SE464436B

SE464436B - ELECTRICAL OR OPTICAL CABLE

Info

Publication number: SE464436B
Application number: SE8502532A
Authority: SE
Inventors: S Richter
Original assignee: Kabelmetal Electro Gmbh
Priority date: 1984-05-24
Filing date: 1985-05-23
Publication date: 1991-04-22
Also published as: BE902490A; SE8502532L; FR2565024B1; FR2565024A1; ZA853930B; SE8502532D0

Description

464 436 10 15 20 25 30 35 2 högre temperaturer föredraget isoler- och mantlings- material för elektriska kablar och ledningar, men dess insatsmöjligheter har gränser, beroende på ma- terialets förhållandevis ringa mekaniska hållfasthet, speciellt vidarerivningshållfasthet och bindnings- hållfasthet. Av detta skäl har man redan, för för- bättring av silikongummihöljets fysikaliska egenskaper, kombinerat detta material med en folie av värmebe- ständigt material (DE-OS 28 10 986). En sådan folie, särskilt om den består av metall, försämrar emellertid kabelns eller ledningens flexibilitet, frånsett det faktum, att den i en silikongummimantel inbäddade folien föga bidrager till det mekaniska skyddet av det däröver befintliga mantelskiktet. De exempelvis inom bergsbruket ställda kraven vad avser värmebe- ständighet, antändbarhet samt nötningshållfasthet och beständighet gentemot oljor och kemikalier, kan denna kända kabel sålunda icke uppfylla. 464 436 10 15 20 25 30 35 2 higher temperatures preferred insulation and sheathing material for electrical cables and wires, but its possibilities of use have limits, due to the relatively low mechanical strength of the material, especially tear-off strength and bonding strength. For this reason, in order to improve the physical properties of the silicone rubber casing, this material has already been combined with a foil of heat-resistant material (DE-OS 28 10 986). However, such a foil, especially if it consists of metal, impairs the flexibility of the cable or conduit, apart from the fact that the foil embedded in a silicone rubber sheath does little to contribute to the mechanical protection of the overlying sheath layer. The known cable can thus not meet the requirements set in mining, for example, with regard to heat resistance, flammability and abrasion resistance and resistance to oils and chemicals.

Utgående från denna teknikens ståndpunkt har uppfinningen till ändamål att finna en möjlighet till att göra kablar eller ledningar för överföring av energi eller signaler "brandsäker“, så att man över en längre tid kan räkna med funktionsbibehållande, vartill uppfinningen skall sörja för att dessa kablar och ledningar när det krävs också tål förhöjda mekaniska påkänningar. Ändamålet uppnås enligt uppfinningen därigenom, att åtminstone ytterskiktet av denna mantel helt eller delvis består av ett strålningsförnätat polyuretan.Based on the state of the art, the object of the invention is to find a possibility to make cables or wires for transmission of energy or signals "fireproof", so that one can count on a long-term maintenance of function, to which the invention should ensure that these cables and The object is achieved according to the invention in that at least the outer layer of this jacket consists wholly or partly of a radiation-crosslinked polyurethane.

Denna åtgärd uppfyller de uppställda kraven utan vidare.This measure meets the set requirements without further ado.

Det förnätade polyuretanet bildar ett flamhämmande, slutet hölje, som vid brand icke droppar och därför icke ger någon möjlighet åt de därunder befintliga ytterligare skikten i kabeln att smälta i elden. För brandfallet betyder detta, att branden inskränks till tändflammans pâverkningsområde och att branden slocknar omedelbart efter tändflammans borttagande eller slock- 10 15 20 25 30 35 464 436 3 nande. Branden vidareföres därför icke, i motsats till de hittills kända utförandena.The crosslinked polyurethane forms a flame retardant, closed casing, which does not drip in case of fire and therefore does not allow the additional layers of the cable below to melt in the fire. For the event of a fire, this means that the fire is reduced to the area of application of the ignition flame and that the fire is extinguished immediately after the removal or extinguishing of the ignition flame. The fire is therefore not continued, in contrast to the hitherto known embodiments.

Då det förnätade polyuretan-skyddshöljet, exem- pelvis bildande det yttre mantelskiktet av en elektrisk eller optisk kabel, icke smälter bort och snabbt slocknar, är dessutom rökutvecklingen väsentligt mindre än vid jämförbara kablar eller ledningar med silikon- eller etylen-vinylacetat-sampolymer (EVA)-isolering utan förnätat polyuretanhölje eller vid de normala neopren-slamledningarna.In addition, since the crosslinked polyurethane protective cover, for example forming the outer sheath layer of an electric or optical cable, does not melt away and quickly goes out, the smoke generation is significantly less than with comparable cables or wires with silicone or ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA). ) -insulation without crosslinked polyurethane casing or at the normal neoprene sludge lines.

För uppnående av uppfinningens syften är varierande bastyper av polyuretan lämpade, förutsatt att de är förnätbara med strålningspåverkan. Av de olika PUR-ty- perna har dock en s k etertyp visat sig vara den för- delaktigaste, då en sådan typ jämte den övriga, för uppfinningen nödvändiga egenskapsbilden är speciellt resistent mot bakterieangrepp och är hydrolysfast.To achieve the objects of the invention, various base types of polyurethane are suitable, provided that they are crosslinkable with radiation exposure. Of the various types of PUR, however, a so-called ether type has proved to be the most advantageous, as such a type, together with the other properties necessary for the invention, is particularly resistant to bacterial attack and is hydrolysis-resistant.

Det har också visat sig vara särskilt lämpligt att man vid vidareförande av uppfinningstanken uppbygger höljet i flera skikt. I detta fall behövs då blott ett yttre tunt skyddshölje av det strålningsförnätbara polyuretanet, medan höljet självt väsentligen kan vara av ett annat lämpligt material. Ett för detta ändamål särskilt lämpat material är exempelvis silikon- gummi, som är lämpat som isolering, fyllmantel och liknande för dröjtemperaturer upp till l80°:. Därvid väntas den höga temperaturerna komma icke från ledarens strömbelastning utan från omgivningens strålningsvärme.It has also been found to be particularly suitable for the casing to be built up in several layers when the inventive idea is continued. In this case, only an outer thin protective cover of the radiation-crosslinkable polyurethane is needed, while the cover itself may be substantially of another suitable material. A material particularly suitable for this purpose is, for example, silicone rubber, which is suitable as insulation, filler jacket and the like for delay temperatures up to 180 ° :. In this case, the high temperatures are not expected to come from the current load of the conductor but from the radiant heat of the surroundings.

Då silikongummi normalt är lätt brännbart, har det vid genomföring av uppfinningen visat sig lämpligt att göra gummit svårantändbart medelst motsvarande normala tillsatser. Samma åtgärd kan dessutom med fördel vidtagas för polyuretan-höljet enligt uppfin- ningen.Since silicone rubber is normally easily flammable, in carrying out the invention it has been found suitable to make the rubber non-flammable by means of corresponding normal additives. The same measure can also be advantageously taken for the polyurethane casing according to the invention.

Polyuretan-skyddshöljets (höljenas) väggtjocklek är väsentligen diameterberoende och avhängig insats- området. För värmebeständiga, svårantändbara men flexib- 464 436 10 15 20 25 30 35 4 la ledningar, som används exempelvis på eller i mobila apparater eller verktyg inom berghanteringsområdet, har vid uppfinningens vidareförande - vid lednings- diametrar på upp till ca 20 mm - sådana väggtjocklekar visat sig lämpligast som ligger mellan 0,2 och 0,8 mm, företrädesvis 0,4-0,6 mm. Vid större lednings- diametrar eller vid särskilt höga mekaniska påkänningar kan polyuretan-mantlar med väsentligt större vägg- tjocklekar användas, t ex 4 mm. I dessa fall räcker det dock med att endast förnäta mantelns ytterzon, t ex över en tjocklek av över 0,4-0,6 mm. Härvid er- hålles samma effekt som uppnås vid en fullständig förnätning av hela mantelväggstjockleken. En sådan väggtjocklek på ytterhöljet räcker till för såväl ståndhållande mot de förväntade pâkänningarna vid installation, såsom dragning av kabeln eller ledningen över vassa kanter, slag, tryck osv, som till stånd- hållande mot påkänningar i drift, såsom värmetryck eller skavning genom kontinuerliga skakningar. Är flera elektriska parter hopkablade med varandra eller om kärnan i en kabel är bildad av knippen eller skikt av optiska ledare eller parter, så omsluter man lämp- ligen detta förband på avrundande vis med ett gemensamt hölje, såsom med en s k innermantel. Vid uppfinningens vidareförande består denna innermantel av ett silikon- gummi, eventuellt i flamhämmande utförande, som i sin tur är omgiven av det slutna höljet av det förnätade polyuretanet enligt uppfinningen, men innermanteln kan också bestå av polyuretan, företrädesvis ett strål- ningsförnätat polyuretan.The wall thickness of the polyurethane protective cover (covers) is essentially diameter-dependent and depends on the insert area. For heat-resistant, non-flammable but flexible pipes, which are used, for example, on or in mobile devices or tools in the field of rock handling, in the continuation of the invention - at pipe diameters of up to about 20 mm - such wall thicknesses proved to be most suitable which is between 0.2 and 0.8 mm, preferably 0.4-0.6 mm. For larger pipe diameters or for particularly high mechanical stresses, polyurethane jackets with significantly larger wall thicknesses can be used, eg 4 mm. In these cases, however, it is sufficient to crosslink the outer zone of the jacket, for example over a thickness of more than 0.4-0.6 mm. In this case, the same effect is obtained as is achieved with a complete crosslinking of the entire mantle wall thickness. Such a wall thickness of the outer casing is sufficient for both withstanding the expected stresses during installation, such as pulling the cable or wire over sharp edges, blows, pressures, etc., as well as for withstanding stresses in operation, such as thermal pressure or continuous shaking. If several electrical parts are wired together or if the core of a cable is formed by bundles or layers of optical conductors or parts, this connection is suitably enclosed in a rounding manner with a common casing, such as with a so-called inner sheath. In the continuation of the invention, this inner jacket consists of a silicone rubber, possibly in a flame-retardant design, which in turn is surrounded by the closed housing of the crosslinked polyurethane according to the invention, but the inner jacket can also consist of polyurethane, preferably a radiation-crosslinked polyurethane.

Såsom redan anförts, räcker redan ett förhållan- devis tunt förnätat polyuretanskikt till att säkerställa skyddet av kärnan mot yttre mekaniska påkänningar.As already stated, a relatively thinly crosslinked polyurethane layer is already sufficient to ensure the protection of the core against external mechanical stresses.

Speciellt hårda omgivningsbetingelser kan dock ibland motivera att på det yttre polyuretan-skyddshöljet anordnas en armering, t ex i form av ett flätverk eller en trådlindning, varvid man som drag- eller 10 15 20 25 30 35 464 436 5 stötfasta material kan använda metaller, men också plast eller kombination av båda materialen.Particularly harsh environmental conditions can, however, sometimes justify arranging a reinforcement on the outer polyurethane protective cover, for example in the form of a braid or a wire winding, whereby metal or shock-resistant materials can be used as tensile or shock-resistant materials. but also plastic or a combination of both materials.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande under hänvisning till fig 1 - 4, som visar tvärsnitt av utföringsexempel enligt uppfinningen.The invention is described in more detail in the following with reference to Figs. 1-4, which show cross-sections of exemplary embodiments according to the invention.

I fig l visas en värmebeständig elektrisk ledning, vars ledare 1 består av förtennade kopparträdar, varvid det nominella ledartvärsnittet uppgår till t ex 1,5 mm2. Ledarisoleringen 2 består av ett flamsäkert in- ställt silikongummi, som övertäcks av ett yttre skydds- hölje 3 av ett strålningsförnätat polyuretan. Detta skyddshölje kan i särskilt stor utsträckning tåla påfrestningar, speciellt är det slagsegt. Genom strål- ningsförnätningen överföres den i sig smältbara termo- plasten till en osmältbar elastomer, som såsom slutet hölje icke avdroppar ens vid brandtemperatur och sålunda icke ger någon möjlighet åt det under skyddshöljet befintliga silikongummit att senare smälta i ett från skyddshöljet befriat område. Genom att enligt upp- finningstanken inga förstärkande eller temperatur- hämmande inlägg behövs, är kablarna eller ledningarna högflexibla. Detta har exempelvis också vid fast för- läggning inom berghanteringsområdet den fördelen, att sådana ledningar kan lätt förläggas även i trånga passager och är lämpade för anslutning av rörliga delar. Därutöver kan medelst de fintrâdiga kopparledarna 1 av svängningsbrott föranledda ledningsskador undvikas.Fig. 1 shows a heat-resistant electrical line, the conductor 1 of which consists of tinned copper trees, the nominal conductor cross-section amounting to, for example, 1.5 mm2. The conductor insulation 2 consists of a flame-retardant set of silicone rubber, which is covered by an outer protective cover 3 of a radiation-crosslinked polyurethane. This protective cover can withstand a particularly high degree of stress, it is especially impact-resistant. Through the radiation crosslinking, the perishable thermoplastic is transferred to an indigestible elastomer, which as a closed casing does not drip even at fire temperature and thus does not allow the silicone rubber present under the protective casing to later melt in an area free from the protective casing. Because, according to the inventive concept, no reinforcing or temperature-inhibiting inserts are needed, the cables or wires are highly flexible. This also has the advantage, for example, in the case of fixed installation within the rock handling area, that such lines can easily be laid even in narrow passages and are suitable for connecting moving parts. In addition, by means of the fine-wire copper conductors 1 caused by oscillation failure, conductor damage can be avoided.

I fig 2 visas ett annat utföringsexempel, nämligen en 4-partsledning med ett nominellt ledartvärsnitt på t ex 2,5 mmz för högsta mekaniska krav i flamfast utförande. Här är de enskilda parterna 4 omgivna närmast av en silikongummiisolering 5, och dessa parter är hopslagna med varanda. Över detta förband, som even- tuellt kan vara omgivet av en öppen eller sluten hållar- spiral, är anbragt en innermantel 6 som gemensamt partshölje. Enligt uppfinningen består denna innerman- tel 6 av silikongummi, som utåt är ömgiven av ett 464 10 15 20 25 30 35 436 6 skyddshölje 7 av ett förnätat polyuretan. Lämpligen är parterna (4/5) rörligt anordnade i manteln 6.Fig. 2 shows another embodiment, namely a 4-part conductor with a nominal conductor cross-section of, for example, 2.5 mmz for the highest mechanical requirements in the flame-retardant design. Here, the individual parts 4 are most closely surrounded by a silicone rubber insulation 5, and these parts are joined together. Above this connection, which may possibly be surrounded by an open or closed holder spiral, an inner jacket 6 is arranged as a common party casing. According to the invention, this inner jacket 6 consists of silicone rubber, which is outwardly surrounded by a protective cover 7 of a crosslinked polyurethane. Suitably the parts (4/5) are movably arranged in the jacket 6.

Det gemensamma partshöljet (innermantel 6) har jämte avrundning av kärnan också uppgiften att tjäna som en stoppning, varigenom motståndsförmágan hos denna ledning gentemot slag- och tryckpåkänningar ökar. Samma syfte tjänar också, vidare, den åtgärden att det yttre skyddshöljet framställs av ett skummat eller förnätat polyuretan.The common party casing (inner jacket 6), in addition to rounding the core, also has the task of serving as a padding, whereby the resistance of this conduit to impact and compressive stresses increases. The same purpose also serves, furthermore, the measure that the outer protective cover is made of a foamed or crosslinked polyurethane.

Ett flerledar- eller flerpartsutförande visas i fig 3. Här är optiska parter 8, exempelvis fasta eller ihåliga parter, sammanfattade till ett knippe och omgivna av en hållarspiral 9. Däröver finns det gemensamma höljet 10 av ett svårantändligt silikongummi, och detta hölje 10 är skyddat utåt medelst ett yttre skyddshölje ll av ett förnätat polyuretan.A multi-conductor or multi-part embodiment is shown in Fig. 3. Here, optical parts 8, for example fixed or hollow parts, are summarized in a bundle and surrounded by a holder spiral 9. Above this is the common housing 10 of a flammable silicone rubber, and this housing 10 is protected outwards by means of an outer protective cover ll of a crosslinked polyurethane.

I de visade utföringsexemplen tjänar det förnätade polyuretanskiktet som det yttersta höljet. Om omgiv- ningsbetingelserna så kräver är det dock naturligtvis också möjligt att inlämma också skyddshöljet av förnätat polyuretan i lednings- eller kabeluppbyggnaden eller att där anordna ytterligare polyuretan-skyddsskikt.In the embodiments shown, the crosslinked polyurethane layer serves as the outermost casing. If the ambient conditions so require, however, it is of course also possible to also incorporate the protective cover of crosslinked polyurethane in the pipe or cable structure or to arrange additional polyurethane protective layers there.

Så kan exempelvis enkelparten i fig l, men även en eller flera av parterna i fig 2 och 3, över en silikon- gummisolering uppvisa ett separat polyuretanskyddsskikt.For example, the single part in Fig. 1, but also one or more of the parts in Figs. 2 and 3, can have a separate polyurethane protective layer over a silicone rubber insulation.

Avvikande från de i fig 1 - 3 visade utförings- exemplen visas i fig 4 en sådan utföringsform vid vilken det strålningsförnätade polyuretanet används icke endast som yttre, förhållandevis tunnväggigt skyddshölje utan också som yttermantel överhuvud taget.Deviating from the embodiments shown in Figs. 1-3, Fig. 4 shows such an embodiment in which the radiation-crosslinked polyurethane is used not only as an outer, relatively thin-walled protective cover but also as an outer sheath in general.

Som exempel på en sådan utföringsform tjänar en s k släpkabel, vars tre ledare 12 av förtennade eller blanka koppartràdar eller andra ledarmaterial är omgivna av ett isolerhölje 13 av ett gummielastiskt material, t ex ett termoplastiskt gummi (EPR). Det yttre ledskiktet 14 består av ett ledande gummi. Med 15 betecknas en övervakningsledare, som består exem- ﬂ 10 15 464 436 7 pelvis av på en bärare, såsom gummi- eller Kevlartrådar, spunna förtennade koppartrådar. Denna övervakningsledare är omgiven av ett ledande gummiskikt 16.An example of such an embodiment is a so-called tow cable, whose three conductors 12 of tinned or shiny copper wires or other conductor materials are surrounded by an insulating casing 13 of a rubber-elastic material, for example a thermoplastic rubber (EPR). The outer hinge layer 14 consists of a conductive rubber. Denoted by 15 is a monitoring conductor which consists, for example, of tinned copper wires spun on a carrier, such as rubber or Kevlar wires. This monitoring conductor is surrounded by a conductive rubber layer 16.

Förutom övervakningsledaren 15 är i kabelkärnan anordnade två styrledare 17, som kan vara uppbyggda i motsvarighet till övervakningsledaren och vara omgivna av isolerhöljet 18, exempelvis av ett termoplastiskt gummi. För avrundning av kabelkärnan tjänar en kärn- medlöpare 19 samt utfyllnader 20, bestående exempelvis av på en textilbärare anbragt gummi. Det gemensamma partshöljet, såsom exempelvis bandlindning, har hän- visningssiffran 21, den s k innermanteln, som kan bestå av ett gummielastiskt material eller eventuellt polyuretan, har hänvisningssiffran 22. En stål-koppar- litz bildar flätverket 23, varvid ståltrådarna också här kan ersättas av höghállfasta plasttrådar. Ytter- manteln 24 består enligt uppfinningen av det strål- ningsförnätade polyuretanet, som är svårantändbart.In addition to the monitoring conductor 15, two guide conductors 17 are arranged in the cable core, which can be constructed in correspondence with the monitoring conductor and be surrounded by the insulating casing 18, for example by a thermoplastic rubber. To round off the cable core, a core follower 19 and pads 20, consisting for example of rubber applied to a textile carrier, are used. The common part casing, such as, for example, tape winding, has the reference numeral 21, the so-called inner sheath, which may consist of a rubber-elastic material or possibly polyurethane, has the reference numeral 22. A steel-copper lith forms the braid 23, whereby the steel wires can also be replaced by high-strength plastic wires. According to the invention, the outer jacket 24 consists of the radiation-crosslinked polyurethane, which is difficult to ignite.

Claims

464 436 10 15 20 25 30 35 PATENT REQUIREMENTS

1. l. Electrical or optical cable, in particular multi-conductor or multi-party type electrical energy cable, the conductor, part and / or multi-part core being surrounded by an extrudable casing of insulating material, characterized in that at least the outer layer of this casing consists wholly or partly of a first thermoplastic, then irradiated crosslinked polyurethane.

2. A cable according to claim 1, characterized in that the polyurethane is highly flammable, which has been achieved by means of known additives.

Cable according to Claim 1 or 2, characterized in that the polyurethane is of the ether type.

Cable according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the housing has a multilayer structure.

5. A cable according to claim 4, characterized in that the casing consists essentially of silicone rubber, which is surrounded by the outwardly projecting layer of radiation-crosslinked polyurethane.

6. A cable according to claim 5, characterized in that at conduit diameters of about 20 mm, the thickness of the outward layer of radiation crosslinked polyurethane is 0.2-0.8 mm, preferably 0.4-0.6 mm. .

7. A cable according to claim 5 or 6, characterized in that the outer layer consists of a foamed and radiation-crosslinked polyurethane.

Cable according to one of Claims 1 to 7, with several fused parts and inner and outer sheaths applied thereto, characterized in that the inner sheath consists of a silicone rubber and the outer sheath comprises the outer layer of radiation-crosslinked polyurethane. 464 436 9

Cable according to one of Claims 1 to 7 and with several interlocking parts and inner and outer sheaths arranged above it, characterized in that the inner sheath also consists of a polyurethane, preferably of the radiation-crosslinked polyurethane.