DE19949167A1 - Flammwidriges Kabel und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Abstract

Das flammwidrige Kabel besteht aus einer Kabelseele (2) und einem flammwidrigen Kabelmantel (4), welcher hitzebeständige, die Kabelseele (2) umhüllende Garne (6) enthält. Wesentlicher Bestandteil der Garne (6) sind feuerfeste Melaminharz- oder Phenolharz-Stapelfasern. Die Kabelseele (2) kann mit dem Garn (6) umsponnen oder mit einem Melaminharz- oder Phenolharz-Stapelfasern aufweisenden Gewebeband überlappend umwickelt sein.

Description

Die Erfindung betrifft ein flammwidriges Kabel mit einer Ka­ belseele und einem flammwidrigen Kabelmantel, in dem hitzebe­ ständige, die Kabelseele umgebende Garne vorgesehen sind, so­ wie ein entsprechendes Herstellungsverfahren.

Aus der DE 32 01 981 C2 ist ein Lichtwellenleiterkabel mit umhüllten Lichtwellenleitern und einer mehrschichtigen, aus Innen- und Außenmantel bestehenden Ummantelung bekannt, in der auch zugfeste Elemente enthalten sind. Die Lichtwellen­ leiter sind mit einer festen Umhüllung aus vernetztem Mate­ rial versehen. Der Innenmantel besteht aus flammwidrigem Po­ lyrethan-Gummi und ist nach außen hin mit einer dicht ge­ schlossenen Lage aus Glasgarnen als Hitze- und Staubschutz umgeben. Die Glasgarne sind mit einem temperaturbeständigem Lack getränkt. Dieses Lichtwellenleiterkabel zeigt, dass die Glasgarne zwar einen Hitze- und Staubschutz bieten, jedoch für die Zugentlastung des Kabels keinen Beitrag leisten kön­ nen. Außerdem ist der Aufbau des Lichtwellenleiterkabels ver­ hältnismäßig kompliziert. Schließlich wirken die Glasgarne zwar flammwidrig, die Kabelseele muss aber dennoch ebenfalls aus einem flammwidrigen Material bestehen.

Heutzutage kommt bei flammwidrige Kabel noch erschwerend hin­ zu, dass die Anforderungen an die Flammwidrigkeit der Kabel laufend verschärft werden. Um die beispielsweise in DIN VDE 0472 Teil 804, IEC 60332-1 und -3 sowie UL 910 und 1666 fest­ gelegten Bedingungen für die Flammwidrigkeit einzuhalten, werden spezielle, als flammwidrig eingestufte Kunststoffe als Isolator- und/oder Mantelmaterial eingesetzt. Diese Werkstof­ fe sind allerdings teuer und können zum Teil erst bei höheren Temperaturen verarbeitet werden. Zu diesen Kunststoffen zählen flammwidriges PVC, Perfluorethylen-Propylen (FEP) oder Ethylentetrafluorethylen (ETFE). Ein Nachteil dieser Techno­ logie besteht darin, dass sämtliche Kabelkomponenten aus flammwidrigen Stoffen bestehen müssen. Außerdem werden im Falle eines und Halogene freigesetzt.

Bei der vorstehend genannten Technologie müssen die Nachrich­ tenleiter zudem besonders geschützt werden (z. B. versilbern Kupferleiter), da die als Ummantelung dienenden Werkstoffe aggressiv reagieren können. Auch hängt die Flammwidrigkeit sehr stark von der Dicke der Ummantelung ab. Die vorhandenen flammwidrigen Werkstoffe haben im allgemeinen schlechtere me­ chanische Eigenschaften als nicht flammwidrige Materialien. Desweiteren enthalten Kunststoffe mit der besten Flammwidrig­ keit im allgemeinen Halogene, insbesondere Fluor, so dass beim Verbrennen korrosive und/oder toxisch wirkende Stoffe entstehen. Von Vorteil wären daher vergleichsweise preis­ werte, bei hohen Temperaturen extrudierbare, flammwidrige Werkstoffe.

Es ist weiterhin bekannt, die Kabelseele mit einem Glimmer­ band aus Keramik zu umhüllen. Diese Glimmerbänder sind aber teuer und mechanisch nicht stabil, was eine niedrige Ferti­ gungsgeschwindigkeit erzwingt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein flammwidriges Kabel bereitzustellen, welches einen befriedi­ genden Hitzeschutz bietet und dennoch mit einfachen, im Han­ del erhältlichen Materialien hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Seele des erfin­ dungsgemäßen Kabels von einem feuerfeste Harz-Stapelfasern, vorzugsweise Melaminharz- oder Phenolharz-Stapelfasern ent­ haltenden Garn umhüllt ist.

Die Garne aus Harz-Stapelfasern haben eine hohe Feuerfestig­ keit und zersetzen sich bei hohen Temperaturen äußerst rauch­ arm zu Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff. Es werden so­ mit nur nichttoxische Gase freigesetzt. Die duroplastischen und halogenfreien Stapelfasern aus Harzen sind antistatisch und reagieren bei Verbrennung endotherm, entziehen der Flamme also Energie. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Extrusion bei vergleichsweise niedrigen Verarbeitungstempera­ turen stattfinden kann.

Feuerfeste Melaminharz- oder Phenolharz-Stapelfasern werden unter den Markennamen BASOFIL® und Kynol® von der Firma BASF bzw. der Firma Nippon Kynol, Inc. vertrieben.

Weitere Vorteile der feuerfesten Harz-Stapelfasern sind darin zu sehen, dass eine Veredelung elektrischer Leiter entfällt, beispielsweise ein Versilberung der Kupferleiter wie im Stand der Technik. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Ka­ belmantel aus einem nur leicht flammwidrigen Material beste­ hen kann, sodass keine teuren Materialien dafür verwendet werden müssen. Auch im Inneren der Kabelseele müssen keine flammwidrigen Materialien verwendet werden, es genügt, wenn preiswertere und leicht verarbeitbare Stoffe zum Einsatz kom­ men, da die flammwidrigen Garne einen hinreichenden Schutz gegen Hitzeeinwirkung bieten. Ferner wirkt die Lage der Fa­ sern gleichzeitig als Polster bei Schlagbeanspruchung des Ka­ bels, sodass das Kabel auch eine erhöhte Schlagfestigkeit be­ sitzt. Schließlich sind Garne aus Melaminharz- oder Phenol­ harz-Stapelfasern vorteilhaft, weil allein die Verarbeitungs­ geschwindigket höher und die Verarbeitbarkeit selbst erheb­ lich einfacher ist als bei Verwendung von Glimmerbändern oder Glasgarnen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Aramide-Fasern in die Garne eingearbei­ tet sind. Im allgemeinen sind die Garne aus Harz-Stapelfa­ sern, insbesondere aus Melaminharz- oder Phenolharz-Stapelfa­ sern, genügend zugfest, um die Zugfestigkeit bei dem Kabel zu gewährleisten. Zur Verbesserung der Zugfestigkeit können je­ doch Aramide-Fasern in die Garne eingearbeitet sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelmantel leicht flammwid­ riges PVC aufweist, was ein Kompromiß zwischen den Kosten für den Außenmantel und der Entwicklung von Halogengasen bei der Verbrennung darstellt.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Garne um die Kabelseele ge­ sponnen sind, was im Hinblick auf die Dichtheit der Garnlage eine vorteilhafte Lösung darstellt.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Garne ein die Kabelseele um­ gebendes Gewebeband oder Vlies bilden. Ein derartiges Band bzw. Vlies wird vorgefertigt und bei der Herstellung der Ka­ bels nur um die Kabelseele herumgelegt, so dass beim Aufbau des Kabels keine weiteren Fertigungsschritte außer dem Auf­ bringen des Kabelmantels erforderlich werden, was die Her­ stellung des Kabels in vorteilhafter Weise vereinfacht. Auch im Hinblick auf die Verarbeitungsgeschwindigkeit ist diese Ausführungsform bevorzugt.

Unabhängig davon, ob die Garne um die Kabelseele gesponnen oder als Band um die Kabelseele gelegt werden, ist bei diesen Lösungen vorteilhaft, dass die Bespinnung beziehungsweise die Umwicklung der Kabelseele engmaschig, mit einer erforderli­ chen Schichtdicke und geringer Fadenstärke ausgeführt werden kann, was dazu führt, dass die Kabel leichter und dünner wer­ den und andererseits die Flammwidrigkeit gewährleistet ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Band derart um die Kabel­ seele gelegt ist, dass die Ränder des Bandes eine Überlappung bilden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Garne in das Material des Kabelmantels eingebettet sind. Damit ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass die Garne durch das Material des Kabelmantels fixiert werden, so dass, wenn das Kabel "arbei­ tet", sich die Garne nicht verschieben, und damit ungeschütz­ te Stellen an der Kabelseele schaffen.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelmantel auf einer Lage der Garne aufgebracht ist. Dabei ist vorteilhaft, dass die Lage der Garne und der Kabelmantel separat voneinander auf die Kabelseele aufgebracht werden können, was die Herstellung vereinfacht.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern einen mittleren Durchmesser von 2 bis 3 dtex haben. Die geringe Fadenstärke hat den Vorteil, dass die Bespinnung beziehungsweise Umwick­ lung engmaschig ausgeführt werden kann, was zu einem verbes­ serten Hitzeschutz führt.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist schließlich dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern eine Reißfestigkeit von 2 bis 4 cN/dtex haben, so dass durch die Garne auch eine ausreichende Zugentlastung des Kabels möglich wird.

Zur Lösung der Aufgabe ist ein erfindungsgemäßes Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass eine Kabelseele bereitgestellt wird, dass die Kabelseele mit einem Garn mit feuerfesten Melaminharz- oder Phenolharz-Stapelfasern umsponnen wird, und dass ein Kabelmantel aus leicht flammwidrigem Material auf die gesponnenen Garne aufgebracht wird.

Zur Lösung der Aufgabe ist ein erfindungsgemäßes Verfahren ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Kabelseele bereitge­ stellt wird, dass die Kabelseele mit einem Gewebeband oder Vlies aus Garnen mit feuerfesten Melaminharz- oder Phenol­ harz-Stapelfasern überlappend umwickelt wird, und dass ein Kabelmantel aus leicht flammwidrigem Material auf die Umwick­ lung aufgebracht wird.

Durch die beiden oben genannten Verfahren wird die Herstel­ lung vereinfacht, da die Lage der Garne und die Außenummante­ lung separat voneinander auf die Kabelseele aufgebracht wer­ den, so dass weniger komplizierte Werkzeuge hierfür erforder­ lich sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Umspinnen oder Umwickeln der Kabelseele gleichzeitig mit dem Aufbringen des Kabelmantels durchgeführt wird. Dadurch wird in vorteilhafter Weise er­ reicht, dass die Garne in das Material des Kabelmantels ein­ gebettet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der bei­ liegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein flammwidriges Kabel durch Umhüllung der Kabelseele mit feuerfesten Garnen und Einbettung der Garne in den Kabelmantel;

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein flammwidriges Kabel durch Umhüllung der Kabelseele mit feuerfesten Gar­ nen und einen umhüllenden Kabelmantel;

Fig. 3 einen Schnitt durch ein flammwidriges Kabel durch Umhüllung der Kabelseele mit einem überlappenden Gewebeband.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens ist eine Kabelseele 2 vorhanden, die Nachrichtenleiter und gegebenenfalls weitere Verseilelemente enthält. Die Nachrichtenleiter können sowohl optische Licht­ wellenleiter als auch elektrische Leiter, beispielsweise Kup­ ferleiter sein. Die Kabelseele 2 ist von einem Kabelmantel 4 umgeben, der beispielsweise aus leicht flammwidrigem PVC be­ steht. In dem Kabelmantel 4 sind integrierte, feuerfeste Gar­ ne 6 eingebettet, die Harz-Stapelfasern, vorzugsweise Mela­ minharz- oder Phenolharz-Stapelfasern, sind, wie sie bei­ spielsweise unter dem Markennamen BASOFIL® oder Kynol® vertrieben werden. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist die Kabelseele 2 vollständig durch die feuerfesten Garne 6 abge­ deckt oder umsponnen, sodass nur eine geringe Wärmeenergie an die Kabelseele 2 dringen kann, deren Material unterhalb dem Entflammpunkt liegen kann.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch ein anderes Ausführungsbei­ spiel des erfindungsgemäßen Kabels mit einer Kabelseele 12, einem Außenmantel 14 und einer dazwischenliegenden Lage von Melaminharz- oder Phenolharz-Stapelfasern 16. Auch hier ist die Kabelseele 12 vollständig durch die feuerfesten Garne 16 abgedeckt. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ist hier die Lage der Garne 16 nicht in den Außenmantel 14 integriert, sondern der Außenmantel 14 ist separat aufge­ bracht. Beim Aufbringen des Außenmantels 14 dringt allerdings ein Teil des Mantelmaterials auch in die Garnlage ein, so dass ein Verbund zwischen der Garnlage und dem Außenmantel 14 stattfindet.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfin­ dungsgemäßen Kabels mit einer Kabelseele 22 und einem Außen­ mantel 24, beispielsweise aus leicht flammwidrigem PVC. Die Garnlage wird in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Gewebe- oder Vliesband im Bereich 26 gebildet, welches um die Kabel­ seele 22 überlappend gewickelt ist, so dass sich die Ränder des Gewebebandes bei 28 überlappen. Beim Extrudieren des Au­ ßenmantels 24 auf die Seele 22 kann das Gewebeband 26 in Längsrichtung mit einlaufen, so dass das Gewebeband 26 in den Außenmantel 24 integriert wird. Das aufgewickelte Gewebeband 26 umgibt die Kabelseele 22 vollständig, so dass diese durch die feuerfesten Garne des Gewebebandes 26 vollständig abge­ deckt ist.

Für die Zwecke der Erfindung sollten die Fasern einen mittle­ ren Durchmesser von 2 bis 3 dtex haben, so dass die Bespin­ nung beziehungsweise Umwicklung engmaschig ausgeführt werden kann. Ferner sollten die Fasern eine Reißfestigkeit von 2 bis 4 cN/dtex haben, so dass durch die Garne auch eine ausrei­ chende Zugfestigkeit beziehungsweise Zugentlastung des Kabels möglich wird. Die Zugfestigkeit des Kabels kann noch durch Zumischung von Aramide-Fasern zu den Harz-Stapelfasern bei der Herstellung der Garne verbessert werden.

Claims (13)

1. Flammwidriges Kabel mit einer Kabelseele und einem flammwidrigen Kabelmantel, in dem hitzebeständige, die Kabelseele umgebende Garne vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Garne feu­ erfeste Harz-Stapelfasern, vorzugsweise Melaminharz- oder Phenolharz-Stapelfasern, umfassen.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass Aramide-Fasern in die Garne eingearbeitet sind.

3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Kabelmantel leicht flamm­ widriges PVC aufweist.

4. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Garne um die Kabelseele gesponnen sind.

5. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Garne ein Gewebe- oder Vliesband bilden, das die Kabelseele umgibt.

6. Kabel nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Band derart um die Kabel­ seele gelegt ist, dass sich die Ränder des Bandes über­ lappen.

7. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Garne in das Material des Kabelmantels eingebettet sind.

8. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelmantel auf einer Lage der Garne aufgebracht ist.

9. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern einen mittleren Durchmesser von 2 bis 3 dtex haben.

10. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern eine Reißfestigkeit von 2 bis 4 cN/dtex haben.

11. Verfahren zur Herstellung eines flammwidrigen Kabels mit einer Kabelseele und einem flammwidrigen Kabelmantel, in dem hitzebeständige, die Kabelseele umgebende Garne vor­ gesehen sind, dadurch gekennzeich­ net, dass

• - eine Kabelseele bereitgestellt wird, dass
• - die Kabelseele mit einem Garn mit feuerfesten Mela­ minharz- oder Phenolharz-Stapelfasern umsponnen wird, und dass
• - ein Kabelmantel aus leicht flammwidrigem Material auf die gesponnenen Garne aufgebracht wird.

12. Verfahren zur Herstellung eines flammwidrigen Kabels mit einer Kabelseele und einem flammwidrigen Kabelmantel, in dem hitzebeständige, die Kabelseele umgebende Garne vor­ gesehen sind, dadurch gekennzeich­ net, dass

• - ein Kabelseele bereitgestellt wird, dass
• - die Kabelseele mit einem Gewebe- oder Vliesband aus Garnen mit feuerfesten Melaminharz- oder Phenolharz- Stapelfasern überlappend umwickelt wird, und dass
• - ein Kabelmantel aus leicht flammwidrigem Material auf die Umwicklung aufgebracht wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Umspinnen oder Um­ wickeln der Kabelseele gleichzeitig mit dem Aufbringen des Kabelmantels durchgeführt wird.