DE9216599U1 - Hochtemperaturbeständiges Kabel - Google Patents

Description

Beschreibung 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.

Für den Isolationserhalt wurden verschiendene Testverfahren entwickelt, so z.B. der VDE-Test für den Isolationerhalt bei Flammeinwirkung entsprechend dem Test IEC 331.

Für Bauzwecke wurde der Entwurf DIN 4102 Teil 12 entwickelt, welcher eine 30, 60 oder 90-minütige Funktionssicherheit eines Kabels nach Durchlaufen einer Einheitstemperaturkurve fordert; d.h. keine Ausbildung von Kurzschlüssen zwischen den Leitern; bei ca. 980⁰C nach der Einheitstemperaturkurve bei mindestens 90 min.

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 zu 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 während der Temperaturbelastung, die beim Löschen erheblich hindert und auch die Orientierung in brennenden Gebäuden stark erschwert bzw. unmöglich macht.

Auch kann kein halogenierter Kunststoff alleine einen Isolationserhalt vom mehr als 90 Min. gemäß dem DIN-Entwurf gewährleisten.

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.

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.

Es wurden auch bereits Kabel mit guter Temperaturbeständigkeit mit einer MgO-Isolation um die Leiterbahnen angeboten. Dieses Magnesiumoxid ist aber stark hygroskopisch 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, so daß keine zufriedenstellenden Krümmungsradien erreicht werden können. Derartige Kabel sind bspw. unter der Bezeichnung PYROTENAX von der Fa BICC im Handel erhältlich.

Zum Schutz der Leiter wurden auch Glimmerbandierungen vorgeschlagen, da Glimmer ein sehr gutes Wärmeisolationsvermögen besitzt, aber ein inflexibles, blättchenförmiges Material ohne irgendeine Biegbarkeit ist. Bisher waren sog. "Micatapes", 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.

Diese Glimmerblättchen ohne Bindemittel hielten keinerlei dynamischen Beanspruchungen stand und konntne ihre Schutzfunktion nicht mehr erfüllen.

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 600⁰C und verbrannten sodann.

Weiterhin wurden auch Aluminiumhydroxid-gefüllte Kunststoffe für die Kabel eingesetzt, insbesondere als Adernumhüllung, wobei bei Erhitzung auf ca 250⁰C. das Aluminiumhydroxid Wasser abspaltet, das die Verbrennung unterdrückt und zu einer Oxidmasse mit schlechten Wärmeleiteigenschaften umgewandelt wird. Nichtsdesdoweniger war auch diese Kombination nicht ausreichend, um die erwünschte Langzeit-Temperaturbeständigkeit zu erzielen.

Ferner wurde auch schon vorgeschlagen, das erheblich temperaturbeständige Quarzfasergewebe, das Temperaturen bis zu über 1000⁰C widersteht, einzusetzen (DE-3936682).

Die bekannten Maßnahmen waren jedoch noch verbesserungsfähig. Entweder waren si« sehr aufwendig und teuer oder aber die Wirkung bei höheren'Temperaturen war nicht ausreichend.

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, ein temperaturbeständiges Kabel zu entwickeln, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein hochtemperaturbeständiges Kabel das Keramikmaterial mit einem Schmelzpunkt zwischen etwa 250 und 800⁰C aufweist, das nach Schmelzen einen feuerwidrigen Überzug bildet.

Ein derartiges Keramikmaterial ist unter dem Warenzeichen "CEEPREE" von der Fa. Brunner Mond & Company erhältlich und besitzt die nachfolgenden Eigenschaften: Mohsche Härte: 4

pH-Wert einer 10 Gew.%-igen wässrigen Suspension: ca 10,00 Farbe: weiß

Das Material schmilzt ab 350⁰C zu einer glasartigen Masse. Diese besitzt oberhalb von etwa 800⁰C einen Umwandlungspunkt für die Umwandlung in Keramik.

Bevorzugt weist das Keramikmaterial eine Korngröße im Bereich von etwa 10 bis etwa 300^Um, bevorzugt etwa 20 bis etwa 200_/um auf.

Das eine Feuerbarriere nach Schmelzen bildende Keramikmaterial wird als Füllmaterial in Kabelpolymeren zu mindestens etwa 20 Gew.% zugesetzt, wobei es zur Vermeidung der Entflammung des Kunststoffmaterials sinnvoll sein kann, diesem ein weiteres an sich bekanntes Flammschutzmittel zuzusetzen.

Es ist auch möglich, daß das Kermamikmaterial auf einer Bandierungsgrundlage ähnlich den an sich bekannten glimmerbeschichteten Bändern oder auch gemeinsam mit Glimmer aufgebracht ist und¹ dieses Material als Bandierung in/auf Kabeln eingesetzt wird, bspw. durch Kleben.

Bevorzugt weist das Kabel halogenfreie Polymere auf, damit im Brandfalle keine ätzenden und/oder toxischen Halogenverbindungen entstehen.

Es kann auch bevorzugt sein, daß das Kabel einen mit mehr als 30 Gew% mit temperaturbeständigen Mineralien, wie SiO2, gefüllten Polymermantel aufweist.

Schmelzfähiges Keramikmaterial ist auf über 100O⁰C beständig, und besitzt eine schlechte Wärmeleitfähigkeit, wodurch die Flammbeständigkeit von Kabeln nach dem Schmelzen des Keramikpulvers gegenüber den bisher verwendeten Materialien wie Glasgewebe oder auch Glimmmer erheblich verbessert wird. Keramik entwickelt keinen Rauch bei Temperaturbelastung und auch keine agressiven Abbauprodukte. Bevorzugt wird das Keramikmaterial als Flammbarriere in Form eines Geflechtes oder einer Bandierung ggf. auch gemeinsam mit anderen feuerhindernden Schichten, wie bspw. Quarz-, Glas- oder auch Glimmerschichten, auch als Bandierung aufgebracht, 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 das Keramikmaterial in Form einer Bandierung mit 100%-iger Bedeckung aufgebracht wird.

Selbstverständlich kann das Kabel in üblicher Weise mit weiteren flammhemmenden Materialien ausgerüstet sein, wie auch Glimmerprodukten, wie Glimmerbandierungen als Flammschutz.

Es ist besonders bevorzugt, daß das Kabel halogenfreie Polymere aufweist-, wodurch eine Qualmentwicklung im Brandfalle vermindert werden kann und auch das Auftreten giftiger/agressiver halogenhaltiger Gase vermieden werden kann.

Bevorzugt weist das Kabel eine mit mehr als 30 Gew% mit temperaturbeständigen Mineralien, wie SiO2, gefüllte Polymer-Aderumhüllung auf, wie bspw. eine Adernumhüllung aus Ethylen-Vinylacetat.

Prinzipiell kann das Keramikmaterial in einem Außenmantel

oder mindestens einem Innenmantel, als Füllmaterial oder Aderisolierung eingebracht sein.

Nachfolgend soll die Erfindung detaillierter anhand der einen Kabelquerschnitt durch eine erfindungsgemäßes Kabel darstellenden einzigen Zeichnungsfigur näher erläutert werden, wobei die Erfindung keineswegs auf diese eine Ausführungsform begrenzt sein soll.

Ein vieradriges Kupferkabel mit miteinander verseilten ein- oder mehrdrähtigen Kupferleitern 1 ist hier quer zur Kabellängsachse geschnitten schematisch dargestellt. Es wurden übliche Zugentlastungsfäden, die bspw. aus Aramid oder auch Glas od. dgl. bestehen können, weggelassen, da sie für die Hochtemperaturbeständigkeit hier nicht wesentlich sind.

Die Leiter sind von einer an sich bekannten Isolation 2, wie Silicongummi oder auch Ethylen-Propylen-Gummi umgeben. Dieses Leiterbündel ist von der Adernumhüllung 3 aus nicht vernetztem Ethylen-Vinylacetat umgeben, die mit 80% Aluminiumhydroxid gefüllt ist. Als Flammbarriere ist eine Bandierung 4 mit auf dieser aufgebrachtem pulverartigem Keramikmaterial auf die Adernumhüllung aufgewickelt. Das Kabel ist sodann durch einen Mantel aus thermoplastischem halogenfreiem Elastomeren nach außen abgeschlossen.

Selbstverständlich sind in beliebiger Weise Abwandlungen dieses Kabels innerhalb des Schutzbereiches möglich.

Claims (7)

Unser Zeichen: DIE 5/92 DE Volker Dietz Mozartring 16, 8011 Baldham Kabeltechnik Dietz GmbH Schwanseestr. 53 München 90 Hochtemperaturbeständiges Kabel Ansprüche

1. Hochtemperaturbeständiges Kabel, dadurch gekennzeichnet, daß es Keramikmaterial mit einem Schmelzpunkt zwischen etwa 250 und 800⁰C aufweist, das nach Schmelzen einen feuerwidrigen überzug bildet.

2. Hochtemperaturbestandiges Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikmaterial eine Korngröße im Bereich von etwa 10 bis etwa 300^im, bevorzugt etwa 20 bis etwa 200jim aufweist.

3. Hochtemperaturbeständiges Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikmaterial als Füllmaterial in Kabelpolymeren zu mindestens etwa 20 Gew.% zugesetzt ist.

4. Hochtemperaturbeständiges Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikmaterial auf einer
Bandierungsgrundlage aufgebracht ist und dieses Material als Bandierung in/auf Kabeln eingesetzt wird.

5. Hochtemperaturbeständiges Kabel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel
halogenfreie Polymere aufweist.

6. Hochtemperaturbeständiges Kabel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel eine mit mehr als 30 Gew% mit temperaturbeständigen Mineralien, wie SiO2, gefüllten Polymermantel aufweist.

7. Hochtemperaturbeständiges Kabel nach einem der
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Keramikmaterial in einem Außenmantel oder mindestens einem Innenmantel, als Füllmaterial oder Aderisolierung eingebracht ist.