öl, einem Weichmacher, einem Oxidationshemmer, einem
UV-Schutz und einem Silan ausgewählt wird.
6. Stoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Basismaterial ein Polyolef in und insbesondere
ein Äthylen-Copolymer enthält.
7. Stoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Basismaterial ein thermoplastisches Material
ist, das aus den Polyolefinen, dem Polybutylenterephthalat, den
Polyamiden und den Polycarbonaten ausgewählt wird.
8. Stoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß er vernetzt ist.
9. Stoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Salz ein Stearat des gewählten Metalls ist.
10. Stoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das gewählte Metallsalz ausgewählt wird unter den
Bleisalzen auf der Basis von Carboxylsäuren, insbesondere
Bleistearat, und den Bleisulfaten.
11. Der Flammenausbreitung widerstehendes Kabel mit einem
leitendem Kern, der mit einer Isolier- und/oder Schutzhülle
versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus dem
Stoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 besteht.
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