ТЕРМОСТОЙКИЙ КАБЕЛЬ, НЕ ПОДДЕРЖИВАЮЩИЙ ГОРЕНИЕ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к кабелям, способным соответствовать повышенным требованиям к пожарной безопасности и при этом сохранять работоспособность в широком диапазоне температур.
Требования к пожарной безопасности кабелей выражаются, главным образом, в соответствии установленным нормативам, характеризующим свойства кабелей не поддерживать горение, которому подвержены их изоляционные и защитные оболочки. В целях придания кабелям указанных свойств, для изготовления их оболочек в настоящее время применяются полимерные материалы, в состав которых включаются гидроокиси металлов, выделяющие воду при высокой температуре и, таким образом, препятствующие горению оболочки.
Однако такие модификации приводят к снижению механической прочности и изоляционных свойств полимерных материалов оболочек, особенно при изменении температурного режима. При этом в ряде случаев требуется сохранить указанные свойства оболочек в широком диапазоне температур и в то же время обеспечить соответствие кабеля нормативам по нераспространению горения.
Параметром, характеризующим устойчивость материала к горению, является кислородный индекс, характеризующий минимальное содержание кислорода в смеси, при котором образец материала устойчиво горит. Если кислородный индекс материала более 21% (т.е. больше, чем содержится кислорода в воздухе при нормальных, условиях), то материал считается самозатухающим, а если меньше, то материал является горючим.
В патенте RU 74005 U1, H01B 11/06, 10.06.2008 раскрыт кабель монтажный для систем пожарной безопасности, содержащий сердечник, включающий не менее одной пары медных токопроводящих жил, изолированных полимером, и влагозащитную полимерную оболочку, наложенную поверх сердечника. В качестве полимера изоляции и оболочки выбран поливинилхлоридный пластикат с пониженным дымовыделением и кислородным индексом не менее 30 или полимерная безгалогенная композиция с кислородным индексом не менее 35.
Кабель, выполненный согласно данному решению, эффективно противостоит горению, однако при повышении или понижении температуры за пределы нормальных климатических условий существенным образом теряет механические и изоляционные свойства по причинам, изложенным выше.
Задачей полезной модели является обеспечение свойства кабеля не поддерживать горение при сохранении его механической прочности и изоляционных свойств в широком диапазоне температур.
Для решения поставленной задачи предложен кабель, сердечник которого содержит, по меньшей мере, две изолированные токопроводящие жилы, а поверх сердечника наложена внешняя оболочка. Под внешней оболочкой сердечника размещена внутренняя оболочка, причем внешняя оболочка выполнена из ПВХ-пластиката, верхний предел рабочей температуры которого составляет 105°C, а внутренняя оболочка выполнена из полимера, кислородный индекс которого составляет 28-38%.
В частном случае полезной модели изоляция проводников изолированных токопроводящих жил выполнена из ПВХ-пластиката, верхний предел рабочей температуры которого составляет 105°C.
В другом частном случае отношение толщины внешней оболочки к минимальной толщине внутренней оболочки составляет от 0,5 до 10.
Осуществление полезной модели будет пояснено ссылками на фигуру с изображением поперечного сечения заявленного кабеля.
Сердечник 1 кабеля, выполненного согласно полезной модели, содержит, по меньшей мере, две изолированные токопроводящие жилы 2, каждая из которых включают одно- или многопроволочный проводник 3 и изоляцию 4. Изолированные токопроводящие жилы, как правило, скручены между собой и образуют группу, например, пару, тройку или четверку. Сердечник может содержать несколько групп изолированных токопроводящих жил, при этом группы обычно скручены между собой. Сердечник кабеля, изображенного на фигуре, состоит из одной пары.
На каждую группу изолированных токопроводящих жил и/или сердечник могут быть наложены скрепляющая полимерная пленка, экранирующая фольга на полимерной основе и т.п. (на фигуре не показаны).
Поверх сердечника наложена внешняя оболочка 5, выполненная из ПВХ-пластиката с верхним пределом рабочей температуры 105°C. Под рабочей температурой понимается температура, при которой ПВХ-пластикат сохраняет следующие свойства:
11
- удельное объемное электрическое сопротивление не менее 10 Ом*см;
- твердость не менее 0,39 МПа.
ПВХ-пластикаты, имеющие верхний предел рабочей температуры 105°C, предлагаются многими производителями и регламентированы ГОСТ 5960-72, таким образом, использование ПВХ-пластикатов с указанными свойствами является промышленно применимым.
В наиболее предпочтительном случае полезной модели из ПВХ-пластиката, имеющего верхний предел рабочей температуры 105°C, выполнена и изоляция проводников изолированных токопроводящих жил.
Кабель, у которого внешняя оболочка и в предпочтительном случае изоляция проводников изолированных токопроводящих жил выполнены из ПВХ-пластиката с верхним пределом рабочей температуры 105°C, является термостойким и обеспечивает механическую прочность и пластичность, а также эффективную изоляцию в диапазоне температур от -40°C до 105°C.
Выбор ПВХ-пластиката в качестве материала внешней оболочки обусловлен также его способностью затухать при вынесении из пламени. Такое свойство ПВХ-пластиката предположительно объясняется наличием атомов хлора в структурной цепи ПВХ. При горении из ПВХ-смолы выделяется хлористый водород, что приводит к снижению температуры в зоне горения и самозатуханию пластиката. При испытании отдельных образцов ПВХ-пластикат не распространяет горение.
Однако кабель, снабженный оболочкой из ПВХ-пластиката и при этом включающий горючие материалы скрепляющей пленки, полимерной основы экранирующей фольги, изоляции и т.п., загорается и не затухает вследствие резкого повышения температуры горения.
Для предотвращения распространения горения заявленный кабель снабжен внутренней оболочкой 6, которая размещена под внешней оболочкой 5. Внутренняя оболочка выполнена из полимера, кислородный индекс которого составляет 28-38%. В качестве такого полимера могут быть использованы ПВХ-пластикат или имеющая полиолефиновую основу безгалогенная полимерная композиция, модифицированные гидроокисями металлов или иным антипиреном.
Внутренняя оболочка из указанного материала не распространяет горение и разделяет внешнюю оболочку и внутренние слои (изоляцию, скрепляющую пленку, фольгу и т.п.). Таким образом, при кратковременном воздействии пламени резкого повышения температуры не происходит, и благодаря присущим ПВХ-пластикату свойствам выполненный согласно полезной модели кабель не поддерживает горение.
Как указывалось выше, механические и изоляционные свойства материала внутренней оболочки ухудшаются при повышении или понижении температуры. Однако внутренняя оболочка плотно зажата между сердечником и внешней оболочкой, в результате чего она не разрушается даже при некотором снижении показателей прочности и пластичности.
Для выполнения своих функций по нераспространению горения внутренняя оболочка должна быть выполнена из полимера с кислородным индексом не менее 28. Однако использование для ее изготовления полимера с кислородным индексом более 38, вследствие значительного количества введенных в полимер добавок, существенно снижает механические свойства внутренней оболочки, и она разрушается вблизи верхнего предела рабочей температуры. Таким образом, оптимальным является применение для изготовления оболочки полимера с кислородным индексом в диапазоне от 28 до 38.
Существенное влияние на механические и изоляционные качества кабеля, а также на его способность не поддерживать горение оказывает соотношение толщины внешней и внутренней оболочек. В результате испытаний установлено, что оптимальным является отношение толщины внешней оболочки к минимальной толщине внутренней оболочки, составляющее от 0,5 до 10.
Полезная модель может быть использована в производстве кабелей различного назначения, например, силовых, контрольных, монтажных, для передачи данных и др.