EP3142125A1 - Kabel - Google Patents

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EP3142125A1
EP3142125A1 EP15184559.1A EP15184559A EP3142125A1 EP 3142125 A1 EP3142125 A1 EP 3142125A1 EP 15184559 A EP15184559 A EP 15184559A EP 3142125 A1 EP3142125 A1 EP 3142125A1
Authority
EP
European Patent Office
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cable
flame
diffusion barrier
retardant
barrier layer
Prior art date
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Granted
Application number
EP15184559.1A
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English (en)
French (fr)
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EP3142125B1 (de
Inventor
Werner Körner
Harry PFEFFER
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Lapp Engineering AG
Original Assignee
Lapp Engineering AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Lapp Engineering AG filed Critical Lapp Engineering AG
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Priority to ES15184559T priority patent/ES2873232T3/es
Publication of EP3142125A1 publication Critical patent/EP3142125A1/de
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Publication of EP3142125B1 publication Critical patent/EP3142125B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/28—Protection against damage caused by moisture, corrosion, chemical attack or weather
    • H01B7/282—Preventing penetration of fluid, e.g. water or humidity, into conductor or cable
    • H01B7/2825—Preventing penetration of fluid, e.g. water or humidity, into conductor or cable using a water impermeable sheath

Definitions

  • the invention relates to a cable, in particular a cable for connection of photovoltaic modules, which is suitable for installation in humid environments or in environments in which the cable is exposed to moisture.
  • the individual functional units of the cable, the electrical or optical conductors, the conductor insulation, any shields and the cable sheath, are therefore to be designed according to the requirements.
  • the long-term exposure to moisture may also affect the insulating properties of the outer sheath and / or the insulation layer (s) in the interior of the cable, so that it can cause fault currents, in particular leakage currents, and an associated failure of the system connected to the cable. Cables used in communications may experience signal interference such as increased attenuation or crosstalk.
  • Moisture or water can diffuse into the interior of the cable when the cable is stored in a damp or wet environment for a long time, transverse to the cable longitudinal axis, and damage the internal cable components.
  • the cable comprises a very thick polyethylene layer of at least 35mm thickness which is not flame retardant but easily flammable.
  • the cable is rendered flame retardant by applying an external, thin fire protection layer. Damage to the thin external fire-resistant layer involves the risk of setting the underlying polyethylene layer on fire. Due to the proportion of the entire cable volume proportion of non-flame retardant polyethylene can be a Quickly spread fire along the cable as there is plenty of fire-resistant material available. This represents a security risk.
  • the present invention is therefore an object of the invention to provide an improved cable that can be laid in damp environments, especially in the soil.
  • the cable should be long-term resistant to moisture and water and minimize the transverse diffusion of water and moisture into the cable interior.
  • the cable should be flame retardant according to IEC 60332-1-2.
  • the cable should be simple, inexpensive and can be manufactured in a few steps.
  • the cable which is suitable in particular for the connection of photovoltaic modules to an energy network, comprises at least one electrical and / or at least one optical conductor, at least one insulation layer enclosing the at least one conductor, and an outer jacket, which comprises the aforementioned conductors and the insulation layer encloses.
  • a diffusion barrier layer is arranged between the outer jacket and the insulating layer.
  • the diffusion barrier layer is designed so that the transverse diffusion of water and moisture into the interior of the cable is prevented or at least significantly reduced.
  • a reduction in the diffusion of water and Moisture by at least a factor of 100, more preferably achieved by at least a factor of 1000 compared to a cable without diffusion barrier layer.
  • the diffusion barrier layer is thinner than the insulating layer and / or thinner than the outer jacket.
  • the diffusion barrier layer only a minimum of easily combustible material is used, so that in case of fire only a small volume fraction of the cable is combustible.
  • a mechanical damage of the preferably fire-resistant, flame-retardant or flame-retardant outer sheath so the reliability of the cable can be increased.
  • the diffusion barrier layer has a nominal thickness of at least 0.1 mm.
  • the insulation layer and the outer sheath preferably have a nominal thickness of at least 0.5 mm.
  • the thickness of diffusion barrier view, insulation layer and outer sheath is matched to the cross section of the electrical conductor and decreases optionally increasing proportionally with increasing cross-section of the electrical conductor or conductors.
  • Outer jacket, diffusion barrier layer and insulation layer are preferably extrusion products. Preferably, all layers are fabricated on a cable extrusion line, allowing for efficient production.
  • the insulation layer and the diffusion barrier layer are produced by coextrusion in a single manufacturing step or applied to the internal materials.
  • the diffusion barrier layer and the outer jacket are manufactured by coextrusion in a single manufacturing step or applied to the internal materials.
  • the diffusion barrier layer is made of a non-polar and / or hydrophobic polymeric material.
  • a non-polar and / or hydrophobic material By using a non-polar and / or hydrophobic material, the diffusion itself is reduced by fine pores or manufacturing imperfections in the diffusion barrier layer due to capillary forces.
  • the diffusion barrier layer is made so that an uninterrupted, as defect-free as possible layer is formed.
  • the polymer material for the diffusion barrier layer comprises exclusively or predominantly polyolefins, in particular polyethylene, polypropylene or mixtures of polyethylene and polypropylene.
  • the polymer material for the diffusion barrier layer is crosslinked, preferably by electron beam crosslinking and / or silane crosslinking. By networking, the long-term stability is improved.
  • the cable according to the invention comprises at least two electrical conductors which, in a further preferred embodiment, are each covered by a shield.
  • Cable according to the invention can be used in various fields for various applications. Cables according to the invention can be equipped with optical conductors or electrical conductors or a combination thereof.
  • the outer sheath is flame retardant according to the standard IEC 60332-1-2.
  • the polymer material for the outer shell flame-retardant additives preferably aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zinc borates, ammonium sulfate or phosphate-based materials, admixed.
  • these additives are at least largely halogen-free.
  • flame-retardant or flame-retardant additives are added in a further preferred embodiment to the outer jacket and the inner jacket and / or the insulating layer. Even if the outer sheath is completely destroyed by the action of flame, the inner sheath and / or the insulating layer can protect the electrical line for a longer time from damage.
  • both the flame retardant or flame retardant additive for the outer shell and the flame retardant or flame retardant additive for the inner shell and / or the insulating layer are at least substantially free of halogen.
  • the outer jacket and the inner jacket and / or the insulating layer comprise different flame-retardant or flame-retardant additives.
  • the inner sheath and / or the insulating layer comprises at least one higher-quality additive, which gives better flame retardant or flame retardant properties than additives added to the outer shell.
  • Higher quality additives that provide excellent flame retardant or flame retardant properties are generally more expensive than additives with less good engineering properties. Since the additive can be washed out in the outer jacket over time, the use of a high-quality additive in the outer shell for long periods of operation is less useful because the degradation of the additives, the original properties of the outer jacket and thus the cable are changed unfavorably.
  • high-grade additives are therefore added to at least one of the layers enclosed by the outer jacket, for example the inner jacket and / or further insulating layers. Due to the diffusion barrier layer, the inner jacket and / or the further insulating layers, which are provided with the higher-quality additive, are better protected in the long term, so that the high-quality additive and the associated high-quality properties of the cable are preserved for longer.
  • the use of the at least one high-grade additive in the inner jacket and / or the further insulating layer leads to a reduction of the manufacturing costs in comparison to the use of this high-quality additive in the outer jacket.
  • the outer sheath comprises aluminum trihydrate (ATH) and the inner sheath and / or the insulating layer magnesium dihydrate (MDH).
  • ATH aluminum trihydrate
  • MDH magnesium dihydrate
  • Metal hydroxides such as aluminum hydroxide or magnesium hydroxide, split off water in an endothermic process in case of fire.
  • the endothermic conversion process requires between 1000 and 1300 J / g.
  • the reaction takes place at ATH from about 200 ° C, at MDH from about 300 ° C from.
  • ATH is therefore often used in materials with processing temperatures below 220 ° C, while MDH is used for higher processing temperatures up to 300 ° C.
  • the additive with the higher transition temperature, preferably MDH the flame retardant to the inner layers even at higher temperatures and is supported by the outer shell with its additives.
  • Fig. 1 shows a cross section of a cable 10 according to the invention.
  • An electrical conductor 1 is surrounded by a uniform insulation layer 2.
  • a diffusion barrier layer 3 is applied on the insulating layer 2.
  • an outer shell 4 is applied on the diffusion barrier layer 3.
  • an optical conductor 1 can be used instead of the electrical conductor 1, an optical conductor 1 can be used.
  • further polymer-based layers or screen braids may be arranged, which serve, for example, for the shielding.
  • Fig. 2 shows a cross section of a cable 10 according to the invention in a further preferred embodiment.
  • Several electrical or optical conductors 1 are each enclosed by an insulating layer 2.
  • the insulated conductors 1 are interconnected by an inner jacket 6 or in worshiped an inner shell 6.
  • an optional shield 5 is preferably arranged.
  • the optional shielding 5 can also be arranged between the inner jacket 6 and the diffusion barrier layer 3.
  • the number of conductors 1 is arbitrary.
  • the cables according to Fig. 1 and Fig. 2 consist of inner and outer cable layers, which preferably comprise flame-retardant or flame-retardant additives, which differ in their properties and possibly also the procurement costs.
  • the outer jacket 4 forms the outermost cable layer, which preferably comprises a first flame-retardant or flame-retardant additive.
  • the inner jacket 6 or the at least one insulating layer 2 preferably comprise a second flame-retardant or flame-retardant additive.
  • At least one flame-retardant or flame-retardant additive can also be provided for each of the cable layers 4, 6, 2.
  • the inner jacket has e.g. a second and the at least one insulating layer on a third flame retardant or flame retardant additive.
  • the at least one first flame-retardant additive is preferably less expensive, possibly made of less expensive materials, than the at least one second or third flame-retardant additive.
  • the at least one first flame-retardant additive undergoes a conversion process in the event of fire at a lower temperature than the at least one second or third flame-retardant additive.
  • the first flame retardant additive is preferably ATH or comprises a predominant portion of ATH and the second sludge-inhibiting additive is preferably MDH or comprises a predominant portion of MDH.
  • the innermost layer preferably comprises a high-grade metal hydroxide or metal hydroxide mixture, preferably MDH
  • the middle layer comprises a metal hydroxide mixture with a high-quality first metal hydroxide, preferably MDH, and a less high-grade second metal hydroxide, preferably ATH, which are preferably mixed in a ratio in the range of 40:60 to 60:40.

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kabel (10) zum elektrischen Anschluss von Photovoltaikmodulen an ein Energienetzwerk, mit - zumindest einem elektrischen und/oder zumindest einem optischen Leiter (1); - einer Isolationsschicht (2), welche den Leiter (1) umschliesst; - einem Aussenmantel (4), welcher die vorgenannten Bestandteile umschliesst. Erfindungsgemäss ist zwischen dem Aussenmantel (4) und der Isolationsschicht (2) eine Diffusionssperrschicht (3) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kabel, insbesondere ein Kabel zum Anschluss von Photovoltaikmodulen, welches zur Verlegung in feuchten Umgebungen bzw. in Umgebungen, in welchen das Kabel Feuchtigkeit ausgesetzt ist, geeignet ist.
  • Elektrische oder optische Kabel und Leitungen sollen in der praktischen Anwendung unterschiedlichen Einwirkungen, insbesondere mechanischen und chemischen Einwirkungen standhalten. Für diverse Anwendungsbereiche wird zudem eine gute Feuerfestigkeit der Kabel für den Funktionserhalt im Brandfall gefordert. In der DIN 4102 wird der Funktionserhalt von Kabelkanälen in Klassen unterteilt. Die Klassenbezeichnung richtet sich wie folgt nach der Dauer innerhalb der der Funktionserhalt gewährleistet sein soll. Kabel und Leitungen, die für den Funktionserhalt im Brandfall eingesetzt werden, weisen ein Brennverhalten nach IEC 60332-1 (flammwidrig) oder IEC 60332-3 (hoch flammwidrig) auf.
  • Die einzelnen Funktionseinheiten des Kabels, der elektrischen oder optischen Leiter, der Leiterisolationen, allfälliger Abschirmungen und des Kabelmantels, sind daher entsprechend den Anforderungen auszugestalten.
  • Hohe Anforderungen an die Langzeitbeständigkeit bestehen insbesondere bei Kabeln, die an Photovoltaikmodule angeschlossen werden, da Dauerbetrieb über mehrere Jahre (mit hoher Gleichstromlast) gewährleistet sein soll. Die Kabel müssen zudem halogenfrei und flammbeständig sein. In diesem Anwendungsbereich werden Kabel oft im Erdreich verlegt. Das Erdreich ist von Natur aus mit Feuchtigkeit durchsetzt, so dass die verlegten Kabel - insbesondere deren Aussenmantel - oft dauernd einer hohen Feuchtigkeit und Nässe ausgesetzt sind. Die Feuchtigkeit kann das Kabel auf diverse Arten schädigen. Z.B. besteht die Gefahr, dass wasserlösliche Zusatzstoffe im Aussenmantel mit der Zeit ausgewaschen werden. Zusatzstoffe, z.B. Flammschutzmittel, werden dem Aussenmantel zugesetzt, um eine gewünschte Eigenschaft und/oder Beständigkeit des Grundmaterials zu verbessern. Werden diese Zusatzstoffe ausgewaschen, gehen die betreffenden Eigenschaften, insbesondere die Beständigkeit, verloren, so dass ein bestimmungsgemässer Betrieb des Kabels nicht mehr möglich ist und die gestellten Anforderungen nicht mehr erfüllt werden.
  • Die Dauerbelastung durch Feuchtigkeit kann auch die Isolationseigenschaften des Aussenmantels und/oder der Isolationsschicht(en) im Inneren des Kabels beeinträchtigen, so dass es zu Fehlerströmen, insbesondere Kriechströmen, und einem damit verbundenen Ausfall der mit dem Kabel verbundenen Anlage kommen kann. Bei Kabeln, die in der Kommunikationstechnik auftreten, können Signalstörungen, wie eine erhöhte Dämpfung oder ein Übersprechen, auftreten.
  • Feuchtigkeit bzw. Wasser kann bei längerer Lagerung des Kabels in feuchter oder nasser Umgebung quer zur Kabellängsachse ins Kabelinnere diffundieren und die innenliegenden Kabelbestandteile schädigen.
  • Aus der DE10131569 ist ein im feuchten Erdreich und im Wasser verlegbares Kabel bekannt. Das Kabel umfasst eine sehr Dicke Polyethylenschicht von zumindest 35mm Dicke, welche nicht flammwidrig, sondern leicht brennbar ist. Das Kabel wird durch aufbringen einer externen, dünnen Brandschutzschicht flammwidrig gemacht. Bei einer Beschädigung der dünnen externen Brandschutzschicht besteht das Risiko, dass die darunterliegende Polyethylenschicht in Brand gesetzt wird. Aufgrund des am gesamten Kabelvolumen anteilsmässig grossen Anteils an nicht flammgeschützten Polyethylen kann sich ein Feuer rasch entlang dem Kabel ausbreiten, da viel brandfähiges Material zur Verfügung steht. Dies stellt ein Sicherheitsrisiko dar.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Kabel zu schaffen, das in feuchten Umgebungen, insbesondere im Erdreich, verlegbar ist.
  • Insbesondere soll das Kabel langzeitbeständig gegen Feuchtigkeit und Wasser sein und die Querdiffusion von Wasser und Feuchtigkeit ins Kabelinnere minimieren.
  • Ferner soll das Kabel flammwidrig gemäss IEC 60332-1-2 sein.
  • Zudem soll das Kabel einfach, kostengünstig und in wenigen Schritten gefertigt werden können.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Kabel gelöst, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
  • Das Kabel, das insbesondere zum Anschluss von Photovoltaikmodulen an ein Energienetzwerk geeignet ist, umfasst zumindest einen elektrischen und/oder zumindest einen optischen Leiter, zumindest eine Isolationsschicht, welche den zumindest einen Leiter umschliesst, sowie einen Aussenmantel, welcher die vorgenannten den Leiter und die Isolationsschicht umschliesst.
  • Erfindungsgemäss ist zwischen dem Aussenmantel und der Isolationsschicht eine Diffusionssperrschicht angeordnet. Die Diffusionssperrschicht ist so ausgelegt, dass die Querdiffusion von Wasser und Feuchtigkeit ins Innere des Kabels verhindert oder zumindest deutlich reduziert wird. Vorzugsweise wird eine Reduktion der Diffusion von Wasser und Feuchtigkeit um zumindest einen Faktor 100, weiter bevorzugt um zumindest einen Faktor 1000 im Vergleich zu einem Kabel ohne Diffusionssperrschicht erreicht. Durch die Verhinderung oder zumindest die starke Reduktion des Eindringens von Wasser und Feuchtigkeit ins Innere des Kabels werden die innenliegenden Kabelbestandteile, insbesondere elektrische Leiter und die Isolationsschicht, vor Schädigung und vorzeitiger Alterung geschützt, wodurch sich die Einsatzdauer des Kabels verlängert. Insbesondere bei Kommunikationskabeln können Fehlfunktionen, wie eine erhöhte Dämpfung, ein Übersprechen, Energieverluste oder auch sporadisch auftretende Störungen, die schwierig zu lokalisieren sind, vermieden werden.
  • Durch entsprechende Dimensionierung des Kabels können dessen Eigenschaften vorteilhaft gewählt werden. Zudem können der Herstellungsaufwand und die Materialkosten reduziert werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Diffusionssperrschicht dünner als die Isolationsschicht und/oder dünner als der Aussenmantel. Durch die Verwendung einer dünnen Diffusionssperrschicht wird nur ein Minimum an einfach brennbarem Material eingesetzt, so dass im Brandfall nur ein kleiner Volumenanteil des Kabels brennbar ist. Insbesondere bei einer mechanischen Beschädigung des vorzugsweise brandbeständigen, flammwidrigen oder flammhemmenden Aussenmantels kann so die Betriebssicherheit des Kabels erhöht werden.
  • Vorzugsweise weist die Diffusionssperrschicht eine nominelle Dicke von zumindest 0.1 mm auf. Die Isolationsschicht und der Aussenmantel weisen vorzugweise eine nominelle Dicke von zumindest 0.5 mm auf. Vorzugsweise ist die Dicke von Diffusionssperrsicht, Isolationsschicht und Aussenmantel auf den Querschnitt des elektrischen Leiters abgestimmt und nimmt mit steigendem Querschnitt des oder der elektrischen Leiter gegebenenfalls proportional zu.
  • Aussenmantel, Diffusionssperrschicht und Isolationsschicht sind bevorzugt Extrusionsprodukte. Vorzugsweise werden alle Schichten auf einer Kabelextrusionslinie gefertigt, was eine effiziente Produktion ermöglicht.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung werden die Isolationsschicht und die Diffusionssperrschicht durch Koextrusion in einem einzelnen Fertigungsschritt gefertigt bzw. auf die innen liegenden Materialien aufgebracht. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung werden die Diffusionssperrschicht und der Aussenmantel durch Koextrusion in einem einzelnen Fertigungsschritt gefertigt bzw. auf die innen liegenden Materialien aufgebracht.
  • Vorzugsweise ist die Diffusionssperrschicht aus einem nicht-polaren und/oder hydrophoben Polymermaterial gefertigt. Durch die Verwendung eines nicht-polaren und/oder hydrophoben Materials wird die Diffusion selbst durch feine Poren oder Fertigungsfehlstellen in der Diffusionssperrschicht aufgrund von Kapillarkräften reduziert. Die Diffusionssperrschicht ist so gefertigt, dass eine ununterbrochene, möglichst defektfreie Schicht ausgebildet wird.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Polymermaterial für die Diffusionssperrschicht ausschliesslich oder mehrheitlich Polyolefine, insbesondere Polyethylen, Polypropylen oder Mischungen von Polyethylen und Polypropylen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Polymermaterial für die Diffusionssperrschicht vernetzt, vorzugsweise durch Elektronenstrahlvernetzung und/oder Silanvernetzung. Durch die Vernetzung wird die Langzeitstabilität verbessert.
  • Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemässe Kabel zumindest zwei elektrische Leiter, welche, in einer weiter bevorzugten Ausgestaltung, je durch eine Abschirmung umfasst sind. Erfindungsgemässe Kabel können in verschiedenen Bereichen für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden. Erfindungsgemässe Kabel können mit optischen Leitern oder elektrischen Leitern oder einer Kombination davon ausgerüstet werden.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Aussenmantel flammwidrig nach der Norm IEC 60332-1-2 ausgeführt. Hierzu sind dem Polymermaterial für den Aussenmantel flammhemmende Additive, vorzugsweise Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Zinkborate, Ammoniumsulfat oder Phosphat-basierte Materialien, beigemischt. Vorzugsweise sind diese Additive zumindest weitgehend halogenfrei.
  • Um die flammhemmenden oder flammwidrigen Eigenschaften des Kabels im Brandfall zu verbessern, sind in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung dem Aussenmantel und dem Innenmantel und/oder der Isolationsschicht flammhemmende oder flammwidrige Additive beigefügt. Selbst wenn der Aussenmantel durch Flammeneinwirkung komplett zerstört ist, kann der Innenmantel und/oder die Isolationsschicht die elektrische Leitung noch eine längere Zeit vor Beschädigung schützen. Vorzugsweise sind sowohl das flammhemmende oder flammwidrige Additiv für den Aussenmantel als auch das flammhemmende oder flammwidrige Additiv für den Innenmantel und/oder die Isolationsschicht zumindest weitgehend halogenfrei.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung umfassen der Aussenmantel und der Innenmantel und/oder die Isolationsschicht unterschiedliche flammhemmende oder flammwidrige Additive. Besonders bevorzugt umfasst der Innenmantel und/oder die Isolationsschicht wenigstens ein hochwertigeres Additiv, welches bessere flammwidrige oder flammhemmende Eigenschaften ergibt, als Additive, die dem Aussenmantel zugefügt werden. Hochwertigere Additive, mit denen ausgezeichnete flammwidrige oder flammhemmende Eigenschaften erzielt werden, sind in der Regel teurer als Additive mit weniger guten technischen Eigenschaften. Da das Additiv im Aussenmantel mit der Zeit ausgewaschen werden kann, ist die Verwendung eines hochwertigen Additivs im Aussenmantel für lange Betriebsdauern weniger nützlich, da mit dem Abbau der Additive die ursprünglichen Eigenschaften des Aussenmantels und somit des Kabels unvorteilhaft verändert werden. Erfindungsgemäss werden hochwertige Additive daher wenigstens einer der vom Aussenmantel umschlossenen Schichten, z.B. dem Innenmantel und/oder weiteren Isolationsschichten zugegeben. Durch die Diffusionssperrschicht werden der Innenmantel und/oder die weiteren Isolationsschichten, die mit dem hochwertigeren Additiv versehen sind, langfristig besser geschützt, so dass das hochwertige Additiv und die damit verbundenen hochwertigen Eigenschaften des Kabels länger konserviert werden. Die Verwendung des wenigstens einen hochwertigen Additivs im Innenmantel und/oder der weiteren Isolationsschicht führt im Vergleich zum Einsatz dieses hochwertigen Additivs im Aussenmantel zu einer Reduktion der Fertigungskosten.
  • Als Additive werden vorzugsweise Metallhydroxide verwendet. In einer bevorzugten Ausgestaltung umfassen der Aussenmantel Aluminiumtrihydrat (ATH) und der Innenmantel und/oder die Isolationsschicht Magnesiumdihydrat (MDH).
  • Metallhydroxide wie Aluminiumhydroxid oder Magnesiumhydroxid spalten im Brandfall in einem endothermen Prozess Wasser ab. Der endotherme Umwandlungsprozess benötigt je nach Quelle des ATH oder MDH zwischen 1000 und 1300 J/g. Die Reaktion läuft bei ATH ab ca. 200°C, bei MDH ab ca. 300°C ab.
  • ATH wird daher oft in Materialien mit Verarbeitungstemperaturen unter 220°C, eingesetzt, während MDH für höhere Verarbeitungstemperaturen bis 300°C eingesetzt wird. Für die vorliegende Verwendung ist jedoch wesentlich, dass das Additiv mit der höheren Umwandlungstemperatur, vorzugsweise MDH, den inneren Schichten noch bei höheren Temperaturen Flammschutz gewährt und dazu durch den Aussenmantel mit dessen Additiven unterstützt wird.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
    • Fig. 1
    einen Querschnitt durch ein erfindungsgemässes Kabel 10 in einer ersten Ausgestaltung; und
    Fig. 2
    einen Querschnitt durch ein erfindungsgemässes Kabels 10 in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung.
  • Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines erfindungsgemässen Kabels 10. Ein elektrischer Leiter 1 ist von einer gleichmässigen Isolationsschicht 2 umgeben. Auf der Isolationsschicht 2 ist eine Diffusionssperrschicht 3 aufgebracht. Auf der Diffusionssperrschicht 3 ist ein Aussenmantel 4 aufgebracht. Alternativ kann anstelle des elektrischen Leiters 1 ein optischer Leiter 1 verwendet werden. Ebenso können zwischen der Isolationsschicht 2 und der Diffusionssperrschicht 3 bzw. zwischen der Diffusionssperrschicht 3 und dem Aussenmantel 4 weitere Polymer-basierte Schichten oder Schirmgeflechte angeordnet sein, die z.B. der Abschirmung dienen.
  • Fig. 2 zeigt einen Querschnitt eines erfindungsgemässen Kabels 10 in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung. Mehrere elektrische oder optische Leiter 1 sind je von einer Isolationsschicht 2 umschlossen. Die isolierten Leiter 1 sind untereinander durch einen Innenmantel 6 verbunden bzw. in einem Innenmantel 6 angebetet. Auf dem Innenmantel 6 ist eine Diffusionssperrschicht 3 angebracht. Zwischen der Diffusionssperrschicht 3 und dem Aussenmantel 4 wird vorzugsweise eine optionale Abschirmung 5 angeordnet. Die optionale Abschirmung 5 kann auch zwischen Innenmantel 6 und Diffusionssperrschicht 3 angeordnet sein. Die Anzahl der Leiter 1 ist beliebig wählbar.
  • Die Kabel gemäss Fig. 1 und Fig. 2 bestehen aus inneren und äusseren Kabelschichten, die vorzugsweise flammhemmende oder flammwidrige Additive umfassen, die sich in ihren Eigenschaften und gegebenenfalls auch den Beschaffungskosten voneinander unterscheiden. Der Aussenmantel 4 bildet die äusserste Kabelschicht, die vorzugsweise ein erstes flammhemmendes oder flammwidriges Additiv umfasst. Der Innenmantel 6 oder die wenigstens eine Isolationsschicht 2 umfassen vorzugsweise ein zweites flammhemmendes oder flammwidriges Additiv.
  • Vorteilhaft kann auch für jede der Kabelschichten 4, 6, 2 wenigstens ein flammhemmendes oder flammwidriges Additiv vorgesehene werden. Der Innenmantel weist z.B. ein zweites und die wenigstens eine Isolationsschicht ein drittes flammhemmendes oder flammwidriges Additiv auf.
  • Das wenigstens eine erste flammwidrige Additiv ist vorzugsweise kostengünstiger, gegebenenfalls aus kostengünstigeren Materialien, gefertigt als das wenigstens eine zweite oder dritte flammwidrige Additiv. In einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung unterliegt das wenigstens eine erste flammwidrige Additiv im Brandfall bei einer tieferen Temperatur einem Umwandlungsprozess als das wenigstens eine zweite oder dritte flammenwidrige Additiv.
  • Das erste flammwidrige Additiv ist vorzugsweise ATH oder umfasst einen überwiegenden Anteil von ATH und das zweite schlammwidrige Additiv ist vorzugsweise MDH oder umfasst einen überwiegenden Anteil von MDH. Sofern zwei innere Schichten bzw. eine mittlere und eine innerste Schicht vorgesehen sind, so umfasst die innerste Schicht vorzugsweise ein hochwertiges Metallhydroxid oder Metallhydroxid-Gemisch, vorzugsweise MDH, und die mittlere Schicht ein Metallhydroxid-Gemisch mit einem hochwertigen ersten Metallhydroxid, vorzugsweise MDH, und einem weniger hochwertigen zweiten Metallhydroxid, vorzugsweise ATH, die vorzugsweise in einem Verhältnis im Bereich von 40 zu 60 bis 60 zu 40 gemischt sind.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    elektrischer Leiter
    2
    Isolationsschicht
    3
    Diffusionssperrschicht
    4
    Aussenmantel
    5
    Abschirmung
    6
    Innenmantel
    10
    Kabel

Claims (15)

  1. Kabel (10) zum elektrischen Anschluss von Photovoltaikmodulen an ein Energienetzwerk, mit
    - zumindest einem elektrischen und/oder zumindest einem optischen Leiter (1);
    - zumindest einer Isolationsschicht (2), welche den Leiter (1) umschliesst; und
    - einem Aussenmantel (4), welcher den Leiter (1) und die Isolationsschicht (2) umschliesst;
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Aussenmantel (4) und der Isolationsschicht (2) eine Diffusionssperrschicht (3) angeordnet ist.
  2. Kabel (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionssperrschicht (3) dünner ist als die Isolationsschicht (2) und/oder dass die Diffusionssperrschicht (3) dünner ist als der Aussenmantel (4).
  3. Kabel (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei optische oder elektrische Leiter (1) vorgesehen sind, die vorzugsweise gemeinsam von einer Abschirmung (5) umfasst sind.
  4. Kabel (10) nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Leiter (1) mit der zugehörigen Isolationsschicht (2) von einem Innenmantel (6) umschlossen ist.
  5. Kabel (10) nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenmantel (4), die Diffusionssperrschicht (3), der gegebenenfalls vorhandene Innenmantel (6) und/oder die wenigstens eine Isolationsschicht (2) Extrusionsprodukte sind.
  6. Kabel (10) nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (2), gegebenenfalls der Innenmantel (6), und die Diffusionssperrschicht (3) das Produkt eines gemeinsamen Fertigungsschritts sind und/oder dass die Diffusionssperrschicht (3) und der Aussenmantel (4) das Produkt eines gemeinsamen Fertigungsschritts sind.
  7. Kabel (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (2), gegebenenfalls der Innenmantel (6), und die Diffusionssperrschicht (3) Produkt einer Koextrusion sind und/oder dass die Diffusionssperrschicht (3) und der Aussenmantel (4) Produkt einer Koextrusion sind.
  8. Kabel (10) nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionssperrschicht (3) aus einem nicht-polaren Polymermaterial, vorzugsweise einem Polyolefin, gefertigt ist.
  9. Kabel (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial für die Diffusionssperrschicht (3) vernetzt ist.
  10. Kabel (10) nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine äussere und eine innere Kabelschicht, wie der Aussenmantel (4) und der Innenmantel (6) oder der Aussenmantel (4) und die wenigstens eine Isolationsschicht (2) oder der Innenmantel (6) und die wenigstens eine Isolationsschicht (2), je wenigstens ein flammhemmendes oder flammwidriges Additiv umfassen.
  11. Kabel (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere und die innere Kabelschicht gleiche flammwidrige Additive umfassen oder dass die äussere Kabelschicht wenigstens ein erstes flammwidriges Additiv und die innere Kabelschicht wenigstens ein zweites flammwidriges Additiv umfasst, wobei sich die ersten und zweiten flammwidrigen Additive voneinander unterscheiden.
  12. Kabel (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste flammwidrige Additiv kostengünstiger, vorzugsweise aus kostengünstigeren Materialien, gefertigt ist als das wenigstens eine zweite flammwidrige Additiv und/oder dass das wenigstens eine erste flammwidrige Additiv im Brandfall bei einer tieferen Temperatur einem Umwandlungsprozess unterliegt als das wenigstens eine zweite flammenwidrige Additiv.
  13. Kabel (10) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste flammwidrige Additiv aus ATH oder einem überwiegenden Anteil von ATH besteht und dass das zweite flammenwidrige Additiv aus MDH oder einem überwiegenden Anteil von MDH besteht.
  14. Kabel (10) nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenmantel (4) flammwidrig gemäss Norm IEC 60332-1-2 ist.
  15. Kabel (10) nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass die flammhemmenden oder flammwidrigen Additive zumindest weitgehend halogenfrei sind.
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