EP0809261A2 - Brandsicheres elektrisches Kabel oder brandsichere elektrische Leitung und Verfahren zur Herstellung - Google Patents

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EP0809261A2
EP0809261A2 EP97401017A EP97401017A EP0809261A2 EP 0809261 A2 EP0809261 A2 EP 0809261A2 EP 97401017 A EP97401017 A EP 97401017A EP 97401017 A EP97401017 A EP 97401017A EP 0809261 A2 EP0809261 A2 EP 0809261A2
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electrical
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Hans-Joachim Hübner
Gert Warden
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Alcatel SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0033—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables by electrostatic coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • 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 fire-proof electrical cable or a fire-proof electrical line with at least one wire having an electrical conductor and electrical insulation, at least one layer of a flame-retardant material and an outer jacket, and a method for producing such a fire-proof electrical cable or such a fire-proof electrical wire.
  • DE 39 19 502 A1 relates to a method for producing a fire-resistant electrical cable, in which the electrical conductor is wrapped in at least one layer with a mica-coated film or a corresponding tape made of a polymeric material. The wound conductor is then subjected to a temperature treatment and the polymer material is melted and optionally crosslinked. This results in electrical insulation which contains mica in a form parallel to the conductor surface.
  • a method for producing fire-proof insulation in which the continuous conductor is directly coated with a powdery mixture of a briefly non-melting component such as a low-melting glass and mineral substances such as mica or glass-ceramic mixtures and then a temperature treatment for the purpose of melting the binder and mechanical connection of the particles of the powdery mixture is subjected before the electrical plastic or rubber insulation is applied.
  • a briefly non-melting component such as a low-melting glass and mineral substances such as mica or glass-ceramic mixtures
  • the invention is based on the problem of specifying a fire-safe electrical cable or such an electrical line, which is simple and inexpensive to produce at a high production speed, and a corresponding production method.
  • the advantages that can be achieved by the invention are, in particular, that the flocking of an electrical conductor, a wire with electrical insulation or a stranding with multiple wires with the flame-retardant material enables high production speeds and the manufacture of the flame-retardant layer in one operation.
  • the application and drying of the adhesive can take place in a line with the extrusion of the electrical insulation and / or the outer jacket.
  • the cable according to the invention or the line according to the invention has good emergency running properties in the event of a fire, since the electrical insulation is maintained over a period of half an hour or more.
  • even surfaces with the smallest outside diameter can be reliably provided with a layer of flame-retardant material.
  • mica having good electrical insulation properties is used as the flame-retardant material even at high temperatures.
  • FIG. 1 shows a first embodiment
  • FIG. 2 shows a second
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a fire-proof electrical cable according to the invention
  • FIG. 4 shows the production of a fire-proof electrical cable or such a cable according to the invention.
  • the fire-safe electrical line 1 shown by way of example in FIG. 1 has an electrical conductor 3 to which a layer 5 of flame-retardant material 7 is directly applied by flocking the circumference of the electrical conductor 3, which is provided with an adhesive, with the powdery flame-retardant material 7, for example with mica. Electrical insulation 9 and an outer jacket 11 are arranged above this.
  • the electrical insulation 9 directly surrounds the electrical conductor 3.
  • a layer 5 of flame-retardant material 7 is applied to the wire 13 consisting of the electrical conductor 3 and the electrical insulation 9.
  • This layer 5 is by flocking the periphery of the insulation 9 provided with an adhesive with a powdered flame retardant material 7 such as. B. mica.
  • An outer jacket 11 is arranged over the layer 5.
  • the fire-proof electrical line 1 shown by way of example in FIG. 3 has three wires 13 stranded with one another around a filler 12. Each of the cores 13 has an electrical conductor 3 and an electrical insulation 9 lying thereover. As shown in FIG. 1, a layer of flame-retardant material can be provided between the electrical conductor 3 and electrical insulation 9. The formed from the three wires 13 Soul 14 is enclosed by an inner jacket 15 filling the gusset. A layer 5 of flame-retardant material 7 is formed over the inner jacket 15, in that the flame-retardant material 7 is applied to the circumference of the inner jacket 15 provided with an adhesive by flocking. To the outside, the line 1 is closed by an outer jacket 11.
  • 4 shows an example of a device for producing fire-proof electrical cables or lines.
  • 4 shows the application of a layer 5 of flame-retardant material 7 to an electrical conductor 3 as an example.
  • this method can also be used in the same way for the application of such a flame-retardant layer to a wire, to a twisted strand or any other strand.
  • a thin layer of an adhesive 23 is first applied to the electrical conductor 3 on all sides when it passes through the device, for example by means of an annular nozzle 21. As an adhesive 23 z. B.
  • a hot melt adhesive which is held in a container 25 by means of a heating device 27 in the molten state and is fed to the ring nozzle 21 by means of a suitable conveying device.
  • the electrical conductor 3 coated with the molten adhesive 23 passes through a flocking chamber 29.
  • the powdery flame-retardant material 7 is set in turbulence. If necessary under the influence of an electrostatic field, the electrical conductor 3 provided with the molten adhesive 23 is evenly flocked with the flame-retardant material 7 as it passes through the flocking chamber 29.
  • the flocking is not in one such flocking chamber 29, but with the help of a special flocking nozzle under the action of an electrostatic field.

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Abstract

Zur Herstellung eines brandsicheren elektrischen Kabels oder einer brandsicheren elektrischen Leitung mit zumindest einer einen elektrischen Leiter (3) und eine Isolierung (9) aufweisenden Ader (13), wenigstens einer Schicht (5) eines flammhemmenden Materials (7) und einem Außenmantel (11) wird auf eine mit der Schicht (5) flammhemmenden Materials (7) zu versehene Oberfläche ein Klebemittel (23) aufgebracht und im gleichen Arbeitsgang die Oberfläche mit dem flammhemmenden Material (7) beflockt. Durch dieses Verfahren sind auf einfache Art und Weise und mit hoher Fertigungsgeschwindigkeit brandsichere elektrische Kabel und Leitungen herstellbar, die im Brandfall noch über eine längere Zeit funktionstüchtig bleiben (Fig. 4).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein brandsicheres elektrisches Kabel oder eine brandsichere elektrische Leitung mit zumindest einer einen elektrischen Leiter und eine elektrische Isolierung aufweisenden Ader, wenigstens einer Schicht eines flammhemmenden Materials und einem Außenmantel, bzw. ein Verfahren zur Herstellung eines solchen brandsicheren elektrischen Kabels oder einer solchen brandsicheren elektrischen Leitung.
  • Aufgrund von spektakulären Brandfällen in Industrie- und Wohngebäuden, die zu erheblichen Sach- und
    Personenschäden geführt haben, hat man die Notwendigkeit erkannt, daß elektrische Kabel und Leitungen im Brandfall so lange wie möglich funktionstüchtig bleiben müssen, damit es nicht zu einem frühen Ausfall der allgemeinen Stromversorgung oder der Steuer- bzw. Fernmeldesysteme kommt. In derartigen Notfällen kommt es gerade darauf an, daß bestimmte Anlagen oder Einrichtungen auf jeden Fall weiter betrieben und Signale und Informationen zu Steuerzwecken auch im Brandfall noch übermittelt werden können.
  • Es sind bereits verschiedene elektrische Kabel und Leitungen vorgeschlagen worden, die zum Isolationserhalt im Brandfall mit besonderen Schichten ausgestattet sind. Diese Schichten sollen bei den im Brandfall auftretenden hohen Temperaturen noch über eine gewisse Zeit die Funktionsfähigkeit des Kabels bzw. der Leitung gewährleisten. So ist in der DE 28 00 688 C2 ein feuerbeständiges elektrisches Kabel beschrieben, bei dem jeder elektrische Leiter von einem Glimmerband und darüber von einer wärmebeständigen Gummiisolierung umgeben ist. Glimmerbänder weisen ein Trägerband auf, das auf zumindest einer Seite mit Glimmermaterial versehen ist. Glimmer hat auch bei den im Brandfall auftretenden hohen Temperaturen ausgezeichnete elektrische Isolationseigenschaften. Die Verwendung von Glimmerbändern zur Herstellung von feuerfesten Schichten hat allerdings den Nachteil, daß ihre Aufbringung die Fertigungsgeschwindkeit des Kabels bzw. der Leitung begrenzt und vergleichsweise aufwendig ist. Darüber hinaus sind Glimmerbänder nur zur Umwicklung von einen vergleichsweise großen Außendurchmesser aufweisenden elektrischen Leitern, Adern und dergleichen geeignet.
  • Die DE 39 19 502 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines feuerbeständigen elektrischen Kabels, bei dem der elektrische Leiter mit einer glimmerbeschichteten Folie oder einem entsprechenden Band aus einem polymeren Werkstoff in mindestens einer Lage umwickelt wird. Anschließend wird der umwickelte Leiter einer Temperaturbehandlung unterworfen und dabei der polymere Werkstoff aufgeschmolzen und gegebenenfalls vernetzt. Auf diese Weise ergibt sich eine elektrische Isolierung, die Glimmer in zur Leiteroberfläche parallel ausgerichteter Form enthält.
  • Aus der DE 30 07 341 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer brandsicheren Isolierung bekannt, bei dem der durchlaufende Leiter unmittelbar mit einem pulverförmigen Gemisch aus einer kurzzeitig nichtschmelzenden Komponente wie einem niedrigschmelzenden Glas und mineralischen Stoffen wie Glimmer oder Glas-Keramik-Gemischen beschichtet und anschließend einer Temperaturbehandlung zum Zwecke des Aufschmelzens des Bindemittels und der mechanischen Verbindung der Teilchen des pulverförmigen Gemisches unterworfen wird, bevor die elektrische Kunststoff- oder Gummiisolierung aufgebracht wird.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein einfach und mit hoher Fertigungsgeschwindigkeit kostengünstig herstellbares brandsicheres elektrisches Kabel bzw. eine solche elektrische Leitung sowie ein entsprechendes Herstellungsverfahren anzugeben.
  • Dieses Problem wird durch die Merkmale des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 6 gelöst, indem auf eine mit der Schicht flammhemmenden Materials zu versehene Oberfläche ein Klebemittel aufgebracht und im gleichen Arbeitsgang die Oberfläche mit dem flammhemmenden Material beflockt wird.
  • Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Beflockung eines elektrischen Leiters, einer eine elektrische Isolierung aufweisenden Ader oder eines mehrere Adern aufweisenden Verseilverbandes mit dem flammhemmenden Material hohe Fertigungsgeschwindigkeiten und die Fertigung der flammhemmenden Schicht in einem Arbeitsgang ermöglicht. So kann die Aufbringung und die Trocknung des Klebemittels in einer Linie mit dem Extrudieren der elektrischen Isolierung und/oder des Außenmantels erfolgen. Das erfindungsgemäße Kabel bzw. die erfindungsgemäße Leitung weist im Brandfall gute Notlaufeigenschaften auf, da die elektrische Isolation über einen Zeitraum von einer halben Stunde und mehr erhalten bleibt. Darüber hinaus können auch Oberflächen mit kleinstem Außendurchmesser zuverlässig mit einer Schicht flammhemmenden Materials versehen werden. Dabei ist für eine dichte Beflockung mit pulverförmigem, flammhemmendem Material bereits eine vergleichsweise kleine auf die Oberfläche aufgebrachte Menge an Klebemittel ausreichend, so daß die so hergestellte flammhemmende Schicht im Vergleich zu einer aus Glimmerbändern hergestellten flammhemmenden Schicht einen wesentlich geringeren Anteil nicht-flammhemmenden Materials aufweist.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich.
  • Für einen möglichst langen Erhalt der Isolation des elektrischen Kabels bzw. der elektrischen Leitung im Brandfall ist es vorteilhaft, wenn als flammhemmendes Material auch bei hohen Temperaturen gute elektrische Isolationseigenschaften aufweisendes Glimmer verwendet ist.
  • Um das flammhemmende Material möglichst gleichmäßig auf die mit dem Klebemittel versehene Oberfläche aufzubringen, ist es vorteilhaft, wenn das flammhemmende Material unter Einwirkung eines elektrostatischen Feldes aufgebracht wird.
  • Drei Ausführungsbeispiele von brandsicheren elektrischen Leitungen sowie eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 ein erstes, die Fig. 2 ein zweites und die Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen brandsicheren elektrischen Leitung sowie die Fig. 4 die erfindungsgemäße Herstellung eines brandsicheren elektrischen Kabels bzw. einer solchen Leitung.
  • Die in der Fig. 1 beispielhaft dargestellte brandsichere elektrische Leitung 1 weist einen elektrischen Leiter 3 auf, auf den unmittelbar eine Schicht 5 flammhemmenden Materials 7 durch Beflocken des mit einem Klebemittel versehenen Umfanges des elektrischen Leiters 3 mit dem pulverförmigen flammhemmenden Material 7, beispielsweise mit Glimmer, aufgebracht ist. Darüber sind eine elektrische Isolierung 9 und ein Außenmantel 11 angeordnet.
  • Bei der in der Fig. 2 dargestellten brandsicheren elektrischen Leitung 1 umschließt die elektrische Isolierung 9 den elektrischen Leiter 3 unmittelbar. Auf die aus dem elektrischen Leiter 3 und der elektrischen Isolierung 9 bestehende Ader 13 ist eine Schicht 5 flammhemmenden Materials 7 aufgebracht. Diese Schicht 5 ist durch das Beflocken des mit einem Klebemittel versehenen Umfangs der Isolierung 9 mit einem pulverförmigen flammhemmenden Material 7 wie z. B. Glimmer ausgebildet. Über der Schicht 5 ist ein Außenmantel 11 angeordnet.
  • Es ist ebenfalls möglich, in Kombination der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele sowohl unmittelbar über dem elektrischen Leiter 3 als auch zwischen dem Umfang der Ader 13 und dem Außenmantel 11 jeweils eine Schicht flammhemmenden Materials vorzusehen. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn die elektrische Isolierung 9 aus einem wärmebeständigen Werkstoff ausgebildet ist.
  • Die in der Fig. 3 beispielhaft dargestellte brandsichere elektrische Leitung 1 weist drei miteinander um einen Beilauf 12 verseilte Adern 13 auf. Jede der Adern 13 hat einen elektrischen Leiter 3 und eine darüber liegende elektrische Isolierung 9. Zwischen elektrischem Leiter 3 und elektrischer Isolierung 9 kann, wie in der Fig. 1 dargestellt ist, eine Schicht flammhemmenden Materials vorgesehen sein. Die aus den drei Adern 13 gebildete Seele 14 ist von einem die Zwickel füllenden Innenmantel 15 umschlossen. Über dem Innenmantel 15 ist eine Schicht 5 flammhemmenden Materials 7 ausgebildet, indem das flammhemmende Material 7 auf den mit einem Klebemittel versehenen Umfang des Innenmantels 15 durch Beflocken aufgebracht ist. Nach außen hin wird die Leitung 1 durch einen Außenmantel 11 abgeschlossen.
  • Die Fig. 4 zeigt beispielhaft eine Vorrichtung zur Herstellung von brandsicheren elektrischen Kabeln oder Leitungen. Dabei ist in der Fig. 4 als Beispiel das Aufbringen einer Schicht 5 aus flammhemmendem Material 7 auf einen elektrischen Leiter 3 dargestellt. Dieses Verfahren ist aber in gleicher Art auch für das Aufbringen einer solchen flammhemmenden Schicht auf eine Ader, auf einen Verseilverband oder einen anderen beliebigen Strang anwendbar. Zur Herstellung der einen elektrischen Leiter 3 umschließenden Schicht 5 flammhemmenden Materials 7 wird zunächst beim Durchlauf durch die Vorrichtung beispielsweise mittels einer Ringdüse 21 eine dünne Schicht eines Klebemittels 23 allseitig auf den elektrischen Leiter 3 aufgebracht. Als Klebemittel 23 wird z. B. ein Schmelzkleber verwendet, der in einem Behälter 25 mittels einer Heizvorrichtung 27 im schmelzflüssigen Zustand gehalten und mittels einer geeigneten Fördereinrichtung der Ringdüse 21 zugeführt wird. Im Anschluß an die Ringdüse 21 durchläuft der mit dem schmelzflüssigen Klebemittel 23 beschichtete elektrische Leiter 3 eine Beflockungskammer 29. In der Beflockungskammer 29 wird das pulverförmige flammhemmende Material 7 in Turbulenz versetzt. Gegebenenfalls unter Einwirkung eines elektrostatischen Feldes wird der mit dem schmelzflüssigen Klebemittel 23 versehene elektrische Leiter 3 beim Durchlauf durch die Beflockungskammer 29 mit dem flammhemmenden Material 7 gleichmäßig beflockt.
  • Es ist ebenfalls möglich, die Beflockung nicht in einer solchen Beflockungskammer 29, sondern mit Hilfe einer speziellen Beflockungsdüse unter Einwirkung eines elektrostatischen Feldes durchzuführen.

Claims (11)

  1. Brandsicheres elektrisches Kabel oder brandsichere elektrische Leitung mit zumindest einer einen elektrischen Leiter und eine elektrische Isolierung aufweisenden Ader, wenigstens einer Schicht eines flammhemmenden Materials und einem Außenmantel, dadurch gekennzeichnet, daß das flammhemmende Material (7) auf eine mit einem Klebemittel (23) versehene Oberfläche durch Beflocken aufgebracht ist.
  2. Kabel oder Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als flammhemmendes Material (7) Glimmer verwendet ist.
  3. Kabel oder Leitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5) flammhemmenden Materials (7) unmittelbar auf den elektrischen Leiter (3) aufgebracht ist.
  4. Kabel oder Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5) flammhemmenden Materials (7) auf die Ader (13) aufgebracht ist.
  5. Kabel oder Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer aus einer Mehrzahl von miteinander verseilten Adern gebildeten Seele, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5) flammhemmenden Materials (7) über der Seele (14) aufgebracht ist.
  6. Verfahren zur Herstellung eines brandsicheren elektrischen Kabels oder einer brandsicheren elektrischen Leitung mit zumindest einer einen elektrischen Leiter und eine elektrische Isolierung aufweisenden Ader, wenigstens einer Schicht eines flammhemmenden Materials und einem Außenmantel, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine mit der Schicht (5) flammhemmenden Materials (7) zu versehene Oberfläche ein Klebemittel (23) aufgebracht und im gleichen Arbeitsgang die Oberfläche mit dem flammhemmenden Material (7) beflockt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das flammhemmende Material (7) unter Einwirkung eines elektrostatischen Feldes aufgebracht wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als flammhemmendes Material (7) Glimmer verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5) flammhemmenden Materials (7) unmittelbar auf den elektrischen Leiter (3) aufgebracht wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5) flammhemmenden Materials (7) auf die Ader (13) aufgebracht wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Kabel oder die Leitung eine aus einer Mehrzahl von miteinander verseilten Adern gebildete Seele hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5) flammhemmenden Materials (7) über der Seele (14) aufgebracht wird.
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