EP0426190A2 - High-temperature resistant cable - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to high temperature resistant cables. Cables with insulation retention in the event of fire have a wide range of applications, for example in construction for smoke flaps, fire brigade lifts, emergency energy supply in the event of fire and the like. the like
- Increased flame resistance of cables can be achieved by using halogen-containing flame retardants or halogen-containing polymers, such as PVC or the like, but also by adding high-halogen-containing flame retardants to the base polymer.
- Chlorine and bromine compounds in particular have proven particularly useful here. When heated, these materials release free halogen, which prevents combustion. However, this free halogen is toxic, attacks other materials, e.g. metals, and is highly corrosive.
- halogen-containing plastics have an increased tendency to generate a lot of smoke during the temperature load, which considerably hinders extinguishing and also makes orientation in burning buildings very difficult or impossible.
- non-temperature-resistant flexible binding materials such as epoxy plastics
- aluminum hydroxide filled plastics were used for the cables, especially as a wire sheath, whereby when heated to approx. 250 o C. the aluminum hydroxide splits off water, which initially suppresses the combustion - the remaining aluminum compound is converted to an oxide mass with poor thermal conductivity.
- the object is achieved in that the high temperature resistant cable has high temperature resistant quartz fibers.
- all fabrics / bandings / braids of the cable are made of quartz fiber, since the necessary storage for the cable components can thereby be reduced.
- Quartz as a high-purity silicon dioxide, is stable up to over 1100 degrees Celsius and has a very good heat reflectivity, which considerably improves the flame resistance of cables compared to the previously used fabric materials such as glass fabric or mica. Quartz does not develop smoke when exposed to high temperatures, nor does it develop any aggressive degradation products.
- These quartz fibers are preferably used as a flame barrier in the form of a braid or banding, which can be applied directly to the conductors and then avoids mutual contact of the conductors in the event of a fire or can also be applied as a protective braid under the cable sheath around a wire sheath. It is particularly advantageous if this quartz material is applied in the form of a banding with 100% coverage.
- the cable can be used in the usual way other flame retardant materials, such as mica products, such as mica tapes as flame protection.
- the cable has halogen-free polymers, as a result of which the development of smoke in the event of a fire can be reduced and the occurrence of toxic / aggressive halogen-containing gases can also be avoided.
- the cable preferably has a polymer wire sheath filled with more than 30% by weight with temperature-resistant minerals such as SiO2, Al (OH) 3, such as a wire sheath made of ethylene vinyl acetate, filled with up to 80% by weight aluminum hydroxide.
- temperature-resistant minerals such as SiO2, Al (OH) 3, such as a wire sheath made of ethylene vinyl acetate, filled with up to 80% by weight aluminum hydroxide.
- a four-wire copper cable with stranded single or multi-wire copper lines 1 is shown schematically cut across the longitudinal axis of the cable.
- Conventional strain relief threads which can be made of aramid or glass or the like, for example, have been omitted, since they are not essential for the high-temperature resistance here.
- the conductors are surrounded by an insulation 2 known per se, such as silicone rubber or else ethylene-propylene rubber.
- This bundle of conductors is surrounded by the wire sheath 3 made of non-crosslinked ethylene-vinyl acetate with a 70% vinyl acetate content, which is filled with 80% aluminum hydroxide.
- a quartz fiber banding 4 is overlapping as a flame barrier wound on the wire sheath. The cable is then closed off from the outside by a jacket made of thermoplastic halogen-free elastomer (polyethylene).
- T route laying in a fire test
- E individual laying in a fire test
- St static screen - without influence on the fire behavior
- J installation cable f.
- Telecommunications systems JE installation cable f.
- Industrial electronics H insulating sleeve made of halogen-free material
- Type O Weight (kg / m) E30 / T E90 / E 09 NHxHx2x1.5mm2.E90 15.0 0.28 22 96 10th NHxHc3x1,5mm 2 .E90 15.3 0.3 28 96 PYRO SET FE 180 (VDE 0472) Values d. exam No. Type O (mm) Weight (kg / m) E30 / T E30 / E E60T E90 / E 11 NHxCHx4x50 / 25mm2.FE180 38.0 3.4 76 96 12 NHxHx5x10mm2.FE180 24.0 0.95 49 42 13 JH (St) H2x2x0.8mmFe 180 7.6 0.08 28 36
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Abstract
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.The invention relates to high temperature resistant cables. Cables with insulation retention in the event of fire have a wide range of applications, for example in construction for smoke flaps, fire brigade lifts, emergency energy supply in the event of fire and the like. the like
Für den Isolationserhalt wurden verschiendene Testverfahren entwickelt, so z.B. der VDE-Test für den Isolationerhalt bei Flammeinwirkung entsprechend dem Test IEC 331.Various test procedures have been developed to maintain insulation, e.g. the VDE test for insulation retention when exposed to flame in accordance with the IEC 331 test.
Es besteht auch der Entwurf der DIN 4102 (Deutsche Industrie Norm), vom Dezember 1989, Teil 12 für das Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen, hier insbesondere für den Funktionserhalt von elektrischen Kabelanlagen unter Brandbedingungen. Danach wird ein 30, 60 oder 90-minütiger Funktionserhalt eines Kabels nach Durchlaufen einer Einheitstemperaturkurve gefordert; d.h. das Kabel muß nach einer thermischen Belastung entsprechend einer Temperaturkurve gemäß DIN 4102 Teil 2/09.77; Abschnitte 6.2.1. und 6.2.3 bis 6.2.5.. in einem Brandkanal noch leitfähig sein und es darf kein Kurz-schluß aufgetreten sein.There is also a draft of DIN 4102 (German Industry Standard) from December 1989, Part 12 for the fire behavior of building materials and components, here in particular for maintaining the function of electrical cable systems under fire conditions. After that, a 30, 60 or 90-minute functional maintenance of a cable is required after passing through a standard temperature curve; i.e. after a thermal load, the cable must correspond to a temperature curve according to DIN 4102
Bisher war es nicht möglich, mit den bekannten Kabeln mit Nennspannungen bis 1 kV, für die diese DIN-Vorschrift ausgelegt ist, bei Einzelverlegung einen Funktionserhalt mit E 90 zu erhalten, also bei mehradrigen Kabeln die Vermeidung der Ausbildung von Kurzschlüssen zwischen den Leitern bei ca. 980°C nach der Einheitstemperaturkurve nach mindestens 90 min, so daß aufwendige andere Schirmmaßnahmen, wie bspw. bauliche Maßnahmen - das Vorsehen speziell isolierter und brandschutzgesicherter Kanäle - notwendig wurden.Until now it was not possible to maintain the function with E 90 with the known cables with nominal voltages up to 1 kV, for which this DIN regulation is designed, i.e. avoiding the formation of short circuits between the conductors with approx 980 ° C after the standard temperature curve after at least 90 minutes, so that complex other shielding measures, such as structural measures - the provision of specially insulated and fire-proof channels - became necessary.
Eine erhöhte Flammfestigkeit von Kabeln kann durch die Verwendung 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 währen der Temperaturbelastung, die beim Löschen erheblich hindert und auch die Orientierung in brennenden Gebäuden stark erschwert bzw. unmöglich macht.Increased flame resistance of cables can be achieved by using halogen-containing flame retardants or halogen-containing polymers, such as PVC or the like, but also by adding high-halogen-containing flame retardants to the base polymer. Chlorine and bromine compounds in particular have proven particularly useful here. When heated, these materials release free halogen, which prevents combustion. However, this free halogen is toxic, attacks other materials, e.g. metals, and is highly corrosive. In addition, halogen-containing plastics have an increased tendency to generate a lot of smoke during the temperature load, which considerably hinders extinguishing and also makes orientation in burning buildings very difficult or impossible.
Auch kann kein halogenierter Kunststoff alleine einen Isolationserhalt vom mehr als 90 Min. gemäß dem DIN-Entwurf gewährleisten.Also, no halogenated plastic alone can guarantee insulation retention of more than 90 minutes in accordance with the DIN draft.
Demzufolge ist es erwünscht, halogenfreie hochtemperaturbeständige Kabel zu haben, die über einen längeren Zeitraum eine zufriedenstellende Funktion im Brandfalle oder im Falle längerer thermischer Belastung sicherstellen.As a result, it is desirable to have halogen-free, high-temperature-resistant cables which ensure satisfactory operation in the event of a fire or in the event of prolonged thermal stress over a longer period of time.
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.For this purpose, it has already been proposed, on the one hand, to pull cables into fiber-silicate cable ducts with excellent thermal insulation properties and to protect the cable from the effects of temperature by means of this sheathing. Although this method is effective, it is extremely complex and requires additional structural measures. Furthermore, this protection cannot be used with cables laid free.
Es wurden auch bereits Kabel mit guter Temperaturbeständigkeit mit einer MgO-Isolation um die Leiter-bahnen angeboten. Dieses Magnesiumoxid ist aber stark dohygroskopisch und muß vor Feuchtigkeitszutritt geschützt werden, was sehr aufwendige 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 Handel erhältlich.Cables with good temperature resistance with MgO insulation around the conductor tracks have already been offered. But this magnesium oxide is strong dohygroscopic and must be protected against the ingress of moisture, which is very complex sealing measures for the cables in the area of connections, plugs and the like. required. The cable also becomes very heavy and inflexible, so that satisfactory radii of curvature cannot be achieved. Such cables are commercially available, for example, under the name PYROTENAX from BICC.
Zum Schutz der Leiter wurden auch Glimmerbandie-rungen vorgeschlagen, da Glimmer ein sehr gutes Wärmeisolationsvermögen besitzt, aber ein inflexibles, blättchenförmiges Material ohne irgendeine Biegbarkeit ist. Bisher waren sog. "Mica-tapes", (mica = Englisch "Glimmer") 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.To protect the conductors, mica tapes have also been proposed, since mica has very good heat insulation properties, but is an inflexible, flake-shaped material without any bendability. So far, so-called "mica tapes" (mica = English "mica"), ie mica tapes, were on the market, in which the mica flakes were bound to form a flexible tape material by means of non-temperature-resistant flexible binding materials, such as epoxy plastics, but which burned quickly in the event of a fire and then release the mica sheets.
Diese Glimmerblättchen ohne Bindemittel hielten keinerlei dynamischen Beanspruchungen stand und konnten ihre Schutzfunktion nicht mehr erfüllen.These mica flakes without a binder could not withstand any dynamic stress and could no longer fulfill their protective function.
Weiterhin wurde auch versucht, andere anorganische Materialien als Schutz einzusetzen, so bspw. Glasfasergewebe, die als Bandierung eingesetzt wurden. Diese Glasfasergewebe hatten eine Temperaturfestigkeit von ca 500 bis 600oC und verbrannten sodann.Attempts were also made to use other inorganic materials as protection, for example glass fiber fabrics which were used as banding. These glass fiber fabrics had a temperature resistance of about 500 to 600 o C and then burned.
Weiterhin wurden auch aluminiumhydroxidgefüllte Kunststoffe für die Kabel eingesetzt, insbesondere als Adernumhüllung, wobei bei Erhitzung auf ca 250oC. das Aluminiumhydroxid Wasser abspaltet, das die Verbrennung zunächst unterdrückt - die verbleibende Aluminiumverbindung wird und zu einer Oxidmasse mit schlechten Wärmeleiteigenschaften umgewandelt.Furthermore, aluminum hydroxide filled plastics were used for the cables, especially as a wire sheath, whereby when heated to approx. 250 o C. the aluminum hydroxide splits off water, which initially suppresses the combustion - the remaining aluminum compound is converted to an oxide mass with poor thermal conductivity.
Nichtsdesdoweniger war auch diese Kombination nicht ausreichend, um die erwünschte Langzeit-Temperaturbeständigkeit zu erzielen.Nonetheless, this combination was not sufficient to achieve the desired long-term temperature resistance.
Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, ein temperatur beständiges Kabel zu entwickeln, das hochflexibel und leichtgewichtig ist sowie keine Probleme bei der Handhabung aufweist.In contrast, it is an object of the invention to develop a temperature-resistant cable which is highly flexible and lightweight and has no handling problems.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß daduch gelöst, daß das hochtemperaturbeständige Kabel hochtemperaturbeständige Quarzfasern aufweist.The object is achieved in that the high temperature resistant cable has high temperature resistant quartz fibers.
Es ist besonders bevorzugt, daß alle Gewebe/Bandierungen/Geflechte des Kabels aus Quarzfaser bestehen, da daduch die notwendige Lagerhaltung für die Kabelbestandteile verringert werden kann.It is particularly preferred that all fabrics / bandings / braids of the cable are made of quartz fiber, since the necessary storage for the cable components can thereby be reduced.
Quarz ist als hochreines Siliziumdioxid bis auf über 1100 Grad Celsius beständig und besitzt ein sehr gutes Wärmereflektionsvermögen, wodurch die Flammbeständigkeit von Kabeln gegenüber den bisher verwendeten Gewebematerialien wie Glasgewebe oder auch Glimmer 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 aufgebracht 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 Quarz material in Form einer Bandierung mit 100%-iger Bedeckung aufgebracht wird.Quartz, as a high-purity silicon dioxide, is stable up to over 1100 degrees Celsius and has a very good heat reflectivity, which considerably improves the flame resistance of cables compared to the previously used fabric materials such as glass fabric or mica. Quartz does not develop smoke when exposed to high temperatures, nor does it develop any aggressive degradation products. These quartz fibers are preferably used as a flame barrier in the form of a braid or banding, which can be applied directly to the conductors and then avoids mutual contact of the conductors in the event of a fire or can also be applied as a protective braid under the cable sheath around a wire sheath. It is particularly advantageous if this quartz material is applied in the form of a banding with 100% coverage.
Selbstverständlich kann das Kabel in üblicher Weise mit weiteren flammhemmenden Materialien ausgerüstet sein, wie auch Glimmerprodukten, wie Glimmerbandierungen als Flammschutz.Of course, the cable can be used in the usual way other flame retardant materials, such as mica products, such as mica tapes as flame protection.
Es ist besonders bevorzugt, daß das Kabel halogen-freie Polymere aufweist, wodurch eine Qualmentwick-lung im Brandfalle vermindert werden kann und auch das Auftreten giftiger/agressiver halogenhaltiger Gase vermieden werden kann.It is particularly preferred that the cable has halogen-free polymers, as a result of which the development of smoke in the event of a fire can be reduced and the occurrence of toxic / aggressive halogen-containing gases can also be avoided.
Bevorzugt weist das Kabel eine mit mehr als 30 Gew% mit temperaturbeständigen Mineralien, wie SiO₂, Al(OH)₃ gefüllte Polymer-Aderumhüllung auf, wie bspw. eine Adernumhüllung aus Ethylen-Vinylacetat, gefüllt mit bis zu 80 Gew.% Aluminiumhydroxid.The cable preferably has a polymer wire sheath filled with more than 30% by weight with temperature-resistant minerals such as SiO₂, Al (OH) ₃, such as a wire sheath made of ethylene vinyl acetate, filled with up to 80% by weight aluminum hydroxide.
Nachfolgend soll die Erfindung detaillierter anhand der einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäßes Kabel darstellenden einzigen Zeichnungsfigur näher erläutert werden, wobei die Erfindung keineswegs auf diese eine Ausführungsform begrenzt sein soll.The invention is to be explained in more detail below with reference to the single drawing figure which represents a cross section through a cable according to the invention, the invention being in no way limited to this one embodiment.
Ein vieradriges Kupferkabel mit miteinander verseil-ten ein- oder mehrdrähtigen Kupferleitungen 1 ist hier quer zur Kabellängsachse geschnitten schema-tisch dargestellt. Es wurden übliche Zugentlastungs-fäden, die bspw. aus Aramid oder auch Glas od. dgl. bestehen können, weggelassen, da sie für die Hoch-temperaturbeständigkeit hier nicht wesentlich sind.A four-wire copper cable with stranded single or
Die Leiter sind von einer an sich bekannten Isola-tion 2, wie Silicongummi oder auch Ethylen-Propylen-Gummi umgeben. Dieses Leiterbündel ist von der Adernumhüllung 3 aus nicht vernetzter Ethylen-Vi-nylacetat mit 70% Vinylacetatanteil umgeben, die mit 80% Aluminiumhydroxid gefüllt ist. Als Flammbarriere ist eine Quarzfaserbandierung 4 überlappend auf die Adernumhüllung aufgewickelt. Das Kabel ist sodann durch einen Mantel aus thermoplastischem halogen-freiem Elastomeren (Polyethylen) nach außen abge-schlossen.The conductors are surrounded by an
Selbstverständlich sind in beliebiger Weise Abwand-lungen dieses Kabels innerhalb des Schutzbereiches möglich.Of course, modifications of this cable are possible within the protected area in any way.
Nachfolgend soll zur Verdeutlichung der Erfindung eine Brandprüfung nach dem Entwurf der DIN 4102 Teil 12 vom Dezember 1989 aufgeführt werden, der zeigt, daß die mit Quarzbandierungen armierten erfindungs-gemäßen Kabel in überraschender Weise hohe Funk-tionserhaltswerte lieferten, die den bekannten Kabeln nach dem Stand der Technik weit überlegen waren. Dabei wurden Kabel eingesetzt, die im wesentlichen dem Aufbau der in der einzigen Figur gezeigten Ausführungsform entsprachen.In order to clarify the invention, a fire test according to the draft of DIN 4102 Part 12 from December 1989 is to be listed below, which shows that the cables according to the invention reinforced with quartz tapes surprisingly provided high functional integrity values that the known cables according to the prior art were far superior to technology. Cables were used which essentially corresponded to the structure of the embodiment shown in the single figure.
In den nachfolgenden Tabellen bedeuten die Abkür-zungen folgendes:
T = Trassenverlegung im Brandversuch
E = Einzelverlegung im Brandversuch
St = statischer Schirm - ohne Einfluß auf das Brandverhalten
J = Installationskabel f. Fernmeldeanlagen
JE = Installationskabel f. Industrieelektronik
H = Isolierhülle aus halogenfreiem Werkstoff
2X = vernetztes Polyethylen
NH = Starkstromkabel m. Schirmung
C = konzentrischer Leiter aus Kupfer
HX = Isolierhülle od. Mantel aus vernetztem halogenfreien Polymer
N = Norm
CHH = zusätzlicher Schirm
Q = Stahldrahtgeflecht,
H = Isolierhülle od. Mantel aus halogenfreiem Polymer
AxBxCmm²= A =Anzahl der Adern
BxC= Leiterquerschnittsfläche
AxBxCmm = Aderzahl x Aderzahl x Leiterquerschnitt
rm = SilikonisolierungThe abbreviations in the following tables mean the following:
T = route laying in a fire test
E = individual laying in a fire test
St = static screen - without influence on the fire behavior
J = installation cable f. Telecommunications systems
JE = installation cable f. Industrial electronics
H = insulating sleeve made of halogen-free material
2X = cross-linked polyethylene
NH = power cable w. Shielding
C = concentric copper conductor
HX = insulating sleeve or jacket made of cross-linked halogen-free polymer
N = norm
CHH = additional screen
Q = steel wire mesh,
H = insulating sleeve or jacket made of halogen-free polymer
AxBxCmm² = A = number of wires
BxC = conductor cross-sectional area
AxBxCmm = number of cores x number of cores x conductor cross-section
rm = silicone insulation
Die Angabe >96 bedeutet, daß der Ofen nach 96 min. Test abgeschaltet wurde, obwohl das Kabel keinen Ausfall zeigte.The specification> 96 means that the oven after 96 min. Test was switched off, although the cable showed no failure.
Alle getesteten Kabel waren mit Quarzbandierung ausgerüstet und besaßen 4 Kupferleitungen, wobei die E30,E60 oder E90-Abkürzung hinter der Kabelspezifikation den geplanten Brandprüfungswert angeben, der aber durch die erfindungsgemäß gewählte Quarzbandierung meist übertroffen wird:
Aus obigem ist ersichtlich, daß alle Kabel eine sehr gute Brandfestigkeit zeigten, die bisherigen Kabeln gleicher Bauart, aber mit anderen Schutzmaterialien, überlegen ist.From the above it can be seen that all cables showed very good fire resistance, the previous cables of the same type, but with other protective materials, is superior.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
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ID=6392834
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE (1) | DE3936682A1 (en) |
Cited By (2)
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CN103928092A (en) * | 2013-09-29 | 2014-07-16 | 安徽宏源特种电缆集团有限公司 | High-temperature-resistant fireproof special cable used for aerospace |
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- 1989-11-03 DE DE19893936682 patent/DE3936682A1/en not_active Withdrawn
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- 1990-11-02 EP EP19900121020 patent/EP0426190A3/en not_active Withdrawn
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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EP0426190A3 (en) | 1991-11-27 |
DE3936682A1 (en) | 1991-05-08 |
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EP1045401B1 (en) | Flame-resistant cable |
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