DE10236288A1 - Electric cable - Google Patents

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Abstract

Between the first inner layer (2a) (PE) and the second outer layer (2b) (ethylene copolymer) there is a third layer (2c) of bonding agent. This includes little or no filler. The third layer is less than 0.2 mm thick. The outer, highly-filled second layer is extruded onto the uncooled, still-hot third layer. The third layer, comprising a film of bonding agent, is applied onto the first layer. The cable is run into the film longitudinally, or wrapped by winding it on. The second layer is extruded over it. The bonding agent melts at 70-100[deg]C. An independent claim is included for the method of making the cable, by co-extrusion and over-extrusion.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kabels nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.The invention relates to an electrical Cable according to the preamble of claim 1 and a method for Production of an electrical cable according to the preamble of the claim 6th

Aus der WO 02/15202 ist ein im Wasser und in feuchter Umgebung verlegbares Kabel mit Polyethylenmantel bekannt, welcher eine Kabelseele umschließt und auf den eine Brandschutzschicht extrudiert ist. Das Material der Brandschutzschicht ist schwer entflammbar, haftet gut auf dem Polyethylenmantel und ist halogenfrei. Die Schwerentflammbarkeit der Brandschutzschicht wird durch Zugabe von speziellen flammhemmenden Füllstoffen bzw. Zusatzstoffen zu einem Ethylen Copolymer erreicht. Der Polyethylenmantel und die Brandschutzschicht werden in einem Arbeitsschritt hergestellt.WO 02/15202 is in the water and cable with a polyethylene sheath that can be laid in a damp environment known, which encloses a cable core and on which a fire protection layer is extruded. The material of the fire protection layer is flame retardant, adheres well to the polyethylene jacket and is halogen-free. Flame retardancy The fire protection layer is made by adding special flame retardant fillers or additives to an ethylene copolymer. The polyethylene jacket and the fire protection layer is produced in one step.

In vielen Anwendungsfällen z. B. bei der Verlegung von Mittelspannungskabeln in U-Bahnschächten wird ein hoher Sauerstoffindex des Mantelmaterials von über 25 % gefordert. Darüberhinaus muß das Material des Mantels halogenfrei sein. Ein solch hoher Sauerstoffindex bzw. eine so extrem hohe Schwerentflammbarkeit bei gleichzeitiger Halogenfreiheit kann nur erreicht werden, wenn dem Mantelmaterial große Mengen von Füllstoffen zugegeben wird, wie z. B. Aluminiumtrioxyhydrat, Magnesiumhydroxid etc. Insbesondere Aluminiumtrioxyhydrat hat sich als Flammschutzmittel bewährt, da bei erhöhten Temperaturen das Kristallwasser abgespalten wird und eine Sauerstoffzufuhr zum Brandherd von außen verhindert. Hochgefüllte Kunststoffmischungen, d. h. solche, die mehr als 100 Teile Füllstoff auf 100 Teile Basismaterial haben, sind zwar extrudierbar, gehen aber selbst dann, wenn das Basismaterial ein Ethylen Copolymer ist, nur eine geringe Haftung mit einer Manteloberfläche aus Polyethylen ein, wenn die Mantelschicht und die hochgefüllte Mischung in zwei Arbeitsschritten extrudiert werden. Bei einer gemeinsamen Extrusion der Mantel- und der Brandschutzschicht ist zwar eine gute Haftung zwischen den beiden Schichten erzielbar, es ist aber wegen der hohen Massetemperatur bei der Verarbeitung des für Kabelmäntel üblicherweise verwendeten HDPE auf Flammschutzmittel zurückzugreifen, deren flammhemmende Reaktion bei Temperaturen einsetzt, die oberhalb der Massetemperatur des HDPE liegt.In many applications, e.g. B. when laying medium voltage cables in subway shafts a high oxygen index of the jacket material of over 25% required. In addition, the material of the jacket be halogen-free. Such a high oxygen index or such an extremely high flame retardancy with simultaneous freedom from halogen can only be achieved if the jacket material has large amounts of fillers is added, such as. B. aluminum trioxy hydrate, magnesium hydroxide etc. In particular aluminum trioxy hydrate has proven to be a flame retardant proven, there at elevated temperatures the crystal water is split off and an oxygen supply to the Prevention of fire from the outside. highly filled Plastic mixtures, d. H. those containing more than 100 parts of filler to have 100 parts of base material can be extruded, but they work even if the base material is an ethylene copolymer, only a low adhesion with a polyethylene surface, if the cladding layer and the highly filled mixture in two steps be extruded. With a common extrusion of the jacket and the fire protection layer is a good bond between the two Layers can be achieved, but it is because of the high melt temperature when processing the for Cable jackets usually used HDPE to resort to flame retardants whose flame retardant Reaction occurs at temperatures above the melt temperature of the HDPE.

Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte Kabel dahingehend zu verbessern, daß die äußere Brandschutzschicht eine wesentlich verbesserte Eigenschaft im Brandfalle und eine verbesserte Haftung zum darunterliegenden Polyethylenmantel aufweist, sowie die Möglichkeit gegeben ist, nahezu sämtlich im Handel erhältlichen halogenfreien Flammschutzmaterialien einzusetzen.The present invention lies therefore based on the task to the known cable improve the outer fire protection layer a significantly improved property in the event of fire and an improved one Has adhesion to the underlying polyethylene jacket, as well the possibility is given, almost all commercially available use halogen-free flame retardant materials.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 erfaßten Merkmale gelöst.This task is performed by the in the indicator of claim 1 recorded Features solved.

Durch die Verwendung eines zusätzlichen Haftvermittlers zwischen dem Polyethylenmantel und der äußeren Brandschutzschicht wird trotz eines hohen Füllgrades eine gute Haftung erreicht.By using an additional adhesion promoter between the polyethylene jacket and the outer fire protection layer despite a high degree of filling good adhesion achieved.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfaßt.Further advantageous configurations the invention are covered in the subclaims.

Die Erfindung ist anhand der in den 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is based on the in the 1 and 2 schematically illustrated embodiments.

1 zeigt einen seitlichen Schnitt durch ein Kabel nach der Lehre der Erfindung. 1 shows a side section through a cable according to the teaching of the invention.

Das Kabel weist eine Kabelseele 1 auf, die beispielsweise einen oder mehrere isolierte elektrische Leiter aufweisen kann. Im Falle eines Mittel- oder Hochspannungskabels weisen die elektrischen Leiter wie an sich bekannt zusätzlich zur Isolierung eine innere und eine äußere Leitschicht auf. Über der äußeren Leitschicht kann noch eine metallische Abschirmung vorgesehen sein.The cable has a cable core 1 which, for example, can have one or more insulated electrical conductors. In the case of a medium or high voltage cable, the electrical conductors have an inner and an outer conductive layer in addition to the insulation, as is known per se. A metallic shield can also be provided over the outer conductive layer.

Die Kabelseele 1 ist von einem Kabelmantel 2 umgeben, der aus einer ersten inneren Schicht 2a aus Polyethylen sowie einer zweiten äußeren Schicht 2b besteht, welche schwerentflammbar ist und aus einer hochgefüllten thermoplastisch verarbeitbaren Kunststoffmischung besteht. Zwischen der ersten und der zweiten Schicht ist eine dritte Schicht 2c vorgesehen, welche die äußere Oberfläche der Schicht 2a vollflächig bedeckt. Diese dritte Schicht 2c besteht aus einem Haftvermittler, welche eine innige Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Schicht herstellt.The cable soul 1 is from a cable jacket 2 surrounded by a first inner layer 2a made of polyethylene and a second outer layer 2 B exists, which is flame retardant and consists of a highly filled thermoplastically processable plastic mixture. There is a third layer between the first and second layers 2c provided the outer surface of the layer 2a completely covered. This third layer 2c consists of an adhesion promoter, which creates an intimate connection between the first and the second layer.

Die Wanddicken der Schichten betragen vorteilhafterweiseThe wall thicknesses of the layers are advantageously

  • 1 . Schicht WD = 2,5 mm1 . Layer WD = 2.5 mm
  • 2. Schicht WD = 2,00 mm2nd layer WD = 2.00 mm
  • 3. Schicht WD = 0,15 mm.3rd layer WD = 0.15 mm.

Das Material der ersten Schicht ist reines Polyethylen ohne nennenswerte Zusätze.The material of the first layer is pure polyethylene without any noteworthy additives.

Die zweite Schicht setzt sich beispielsweise zusammen aus:
60 – 90 Teilen Ethylenvinylacetat
40 – 0 Teilen Lineares Polyethylen
0 – 20 Teilen Ethylenacrylatterpolymer (EAT), welches von der Atofina unter dem Handelsnamen Lotader geliefert wird.
100 – 170 Teilen Aluminiumtrioxyhydrat
0,4 Teile Alterungsschutzmittel.The second layer is composed, for example:
60-90 parts of ethylene vinyl acetate
40 - 0 parts linear polyethylene
0 - 20 parts of ethylene acrylate polymer (EAT), which is supplied by Atofina under the trade name Lotader.
100 - 170 parts of aluminum trioxy hydrate
0.4 parts anti-aging agent.

Diese Mischung weist einen Sauerstoffindex von 25 – 36 % auf.This mixture has an oxygen index of 25-36 % on.

Die dritte Schicht ist ein Copolymer des Ethylens, welches beispielsweise unter dem Handelsnamen Lotryl 18 MA 02 erhältlich ist. Dem Copolymer wird vorzugsweise ein Farbstoffmasterbatch zugegeben, welcher z. B. unter dem Handelsnamen Plasblack PE 4470 erhältlich ist. Das Mischungsverhältnis beträgt in etwa 99 Teile Copolymer zu 1 Teil Farbstoffmasterbatch.The third layer is a copolymer of ethylene, which is available, for example, under the trade name men Lotryl 18 MA 02 is available. A dye masterbatch is preferably added to the copolymer. B. is available under the trade name Plasblack PE 4470. The mixing ratio is approximately 99 parts copolymer to 1 part dye masterbatch.

Die erste und die dritte Schicht werden vorzugsweise im Coextrusionsverfahren auf die Kabelseele aufextrudiert. Die zweite Schicht kann im selben Arbeitsgang unmittelbar auf die noch warme dritte Schicht aufextrudiert werden. Es ist aber auch möglich, die zweite Schicht in einem nachfolgenden Arbeitsgang aufzubringen.The first and third layers are preferably coextruded onto the cable core extruded. The second layer can be done immediately in the same operation extruded onto the still warm third layer. But it is also possible, to apply the second layer in a subsequent operation.

Die dritte Schicht kann auch durch Längsauflegen oder Aufwickeln einer Folie aus einem Copolymer des Ethylens auf die erste Schicht erzeugt werden. Die Folie verschweißt infolge der durch die Extrusion der zweiten Schicht entstehende Extrusionswärme sowohl mit der ersten als auch mit der zweiten Schicht.The third layer can also pass through longitudinal placement or winding up a film of a copolymer of ethylene the first layer will be generated. The film seals as a result the heat of extrusion resulting from the extrusion of the second layer with the first as well as with the second layer.

Die 2 zeigt eine seitliche Ansicht einer Fertigungseinrichtung.The 2 shows a side view of a manufacturing facility.

Die von einer Vorratstrommel 3 ablaufende Kabelseele 1 wird einem ersten Extruder 4 zugeführt. Der Extruder 4 ist ein sogenannter Coextrusionsextruder, dem über eine erste Schnecke 4a das Material der ersten Schicht und über eine zweite Schnecke 4b das Material der dritten Schicht zugeführt wird. Die Schichten 2a und 2c werden in konzentrischer Anordnung dem Mundstück 4c des Extruders 4 zugeleitet.The one from a storage drum 3 expiring cable core 1 becomes a first extruder 4 fed. The extruder 4 is a so-called coextrusion extruder, which is fed via a first screw 4a the material of the first layer and over a second screw 4b the material is fed to the third layer. The layers 2a and 2c become the mouthpiece in a concentric arrangement 4c of the extruder 4 fed.

Die mit den Schichten 2a und 2c versehene Kabelseele gelangt nun in einem zweiten Extruder 5, welcher die zweite Schicht 2b auf die dritte Schicht 2c extrudiert. Das nun fertige Kabel 6 wird einem Kühlbecken 7 zugeführt und auf eine Kabeltrommel 8 aufgewickelt.The one with the layers 2a and 2c provided cable core is now in a second extruder 5 which is the second layer 2 B to the third layer 2c extruded. The finished cable 6 becomes a cooling pool 7 fed and onto a cable drum 8th wound.

Da wegen des hohen Füllgrades die Extrusionsgeschwindigkeit des zweiten Extruders 5 weniger als 50 % der Extrusionsgeschwindigkeit des Extruders 4 betragen kann, kann es von Vorteil sein, die zweite Schicht 2b in einem gesonderten Arbeitsgang aufzubringen.Because of the high degree of filling, the extrusion speed of the second extruder 5 less than 50% of the extrusion speed of the extruder 4 may be advantageous, the second layer 2 B to apply in a separate operation.

An einer Probe des fertigen Kabels wurde die Haftung zwischen der ersten und der zweiten Schicht in Anlehnung an IEC. 19.21 gemessen und ein Wert von 21 N ermittelt.On a sample of the finished cable the adhesion between the first and second layers in Based on IEC. 19.21 measured and a value of 21 N determined.

Claims (9)

Elektrisches Kabel, bestehend aus einer Kabelseele und einem die Kabelseele umgebenden Mantel, wobei der Mantel eine erste innere Schicht aus Polyethylen und eine zweite äußere Schicht aus Ethylen Copolymer, die durch Zugabe von speziellen flammhemmenden Füllstoffen bzw. Zusatzstoffen flammfest gemacht ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten inneren Schicht und der zweiten äußeren Schicht eine dritte Schicht aus einem Haftvermittler angeordnet ist, und daß der Haftvermittler der dritten Schicht keine oder nur äußerst geringe Anteile an Füllstoffen enthält.Consisting and, in electrical cable from a cable core the cable core surrounding cladding, wherein the cladding has a first inner layer of polyethylene and a second outer layer of ethylene copolymer that is made by the addition of special flame retardant fillers and additives, flame-resistant, characterized that a third layer of an adhesion promoter is arranged between the first inner layer and the second outer layer, and that the adhesion promoter of the third layer contains no or only extremely small amounts of fillers. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht aus einem Polyethylen hoher Dichte (HDPE) besteht.Electrical cable according to claim 1, characterized in that the first layer consists of a high density polyethylene (HDPE). Elektrisches Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schicht aus Ethylenvinylacetat (EVA), Ethylenbutylacrylat (EBA) oder Ethylenmethylacrylat (EMA) besteht.Electrical cable according to claim 1 or 2, characterized in that the third layer of ethylene vinyl acetate (EVA), ethylene butyl acrylate (EBA) or ethylene methyl acrylate (EMA). Elektrisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schicht eine Wanddicke von weniger als 0,2 mm aufweist.Electrical cable according to one of claims 1 to 3, characterized in that the third layer has a wall thickness of less than 0.2 mm. Elektrisches Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schicht aus 95 – 99 Teilen Ethylenvinylacetat und 1 bis 5 Teilen eines Farbmasterbatches z. B. aus Polyethylen und Ruß besteht.Electrical cable according to claim 3, characterized in that the third layer of 95-99 parts Ethylene vinyl acetate and 1 to 5 parts of a color masterbatch z. B. consists of polyethylene and carbon black. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kabels nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Kabelseele in einem ersten Arbeitsschritt die erste und die dritte Schicht durch Coextrusion aufgebracht und in einem zweiten Arbeitsschritt die äußere hochgefüllte zweite Schicht aufextrudiert wird.Method of manufacturing an electrical cable according to a of claims 1 to 5, characterized in that the cable core in a first Working step the first and the third layer by coextrusion applied and in a second step the outer highly filled second Layer is extruded. Verfahren nach Anspruch 1, daß die äußere hochgefüllte zweite Schicht im selben Arbeitsgang wie die erste und die dritte Schicht auf die ungekühlte noch warme dritte Schicht aufextrudiert wird.A method according to claim 1, that the outer highly filled second Shift in the same operation as the first and third shift to the uncooled one warm third layer is extruded. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kabels nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die erste Schicht die dritte Schicht in Form einer Folie aus einem Haftvermittler längseinlaufend oder durch Wickeln aufgebracht wird und die zweite Schicht auf die dritte Schicht aufextrudiert wird.Method of manufacturing an electrical cable according to a of claims 1 to 5, characterized in that on the first layer third layer in the form of a film from an adhesion promoter running in lengthwise or is applied by winding and the second layer on the third layer is extruded. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus einem Haftvermittler mit einem Schmelzbereich zwischen 70 und 100 °C besteht.A method according to claim 8, characterized in that the film from an adhesion promoter with a melting range between 70 and 100 ° C exists.
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