[0001] Die Erfindung betrifft einen isolierten elektrischen Leiter mit Funktionserhalt im
Brandfall, bestehend aus einem metallischen Leiter, einer auf den Leiter aufgebrachten
Glas/Glimmer-Schicht und einer dieselbe umgebenden Kunststoffschicht, bei welchem
die Glas/Glimmer-Schicht aus zwei übereinander liegenden Bändern besteht, einem ersten
Band, dessen Glimmerschicht am Leiter anliegt, und einem zweiten Band, deren Breite
jeweils so gewählt ist, daß ihre Ränder einander überlappen (DE 100 51 962 A1).
[0002] Die Bezeichnung "Glas/Glimmer" steht beispielsweise für ein Gebilde aus einem Trägerband
in Form eines offenen Glasgewebes mit Kett- und Schußfäden, das festhaftend einseitig
mit Glimmer beschichtet ist. Als Haftvermittler zwischen dem Glasgewebe und dem Glimmer
ist mit Vorteil Silikon eingesetzt. Mit einem derartigen Material isolierte Leiter
sind für Leitungen bzw. Kabel bestimmt, die zur Stromversorgung beliebiger Verbraucher
und/oder zur Nachrichtenübertragung in Gebäuden eingesetzt sind. Unabhängig von der
Vorgabe, daß die Leiter bzw. die mit denselben ausgerüsteten Leitungen und Kabel nicht
komplett bis zum Leiter abbrennen dürfen und im Brandfall möglichst wenig Rauch entwickeln,
besteht auch eine sogenannte Notlaufforderung. Diese Forderung bedeutet, daß die Leitungen
bzw. Kabel im Brandfall ihre Funktion noch für eine vorgebbare Zeitdauer beibehalten.
Durch ein Feuer verbrennen alle brennbaren Materialien der Leitungen bzw. Kabel. Es
verbleibt lediglich für einen begrenzten Zeitraum eine den Leiter umgebende Glas/Glimmer-Schicht
als Isolierung, die einen Kurzschluß mit anderen Leitern, einem Schirm oder anderen
Metallteilen verhindert.
[0003] Der bekannte Leiter nach der eingangs erwähnten DE 100 51 962 A1 ist von einer aus
zwei Bändern bestehenden Glas/Glimmer-Schicht umgeben, die beide längseinlaufend mit
überlappenden Rändern um den Leiter herumgeformt sind. Die Überlappung beträgt mindestens
50 % und die Überlappungsstellen liegen einander bezüglich des Leiters diametral gegenüber.
Es wird so auf einfache Weise eine dreilagige Glas/Glimmer-Schicht erzeugt. Ein derartiger
Leiter genügt allen zum Funktionserhalt gestellten Anforderungen. Es kann aber in
ungünstigen Fällen geschehen, daß die Glas/Glimmer-Schicht im Brandfall bei einer
sehr hohen Zugbelastung und damit verbundener Dehnung mechanisch beschädigt wird.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mechanische Stabilität des eingangs
geschilderten Leiters und seine elektrische Sicherheit zu verbessern.
[0005] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
- daß das erste Band mit einer Überlappung seiner Ränder zwischen 25 % und 50 % längseinlaufend
um den Leiter herumgeformt ist,
- daß das zweite Band mit innen liegender Glimmerschicht mit einer Überlappung seiner
Ränder zwischen 25 % und 50 % um das erste Band herumgewickelt ist und
- daß die Kunststoffschicht ein im Brandfall eine Restschicht bildendes Material, vorzugsweise
keramisierendes Material, enthält.
[0006] Die beiden Bänder aus Glas/Glimmer stellen mit ihren überlappenden Rändern insgesamt
eine Isolierschicht des Leiters dar, die ausreichend viel Material enthält, um den
Leiter auch im Brandfall zumindest für einen längeren Zeitraum wirksam zu isolieren,
wodurch seine Funktionsfähigkeit für diesen Zeitraum sichergestellt ist. Die mechanische
Festigkeit des Leiters bzw. seiner Isolierung gegenüber Zugbelastungen ist dadurch
erhöht, daß das zweite Band um das erste Band überlappend herumgewickelt ist. Mit
den beiden Bändern der Glas/Glimmer-Schicht hat der Leiter eine mechanisch stabile
Isolierung, die im Brandfall zumindest für die vorgegebene Zeitdauer wirksam ist.
Diese elektrische Sicherheit wird durch die Kunststoffschicht weiter erhöht, durch
deren Restschicht die den Leiter im Brandfall noch umgebende Isolierschicht zusätzlich
verdickt wird. Dadurch ist auf jeden Fall zu benachbarten Leitern, in einer zwei oder
mehr Leiter aufweisenden Leitung, zu einem Schirm einer solchen Leitung oder zu anderen
Metallteilen ein ausreichender Abstand sichergestellt, der allen elektrischen Anforderungen
genügt, wie beispielsweise Spannungsfestigkeit, Isolationswiderstand und Betriebskapazität.
[0007] Die Kunststoffschicht kann für unterschiedliche Leiter unterschiedlich gefärbt sein,
so daß die einzelnen Leiter einer mehrere Leiter aufweisenden Leitung leicht zu identifizieren
sind. Sie kann durch ein mit einer heißsiegelfähigen Schicht versehenes Kunststoffband
oder durch eine Beschichtung mit vernetztem Silikon realisiert sein.
[0008] Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.
[0009] Es zeigen:
Fig. 1 und 2 Ansichten eines isolierten Leiters nach der Erfindung mit abschnittsweise
entfernten Schichten seiner Isolierung in zwei unterschiedlichen Ausführungsformen.
Fig. 3 schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung des Leiters nach Fig. 1
Fig. 4 einen Querschnitt einer Leitung mit mehreren Leitern nach Fig. 1 oder 2.
[0010] Ein in Fig. 1 mit 1 bezeichneter elektrischer Leiter besteht vorzugsweise aus Kupfer.
Der Leiter 1 kann eine aus Einzeldrähten bestehende Litze sein. Er kann auch als massiver
Draht ausgeführt sein. Über dem Leiter 1 ist ein erstes Band 2 aus Glas/Glimmer angebracht,
das längseinlaufend mit überlappenden Rändern um den Leiter 1 herumgeformt ist. Die
Glimmerschicht des Bandes 2 ist dem Leiter 1 zugewandt. Der Überlappungsbereich 3
ist in Fig. 1 eingezeichnet, und zwar begrenzt durch eine ausgezogene und eine gestrichelte
Linie. Die Überlappung beträgt mit Vorteil zwischen 25 % und 50 %, bezogen auf die
Breite des Bandes 2. Um das erste Band 2 ist ein zweites Band 4 aus Glas/Glimmer überlappend
herumgewickelt, dessen Glimmerschicht dem ersten Band 2 zugewandt ist. Die Überlappung
liegt hier mit Vorteil ebenfalls zwischen 25 % und 50 %, wieder auf die Breite des
Bandes 4 bezogen.
[0011] Um das zweite Band 4 kann gemäß Fig. 1 als Kunststoffschicht 5 ein Kunststoffband
6 überlappend herumgewickelt sein, das auf einer Seite mit einer Schicht aus heißsiegelfähigem
Material versehen ist. Die Schicht aus heißsiegelfähigem Material liegt mit Vorteil
am zweiten Band 4 an. Sie sorgt dann nach entsprechender Wärmezufuhr für eine Verklebung
der überlappenden Ränder des zweiten Bandes 4. Auch bei dem Kunststoffband 6 liegt
die Überlappung vorteilhaft zwischen 25 % und 50 %, bezogen auf seine Breite.
[0012] Das Kunststoffband 6 kann aus einem hoch flammwidrigen Kunststoff bestehen, wie beispielsweise
Polyamidimid oder PEEK. Das Material der heißsiegelfähigen Schicht kann ein Copolymer
auf der Basis von Ethylenacrylsäureacrylat (EAA) oder Ethylenmethacrylsäureester (EMA)
sein, das in einem Temperaturbereich von etwa 100 °C bis 200 °C schmilzt. Die Gesamtdicke
eines solchen Kunststoffbandes 6 liegt zwischen 50 µm und 100 µm.
[0013] Bei dem Kunststoffband 6 kann es sich auch um ein Kunststofffaservlies handeln, das
aus einem thermisch verfestigten Polyamidimidvliesstoff bestehen kann, der mit einer
heißsiegelfähigen Kunststoff-Copolymerfolie mit einer Dicke von > 15 µm kaschiert
ist. Die Gesamtdicke eines solchen Kunststoffbandes 6 liegt zwischen 80 µm und 100
µm.
[0014] Als Kunststoffband 6 geeignet ist auch ein Gewebe- oder Faservliesband aus anorganischem
Material, beispielsweise aus Glasfasern oder Keramikfasern, das mit einer heißsiegelfähigen
Copolymerfolie mit einer Dicke von >15 µm kaschiert ist. Die Gesamtdicke eines solchen
Kunststoffbandes 6 liegt zwischen 100 µm und 150 µm.
[0015] Das Kunststoffband 6 wird vorzugsweise mit zum zweiten Band 4 entgegengesetzter Wickelrichtung
aufgewickelt, so wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Es kann aber auch mit gleicher
Wickelrichtung wie das zweite Band 4 aufgewickelt werden.
[0016] Die Kunststoffschicht 5 kann gemäß Fig. 2 auch eine Hülle 7 aus vernetztem Silikon
sein. Sie wird dann mit einer geeigneten Beschichtungsvorrichtung lückenlos auf das
zweite Band 4 aufgebracht. Dazu kann das Silikon in liquider Form in einem Durchlaufprozeß
beispielsweise mit einer Schichtdicke zwischen 0,15 mm und 0,8 mm aufgebracht werden.
Das Silikon kann anschließend mittels IR- oder UV- Strahlen vernetzt werden. Dem liquiden
Silikon können zur Verbesserung seiner mechanischen Eigenschaften und seiner Brandeigenschaften
auch Pulver und/oder Kurzfasern aus Glas/Quarz oder Keramik beigemischt sein.
[0017] Der Leiter nach Fig. 1 wird beispielsweise wie folgt hergestellt:
[0018] Ein metallischer Leiter 1 wird von einer Vorratsspule 8 abgezogen und einer Formungseinrichtung
9 zugeführt, in welcher ein erstes, aus Glas/Glimmer bestehenden Band 2 längseinlaufend
um den Leiter 1 herumgeformt wird. Dessen Glimmerschicht ist dabei dem Leiter 1 zugekehrt.
Das Band 2 wird dazu von einer Vorratsspule 10 abgezogen. Die Breite des Bandes 2
ist so bemessen, daß sich eine Überlappung seiner Ränder von etwa 25 % bis 50 % ergibt,
bezogen auf seine Breite. Unmittelbar hinter der Formungseinrichtung 9 wird mit einer
Wickeleinrichtung 11 das zweite, Glas/Glimmer enthaltende Band 4 um das erste Band
2 herumgewickelt, so daß das erste Band 2 in seiner von der Formungseinrichtung 9
gegebenen Form gehalten und stabilisiert wird. Die Glimmerschicht des zweiten Bandes
4 liegt dabei vorzugsweise am Band 2 an.
[0019] Mit einer Wickeleinrichtung 12 wird danach das mit einer heißsiegelfähigen Schicht
versehene Kunststoffband 6 aufgewickelt. Die heißsiegelfähige Schicht kann dem zweiten
Band 4 zugewandt sein. Sie kann aber auch außen liegen. Der so von drei Schichten
umgebene Leiter 1 wird anschließend durch eine Heizanlage 13 gezogen, in welcher die
heißsiegelfähige Schicht in ihren siegelfähigen Zustand gebracht wird. Dadurch werden
die Überlappungsbereiche des Kunststoffbandes 6 und gegebenenfalls auch des zweiten
Bandes 4 miteinander verklebt. Nach Abkühlung kann der fertig isolierte Leiter auf
eine Spule 14 aufgewickelt oder einer Weiterverarbeitung zugeführt werden.
[0020] Der Leiter nach Fig. 2 wird bis zum Aufwickeln des zweiten Bandes 4 ebenso wie der
Leiter nach Fig. 1 hergestellt. Bei dieser Ausführungsform wird dann statt des Kunststoffbandes
6 die Hülle 7 aus Silikon aufgebracht, das anschließend vernetzt wird, beispielsweise
durch IR- oder UV-Strahlung. Auch dieser Leiter kann abschließend aufgewickelt oder
einer Weiterverarbeitung zugeführt werden.
[0021] Der isolierte Leiter nach den Fig. 1 oder 2 - im folgenden kurz als "Ader A" bezeichnetkann
prinzipiell als Einzelelement verwendet werden. Eine solche Ader A wird aber in bevorzugter
Ausführungsform mit mindestens einer weiteren Ader A in einer Leitung L bzw. einem
Kabel angeordnet. Eine Leitung L ist im Querschnitt beispielsweise in Fig. 4 dargestellt.
Sie weist bei diesem Ausführungsbeispiel vier miteinander verseilte Adern A auf. Die
Adern A sind beispielsweise zu einer als Sternvierer ausgebildeten Einheit miteinander
verseilt. Damit eine einwandfreie Identifizierung der einzelnen Adern A - beispielsweise
an Verbindungsstellen - auf einfache Weise möglich ist, können die Kunststoffbänder
6 oder die Hülle 7 der Adern A einer Leitung L alle unterschiedlich gefärbt sein.
[0022] Über der Einheit der vier Adern A ist ein Glasseideband oder Glas/Glimmerband 15
angeordnet, das mit überlappenden Rändern um die Einheit herumgewickelt ist. Das Band
15 ist von einem einseitig mit Kunststoff kaschierten, der Abschirmung dienenden Metallband
16 umgeben, das mit seiner Metallseite nach innen um das Band 15 herumgewickelt oder
längseinlaufend um dasselbe herumgeformt ist. Das Metallband 16 ist beispielsweise
ein mit Polyester kaschiertes Kupferband. Zwischen den Bändern 15 und 16 kann mit
Vorteil ein aus Kupfer bestehender Beidraht 17 angeordnet sein, der vorzugsweise mit
dem Verseilschlag der vier Adern A wendelförmig um das Band 15 herumgewickelt ist.
Der Beidraht 17 stellt die permanente Durchverbindung des Metallbandes 16 sicher.
Das Band 16 ist von einem Mantel 18 aus einem flammwidrigen, halogenfreien Isoliermaterial
auf Polymerbasis umgeben. Er wird vorzugsweise auf das Band 16 aufextrudiert.
1. Isolierter elektrischer Leiter mit Funktionserhalt im Brandfall, bestehend aus einem
metallischen Leiter, einer auf den Leiter aufgebrachten Glas/Glimmer-Schicht und einer
dieselbe umgebenden Kunststoffschicht, bei welchem die Glas/Glimmer-Schicht aus zwei
übereinander liegenden Bändern besteht, einem ersten Band, dessen Glimmerschicht am
Leiter anliegt, und einem zweiten Band, deren Breite jeweils so gewählt ist, daß ihre
Ränder einander überlappen,
dadurch gekennzeichnet,
- daß das erste Band (2) mit einer Überlappung seiner Ränder zwischen 25 % und 50 % längseinlaufend
um den Leiter (1) herumgeformt ist,
- daß das zweite Band (4) mit innen liegender Glimmerschicht mit einer Überlappung seiner
Ränder zwischen 25 % und 50 % um das erste Band (2) herumgewickelt ist und
- daß die Kunststoffschicht (5) ein im Brandfall eine Restschicht bildendes Material, vorzugsweise
keramisierendes Material, enthält.
2. Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Band (4) von einer Hülle (7) aus vernetztem Silikon umgeben ist.
3. Leiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Silikon Pulver und/oder Kurzfasern aus Glas/Quarz oder Keramik beigemengt sind.
4. Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um das zweite Band (4) ein mit einer heißsiegelfähigen Schicht versehenes Kunststoffband
(6) herumgewickelt ist.
5. Leiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffband (6) mit gegenüber dem zweiten Band (4) entgegengesetzter Wickelrichtung
um dasselbe herumgewickelt ist.
6. Leiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffband (6) mit gleicher Wickelrichtung wie das zweite Band (4) um dasselbe
herumgewickelt ist.
7. Leitung mit mindestens zwei miteinander zu einer Einheit verseilten Leitern nach einem
der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über der Einheit der Leiter ein Glasseideband oder Glas/Glimmerband (15) überlappt
aufgewickelt ist, über dem ein kunststoffkaschiertes Metallband (16) überlappt aufgewickelt
oder längseinlaufend herumgeformt ist, das von einem Mantel (18) aus flammwidrigem,
halogenfreiem Isoliermaterial umgeben ist.
8. Leitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Metallband (16) und Mantel (18) ein in Längsrichtung verlaufender metallischer
Beidraht (17) angeordnet ist.
9. Leitung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschichten (5) der beiden Leiter unterschiedlich gefärbt sind.