DE2801542A1

DE2801542A1 - Elektrisches kabel

Info

Publication number: DE2801542A1
Application number: DE19782801542
Authority: DE
Inventors: James Edward Braddock; Thomas Sullivan; Frank Gordon Taylor
Original assignee: BICC PLC
Current assignee: Balfour Beatty PLC
Priority date: 1977-01-17
Filing date: 1978-01-14
Publication date: 1978-07-20
Also published as: FR2377688A1; HK44281A; JPS5389993A; IT7847660A0; IT1102007B; FR2377688B1; MY8200118A; CA1118855A; AU3250378A

Description

,1 3. JAN. 378

78 012 Kü/u

BICC Limited, 21 Bioomsbury Street, London WClB 3QN / England

Für diese Anmeldung werden die Prioritäten aus den brischen Patentanmeldungen Nr.1801/77 vom 17.01.1977 und 10267/77 vom 10.03.1977 beansprucht.

Elektrisches Kabel

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Kabel und insbesondere auf solche mit Polymer-Isolierung, einer Ummantelung oder anderen Komponenten, die ein geringes Risiko unter Feuerbedingungen darstellen. Kabel, die keine bedeutsame primäre Feuergefahr darstellen in dem Sinne, daß die Isolierung durch die Wirkung eines elektrischen Fehlers in einem richtig geschützten Stromkreis nicht entzündet werden kann, sind nunmehr ohne weiteres erhältlich. Es besteht jedoch die Gefahr, daß polymerische Materialien brennen, wenn sie durch eine äußere Quelle, wie beispielsweise ein-externes Feuer, auf eine hohe Temperatur vorgeheizt werden, mit den Nachteilen, daß (1.) in bestimmten Fällen das Feuer entlang dem Kabelstrang nach anderen Teilen eines Gebäudes übertragen werden kann; (2.) dichter Rauch erzeugt werden kann; und (3.) da PVC und/oder andere halogenhaltige Materialien gewöhnlich vorhanden sind, toxische oder korrosive Dämpfe (wie beispielsweise Chlorwasserstoffgas und/oder Salzsäuretröpfchen) erzeugt werden können.

Erfindungsgemäß weist ein elektrisches Kabel mindestens einen polymerisolierten Leiter, eine den Leiter umgebende Einbettungs-

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schicht aus einer Zusammensetzung auf, die ein härtbares Alkenhomopolymer oder -!copolymer, mindestens 55 % eines inerten Mineral-Füllmittels, einen rauchartnen Weichmacher, ein Härtungsmittel für das Polymer sowie ein Antioxidationsmittel und eine Umhüllung aus einem Material von geringer Entflammbarkeit aufweist. Vorzugsweise sind alle Bestandteile frei oder zumindest im wesentlichen frei von halogenhaltigen Materialien.

Ist mehr als ein Leiter vorhanden, dann kann der eine (oder mehr als einer, aber nicht alle) von ihnen blank sein.

Wenn die elektrischen und physikalischen Bedingungen des Kabels es erlauben, besteht die Isolierung vorzugsweise ebenfalls aus einer härtbaren, minderalgefüllten, plastizierten Alkenhomopolymer- oder -kopolymerzusammensetzung, aber der angemessene Anteil an Füllmittel wird geringer sein als derjenige für die Einbettung. Vorzugsweise beträgt das Gewicht des Füllmittels in jedem Falle nicht mehr als 55 % der gesamten Isolierzusammensetzung.

Die Zusammensetzung der Einbettung wird gewöhnlich bis zu 80 % des Füllmittels haben und kann sogar mehr enthalten. Ein bevorzugtes Füllmittel ist hydratisiertes Aluminiumoxid von entsprechender Partikelgröße, welches allein oder mit Kalziumkarbonat und/oder Kaolin gemischt verwendet wird; ein Pigmentanteil kann insbesondere in der Isolierung eingeschlossen werden, wobei diese für eine farbliche Kennzeichnung verwendet wird. Bevorzugte Polymere für die Einbettung sind härtbare Äthylen-Propylen-Kopolymergummi (EPR) und Äthylen-Propylen-Dienterpolymere (EPDM). Bevorzugte Weichmacher sind Polyisobutylen und Paraffinharze, -öle oder -wachse, die auch vorteilhaft zusammen verwendet werden können. Ein bevorzugter Bereich von Zusammensetzungen besteht in Gewichtsteilen aus folgenden Bestandteilen: Polymer: härtbares Alkenpolymer 15-35

Füllmittel: Aluminiumoxid-Trihydrat mit

oder ohne Kalziumkarbonat und/oder Kaolin 55-80

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Weichmacher: Polyisobutylen und/oder

Paraffinwachs 7-20

Verarbeitungshilfe: Stearinsäure und/oder

anorganisches Stearat bis zu 5

Härtungsmittel und Antioxidationsmittel bis zu 5.

Der Mantel besteht vorzugsweise aus geeignetem Polymermaterial und kann die gleiche Zusammensetzung wie die Einbettung haben, doch werden Materialien mit höherem Sauerstoffindex bevorzugt; Äthylenvinylazetatkopolymere (EVA), gebunden mit mindestens 55 % eines inerten Mineral-Füllmittels und anderen herkömmlichen Bestandteilen, und zwar mit oder ohne Härtungsmittel, sind sehr geeignet.

Ähnliche Zusammensetzungen auf der Basis von Gemischen von EVA rait EPR oder EPDM sowie Silikongummi und flammenhemmende Qualitäten von quervernetztem Polyäthylen können ebenfalls verwendet werden.

Eine besondere Verbesserung der Eigenschaften kann erzielt werden durch Einsetzen einer Wärmesperrschicht aus einem entsprechenden Material mit niedriger Entflammbarkeit zwischen die Einbettungsschicht und den Mantel. Die geeigneten Materialien umfassen:

1) flexibles Metallband oder flexible Metallfolie entsprechend der britischen Patentanmeldung Nr. 1801/77;

2) wärmebeständiges Kunststoffband, wie beispielsweise Polyimide (beispielsweise jene, die unter dem Markennamen KAPTON im Handel sind); und

3) faserverstärktes gebundenes Glimmerband entsprechend der britsc.hen Patentanmeldung 33768/76.

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Die Wärmesperre bietet auch einen gewissen Widerstand gegen die Emission von flüchtigen Stoffen oder Rauch aus dem Inneren des Kabels.

Bei einigen Kabeltypen können zusätzliche Bestandteile einer herkömmlichen Art, z. B. eine Draht- oder Bandarmierung und /oder ein Metallmantel beispielsweise zwischen die Teile einer unterteilten Einbettungsschicht und/oder zwischen die Teile eines unterteilten Mantels eingefügt werden.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert:

Beispiel 1:

Verzinnte Kupferdrähte mit je einem Durchmesser von 0,85 mm

werden mit 0,6 mm radialer Dicke einer herkömmlichen Isolierverbindung (im nachfolgenden Verbindung EPR I genannt) isoliert, bestehend aus:

Äthylen-Propylen-Dienmonomergummi (EPDM) 30-35 %

Kaolin 50 %

Paraffinische Weichmacher 10-15 %

Härtungsmittel und Antioxidationsmittel 5 %

(alle Prozentsätze sind Gewichtsprozentsätze der Verbindung)

Paare dieser isolierten Drähte werden mit einem Rechtsschlag von etwa 40 mm verdrillt, und sieben solcher verdrillten Paare werden mit einem Linksschlag von etwa 100 mm verseilt. Eine stranggepreßte Einbettungsschicht mit einer radialen Nennstärke von 1 mm umschließt die verseilten Adern; diese Einbettungsschicht besteht aus folgender Zusammensetzung (Zusammensetzung EPR 2):

EPDM 22 %

Hydratisiertes Aluminiumoxid (Partikel-Nenngröße 1 Mikrometer) 62 %

Weichmacher: Polyisobutylen 7,7 %~) ,, Paraffinwachs 3,3 %J ^LL *

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Verarbeitungshilfe: Stearinsäure 1 %

Herkömmliche Härtungsmittel und Antioxidationsmittel 4 %

Ober diese Einbettung wird eine Kupferbandabschirmung aus zwei Bändern von je einer Nennbreite von 18 mm und einer Dicke von 0,1 mm, Brechfuge mit gestoßenen Kanten jedes Bandes, aufgebracht. Eine zweite Einbettungsschicht von 1,5 mm Dicke und aus der Verbindung EPR 2 wird über die Abschirmung stranggepreßt.

Eine Wärmesperre wird als nächstes dadurch gebildet, daß zwei sil Ikonharzgebundene, glasfasergewebeverstärkte Glimmerbänder aufgewickelt werden. Jedes Band hat eine Dicke von 0,15 mm und eine Breite von 35 mm und wird mit gestoßenen Kanten aufgebracht, wobei die Fugen der beiden Bänder um halbe Bandbreite zueinander versetzt sind.

Ein Außenmantel einer genormten Nylon-Mantel verbindung (Grilon Type 6) mit einer radialen Dicke von 0,4 mm vervollständigt das Kabel, welches einen Gesamtdurchmesser von 16,5 mm aufweist.

Beispiel 2:

Dieses ist das gleiche wie Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß der Nylonmantel durch einen 1,0 mm dicken Mantel (der den Gesamtdurchmesser auf etwa 17,5 mm vergrößert) von folgender Zusammensetzung ersetzt wird (Zusammensetzung EVA 1):

60 % Äthylen - 40 % Vinylazetatkopolymer 24 %

Verarbeitungshilfe: Stearinsäure 2 %

Hydratisiertes Aluminiumoxid (Partikel-Nenngröße

1 mi krön) 70 %

Antioxidationsmittel (und ggf. Härtungsmittel) 4 %.

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Beispiel 3:

Dieses Kabel ist das gleiche wie bei den Beispielen 1 und bis zur ersten Einbettungsschicht einschließlich, über dieser wird ein einzelnes Glas-Glimmer-Band der gleichen Art und Größe wie bei den vorhergehenden Beispielen aufgebracht, jedoch mit einer 20%igen Überlappung. Zwei Kupferbänder (ebenfalls mit den gleichen Abmessungen wie in den vorhergehenden Beispielen) werden direkt über dem Glas-Glimmer-Band aufgebracht, und zwar ohne eine zweite Einbettungsschicht. Dieses Kabel wird vervollständigt durch einen Außenmantel aus einer herkömmlichen, kommerziell erhältlichen flammenhemmenden Si 1ikongummiverbindung ("Silastic 1603") mit einer radialen Dicke von 1,8 mm (Gesamtdurchmesser etwa 16 mm).

Beispiel 4:

Die Leiter, Isolation und Verseilung dieses Kabels sind wie im Beispiel 1. Eine Einbettungsschicht der Zusammensetzung EPR wird über die verseilten Adern stranggepreßt bis zu einer radialen Dicke von 5 mm. Zwei Polyimidbänder ("Kapton", Wz) mit einer Dicke von 0,08 mm und einer Nennbreite von 30 mm werden auf die Einbettungsschicht mit überlappten Stoßen aufgewickelt. Ein Mantel,-1,8 mm dick, aus der gleichen Si 1ikongummiverbindung, wie sie im Beispiel 3 verwendet wird, vervollständigt ein Kabel mit einem Gesamtdurchmesser von etwa 23,7 mm.

Beispiel 5:

Die Adern dieses Kabels sind abgeschirmte konzentrische Paare mit einem Innenleiter aus verzinntem Kupfer von einem Durchmesser von 1,53 mm, einem inneren Dielektrikum der Verbindung EPR 1 mit einer radialen Dicke von 1 mm, mit Außenleitern aus fünfunddreißig verzinnten Kupferdrähten mit einem Durchmesser von 0,3 mm, die mit einer Schlaglänge von etwa 38 mm gewickelt sind, einem Außendielektrikum, ebenfalls aus der Verbindung EPR 1 und ebenfalls 1 mm dick, sowie mit einer geflochtenen Abschirmung aus verzinnten Kupferdrähten mit je einem

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Durchmesser von 0,15 mm, aufgebracht 16-spuiig 4-gängig mit einer Schlaglänge von 11 mm, und zwar zwei-über-zwei-unter-zwei (applied 16 spindles 4 ends with a lay of 11 mm, two-overtwo-under-two).

Sieben solcher Adern werden mit einem axialen Kern und den übrigen, diesen umgebenden sechs Kernen mit einem Rechtsschlag von etwa 230 mm verseilt. Eine Einbettung aus der Zusammensetzung EPR 2 wird über die verseilten Adern stranggepreßt und hat eine radiale Dicke von 2,5 mm. Zwei Lagen des gleichen Polyimidbandes wie im Beispiel 4 werden in der gleichen Weise auf die Einbettung aufgewickelt, und ein Außenmantel aus der gleichen Silikongummizusammensetzung wie in den Beispielen 3 und 4 mit einer radialen Dicke von 2 mm vervollständigt ein Kabel mit einem Gesamtdurchmesser von etwa 30 mm.

Beispiel 6:

Dieses Beispiel ist genau gleich dem Beispiel 5, mit der Ausnahme, daß die Polyimidbänder weggelassen sind, so daß der Gesamtdurchmesser leicht reduziert wird.

Beispiel 7:

Dieses Beispiel ist genau gleich dem Beispiel 5, mit der Ausnahme, daß der SiIikongummimantel durch einen Mantel der Verbindung EVA 1 mit einer radialen Dicke von 1,5 mm ersetzt ist (Gesamtdurchmesser 29 mm).

Beispiele 8-11:

Diese sind genau gleich den Beispielen 1 bis 4, jeweils mit der Ausnahme, daß die massiven Drahtleiter durch verzinnte Kupferlitzen, bestehend aus sieben Drähten mit je einem Durchmesser von 0,3 mm, ersetzt sind, wobei die radiale Dicke der Isolierung 0,8 mm beträgt und die Gesamtdurchmesser entsprechend vergrößert sind.

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Beispiele 12 und 13:

Diese sind gleich den Beispielen 8 und 9, mit der Ausnahme, daß der Mantel aus einer Standard-Nylon-Ummantelungsverbindung in einer Dicke von 0,4 mm (wie im Beispiel 1) besteht.

Beispiel 14:

Dieses Beispiel ist gleich dem Beispiel 2, mit der Ausnahme, daß die Wärmesperre durch zwei Polyimidbänder mit einer Dicke von 0,08 mm und einer Nennbreite von 30 mm gebildet wird, die mit versetzt gelagerten Stoßkanten {breaking joint) auf die Einbettungsschicht aufgewickelt sind.

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Claims

PATENTANWALT Friedrich-Ebert-Su. 27

DlPL-ING. ROLF PÜRCKHAUER D-taoJsS ι

Telefon (0271) 331970 Telegramm-Anschrift: Patschub, Siegen

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iTcc Limited U JAN. 1378

Patentansprüche

1J Elektrisches Kabel mit mindestens einem polymerisolierten Leiter, einer den isolierten Leiter umgebenden Einbettungsschicht und einer Ummantelung aus einem Material von geringer Entflammbarkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettungsschicht aus einer Zusammensetzung besteht, die ein härtbares Alkenhomopolymer oder -kopolymer, mindestens 55 % eines inerten Mineral-Füllmittels, einen raucharmen Weichmacher, ein Härtungsmittel für das Polymer sowie ein Antioxidationsmittel aufweist.
2. Kabel nach Anspruch 1, gekennzeichnet tiurch eine Wärmesperrschicht aus einem Material von geringer Entflammbarkeit um die Einbettungsschicht herum.
3. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesperrschicht aus einem flexiblen Metallband oder einer Metallfolie besteht.
4. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesperrschicht aus wärmebeständigem Kunststoffband besteht.
5. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesperrschicht aus Polyimidband besteht.
6. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesperrschicht aus einem faserverstärkten gebundenen Glimmerband besteht.

ORlGMAL INSPECTED 809829/092?
7. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bestandteile frei oder zumindest im wesentlichen frei von halogenhaltigen Materialien sind.
8. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daS die Isolierung aus einer härtbaren, minderalgefüllten plastizierten Alkenhomopolymer- oder -kopolymerzusammensetzung mit nicht mehr als 55 % an inertem Mineral-Füllmittel besteht.
9. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmittel aus hydratisiertem Aluminiumoxid besteht oder dieses aufweist.
10. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher in der Einbettung Polyisobutylen und/oder Paraffinöl und/oder Wachs aufweist.
11. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher in der Einbettungsschicht Paraffinharz aufweist.
12. Elektrisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettung folgende Stoffe in Gewichtsteilen enthält:

Härtbares Alkenpolymer 15-35

Aluminiumoxid-Trihydrat mit oder ohne Kalziumkarbonat und/oder Kaolin 55-80

Polyisobutylen und/oder Paraffinwachs 7-20 Stearinsäure und/oder anorganisches

Stearat bis zu 5

Härtungsmittel und Antioxidationsmittel bis zu 5.
13. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus der gleichen Zusammensetzung wie

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der der Einbettung besteht.
14. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus Äthylenvinylazetat (EVA) besteht, verbunden mit mindestens 55 % eines inerten Mineral-Füllmittels und anderer herkömmlicher Bestandteile.
15. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel auf einem Gemisch aus Äthylenvinylazetat (EVA) mit Äthylen-Propylen-Kopolymergummi (EPR) oder Äthylen-Propylen-Dienterpolymer (EPDM), mindestens 55 % des inerten Mineral-Fül1 mittels und anderen herkömmlichen Bestandteilen bas i ert.

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