DK143005B - Fremgangsmaade til fremstilling af et boejeligt ikke-braendbart forbindelseskabel - Google Patents

Description

(11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 143005 DANMARK (»i) int. ci.3 h 01 b 7 / o a • (21) Ansøgning nr. 51 65/75 (22) Indleveret den 17· HOV. 1975 (24) Løbedag 17· riOV. 1975 (44) Ansøgningen fremlagt og fremlæggelsesskriftet offentliggjort den 9 * til S3? · 1 981

DIREKTORATET FOR

PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET (3°) P**itet begæret fra den

18. nov. 1974, 15525/74, CH

4. feb. 1975# 816/75, AT

(7i) SCHWEIZERISCHE ISOLA-WERKE, CH-4226 Breitenhach, CH.

(72> Opfinder: Werner Andres, Lerchenstraese 1, CH-4132 Muttenz, CH:

Ernst Diehi, Im Haengler, CH-4226 Breitenhach, CH: Werner Marti,

Breitgartenstrasse 20, CH-4226 Breitenhach, CH.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Internationalt Patent-Bureau.

(54) Fremgangsmåde til fremstilling af et bøjeligt, ikke-brændbart forbin« delseskabel.

Til elektriske ledningskabler i skinnekøretøjer og skibe stilles der større krav end til de kabler, der anvendes til normale installationsformål. Kablerne skal være modstandsdygtige over for olie såsom dieselolie, transformatorolie eller smøreolie. Kabelisolationerne må ikke flyde bort eller kunne deformere kraftigt, når de påvirkes af tryk fra monteringsbeslag eller forbindelsesklemmer ved de høje tempe- raturer, der kan forekomme i nærheden af maskinerne eller motorerne. De forekommende store overbelastninger stiller store krav til isolationsmaterialernes driftsmæssige temperaturbestandighed og til deres egenskabers temperaturuafhængig-hed, f.eks. temperaturuafhængigheden af den elektriske gennetns lagsstyrke og af de mekaniske egenskaber.

Af hensyn til de mennesker og de værdifulde ladninger, der transporteres af ··,; de pågældende transportkøretøjer og skibe, er driftssikkerheden af altoverskyggende, 2 143005 betydning. De kabler, der anvendes i disse befordringsmidler, må ikke være brændbare, således at de også i tilfælde af brand i deres nærhed opfylder deres formål.

Da pladsen er knap i trækkøretøjer og i skibe, er anvendelsen af et kabel desto mere fordelagtig jo mindre plads det kræver. Jo mindre diameteren for et kabel, der anvendes til et bestemt formål, kan holdes, des gunstigere er dets udlægning. Endvidere er et kabels bøjelighed af betydning for montagen, da det skal kunne bøjes omkring forholdsvis små radier uden anvendelse af specialværktøjer. Bøjeligheden begunstiges af en ringe isolationstykkelse, og det er særlig fordelagtigt, når bestemte lag i isolationens indre kan glide Vs- hinanden.

Elektriske kabler til jernbanekøretøjer skal kunne fungere ned til temperaturer på -30°C, og må heller ikke vedsålave temperaturer slå revner,der hvor bøjningerne findes. I forbindelse med kabler til skibe stilles der herudover store krav til modstandsdygtigheden over for fugt.

Hidtil har det til transportkøretøjer og skibe været tilladt at anvende kabler, der opfyldte forskrifterne fra det internationale jernbaneforbund. Et sådant kabel består f.eks. af en leder omspundet af bomuld og derover en isolation af butyl-kautsjuk, der er afdækket med en med et bånd omviklet adskillelsesfolie, og som bærer en imprægneret omfletning.

Som følge af at der anvendes butylkautsjuk, kan disse kabler ikke anvendes til temperaturer, der væsentligt overstiger 100°C. Netop i forbindelse med jem-banetrækkøretøjer bliver motorernes driftstemperatur imidlertid forhøjet i stadig større grad. I de fleste lande bliver motorer til jernbanetrækkøretøjer nutildags bestemt til klasse H, hvorefter der ifølge den Internationale Elektrotekniske Kom-mite's foreskrifter CEI nr. 349 kan optræde temperaturer på 220°C i det varmeste punkt i viklingen.

I og for sig kunne der opnås en højere temperaturbestandighed ved anvendelse af siliconekautsjuk i stedet for butylkautsjuk, men på grund af siliconekautsjuks utilstrækkelige modstandsdygtighed over for olie er dette umuligt. Når silicone-kautsjukken under indflydelse af olie kvælder, kunne enten et eventuelt omsluttende hylster blive ødelagt eller det omspundne kunne trænge ind i den mekanisk svække de isolation.

Fra USA-patentskrift nr. 3.425.865 kendes der et ikke-brændbart kabel, hvor der på en fleksibel leder er viklet et første lag, der indeholder glimmer, der er fastholdt på et glasfiberbånd af en siliconeharpiks, og et andet lag af temperaturbestandigt baneformet materiale. Desuden er der uden på disse lag anbragt en omfletning af fibermateriale.

I overensstemmelse hermed angår den foreliggende opfindelse en fremgangsmåde til fremstilling af et bøjeligt, ikke-brændbart forbindelseskabel, ved hvilken der på en fleksibel leder af aluminium, kobber, forniklet eller fortinnet kobber skruelinieformet vikles flere isolationsmaterialelag, hvoraf det U3005 3 første lag indeholder et med klæbende siliconeharpiks imprægneret, baneformet materiale med glimmer og fibre, der er temperaturbestandige indtil mindst 300°C, og det andet lag indeholder bånd af temperaturbestandig formstoffolie med overlappende og med hinanden sammenklæbede kanter, uden på hvilke isolationsmaterialelag,der anbringes en omfletning af fibermateriale.

Med den foreliggende opfindelse tilsigtes der tilvejebragt et ikke-brændbart, vandtæt kabel, der er mere bøjeligt og for en given strømbelastning kan have et mindre ydre tværmål end hidtil kendte kabler.

Til opnåelse heraf er fremgangsmåden ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at den klæbende siliconeharpiks er i den uhærdede tilstand, når isolationsmaterialelagene anbringes, at der som omfletning anvendes en krympegarnomfletning, og at kablet bringes på en forhøjet temperatur til samtidig hærdning af silicone-harpiksen og krympning af omfletningen.

Som følge af hærdningen af siliconeharpiksen overgår denne til en ikke klæbende tilstand til trods for, at den forbliver stærkt bøjelig. Da harpiksen bliver ikke-klæbende, kan det første isolationsmaterialelag, der indeholder glimmer, glide på det andet glatte isolationsmaterialelag, hvorved kablets bøjelighed bliver overordentlig stor.

Krympningen af omfletningen bevirker et forøget tryk i kablets indre, som dels virker befordrende for selve hærdningen af siliconeharpiksen, dels medfører en overordentlig stor tæthed af det isolationsmaterialelag, der indeholder siliconeharpiksen og glimmeret, således at dette lag bliver meget vandtæt. Endelig medfører krympningen, at kablet får et mindre ydre tværmål end et tilsvarende kendt kabel.

Kablet ifølge opfindelsen egner sig også ved udlægning af elektriske ledninger i højhuse og kernekraftværker og som ikke-brændbare telefonkabler. Det er i tilfælde af brand miljøvenligt, da det ikke afgiver giftige eller korroderende gasser, sådan som det f.eks. er tilfældet med polyvinylchlorid, som fraspalter chlorbrinte.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillet fleksibelt kabel, og fig. 2 en grafisk fremstilling af kablets yderdiameter som funktion af den tilladelige strømbelastning dels for et kendt kabel og dels for et ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillet kabel.

I fig. 1 er en fleksibel leder 1, fortrinsvis en litzetråd af kobber, skrueformet beviklet med flere lag 2a af et bånd af glinmerpapir og et baneformet materiale af indtil mindst 300°C temperaturbestandige, fortrinsvis ikke- 4 143005 brændbare fibre. Glimmerpapirbåndet er imprægneret med en klæbende siliconeharpiks, der i hærdet tilstand forbliver fleksibel. Antallet af lag retter sig efter den krævede prøvespænding. Lagene kan opvikles med samme eller modsat slåretning, og de enkelte viklinger kan være stødt sammen eller overlappe hinanden indbyrdes.

Det baneformede materiale kan være et væv eller et flor af fortrinsvis mineralske fibre, især et glassilkevæv. Glimmerpapiret kan f.eks. indeholde 10-50 vægtprocent, fortrinsvis 20-30 vægtprocent, cellulosefibre, der fortrinsvis har en Schopper-Riegler malningsgrad på 20-60. Som klæbende siliconeharpiks, der i B-til-standen, dvs. i uhærdet tilstand, anvendes til imprægnering, egner sig silicone-harpikser, der finder anvendelse til selvklæbende bånd, f.eks. produkterne SR 520, SK527 og SR 585, der markedsføres af General Electric Company eller produkterne Rhodorsil 4020 og 4085, der markedsføres af Usines Chimiques Rhone-Poulenc.

Den vigtigste bestanddel i disse produkter viser sig at være tetrakis-(tri-methylsilyl)- silikat hvis formel er SiCoSiCCH^)^]^· Laminatharpikser eller elastiske harpikser kommer ikke i betragtning. Siliconeharpiksen gennemtrænger det baneformede materiale og glimmerpapiret, og bevirker under indflydelse af tryk og varme en sammensmeltning af lagene. Den udgør i almindelighed ca. 30 vægtprocent af båndet. Båndet har normalt en tykkelse på ca. 0,15 mm, f.eks. 0,16 mm.

På mindst to lag 2a af dette bånd er der opviklet et lag 3a af en formstof-folie, der fortrinsvis er temperaturbestandig indtil mindst 300°C, således at f. eks. vindingerne overlapper hinanden med halvdelen. Til dette formål kommer i almindelighed ca. 0,0025 mm tykke folier af polyestere, f.eks. polyethylentereph-thalat, polyethylennaphthalat, polycarbonater eller celluloseacetat, polyimider eller polyhydantoiner i betragtning. Folielagene tjener som indre glidelag , der forbedrer fleksibiliteten og gør isoleringen vand- og gastæt. Sammenklæbningen af de indbyrdes overlappende områder af formstoffolierne kan tilvejebringes ved hjælp af egnede ved stuetemperatur klæbefrie klæbestoffer, som blødgøres i varmen og ved en kemisk reaktion sammenklæber folien vedvarende. Egnede klæbere f.eks. på basis af isocyanat-, esterimid- eller epoxidharpiks er fagmanden bekendte og kan fås i handlen.

Uden på formstoffolielaget 3a følger der igen mindstto lag 2b af det med siliconeharpiks imprægnerede bånd og et formstoffolie lag 3b og så fremdeles skiftevis .

På det yderste formstoffolielag, der i fig. 1 er betegnet med 3b, findes der en omfletning 4 af termisk krympeligt garn, f.eks. en krympeslange af polyestergarn.

Denne omfletning lakeres fortrinsvis med en højtemperaturbestandig kunstharpiks-lak, såsom en isocyanatlak eller lignende, for at gøre kablets overflade glat og slidfast, for at forhindre støv og snavs i at sætte sig fast og for at opnå den for opsætningen nødvendige evne til at glide.

5 143005

Da forbindelseskablets isolation ikke indeholder elastomere såsom butylkaut-sjuk eller siliconekautsjuk, har det et forholdsvis højt indhold af glimmer og kan derfor til en given spænding vælges tyndere end en sædvanlig anvendt elastomeriso-lation.

Nedenstående tabel og fig.2 tillader en sammenligning imellem et ifølge opfindelsen fremstillet kabel, kurve B, og et ovenfor omtalt kendt kabel, kurve A, der opfylder det internationale jernbaneforbund UIC's forskrifter.

Kendt kabel Kabel ifølge fig. 1_ Mærke- Tilladelig Ydre middeldia- Tilladelig Ydre middeldia- tvær- 2 strømbelast- meter [mm] strømbelast- meter [mm] snit[mm ] ning [a] ning £a] 2,5 18 6,7 25 7,2 6,0 31 7,9 50 8,6 16.0 75 10,7 100 10,6 35.0 150 15,1 200 14,0 70.0 250 19,4 310 17,5 120,0 385 23,7 435 22,0

Af disse tabelværdier, der er kurvesat i fig. 2, fremgår det, at den tilladelige strømbelastning i et ifølge opfindelsen fremstillet kabel ved et givet mærketværsnit er 25-40% større end i det kendte kabel, og at også den ydre diameter for det ifølge opfindelsen fremstillede kabel ved de høje mærketværsnit på trods af den stærkere tilladelige strømbelastning kan være mindre end det kendte kabels ydre diameter. Herved bliver det ifølge opfindelsen fremstillede kabel mere bøjeligt.

Da der som bekendt i første linie anvendes kabler med større mærketværsnit, er der herved også opnået en betydelig pladsbesparelse i kabelkanaleme.

Da det ifølge opfindelsen fremstillede kabel næsten ikke indeholder noget brændbart materiale, består det de i vedkommende normer foreskrevne brændbarheds-prøver, f.eks. den for jernbanekøretøjer gældende UIC-kodex 895 VE eller de for skibe gældende Lloyds-forskrifter, og ligeledes spændingsprøven i vand efter Lloyds-forskrifterne såvel som prøverne i koldt vejr ifølge de ovenfor nævnte normer.