EP0100829A2 - Halogen-free, fire-resisting cable continuing to function for a certain period in case of fire - Google Patents

Halogen-free, fire-resisting cable continuing to function for a certain period in case of fire Download PDF

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EP0100829A2
EP0100829A2 EP83105258A EP83105258A EP0100829A2 EP 0100829 A2 EP0100829 A2 EP 0100829A2 EP 83105258 A EP83105258 A EP 83105258A EP 83105258 A EP83105258 A EP 83105258A EP 0100829 A2 EP0100829 A2 EP 0100829A2
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    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/29—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame
    • H01B7/295—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame using material resistant to flame

Definitions

  • the invention relates to a cable of the type mentioned in the preamble of claim 1.
  • Such cables are primarily used in fire-endangering systems with a high concentration of people and property, if in the event of a fire there is no corrosive secondary damage e.g. should arise from halogens and the function maintenance of cables is necessary for a certain time ("emergency running properties").
  • DE-OS 28 47 810 describes a flame-resistant and electrical cable of the type mentioned, the individual conductors insulated with a thermoplastic or elastomer being surrounded by an asbestos coating.
  • the inner jacket also consists of an asbestos extrusion.
  • the "emergency running properties" required by a cable in the event of a fire are usually verified by a test in accordance with IEC 331.
  • the functionality of at least three hours is required on a sample with a flame exposure of 800 ° C.
  • this functionality test only relates to the insulation behavior of the cable to be tested, but not to the electrical transmission behavior in the LF range, for example when telephoning.
  • proper electrical transmission behavior in the NF range is at least as crucial and important as adequate insulation behavior.
  • the object of the invention is to provide a halogen-free, flame-retardant cable that has "emergency running properties" in the event of fire without the use of asbestos.
  • the cable should remain fully functional for at least three hours when exposed to a flame of 800 ° C (IEC test 331).
  • the cable according to the invention should have very good transmission behavior in the NF range, even in the event of a fire.
  • the conductor coating consists of at least two different components. A peeling and pressing of mica platelets into the wire insulation and thus a deterioration in the electrical transmission behavior both in the NF range and in relation to the insulation behavior is avoided.
  • an inner jacket made of a flame-retardant polymer mixture of metal oxide hydrates and other fillers it is even possible to use conventional, non-flame-retardant wire insulation materials, which ensure better electrical transmission properties.
  • the following structure has proven to be advantageous for the noise-blocking coating of the conductors.
  • Braiding is advantageous for smaller cross sections (for example 1.5 mm 2 ), while braiding is advantageous for larger cross sections.
  • a coated glass silk tape is also possible.
  • the coating consists of a halogen-free, flame-retardant polymer. It is crucial that this coating has an oxygen index of at least 40 (preferably 50). In the functional test carried out according to IEC 331 when exposed to flame, better insulation behavior was achieved at approx. 800 ° C than with the mica / glass silk coating specified under a).
  • a flame-retardant halogen-free polymer mixture with fillers and in particular metal oxide hydrates is used for the inner jacket, which is so highly filled that the oxygen index is at least 40. Materials which have an oxygen index of 50 are preferred.
  • the reinforcement is applied over the inner jacket. It preferably consists of a steel mesh. If a non-metallic version is required, a coated or uncoated fiberglass braid is possible as a reinforcement.
  • the outer jacket is made of a polymeric, halogen-free material. This material should be oil-resistant and, if necessary, waterproof.

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  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein halogenfreies, flammwidriges Kabel mit Funktionserhalt im Brandfall für eine bestimmte Zeit, mit mindestens einem Leiter, welche jeweils von einer isolierenden Polymerschicht und einer wärmefesten Schicht aus anorganischem Material umgeben und in eine einen Innenmantel bildende wärmefeste Füllschicht eingebettet sind, welche von einer Armierung umgeben ist, über welche eine einen Außenmantel bildende Umhüllung aufgebracht ist. Zur Lösung der Aufgabe, die Notlaufeigenschaften eines solchen Kabels im Brandfall zu verbessern, ist die die Leiter umgebende wärmefeste Schicht direkt auf den Leiter aufgebracht und besteht aus einer zunächst aufgewickelten Lage von Glimmer und einer darauf aufgeflochtenen oder aufgewickelten Lage aus Glasseide. Der Innenmantel besteht aus einem mit Füllstoffen und insbesondere mit Metalloxidhydraten gefüllten Polymermischung.The invention relates to a halogen-free, flame-retardant cable with functional integrity in the event of fire for a certain time, with at least one conductor, each surrounded by an insulating polymer layer and a heat-resistant layer made of inorganic material and embedded in a heat-resistant filler layer forming an inner jacket, which are embedded in a Reinforcement is surrounded, over which an envelope forming an outer jacket is applied. To solve the problem of improving the emergency running properties of such a cable in the event of a fire, the heat-resistant layer surrounding the conductor is applied directly to the conductor and consists of an initially wound layer of mica and a layer of glass silk braided or wound thereon. The inner jacket consists of a polymer mixture filled with fillers and in particular with metal oxide hydrates.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kabel der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.The invention relates to a cable of the type mentioned in the preamble of claim 1.

Solche Kabel werden vornehmlich in brandgefährdeten Anlagen mit hoher Personen- und Sachwertkonzentration eingesetzt, wenn im Falle eines Brandes keine korrosiven Sekundärschäden z.B. durch Halogene entstehen sollen und der Funktionserhalt von Kabeln für eine gewisse Zeit erforderlich ist ("Notlaufeigenschaften").Such cables are primarily used in fire-endangering systems with a high concentration of people and property, if in the event of a fire there is no corrosive secondary damage e.g. should arise from halogens and the function maintenance of cables is necessary for a certain time ("emergency running properties").

In der DE-OS 28 47 810 wird beispielsweise ein flammfestes und elektrisches Kabel der eingangs genannten Art beschrieben, dessen mit einem Thermoplast oder Elastomer isolierte Einzelleiter von einer Asbestumpressung umgeben sind. Ebenso besteht der Innenmantel aus einer Asbestumpressung.DE-OS 28 47 810, for example, describes a flame-resistant and electrical cable of the type mentioned, the individual conductors insulated with a thermoplastic or elastomer being surrounded by an asbestos coating. The inner jacket also consists of an asbestos extrusion.

Die Verarbeitung von Asbest gilt heute allgemein als gesundheitsschädlich, und man ist bestrebt, dieses Material durch andere Materialien zu ersetzen.The processing of asbestos is now generally considered to be harmful to health, and efforts are being made to replace this material with other materials.

Durch die US-PS 34 25 865 oder durch die DE-OS 30 07 341 sind Kabel bzw. Leiter ohne Innenmantel bekannt, bei welchen der Leiter mit anorganischen Beschichtungen versehen ist. Durch die DE-OS 22 49 940 ist es bekannt, daß hochgefüllte, insbesondere mit Metallhydroxyd gefüllte Polymergemische für flammwidrige Kabel geeignet sind. Diese bekannten Maßnahmen führen jedoch für sich allein nicht zur entscheidenden Verbesserung eines Kabels der eingangs genannten Art.From US-PS 34 25 865 or from DE-OS 30 07 341 cables or conductors without an inner jacket are known, in which the conductor is provided with inorganic coatings. From DE-OS 22 49 940 it is known that highly filled, in particular filled with metal hydroxide, polymer mixtures are suitable for flame-retardant cables. However, these known measures alone do not lead to the decisive improvement of a cable of the type mentioned.

Die von einem Kabel geforderten."Notlaufeigenschaften" im Brandfall werden üblicherweise durch einen Test nach der IEC 331 nachgewiesen. Hierbei wird an einem Muster bei einer Flammeinwirkung von 800°C eine Funktionsfähigkeit von mindestens drei Stunden gefordert. Diese Funktionsfähigkeitsprüfung bezieht sich jedoch nur auf das Isolationsverhalten des zu prüfenden Kabels, nicht jedoch auf das elektrische tbertragungsverhalten in NF-Bereich, beispielsweise beim Telefonieren. Ein einwandfreies elektrisches Übertragungsverhalten im NF-Bereich ist im Brandfalle zumindest genauso entscheidend und wichtig wie ein ausreichendes Isolationsverhalten.The "emergency running properties" required by a cable in the event of a fire are usually verified by a test in accordance with IEC 331. Here, the functionality of at least three hours is required on a sample with a flame exposure of 800 ° C. However, this functionality test only relates to the insulation behavior of the cable to be tested, but not to the electrical transmission behavior in the LF range, for example when telephoning. In the event of a fire, proper electrical transmission behavior in the NF range is at least as crucial and important as adequate insulation behavior.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein halogenfreies, flammwidriges Kabel zu schaffen, daß im Brandfall ohne Verwendung von Asbest "Notlaufeigenschaften" aufweist. Das Kabel soll bei einer Flammeinwirkung von 800°C noch mindestens drei Stunden voll funktionsfähig bleiben (IEC-Prüfung 331). Darüberhinaus soll das erfindungsgemäße Kabel ein sehr gutes Übertragungsverhalten im NF-Bereich auch im Brandfall aufweisen.The object of the invention is to provide a halogen-free, flame-retardant cable that has "emergency running properties" in the event of fire without the use of asbestos. The cable should remain fully functional for at least three hours when exposed to a flame of 800 ° C (IEC test 331). In addition, the cable according to the invention should have very good transmission behavior in the NF range, even in the event of a fire.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by the characterizing features of claim 1 or claim 2. Advantageous further developments result from the subclaims.

Die Verwendung einer Leiterbeschichtung mit warmesperrenden Eigenschaften erhöht bei dem erfindungsgemäßen Kabel die Spannungsfestigkeit unter Flammeinwirkung. Die Verwendung nur einer Schicht aus Glimmer oder Glasseide wäre nachteilig:

  • - Eine Glasseidenumflechtung schmilzt bei ca. 800°C; eine "Notlaufeigenschaft" ist somit nicht garantiert.
  • - Eine Glimmerbewicklung über die Ader kann zur Verschlechterung des elektrischen Überagngsverhalten führen, da bei den verwendeten Glimmerplättchen die Gefahr besteht, daß sie in die Aderisolierung eindringen können.
The use of a conductor coating with heat-blocking properties increases the dielectric strength under the influence of flame in the cable according to the invention. Using only one layer of mica or glass silk would be disadvantageous:
  • - A glass fiber braid melts at approx. 800 ° C; an "emergency running property" is therefore not guaranteed.
  • - A mica winding over the wire can lead to a deterioration in the electrical superior behavior, since there is a risk with the mica platelets used that they can penetrate into the wire insulation.

Entscheidend ist, daß die Leiterbeschichtung aus mindestens zwei unterschiedlichen Komponenten besteht. Ein Abblättern und Eindrücken von Glimmerplättchen in die Aderisolierung und damit eine Verschlechterung des elektrischen Übertragungsverhaltens sowohl im NF-Bereich als auch im Bezug auf das Isolaticnsverhalten wird vermieden. Durch die Verwendung eines Innenmantels aus einem flammwidrigen Polymergemisch aus Metalloxidhydraten und anderen Füllstoffen ist sogar die Verwendung konventioneller, nicht flammwidriger Aderisoliermaterialien möglich, welche bessere elektrische Übertragungseigenschaften gewährleisten.It is crucial that the conductor coating consists of at least two different components. A peeling and pressing of mica platelets into the wire insulation and thus a deterioration in the electrical transmission behavior both in the NF range and in relation to the insulation behavior is avoided. By using an inner jacket made of a flame-retardant polymer mixture of metal oxide hydrates and other fillers, it is even possible to use conventional, non-flame-retardant wire insulation materials, which ensure better electrical transmission properties.

Die Erfindung wird nachfolgend näher erläutert.The invention is explained in more detail below.

Das erfindungsgemäß aufgebaute Kabel besteht aus folgenden Aufbauelementen:

  • Leiter
  • Leiterbewicklung
  • Aderisolierung
  • Innenmantel
  • Armierung
  • Außenmantel
The cable constructed according to the invention consists of the following structural elements:
  • ladder
  • Conductor winding
  • Core insulation
  • Inner jacket
  • reinforcement
  • Outer jacket

Für die qärmesperrende Beschichtung der Leiter hat sich folgender Aufbau als vorteilhaft erwiesen.The following structure has proven to be advantageous for the noise-blocking coating of the conductors.

a) Zwei Lagen spiralförmig gewickeltes Glimmerpapier und darüber eine Lage Glasseidenumflechtung oder Bewicklung.a) Two layers of spirally wrapped mica paper and a layer of glass silk braiding or wrapping on top.

Eine Umflechtung ist vorteilhaft bei kleineren Querschnitten (beispielsweise bei 1,5 mm2), während eine Umspinnung bei größeren Querschnitten vorteilhaft ist.Braiding is advantageous for smaller cross sections (for example 1.5 mm 2 ), while braiding is advantageous for larger cross sections.

b) Als Alternative zu a) ist auch ein beschichtetes Glasseidenband möglich. Die Beschichtung besteht aus einem halogenfreien flammwidrigen Polymer. Entscheidend ist, daß diese 3eschichtung einen Sauerstoffindex von mindestens 40 hat (vorzugsweise 50). Bei der nach IEC 331 durchgeführten Funktionsprüfung bei Flammeinwirkung wurden bei ca. 800°C sogar ein besseres Isolationsverhalten erzielt als bei der unter a) angegebenen Glimmer/Glasseide-Beschichtung.b) As an alternative to a), a coated glass silk tape is also possible. The coating consists of a halogen-free, flame-retardant polymer. It is crucial that this coating has an oxygen index of at least 40 (preferably 50). In the functional test carried out according to IEC 331 when exposed to flame, better insulation behavior was achieved at approx. 800 ° C than with the mica / glass silk coating specified under a).

Für die Aderisolierung wurden außer mit VPE auch gute Ergebniss mit mineralisch gefüllten vernetzten Pölyolefinen erzielt. Bevorzugt wird ein EPR/VPE-Copolymerverschnitt, der nach üblichen Verfahren vernetzt wird.For core insulation, good results were achieved with mineral-filled cross-linked polyolefins in addition to VPE. An EPR / VPE copolymer blend which is crosslinked by customary processes is preferred.

Für den Innenmantel wird ein flammwidriges halogenfreies Polymergemisch mit Füllstoffen und insbesondere Metalloxidhydraten verwendet, welches so hochgefüllt ist, daß der Sauerstoffindex mindestens 40 beträgt. Bevorzugt werden Materialien, die einen Sauerstoffindex von 50 aufweisen.A flame-retardant halogen-free polymer mixture with fillers and in particular metal oxide hydrates is used for the inner jacket, which is so highly filled that the oxygen index is at least 40. Materials which have an oxygen index of 50 are preferred.

Über dem Innenmantel ist die Armierung aufgebracht. Sie besteht vorzugsweise aus einem Stahlgeflecht. Falls eine nichtmetallisc Ausführung gewünscht wird, ist ein beschichtetes oder unbeschichtetes Glasseidengeflecht als Armierung möglich.The reinforcement is applied over the inner jacket. It preferably consists of a steel mesh. If a non-metallic version is required, a coated or uncoated fiberglass braid is possible as a reinforcement.

Der Außenmantel besteht aus einem polymeren, halogenfreien Material. Dieses Material soll ölbeständig und gegebenenfalls wasserfest sein.The outer jacket is made of a polymeric, halogen-free material. This material should be oil-resistant and, if necessary, waterproof.

Sehr gute Ergebnisse wurden mit der halogenfreien Polymermischung erzielt, wie sie durch die DE-OS 28 49 940 bekannt sind.Very good results were achieved with the halogen-free polymer mixture, as are known from DE-OS 28 49 940.

Claims (9)

1. Halogenfreies, flammwidriges Kabel mit Funktionserhalt im Brandfall für eine bestimmte Zeit, mit mindestens einem Leiter, welche jeweils von einer isolierenden Polymerschicht und einer wärmefesten Schicht aus anorganischem Material umgeben und in eine einen Innenmantel bildende wärmefeste Füll schicht eingebettet sind, welche von einer Armierung umgebei ist, über welche eine einen Außenmantel bildende Umhüllung aufgebracht ist, dadurch zekennzeichnet, daß die die Leiter umgebende wärmefeste Schicht direkt auf die Leiter aufgebracht ist und aus einer zunächst aufgewickelten Lage von Glimmer und einer darauf aufgeflochtenen oder aufgewickelte: Lage aus Glasseide besteht und daß der Innenmantel aus eine: mit Füllstoffen und insbesondere Metalloxidhydraten gefüllt Polymermischung besteht.1. Halogen-free, flame-retardant cable with functional maintenance in the event of fire for a certain time, with at least one conductor, each surrounded by an insulating polymer layer and a heat-resistant layer made of inorganic material and embedded in a heat-resistant filler layer forming an inner jacket, which is reinforced by a reinforcement is encircled, over which a covering forming an outer jacket is applied, characterized in that the heat-resistant layer surrounding the conductor is applied directly to the conductor and consists of an initially wound layer of mica and a braided or wound layer thereon: layer of glass silk and that the inner jacket consists of a polymer mixture filled with fillers and in particular metal oxide hydrates. 2. Halogenfreies, flammwidriges Kabel mit Funktionserhalt im Brandfall für eine bestimmte Zeit, mit mindestens einem Leiter, welche jeweils von einer isolierenden Polymerschich und einer wärmefesten Schicht aus anorganischem Material um geben und in eine einen Innenmantel bildende wärmefeste Füllschicht eingebettet sind, welche von einer Armierung umgeben ist, über welche eine einen Außenmantel bildende Umhüllung aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Leiter umgebende wärmefeste Schicht direkt auf die Leiter aufgebracht ist und aus einem aufgewickelten, mit einem halogenfreien, flammwidrigen Polymermaterial beschichteten Glasseidenband besteht, und daß der Innenmantel aus einem mit Füllstoffen und insbesondere Metalloxidhydraten gefüllten Polymergemisch besteht.2. Halogen-free, flame-retardant cable with function maintenance in the event of fire for a certain time, with at least one conductor, each of an insulating polymer layer and a heat-resistant layer of inorganic material around and in a heat-resistant inner jacket Filling layer are embedded, which is surrounded by a reinforcement, over which a covering forming an outer jacket is applied, characterized in that the heat-resistant layer surrounding the conductors is applied directly to the conductors and from a wound glass fiber tape coated with a halogen-free, flame-retardant polymer material consists, and that the inner jacket consists of a polymer mixture filled with fillers and in particular metal oxide hydrates. 3. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymergemisch der Beschichtung einen Sauerstoffindex von mindestens 40 hat.3. Cable according to claim 2, characterized in that the polymer mixture of the coating has an oxygen index of at least 40. 4. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aderisolierung aus einem mineral.isch gefüllten vernetzten Polyolefinmaterial besteht.4. Cable according to one of claims 1 to 3, characterized in that the core insulation consists of a mineral.isch filled cross-linked polyolefin material. 5. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aderisolierung aus einem Verschnitt von Polymeren und/oder Mischpolymeren des Ethylens besteht, vorzugsweise EPR, EVA und PE. -5. Cable according to claim 4, characterized in that the core insulation consists of a blend of polymers and / or copolymers of ethylene, preferably EPR, EVA and PE. - 6. Kabel nacheinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenknzeichnet daß das flammwidrige Polymergemisch des Innenmantels aus einem halogenfreien mineralisch hochgefüllten Material mit einem Sauerstoffindex von mindestens 40 besteht.6. Cable according to one of claims 1 to 5, characterized in that the flame-retardant polymer mixture of the inner jacket consists of a halogen-free, mineral-filled material with an oxygen index of at least 40. 7. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung aus einem Stahlgeflecht besteht.7. Cable according to one of claims 1 to 6, characterized in that the reinforcement consists of a steel mesh. 8. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung aus einem Glasseidengeflecht besteht.8. Cable according to one of claims 1 to 6, characterized in that the reinforcement consists of a glass fiber mesh. 9. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß das Glasseidengeflecht mit einem halogenfreien, flammwidrigen Polymer beschichtet ist.9. Cable according to one of claims 1 to 8, characterized in that the glass silk braid is coated with a halogen-free, flame-retardant polymer.
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