DE10131569B4 - Polyethylene sheath cable and method of making a cable - Google Patents

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Abstract

Im Wasser und in feuchter Umgebung verlegbares Kabel, welches einen Kabelkern (2) mit einem elektrischen Leiter und ferner einen den Kabelkern (2) umschließenden Polyethylenmantel (3) aufweist, auf welchem eine Brandschutzschicht (4) extrudiert ist, deren Material folgende Eigenschaften aufweist:- das Material ist schwer entflammbar,- das Material geht eine haftende Verbindung mit dem Polyethylenmantel (3) ein,- die Extrusionstemperatur des Materials ist ähnlich der Extrusionstemperatur des Polyethylenmantels (3),- das Material ist halogenfrei, gekennzeichnet durch die Ausbildung als Starkstromkabel, dessen Kabelkern (2) folgenden Schichtaufbau aufweist: elektrischer Leiter, innere Leitschicht, elektrische Isolierung, äußere Leitschicht, Bebänderung, Schirm aus elektrisch leitfähigen Drähten und Bebänderung, ferner dadurch gekennzeichnet,dass der Polyethylenmantel (3) aus reinem Polyethylen mit im Wesentlichen 2,5% fein verteiltem Ruß, aber ohne große Mengen anorganischer Füllstoffe besteht und den Anforderungen gemäß VDE 0620, Mischung DMP2 oder IEC 62067, ST 7 hinsichtlich der Wasserdampfdurchlässigkeit des Polyethylens genügt,und dass die Wanddicke der Brandschutzschicht (4) im Wesentlichen 1/3 bis 1/4 der Wanddicke des Polyethylenmantels (3) beträgt.A cable which can be laid in the water and in a moist environment and which has a cable core (2) with an electrical conductor and also a polyethylene jacket (3) enclosing the cable core (2) on which is extruded a fire protection layer (4) whose material has the following properties: the material is flame retardant, the material forms an adhesive bond with the polyethylene sheath 3, the extrusion temperature of the material is similar to the extrusion temperature of the polyethylene sheath 3, the material is halogen-free, characterized by being designed as a power cable, its cable core (2) has the following layer structure: electrical conductor, inner conductive layer, electrical insulation, outer conductive layer, harness, screen of electrically conductive wires and harness, further characterized in that the polyethylene sheath (3) of pure polyethylene with substantially 2.5 % finely divided carbon black, but without large amounts of inorganic Fu and satisfies the requirements according to VDE 0620, mixture DMP2 or IEC 62067, ST 7 with respect to the water vapor permeability of the polyethylene, and that the wall thickness of the fire protection layer (4) is substantially 1/3 to 1/4 of the wall thickness of the polyethylene sheath (3) ,

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kabel mit Polyethylenmantel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels.The invention relates to a cable with polyethylene sheath according to the preamble of claim 1 and to a method for producing a cable.

Ein Kabel dieser Art ist aus der gattungsbildenden WO 98/ 40 895 A1 bereits bekannt. Die GB 2 170 646 A und die US 4 487 057 A offenbaren Kabel mit Polymerschichten, die anorganische Stoffe aufweisen.A cable of this kind is of the generic type WO 98/40895 A1 already known. The GB 2 170 646 A and the US 4 487 057 A disclose cables with polymer layers containing inorganic substances.

Die Erfindung kann beispielsweise bei Hoch- und Höchstspannungskabeln verwendet werden, ist aber bei allen in Wasser und im feuchten Erdreich verlegbaren Kabeln mit PE-Mantel, für die Schwerentflammbarkeit gefordert wird, anwendbar.The invention can be used for example in high and extra high voltage cables, but is applicable to all laid in water and in wet soil cables with PE sheath, for which flame retardancy is required applicable.

Hoch- und Höchstspannungskabeln mit Polyethylenmantel werden üblicherweise nach ihrer Herstellung mit einem Brandschutzanstrich versehen, wenn Schwerentflammbarkeit gefordert wird. Dieser Brandschutzanstrich kann erst nach Verlegung der Kabel aufgebracht werden. Dieses erfordert zusätzliche Zeit und zusätzlichen Personaleinsatz und ist daher relativ kostenaufwendig. Die dauerhaft gute Haftung des Brandschutzanstriches ist von der sorgfältigen Vorbereitung des Untergrundes abhängig. Es besteht das Risiko, daß der Brandschutzanstrich in feuchter Umgebung (Einbauort des Kabels) weich wird und abblättert, wodurch ein zuverlässiger Brandschutz nicht mehr sichergestellt ist. Allgemein ist es von Nachteil, daß diese Art eines Brandschutzes im Herstellwerk nicht vorgeprüft werden kann.High and extra high voltage cables with polyethylene sheath are usually provided with a fire-resistant coating after their manufacture when low flammability is required. This fire protection coating can only be applied after the cables have been laid. This requires additional time and additional personnel and is therefore relatively expensive. The permanently good adhesion of the fire protection coating depends on the careful preparation of the substrate. There is a risk that the fire-retardant coating will soften and peel off in a humid environment (installation location of the cable), whereby reliable fire protection is no longer ensured. Generally, it is a disadvantage that this type of fire protection in the factory can not be pre-tested.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit einfachen Maßnahmen gegen Brand geschütztes und im Wasser und im feuchten Erdreich verlegbares Kabel mit Polyethylenmantel der eingangs genannten Art anzugeben.The invention has for its object to provide a protected with simple measures against fire and laid in the water and in the wet soil cable with polyethylene jacket of the type mentioned.

Des weiteren soll ein Verfahren zur Herstellung eines gegen Brand geschützten Kabels angegeben werden.Furthermore, a method for producing a protected against fire cable is to be specified.

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Kabels in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved with respect to the cable in conjunction with the features of the preamble according to the invention by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Herstellverfahrens in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 4 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved according to the invention in terms of the manufacturing process in conjunction with the features of the preamble by the features specified in the characterizing part of claim 4.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß kein zusätzlicher Zeitaufwand und kein zusätzlicher nachträglicher Personalaufwand erforderlich sind, so daß der Brandschutz des Kabels sehr kostengünstig erzielt wird. Die gute Haftung zwischen der Brandschutzschicht und dem Polyethylenmantel ist stets gewährleistet. Eine Vorprüfung im Herstellerwerk ist möglich. Auch bei Verlegung im Wasser und in feuchter Umgebung (feuchtes Erdreich) ist eine Langzeitstabilität des Brandschutzes gegeben.The advantages achieved by the invention are, in particular, that no additional time and no additional additional personnel costs are required, so that the fire protection of the cable is achieved very inexpensively. The good adhesion between the fire protection layer and the polyethylene jacket is always guaranteed. A preliminary test in the factory is possible. Even when installed in water and in humid environments (damp soil), long-term stability of the fire protection is ensured.

Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.Further advantages will be apparent from the following description.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der einzigen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. In der Figur ist ein Abschnitt eines Kabels - im speziellen Fall handelt es sich um ein erfindungsgemäßes Starkstromkabel - 1 gezeigt, welches in allgemein bekannter Art und Weise aus einem Kabelkern 2 mit mindestens einem elektrischen Leiter und einem elektrisch isolierenden Polyethylenmantel (PE-Mantel) 3 aufgebaut ist, wobei die Herstellung des Kabels 1 gemäß dem Extrusionsverfahren erfolgt. Unter dem Kabelkern 2 wird folgender Schichtaufbau verstanden: elektrischer Leiter, innere Leitschicht, elektrische Isolierung, äußere Leitschicht, Bebänderung, Schirm aus elektrisch leitfähigen Drähten, Bebänderung.The invention will be explained below with reference to the embodiment shown in the single drawing. In the figure, a portion of a cable - in the specific case is an inventive power cable - 1 shown, which in a well-known manner from a cable core 2 with at least one electrical conductor and an electrically insulating polyethylene sheath (PE sheath) 3 is constructed, the production of the cable 1 takes place according to the extrusion process. Under the cable core 2 the following layer structure is understood: electrical conductor, inner conductive layer, electrical insulation, outer conductive layer, harness, screen of electrically conductive wires, harness.

Es handelt sich dabei um ein Kabel mit einer Isolierung aus vernetztem Polyethylen mit Wanddicken bis 35 mm und mehr und damit entsprechend hoher Brandlast - d. h. mit einer großen Menge an brennbarem Material - versehen mit dem ebenfalls leicht brennbaren Polyethylenmantel 3 mit Wanddicken bis zu 5 mm und mehr. Der Polyethylenmantel 3 - reines Polyethylen mit ca. 2,5% fein verteiltem Ruß, aber ohne große Mengen anorganischer Füllstoffe - genügt bestimmten Anforderungen, wie sie VDE 0620, Mischung DMP 2 oder IEC 62067, ST 7 definieren, insbesondere ist dabei die geringe Wasserdampfdurchlässigkeit des Polyethylens von großer Bedeutung. Kabel mit solchem Polyethylenmantel 3 dürfen im Wasser und im feuchten Erdreich verlegt werden. Auf der anderen Seite ist ein solcher Polyethylenmantel 3 aber nicht flammwidrig.It is a cable with an insulation made of cross-linked polyethylene with wall thicknesses of up to 35 mm and more and thus a correspondingly high fire load - ie with a large amount of combustible material - provided with the likewise easily combustible polyethylene sheath 3 with wall thicknesses up to 5 mm and more. The polyethylene jacket 3 - Pure polyethylene with about 2.5% finely divided carbon black, but without large amounts of inorganic fillers - meets certain requirements, such as VDE 0620 , Mix DMP 2 or IEC 62067 , ST 7 define, in particular, the low water vapor permeability of the polyethylene is of great importance. Cable with such polyethylene jacket 3 may be laid in water and in moist soil. On the other hand, such a polyethylene sheath 3 but not flame retardant.

Durch zusätzliche Extrusion einer im Verhältnis zur Dicke des Polyethylenmantels 3 dünnen Brandschutzschicht 4 auf dem Polyethylenmantel 3 bereits während der Mantelextrusion ist das gegen Brand geschützte Kabel 1 in einem Arbeitsschritt fertiggestellt. Die Wanddicke der Brandschutzschicht 4 beträgt etwa 1/3 ... 1/4 der Wanddicke des Polyethylenmantels 3, d. h. bei einer Wanddicke des Polyethylenmantels von 4 mm beträgt die Wanddicke der Brandschutzschicht 1 mm. Die ursprünglichen Eigenschaften des Kabels ohne die Brandschutzschicht 4 - insbesondere die Möglichkeit des Verlegens in Wasser oder feuchtem Erdreich - bleiben vorteilhaft vollständig erhalten.By additional extrusion of one in relation to the thickness of the polyethylene sheath 3 thin fire protection layer 4 on the polyethylene jacket 3 Already during the coat extrusion is the cable protected against fire 1 completed in one step. The wall thickness of the fire protection layer 4 is about 1/3 ... 1/4 of the wall thickness of the polyethylene sheath 3 , ie with a wall thickness of the polyethylene sheath of 4 mm, the wall thickness of the fire protection layer is 1 mm. The original features of the cable without the fire protection layer 4 - In particular, the possibility of laying in water or humid soil - remain advantageously completely preserved.

Als Brandschutzschicht 4 wird ein Material mit folgenden Eigenschaften ausgewählt:

  • - Das Material muß schwerentflammbar sein.
  • - Das Material muß eine gut haftende Verbindung mit dem Polyethylenmantel 3 eingehen.
  • - Die Extrusionstemperatur des Materials muß ähnlich der Extrusionstemperatur des Polyethylenmantels 3 sein.
  • - Das Material darf die mechanischen Eigenschaften des Polyethylenmantels 3 nicht verschlechtern.
  • - Das Material muß halogenfrei sein.
As a fire protection layer 4 a material with the following properties is selected:
  • - The material must be flame retardant.
  • - The material must have a good adhesion with the polyethylene sheath 3 received.
  • The extrusion temperature of the material must be similar to the extrusion temperature of the polyethylene sheath 3 his.
  • - The material allows the mechanical properties of the polyethylene sheath 3 do not worsen.
  • - The material must be halogen-free.

Vorzugsweise wird ein Polyethylen Copolymer mit speziellen flammhemmenden Füllstoffen bzw. Zusatzstoffen als Brandschutzschicht 4 verwendet. Die Haftung einer solchen Brandschutzschicht auf dem Polyethylenmantel 3 ist immer einwandfrei, da sie zusammen mit dem PE des Mantels 3 extrudiert wird und mit diesem verschweißt. Die Wirksamkeit der extrudierten Schicht 4 auf einem Hoch- bzw. Höchstspannungskabel entspricht den Anforderungen hinsichtlich des Brandschutzes und ist vergleichbar mit der Wirksamkeit der üblicherweise nachträglich aufgebrachten Brandschutzschicht. Es ist dabei ausreichend, wenn die Brandschutzschicht 4 die an übliche PVC-Mäntel gestellten Anforderungen hinsichtlich des Brandschutzes erfüllt.Preferably, a polyethylene copolymer with special flame retardant fillers or additives as a fire protection layer 4 used. The adhesion of such a fire protection layer on the polyethylene jacket 3 is always impeccable, as they work together with the PE of the mantle 3 is extruded and welded with this. The effectiveness of the extruded layer 4 on a high or extra high voltage cable meets the requirements for fire protection and is comparable to the effectiveness of the usually subsequently applied fire protection layer. It is sufficient if the fire protection layer 4 complies with the requirements placed on conventional PVC sheaths with regard to fire protection.

Vielfach wird gewünscht, daß der Kabelmantel nach Verlegung des Kabels auf Unversehrtheit überprüft werden kann. Für die hierzu erforderliche elektrische Prüfung ist es erforderlich, daß die Außenfläche des Kabelmantels elektrisch leitfähig ist. Diese Leitfähigkeit kann beispielsweise durch Einreiben mit Graphit erreicht werden. Die bevorzugte Herstellung einer solchen elektrisch leitfähigen Schicht 5 erfolgt jedoch durch Extrusion eines elektrisch leitfähigen Polymermaterials auf die Brandschutzschicht 4, wobei die Extrusion dieser elektrisch leitfähigen Schicht 5 vorzugsweise in einem Arbeitsschritt zugleich mit der Extrusion der Brandschutzschicht 4 und der Mantelfertigung erfolgt.It is often desired that the cable sheath after installation of the cable can be checked for integrity. For the required electrical testing, it is necessary that the outer surface of the cable sheath is electrically conductive. This conductivity can be achieved for example by rubbing with graphite. The preferred preparation of such an electrically conductive layer 5 However, this is done by extrusion of an electrically conductive polymer material on the fire protection layer 4 , wherein the extrusion of this electrically conductive layer 5 preferably in one step at the same time as the extrusion of the fire protection layer 4 and the sheath production takes place.

Selbstverständlich ist es alternativ auch möglich, die drei Schichten Polyethylenmantel 3, Brandschutzschicht 4, elektrisch leitfähige Schicht 5 nacheinander zu extrudieren.Of course, it is alternatively possible, the three layers of polyethylene sheath 3 , Fire protection layer 4 , electrically conductive layer 5 to extrude one after the other.

Vorteilhaft beeinträchtigt die elektrisch leitfähige Schicht 5 aus einem leitfähigen Polymermaterial - die Art des Polymermaterials ist beliebig wählbar - die Brandschutzeigenschaften der Brandschutzschicht 4 in keiner Weise.Advantageously affects the electrically conductive layer 5 from a conductive polymer material - the type of polymer material is arbitrary - the fire protection properties of the fire protection layer 4 in no way.

Claims (5)

Im Wasser und in feuchter Umgebung verlegbares Kabel, welches einen Kabelkern (2) mit einem elektrischen Leiter und ferner einen den Kabelkern (2) umschließenden Polyethylenmantel (3) aufweist, auf welchem eine Brandschutzschicht (4) extrudiert ist, deren Material folgende Eigenschaften aufweist: - das Material ist schwer entflammbar, - das Material geht eine haftende Verbindung mit dem Polyethylenmantel (3) ein, - die Extrusionstemperatur des Materials ist ähnlich der Extrusionstemperatur des Polyethylenmantels (3), - das Material ist halogenfrei, gekennzeichnet durch die Ausbildung als Starkstromkabel, dessen Kabelkern (2) folgenden Schichtaufbau aufweist: elektrischer Leiter, innere Leitschicht, elektrische Isolierung, äußere Leitschicht, Bebänderung, Schirm aus elektrisch leitfähigen Drähten und Bebänderung, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Polyethylenmantel (3) aus reinem Polyethylen mit im Wesentlichen 2,5% fein verteiltem Ruß, aber ohne große Mengen anorganischer Füllstoffe besteht und den Anforderungen gemäß VDE 0620, Mischung DMP2 oder IEC 62067, ST 7 hinsichtlich der Wasserdampfdurchlässigkeit des Polyethylens genügt, und dass die Wanddicke der Brandschutzschicht (4) im Wesentlichen 1/3 bis 1/4 der Wanddicke des Polyethylenmantels (3) beträgt.A cable which can be laid in the water and in a moist environment and which has a cable core (2) with an electrical conductor and also a polyethylene jacket (3) enclosing the cable core (2) on which is extruded a fire protection layer (4) whose material has the following properties: the material is flame retardant, the material forms an adhesive bond with the polyethylene sheath 3, the extrusion temperature of the material is similar to the extrusion temperature of the polyethylene sheath 3, the material is halogen-free, characterized by being designed as a power cable, its cable core (2) has the following layer structure: electrical conductor, inner conductive layer, electrical insulation, outer conductive layer, harness, screen of electrically conductive wires and harness, further characterized in that the polyethylene sheath (3) of pure polyethylene with substantially 2.5 % finely divided carbon black, but without large amounts of inorganic it is filled and meets the requirements according to VDE 0620, mixture DMP2 or IEC 62067, ST 7 with respect to the water vapor permeability of the polyethylene, and that the wall thickness of the fire protection layer (4) is substantially 1/3 to 1/4 of the wall thickness of the polyethylene sheath (3) is. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandschutzschicht (4) als ein Polyethylen Copolymer mit speziellen flammhemmenden Füllstoffen oder Zusatzstoffen ausgebildet ist.Cable to Claim 1 , characterized in that the fire protection layer (4) is formed as a polyethylene copolymer with special flame retardant fillers or additives. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandschutzschicht (4) mit einer elektrisch leitfähigen Schicht (5) aus einem Polymermaterial beschichtet ist.Cable to Claim 1 or 2 , characterized in that the fire protection layer (4) is coated with an electrically conductive layer (5) made of a polymer material. Verfahren zur Herstellung eines Kabels mit Polyethylenmantel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Arbeitsschritt sowohl der Polyethylenmantel (3) als auch eine Brandschutzschicht (4) auf dem Polyethylenmantel extrudiert werden.Process for producing a cable with polyethylene sheath according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that in one step both the polyethylene sheath (3) and a fire protection layer (4) are extruded on the polyethylene sheath. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Arbeitsschritt sowohl der Polyethylenmantel (3) als auch eine Brandschutzschicht (4) und eine elektrisch leitfähige Schicht (5) auf dem Polyethylenmantel extrudiert werden.Method according to Claim 4 , characterized in that in one step both the polyethylene sheath (3) and a fire protection layer (4) and an electrically conductive layer (5) are extruded on the polyethylene sheath.
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