NO841149L - Lavspenningskabel - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en lavspenningskabel som er mot-standsdyktig mot varme og som ikke sprer eller overfører branner, og særlig en elektrisk kabel som er varmebestandig og ikke-brannforplantende, og som inngår i den kategori av lav-spenningskabler som er kjent under betegnelsen "bygningskabler" ("buildingwires").

Størstedelen av kabler som kommer i den kategori

som er kjent under ovennevnte betegnelse, har lederovertrekk som er dannet av en PVC-basert sammensetning eller masse.

En ulempe med disse masser er at de er termoplastiske, og følgelig ikke i stand til å tilveiebringe noen formstabilitet under innvirkning av varme som kan komme til anvendelse på lederovertrekket.

Dette er en ulempe som kan forårsake alvorlige konsekvenser, og for å bli klar over dette faktum er det tilstrekkelig å tenke på farene for selve brukeren når det, for eksempel i forbindelse med en strømavtaker, som følge av en overoppheting som skriver seg fra en dårlig forbindelse av kablene med sistnevnte, skjer en mykning av lederovertrekkene.

I de kjente kabler hvor lederovertrekket er dannet av en termoplastisk masse basert på PVC, er det dessuten ikke mulig å ha verken noen betydelige ikke-brannforplantende egenskaper eller noen optimalisering av de mekaniske og isolerende egenskaper.

For å ha sådanne ikke-brannforplantende egenskaper, ville det i virkeligheten være nødvendig å innføre meget store mengder av mineralfyllstoffer i selve massen, og dette er ikke tenkelig da det ville redusere de mekaniske og isolerende egenskaper av massen - og følgelig av lederovertrekket - til uakseptable verdier.

Det har også vært foreslått kabler med et lederovertrekk som er fremstilt av en blanding som igjen er basert på PVC, men er tverrbundet ved hjelp av stråling. Selv om det

på denne måte var mulig å løse problemet med tilveiebringelse av formstabilitet til kabelens lederovertrekk - under innvirkning av varme, ble de andre problemer med ikke-forplantning av branner ikke løst, og heller ikke problemet med optimalisering av kabelens mekaniske og isolerende egenskaper.

For tverrbinding av de masser som danner lederover trekket av en kabel, var det i virkeligheten nødvendig å tilsette til massen et additiv valgt fra divinylbensen, polyallyl-dimetakrylåtestere og polyallyl-trimetakrylatestere, som for eksempel trimetylolpropan-trimetakrylat.

Disse additiver samvirker med mineralfyllstoffene

i massen såvel som med PVC-materialet under tverrbindingen

av sistnevnte, og når mengden av de i massen tilstedeværende mineralfyllstoffer økes, øker følgelig også uunngåelig mengden av de aktuelle additiver eller tilsetningsstoffer.

Disse tverrbindende additiver i PVC-materiålet har nå den ulempe at de reduserer massens isolerende egenskaper dersom de, slik det uunngåelig forekommer i praksis, fremdeles er til stede etter tverrbindingen av PVC-materialet, og følge-lig at de reduserer de dielektriske egenskaper av lederovertrekkene i en kabel som er dannet av en sådan masse.

For å begrense mengden av de tverrbindende stoffer som er til stede i massen, begrenses derfor mengden av mine-ralf yllstof fer , og kabler som har egenskapen med ikke-forplantning av branner, er følgelig ikke oppnåelige.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en lavspenningskabel som hører til kategorien "bygningskabler"

og har et PVC-basert overtrekk for lederen, ved hvilken det påtreffes en optimal motstand mot varme og mot enhver forplantning av branner, og en optimalisering både av de dielektriske egenskaper og av de mekaniske egenskaper.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en lavspenningskabel omfattende en leder med et ekstrudert overtrekk som omgir lederen, idet det ekstruderte overtrekk utgjøres av et primærovertrekk som er i kontakt med lederen, og av et sekundærovertrekk som omgir primærovertrekket, idet overtrekkene er dannet av en PVC-basert masse, hvilken kabel er kjennetegnet ved at primærovertrekket er av en termoplastisk masse, basert på PVC, som inneholder mineralfyllstoffer i mengder som er større enn 60 vektdeler i forhold til 100 vektdeler PVC, og at sekundærovertrekket er en masse basert på PVC som er tverrbundet ved hjelp av stråling.

Oppfinnelsen skal beskrives-nærmere i det følgende

i forbindelse med et ikke-begrensende utførelseseksempel under henvisning til tegningen hvis ene figur viser et

perspektivriss, med delvis fjernede partier, av en lengde av en kabel ifølge oppfinnelsen.

Slik det fremgår av figuren, omfatter kabelen en leder 1 som utgjøres av en eneste ledningstråd eller av flere tvinnede tråder, og som er omgitt av et overtrekk bestående av et ekstrudert primærovertrekk 2 som er dekket av et sekundærovertrekk 3, idet overtrekkene er tett forenet med hver-andre .

Primærovertrekket 2 er av en termoplastisk masse basert på PVC, og sekundærovertrekket 3 er dannet av en masse basert på PVC som er tverrbundet ved hjelp av stråling - og følgelig av en masse som forut for tverrbindingen inneholder de nødvendige additiver for denne operasjon.

Det skal nå gis en omtale av de generelle egenskaper som de PVC-baserte masser må ha for å danne primærovertrekket 2 og sekundærovertrekket 3 av kabelen ifølge oppfinnelsen.

De PVC-baserte masser for dannelse av primærovertrekket 2 er termoplastiske materialer og inneholder mineralfyllstoffer i sådanne mengder at de utstyrer overtrekket med de dielektriske egenskaper og egenskaper med hensyn til motstand mot brannforplantning, som er ønskelige. Spesielt er de mineralfyllstoffer som er til stede i den aktuelle masse, som består av kalsiumkarbonat, magnesiumkarbonat, kalsinert kaolin og blandinger av disse, til stede i en mengde som er større enn 60 vektdeler i forhold til 100 vektdeler PVC. Mengden av mineralfyllstoffer som er til stede i massen, ligger fortrinnsvis mellom 60 og 120 vektdeler, i forhold til 100 vektdeler PVC, slik at det oppnås en optimalisering av de dielektriske egenskaper for isolasjonen 2 og en motstand mot brannutbredelse.

For dannelse av sekundærovertrekket 3 inneholder de PVC-baserte masser et tverrbindingsstoff som er utvalgt blant stoffene divinylbensen, polyallyl-dimetakrylatestere og polyallyl-trimetakrylatestere, som for eksempel trimetylolpropan-trimetakrylat, i en mengde som ikke overskrider 16 vektdeler, i forhold til 100 vektdeler PVC, og mineralfyllstoffer i mengder som ikke overskrider 10 vektdeler i forhold til 100 vektdeler PVC.

Mineralfyllstoffene for den masse som danner sekun dærovertrekket 3, utgjøres dessuten av kalsiumkarbonat og av magnesiumkarbonat, og fortrinnsvis av den type som oppnås ved utfelling, dvs. som har en høy spesifikk overflate. Også blandinger av kalsiumkarbonat og magnesiumkarbonat, av de typer som oppnås ved utfelling, kan utnyttes som fyllstoffer i massen for dannelse av sekundærovertrekket.

I det følgende skal man nå, bare som eksempel, gi oppskriftene på en spesiell masse for overtrekket 2, og på en spesiell masse for overtrekket 3, for en kabel ifølge oppfinnelsen.

En masse for dannelse av primærovertrekket 2 i en lavspenningskabel ifølge oppfinnelsen har følgende oppskrift, 'idet komponentene er uttrykt i vektdeler:

En masse for dannelse av -sekundærovertrekket 3 i en lavspenningskabel ifølge oppfinnelsen har følgende oppskrift, idet komponentene er uttrykt i vektdeler:

Med de spesielle masser som er angitt ovenfor er

en lavspenningskabel ifølge oppfinnelsen blitt fremstilt ved å ekstrudere over lederen 1, samtidig eller med suksessive operasjoner, primærovertrekket 2 og massen for dannelse av sekundærovertrekket 3 etter utførelse av tverrbindingen ved hjelp av stråling.

Nærmere bestemt er lederen dannet av tretti tråder som hver har en diameter på 0,25 mm og som er slått eller tvinnet sammen idet de har et sammensatt tverrsnitt med et areal på 1,5 mm 2.

Primærovertrekket har en tykkelse på 0,7 mm, og det på dette anbrakte lag, som etter tverrbindingen ved hjelp av stråling vil utgjøre sekundærovertrekket 3, har en tykkelse på 0,1 mm, og under alle omstendigheter en tykkelse som ikke overskrider 15% av primærovertrekkets tykkelse.

Lederen, dekket av de ovenfor omtalte, ekstruderte lag, gjennomgikk stråling ved at den ble brakt til å passere gjennom en innretning av i og for seg kjent type som forsynte kabelen med en strålingsdose på 10 Mrad, for å tverrbinde kabelens sekundærovertrekk, og fremstillingshastigheten var av samme størrelsesorden som fremstillingshastigheten for de kjente kabler med et lederovertrekk som utgjøres i sin helhet av en PVC-basert, termoplastisk masse.

Med en kabel ifølge oppfinnelsen ble det utført eksperimentelle prøver, ifølge standarden CEI 20-11, for det formål å bestemme følgende verdier/egenskaper for lederovertrekket bestående av sammenstillingen av primær- og sekundærovertrekkene:

- verdiene av isolasjonskonstanten Ki ved 20°C uttrykt i

Mfi x km,

motstanden mot termokompresjon definert ved den klem-eller presskraft som må utøves på en flat prøve av et lederovertrekk opptatt ved en temperatur på 120°C, for å redusere tykkelsen til en verdi som er lik 60% av den

opprinnelige tykkelse, og

de mekaniske egenskaper med hensyn til bruddlast og brudd-forlengelse.

Med en kabel.ifølge oppfinnelsen ble det dessuten utført eksperimentelle prøver for å bestemme kapasiteten for opprettholdelse av formstabilitet ved høy temperatur, ved å henge opp en kabellengde inne i et kammer som ble oppvarmet til 200°C.

Avslutningsvis ble det utført prøver, ifølge standarden CEI 20-22, for å kontrollere motstanden mot brannforplantning eller brannspredning. Prøver ble også utført for å bestemme egenskapene ved kabelen ifølge oppfinnelsen med hensyn til motstanden mot kabelglidning inne i en kanal. For denne sistnevnte prøve ble en lengde på 50 m av en kabel ifølge oppfinnelsen innført i en stiv PVC-slange som var for-met på den måte som er angitt nedenfor, idet den hadde en innerdiameter på 3 0 mm og en lengde på 10 m.

Den formede slange hadde en konfigurasjon som var sammensatt av en brutt linje av like segmenter og med buede hjørner og var dannet ved sammenstilling av en S-form og en L-form. På den ytterende av kabelen som vendte mot den ene ytterende av slangen, ble påsatt den minimumskraft som var nødvendig for å trekke kabelen ut av slangen, ved å bringe kabelen til å gli inne i slangen.

For å vise de optimale egenskaper ved en kabel ifølge oppfinnelsen, som følge av den samtidige tilstede-værelse av et primær- og et sekundærovertrekk med de foran omtalte egenskaper, ble dessuten de foran angitte, eksperimentelle prøver for sammenlikningsformål utført for en kabel med et lederovertrekk som var utformet med bare den PVC-baserte, termoplastiske masse som benyttes for primærovertrekket i en kabel ifølge oppfinnelsen.

Identiske, eksperimentelle prøver ble utført for en kjent kabel med et lederovertrekk som i sin helhet var dannet av en PVC-basert, termoplastisk masse, og for en annen kjent kabel med et lederovertrekk som i sin helhet var dannet av en PVC-basert masse som var tverrbundet ved hjelp av stråling.

Den foran beskrevne kabel for sammenlikningsformål, og begge de kjente kabler som gjennomgikk de eksperimentelle prøver, hadde ledere som var identiske med lederen i kabelen ifølge den foreliggende oppfinnelse, og en tykkelse for lederovertrekket som var lik den totale sum av tykkelsene av primær-og sekundærovertrekkene i kabelen ifølge oppfinnelsen.

Resultatene av disse eksperimentelle prøver et gitt

i følgende tabell:

Etter å ha gjennomgått resultatene av de utførte prøver kan følgende betraktninger fremsettes: Først og fremst kan det innses at tilstedeværelsen av et sekundært, PVC-basert overtrekk som er tverrbundet ved hjelp av stråling, ikke forårsaket noen reduksjon av isolasjonskonstanten Ki i en kabel ifølge oppfinnelsen, slik det var mulig å vente ved observasjon av verdiene av isolasjonskonstanten for en kjent kabel med et lederovertrekk som i sin helhet er dannet av en PVC-basert masse som er tverrbundet ved stråling.

Det er riktig, slik det er mulig å trekke ut av beskrivelsen av den spesielle utførelsesform av en kabel ifølge oppfinnelsen, at de absolutte verdier av tykkelsen av sekundærovertrekket er ytterst redusert, men selv en sådan redusert tykkelse ville ha en innvirkning på verdien av isolasjonskonstanten for kabelens lederovertrekk.

Det faktum at det som er blitt angitt foran, ikke er verifisert, gir uttrykk for at det sekundære overtrekk i en kabel ifølge oppfinnelsen overraskende har optimale isola-sjonsegenskaper på tross av at det er dannet av en PVC-basert masse som er tverrbundet ved stråling.

Ut fra en undersøkelse av resultatene av de eksperimentelle prøver som er angitt i tabellen, finner man dessuten at alle de tidligere angitte, foreslåtte formål oppnås med en kabel ifølge oppfinnelsen.

For å avslutte, kan det med en kabel ifølge oppfinnelsen oppnås en god produksjonshastighet, på tross av beho-vet for tverrbinding av selve det sekundære overtrekk ved hjelp av stråling.

Fremstillingshastigheten for en kabel ifølge oppfinnelsen, uttrykt i meter pr. minutt, er i virkeligheten av samme størrelsesorden som fremstillingshastigheten for de kjente kabler med et lederovertrekk som er fremstilt av en PVC-basert, termoplastisk masse, mens derimot fremstillingshastigheten for de kjente kabler med et lederovertrekk av en PVC-basert masse som er tverrbundet ved stråling, vanligvis er 30% lavere.

Grunnen til dette skyldes ikke bare det faktum at tykkelsen av sekundærovertrekket for en kabel ifølge oppfin nelsen er liten, men det skyldes også det faktum at fraværet, eller de meget små mengder av mineralfyllstoffer som er til stede inne i dette, tillater at mengden av tverrbindings-stoffer for PVC-materialet kan holdes på et minimum, og følge-lig at dosen av strålingsenergi som må tilføres.også kan holdes på et minimum.

Selv om bare én utførelsesform ifølge oppfinnelsen er blitt vist og beskrevet, er det underforstått at også alle andre utførelser som kan avledes fra den oppfinneriske idé

og som en fagmann på området vil komme på, ligger innenfor oppfinnelsens ramme.

Claims (7)

1. Lavspenningskabel omfattende en leder med et ekstrudert overtrekk som utgjøres av et primærovertrekk som er i kontakt med lederen, og av et sekundærovertrekk som omgir primærovertrekket, idet overtrekkene er dannet av en PVC-basert masse, karakterisert ved at primærovertrekket er av en termoplastisk masse, basert på PVC, som inneholder mineralfyllstoffer i mengder som overskrider 60 vektdeler i forhold til 100 vektdeler PVC,' og at sekundærovertrekket er en masse basert på PVC som er tverrbundet ved hjelp av stråling.

2. Lavspenningskabel ifølge krav 1, karakterisert ved at mineralfyllstoffene i den PVC-baserte, termoplastiske masse for dannelse av primærovertrekket er inneholdt i en mengde som fortrinnsvis ligger mellom 60 og 120 vektdeler i forhold til 100 vektdeler PVC.

3. Lavspenningskabel ifølge krav 1, karakterisert ved at den PVC-baserte masse som er tverrbundet ved stråling og danner sekundærovertrekket, forut for tverrbindingen inneholder et tverrbindingsmiddel som er valgt fra stoffene divinylbensen, polyallyl-dimetakrylatestere og polyallyl-trimetakrylatestere, i mengder som ikke overskrider 16 vektdeler i forhold til 100 vektdeler PVC.

4. Lavspenningskabel ifølge krav 1, karakterisert ved at den PVC-baserte masse som er tverrbundet ved stråling og utgjør sekundærovertrekket, forut for tverrbindingen inneholder et tverrbindingsmiddel som utgjøres av trimethylolpropan-trimetakrylat.

5. Lavspenningskabel ifølge ett av kravene 1, 3 og 4, karakterisert ved at den PVC-baserte masse som er tverrbundet ved stråling og utgjør sekundærovertrekket, inneholder mineralfyllstoffer i en mengde som ikke overskrider 10 vektdeler i forhold til 100 vektdeler PVC.

6. Lavspenningskabel ifølge ett av kravene 1, 3, 4 og 5, karakterisert ved at mineralfyllstoffene som er inneholdt i den PVC-baserte masse som er tverrbundet ved stråling, er utfellings-mineralfyllstoffer.

7. Lavspenningskabel ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at sekundærovertrekkets tykkelse ikke overskrider 15% av primærovertrekkets tykkelse.