WO2002015202A1 - Cable comprising polyethylene covering and method for producing a cable - Google Patents
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- H01B7/29—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame
- H01B7/295—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame using material resistant to flame
Definitions
- the invention relates to a cable with a polyethylene jacket according to the preamble of claim 1 and to a method for producing a cable.
- the invention can be used, for example, for high and extra-high voltage cables, but can be used for all cables with a PE sheath that can be laid in water and in moist soil and for which flame retardancy is required (for example optical fiber cables).
- High and extra high voltage cables with a polyethylene sheath are usually given a fire protection coating after their manufacture, if flame retardancy is required.
- This fire protection coating can only be applied after the cables have been laid. This requires additional time and additional personal effort and is therefore relatively expensive.
- the permanent good adhesion of the fire protection coating depends on the careful preparation of the surface. There is a risk that the fire protection coating will soften and peel off in a damp environment (installation location of the cable), as a result of which reliable fire protection is no longer ensured. In general, it is disadvantageous that this type of fire protection cannot be pre-tested in the manufacturing plant.
- the invention is based on the object of specifying a cable with a polyethylene jacket of the type mentioned at the outset which is protected against fire by simple measures and can be laid in water and in moist soil.
- a section of a cable is shown - in the special case it is a power cable, but the invention can also be used with optical fiber cables - 1, which in a generally known manner consists of a cable core 2 with at least one electrical conductor and one electrical insulating polyethylene jacket (PE jacket) 3 is constructed, the cable 1 being produced in accordance with the extrusion process.
- the cable core 2 is understood to mean the following layer structure: electrical conductor, inner conductive layer, electrical insulation, outer conductive layer, harness, shield made of electrically conductive wires, harness.
- a fire protection layer 4 which is thin in relation to the thickness of the polyethylene jacket 3, on the polyethylene jacket 3 already during the jacket extrusion completes the cable 1, which is protected against fire, in one work step.
- the wall thickness of the fire protection layer 4 is about 1/3 ... 1/4 of the wall thickness of the polyethylene jacket 3, i.e. H. with a wall thickness of the polyethylene jacket of 4mm, the wall thickness of the fire protection layer is 1mm.
- a material with the following properties is selected as the fire protection layer 4:
- the material must be flame retardant.
- the extrusion temperature of the material must be similar to the extrusion temperature of the polyethylene jacket 3. - The material must not impair the mechanical properties of the polyethylene jacket 3.
- the material must be halogen-free.
- a polyethylene copolymer with special flame-retardant fillers or additives is preferably used as the fire protection layer 4.
- the adhesion of such a fire protection layer on the polyethylene jacket 3 is always perfect, since it is extruded together with the PE of the jacket 3 and welded to it.
- the effectiveness of the extruded layer 4 on a high or extra high voltage cable corresponds to the requirements with regard to fire protection and is comparable to the effectiveness of the fire protection layer which is usually subsequently applied. It is sufficient if the fire protection layer 4 fulfills the fire protection requirements imposed on conventional PVC jackets.
- the cable sheath can be checked for integrity after the cable has been laid.
- the outer surface of the cable jacket is electrically conductive. This conductivity can be achieved, for example, by rubbing with graphite.
- the preferred production of such an electrically conductive layer 5 takes place by extrusion of an electrically conductive polymer material onto the fire protection layer 4, the extrusion of this electrically conductive layer 5 preferably taking place in one work step at the same time as the extrusion of the fire protection layer 4 and the jacket production.
- the electrically conductive layer 5 made of a conductive polymer material - the type of polymer material can be selected as desired - in no way affects the fire protection properties of the fire protection layer 4.
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Abstract
The invention relates to a cable which is moveable in water and in a damp environment, and provided with a polyethylene covering (3) surrounding a cable core (2). A fire-proof layer (4) is extruded on the polyethylene covering (3). The fire-proof layer material (4) exhibits the following properties: the material is difficulty flammable, the material forms an adhesive bond with the polyethylene covering (3), the extrusion temperature of the material is similar to the extrusion temperature of the polyethylene covering (3). The material is halogen free. The invention also relates to a method for producing a cable, whereby the polyethylene coating and the fire-proof layer are extruded in an operation step.
Description
Kabel mit Polyethylenmantel und Verfahren zur Herstellung eines Kabels Cable with a polyethylene sheath and method for producing a cable
Beschreibungdescription
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kabel mit Polyethylenmantel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels. 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 (beispielsweise Lichtleiterkabel).The invention relates to a cable with a polyethylene jacket according to the preamble of claim 1 and to a method for producing a cable. The invention can be used, for example, for high and extra-high voltage cables, but can be used for all cables with a PE sheath that can be laid in water and in moist soil and for which flame retardancy is required (for example optical fiber cables).
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 Persoηaleinsatz 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.
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.High and extra high voltage cables with a polyethylene sheath are usually given a fire protection coating after their manufacture, if flame retardancy is required. This fire protection coating can only be applied after the cables have been laid. This requires additional time and additional personal effort and is therefore relatively expensive. The permanent good adhesion of the fire protection coating depends on the careful preparation of the surface. There is a risk that the fire protection coating will soften and peel off in a damp environment (installation location of the cable), as a result of which reliable fire protection is no longer ensured. In general, it is disadvantageous that this type of fire protection cannot be pre-tested in the manufacturing plant. The invention is based on the object of specifying a cable with a polyethylene jacket of the type mentioned at the outset which is protected against fire by simple measures and can be laid in water and in moist soil.
Des weiteren soll ein Verfahren zur Herstellung eines gegen Brand geschützten Kabels angegeben werden.Furthermore, a method for producing a cable protected against fire 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 regard to the cable in connection 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.With regard to the manufacturing method in connection with the features of the preamble, the object is achieved according to the invention 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 that can be achieved with the invention are in particular. in that no additional time and no 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 manufacturer's plant is possible. Fire protection is also long-term stability when installed in water and in a damp environment (moist soil).
Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.Further advantages are evident from the description below.
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 Starkstromkabel, die Erfindung ist jedoch auch bei Lichtleiterkabeln anwendbar - 1 gezeigt, welches in allgemein bekannter Art und Weise aus einem Kabelkern 2 mit mindestens einem elektrischem 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 is explained below with reference to the embodiment shown in the single drawing. In the figure, a section of a cable is shown - in the special case it is a power cable, but the invention can also be used with optical fiber cables - 1, which in a generally known manner consists of a cable core 2 with at least one electrical conductor and one electrical insulating polyethylene jacket (PE jacket) 3 is constructed, the cable 1 being produced in accordance with the extrusion process. The cable core 2 is understood to mean the following layer structure: electrical conductor, inner conductive layer, electrical insulation, outer conductive layer, harness, shield made 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 insbesondere 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 therefore a correspondingly high fire load - d. H. with a large amount of combustible material - provided with the likewise easily combustible polyethylene jacket 3 with wall thicknesses of up to 5 mm and more. The polyethylene jacket 3 - pure polyethylene with approx.2.5% finely divided soot, but without large amounts of inorganic fillers - meets certain requirements, such as those defined by VDE 0620, DMP 2 or IEC 62067, ST 7, in particular the low one Water vapor permeability of polyethylene is of great importance. Cables with such a polyethylene jacket 3 may be laid in water and in damp soil. On the other hand, such a polyethylene jacket 3 is not flame retardant.
Durch zusätzliche Extrusion einer im Verhältnis zur Dicke des Polyethylenmantels 3 dünnen Brandschutzschicht 4 auf dem Polyethylenmantel 3 bereits während der Man- telextrusion 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 4mm beträgt die Wanddicke der Brandschutzschicht 1mm. Die ursprünglichen Eigenschaften des Kabels ohne die Brandschutzschicht 4 - insbesondere die Möglichkeit des Verle- gens in Wasser oder feuchtem Erdreich - bleiben vorteilhaft vollständig erhalten.Additional extrusion of a fire protection layer 4, which is thin in relation to the thickness of the polyethylene jacket 3, on the polyethylene jacket 3 already during the jacket extrusion completes the cable 1, which is protected against fire, in one work step. The wall thickness of the fire protection layer 4 is about 1/3 ... 1/4 of the wall thickness of the polyethylene jacket 3, i.e. H. with a wall thickness of the polyethylene jacket of 4mm, the wall thickness of the fire protection layer is 1mm. The original properties of the cable without the fire protection layer 4 - in particular the possibility of laying in water or moist soil - are advantageously retained in full.
Als Brandschutzschicht 4 wird ein Material mit folgenden Eigenschaften ausgewählt:A material with the following properties is selected as the fire protection layer 4:
- Das Material muß schwerentflammbar sein.- The material must be flame retardant.
- Das Material muß eine gut haftende Verbindung mit dem Polyethylenmantel 3 eingehen.- The material must have a good adhesive bond with the polyethylene jacket 3.
- Die Extrusionstemperatur des Material muß ähnlich der Extrusionstemperatur des Polyethylenmantels 3 sein.
- Das Material darf die mechanischen Eigenschaften des Polyethylenmantels 3 nicht verschlechtern.- The extrusion temperature of the material must be similar to the extrusion temperature of the polyethylene jacket 3. - The material must not impair the mechanical properties of the polyethylene jacket 3.
- Das Material muß halogenfrei sein.- 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.A polyethylene copolymer with special flame-retardant fillers or additives is preferably used as the fire protection layer 4. The adhesion of such a fire protection layer on the polyethylene jacket 3 is always perfect, since it is extruded together with the PE of the jacket 3 and welded to it. The effectiveness of the extruded layer 4 on a high or extra high voltage cable corresponds to the requirements with regard to fire protection and is comparable to the effectiveness of the fire protection layer which is usually subsequently applied. It is sufficient if the fire protection layer 4 fulfills the fire protection requirements imposed on conventional PVC jackets.
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 can be checked for integrity after the cable has been laid. For the electrical test required for this, it is necessary that the outer surface of the cable jacket is electrically conductive. This conductivity can be achieved, for example, by rubbing with graphite. However, the preferred production of such an electrically conductive layer 5 takes place by extrusion of an electrically conductive polymer material onto the fire protection layer 4, the extrusion of this electrically conductive layer 5 preferably taking place in one work step at the same time as the extrusion of the fire protection layer 4 and the jacket production.
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 also possible to extrude the three layers of polyethylene jacket 3, fire protection layer 4, electrically conductive layer 5 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, the electrically conductive layer 5 made of a conductive polymer material - the type of polymer material can be selected as desired - in no way affects the fire protection properties of the fire protection layer 4.
Claims
1. Im Wasser und in feuchter Umgebung verlegbares Kabel mit Polyethylenmantel, welches einen beliebigen Kabelkern (2) umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Polyethylenmantel (3) eine Brandschutzschicht (4) extrudiert ist, wobei das Material dieser Brandschutzschicht (4) folgende Eigenschaften aufweist:1. In water and in a humid environment cable with a polyethylene jacket, which encloses any cable core (2), characterized in that a fire protection layer (4) is extruded on the polyethylene jacket (3), the material of this fire protection layer (4) having the following properties having:
- Das Material ist schwerentflammbar.- The material is flame retardant.
- Das Material geht eine haftende Verbindung mit dem Polyethylenmantel (3) ein.- The material forms an adhesive connection with the polyethylene jacket (3).
- Die Extrusionstemperatur des Materials ist ähnlich der Extrusionstemperatur des Polyethylenmantels (3).- The extrusion temperature of the material is similar to the extrusion temperature of the polyethylene jacket (3).
- Das Material ist halogenfrei.- The material is halogen free.
2. Kabel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyethylen Copolymer mit speziellen flammhemmenden Füllstoffen bzw. Zusatzstoffen als Brandschutzschicht (4) verwendet wird.2. Cable according to claim 1, characterized in that a polyethylene copolymer with special flame retardant fillers or additives is used as a fire protection layer (4).
3. Kabel nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brandschutzschicht (4) mit einer elektrisch leitfähigen Schicht (5) aus einem Polymermaterial beschichtet ist.3. Cable according to claim 1 and / or 2, characterized in that the fire protection layer (4) is coated with an electrically conductive layer (5) made of a polymer material.
4. Verfahren zur Herstellung eines Kabels mit Polyethylenmantel, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Arbeitsschritt sowohl der Polyethylenmantel (3) als auch eine Brandschutzschicht (4) auf dem Polyethylenmantel extrudiert werden.4. A method for producing a cable with a polyethylene jacket, characterized in that both the polyethylene jacket (3) and a fire protection layer (4) are extruded on the polyethylene jacket in one step.
5. 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. 5. The method according to claim 4, characterized in that in one step both the polyethylene jacket (3) and a fire protection layer (4) and an electrically conductive layer (5) are extruded on the polyethylene jacket.
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