DE1059065B

DE1059065B - Schaumstoffisoliertes elektrisches Kabel, insbesondere Fernmeldekabel, mit einem Kunststoffmantel mit niedriger Wasserdampfdurchlaessigkeit

Info

Publication number: DE1059065B
Application number: DES46943A
Authority: DE
Inventors: Ernst Fischer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1955-12-31
Filing date: 1955-12-31
Publication date: 1959-06-11

Description

Schaumstoffisoliertes elektrisches Kabel, insbesondere Fernmeldekabel, mit einem Kunststoffmantel mit niedriger Wasserdampfdurchlässigkeit Aufgeschäumte thermoplastische Kunststoffe, insbesondere Polystyrol und Polyäthlen, haben hochwertige elektrische Eigenschaften und sind daher bisher besonders für die Isolierung von Leitungen und Kabeln für die Übertragung von Strömen hoher Frequenz verwendet worden, z. B. für koaxiale Hochfrequenzleitungen und für symmetrische Trägerfrequenzkabel.
Die Erfindung befaßt sich mit einem solchen schaumstoffisolierten elektrischen Kabel, das einen vorzugsweise im Spritzverfahren aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellten Kabelmantel mit niedriger Wasserdampfdurchlässigkeit aufweist. Gemäß der Erfindung besteht der Kabelmantel ganz oder zumindest zum größten Teil aus einem aufgeschäumten Kunststoff mit geschlossenen Gaszellen. Die feinverteilten geschlossenen Gaszellen des Kabelmantels sind kleiner als die Gaszellen der Schaumstoffisolierung, vorzugweise kleiner als 0,1 mm.
Derartige Kabelmäntel haben gegenüber den bekannten Mänteln aus nicht aufgeschäumten Kunststoffen in erster Linie die Vorteile besserer elek trischer Eigenschaften und einer größeren Biegsamkeit. Diese und weitere Vorteile von aufgeschäumten Kunststoffen sind nach den erfindungsgemäß angestellten Überlegungen nicht nur für Leiterisolierungen, sondern auch für Kabelmäntel von Wert und in vielen Fällen von entscheidender Bedeutung. Ein Kabelmantel aus einem aufgeschäumten Kunststoff hat unter Zugrundelegung gleicher Abmessungen zwar nicht eine so kleine Wasserdampfdurchlässigkeit wie ein Mantel aus dem gleichen nicht aufgeschäumten Kunststoff, doch kann dieser Nachteil durch Vergrößerung der Manteldicke aufgehoben werden. Es ist auch möglich, über einem Mantel aus einem aufgeschäumten Kunststoff eine dünne Schicht aus einem ungeschäumten Kunststoff anzuordnen. In vielen Fällen sind aber diese Maßnahmen nicht notwendig, z. B. dann nicht, wenn die Kabelleiter mit weitgehend unhygroskopischen Stoffen, z. B. mit Polystyrol, Polyäthylen od. dgl., isoliert sind. Beispielsweise ist die Erfindung mit Vorteil anwendbar für symmetrische Trägerfrequenzkabel mit 5 chaumstoffisolierung, wo bei durch die Verwendung eines Kabelmantels aus einem aufgeschäumten Kunststoff die elektrischen Übertragungseigenschaften des Kabels verbessert werden können.
Wie bereits angegeben, soll für den Kabelmantel bevorzugt ein Schaumstoff mit feinverteilten geschlossenen Zellen kleiner als 0,1 mm verwendet werden.
Dabei wird die Erzielung möglichst gleichmäßig verteilter Zellen gleicher Größe angestrebt, um Schaumstoffe großer Festigkeit, großer Gleichmäßigkeit und kleiner Wasserdampfdurchlässigkeit zu erhalten.
Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffmänteln gemäß der Erfindung besteht darin, das Treibmittel in Form von Pulverteilchen kleiner als 0,02 mm möglichst gleicher Größe mit dem in Pulverform vorliegenden Kunststoff gleichmäßig zu vermischen und die Mischung darauf in bekannter Weise aufzuschäumen. Die feinen Treibmittelpulverteilchen, die möglichst gleiche Größe haben sollen, können beispielsweise durch ein Mahlverfahren, gegebenenfalls verbunden mit einem anschließenden Sieb-bzw. Schlämmverfahren, gewonnen werden. Es kann zweckmäßig sein, der aus den Kunststoffpulverteilchen und den Treibmittelpulverteilchen bestehenden Mischung eine geringe Menge eines Lösungsmittels für das Treibmittel beizumischen, welches vor oder während des Aufschäumprozesses entfernt wird. Hierdurch wird eine sehr feine Verteilung des Treibmittels erreicht. Dabei kann ein solches Treibmittel gewählt werden, das gleichzeitig auch die Kunststoffpulverteilchen anlöst, wobei der Siedepunkt des Lösungsmittels tiefer liegen muß als die Verarbeitungstemperatur, z. B. im Spritzkopf der Strangspritzmaschine.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Die Fig. 1 zeigt eine abgeschirmte symmetrische Hochfrequenzleitung, deren Leiter 11 und 12 einzeln mit einer vorzugsweise im Spritzverfahren hergestellten Schaumstoffisolierung 10 versehen sind.
Dicht über den miteinander verdrillten schaumstoffisolierten Leitern ist die nahtlos gespritzte Schaumstoffhülle 13 angeordnet. Der darüberliegende Schirm besteht aus einer dünnen überlappten Bandwicklung 14 aus Kupfer, Aluminium od. dgl., dessen Längsleitfähigkeit durch die gut leitende Längslitze 15 vergrößert ist. Hierüber folgt erfindungsgemäß der Außenmantel 16 aus einem aufgeschäumten Kunststoff, vorteilhaft aus einem feinzelligen Schaumstoff mit einer Zellengröße kleiner als 0,1 mm. Für die Schaumstoffisolierungen 10 und- die Hülle 13 werden dagegen zur Erzielung einer kleinen Dämpfung bei hohen Frequenzen bevorzugt aufgeschäumte Kunststoffe mit möglichst großen Zellen und hohem Luftanteil, d. h. ein grobzelliger Schaumstoff, verwendet.
Eine derart hergestellte Hochfrequenzleitung ist wegen der Herstellung des Außenmantels aus einem Schaumstoff in hohem Maße biegsam. Sowohl die Schaumstoffisolierungen 10 als auch die Schaumstoffhülle 13 und der Schaumstoffmantel 16 können mit Vorteil aus dem gleichen Kunststoff, z. B. aus Polyäthylen, bestehen.
In der Fig. 2 ist eine hochbiegsame Fernmeldeleitung dargestellt, bei der iiber dem Schaumstoffmantel noch eine dünne, nicht aufgeschäumte Kunststoffschicht angeordnet ist. Die Leitung besteht aus den vier mit Schaumstoff 20 isolierten Leitern 21, 22, 23 und 24, der Seelenbespinnung 25, dem Schaumstoffmantel 26 aus einem feinzelligen Schaumstoff und der nicht aufgeschäumten Kunststoffschicht 27. Durch die äußere dünne Kunststoffschicht 27 wird die Wasser dampfdurchlässigkeit des gesamten Mantels herabgesetzt und der innere Schaumstoffmantel 26 gegen mechanische Beschädigungen geschützt. Bei dieser Ausführung werden die hochwertigen elektrischen Eigenschaften des Schaumstoffmantels 26 ausgenutzt, um die elektrische Übertragungsgüte der Leistung zu verbessern.
Nach der Fig. 3 wird zwischen einem inneren Schaumstoffmantel und einer äußeren nicht aufgeschäumten Kunststoffschicht eine leitende Schicht angeordnet. Die Kabelseele umfaßt vier Steruvierer, die einzeln aus den vier Leitern 31, 32, 33 und 34 bestehen, die durch die Schaumstoffschicht 30 isoliert sind. Jeder Vierer ist mit der Bandwicklung 35 umhiillt, die vorzugsweise aus einem hochwertigen Isolierstoff, z. B. aus Polystyrol, besteht. Über der Seelenbespinnung 36 werden der innere Mantel 37 aus einem feinzelligen Schaumstoff, die iiberlappte dünne leitende Bandwicklung 38 und die äußere nicht geschäumte Kunststoffschicht 39 aufgebracht. Bei dieser Ausführung ist die innere Schaumstoffschicht 37 gleichzeitig Bestandteil der elektrisch hochwertigen Kabelseele und des Kabelmantels.
Die Fig. 4 zeigt ein nach der Erfindung aufgebautes selbsttragendes Fernmeldeluftkabel. Das Kabel enthält einen einzigen Sternvierer mit den Leitern 41, 42.
43 und 44, die einzeln mit einer Schaumstoffschicht 40 isoliert sind. Über der Seelenbespinnung 45 ist erfindungsgemäß der aufgeschäumte Kunststoffmantel 46 aufgebracht, worüber die leitende Bandwicklung 47 und die zugfeste Stahldrahtbewehrung 48 folgen.
Es kann zweckmäßig sein, eine über dem Kunststoffmantel angeordnete, nicht aufgeschäumte Schicht aus dem aufgeschäumten Kullststoffmantel selbst zu erzeugen bzw. zu bilden. Dies stellt die Fig. 5 dar, in der der Schaumstoffmantel mit 50 und die nicht auf geschäumte Schicht mit 51 bezeichnet ist. Die äußere nicht aufgeschäumte Schicht 51 kann beispielsweise in der Weise gebildet werden, daß man den mit vergrößerer Dicke hergestellten Schaumstoffmantel oberflächlich durch Erwärmung oder durch Lösungsmittel in einen erweichten und gegebenenfalls flüssigen Zustand überführt, so daß sich nach Erhärtung die verfestigte Schicht 51 ergibt.
An Hand der Fig. 6 wird die Aufbringung eines aufgeschäumten Kabelmantels im Spritzverfahren er- läutert. Die Strangspritzmaschine besteht im wesentlichen aus dem die Schnecke aufnehmenden Zylinder 60, dem Spritzkopf 61, dem Einfülltrichter 62 und dem Fuß 63. Die Kabelseele 64 läuft in der angedeuteten Pfeilrichtung in den Spritzkopf ein und verläßt den Spritzkopf mit der aufgespritzten Schaumstoffmischung. In dem angedeuteten Bereich 65 wird die Mischung zum Aufschäumen gebracht, worauf der aufgeschäumte Mantel 66 in der Kühlzone 67 verfestigt wird. Der mit dem Aufschäummittel vermischte pulverförmige Kunststoff kann in kaltem Zustand durch Einfüllen in den Trichter 62 der Spritzmaschine direkt zugeführt werden. Es ist aber auch möglich, den aufzuschäumenden Kunststoff und das Aufschäummittel zunächst zu einem Vorkörper zu formen, z. B. in Form von Platten, darauf den Vorkörper in kleine Stücke bzw. zu einem Granulat zu zerkleinern, um das Material in dieser Form in den Einfülltrichter einfüllen zu können.
Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene weitere Ausführungen möglich. Beispielsweise kann der Mantel aus mehreren übereinanderliegenden Schaumstoffschichten bestehen, wobei es vorteilhaft sein kann, die innere Schicht aus einem elektrisch hochwertigen Schaumstoff, z. B. aus Polyäthylen, und die äußere Schicht aus einem halbleitenden Schaumstoff, z. B. aus einer aufgeschäumten Polyisobutylenmischung mit hohem Ruß- und/oder Graphitgehalt herzustellen. Bei einer abgeschirmten Hochfrequenzleitung gemäß der Fig. 1 kann der Schirm 15 auch in anderer bekannter Weise ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines Geflechtes aus feinen Kupferdrähten oder Kupferlitzen.
In der Fig. 2 kann zwecks Abschirmung der Schaumstoffmantel 26 mit einer dünnen leitenden Schicht aus Graphit od. dgl. versehen werden. Ferner ist es aus Abschirmungsgründen möglich, die äußere Schicht 27 aus einem halbleitenden Kunststoff herzustellen. An Stelle der leitenden Bandwicklung 47 in der Fig. 4 kann eine wasserdichte Schicht aus einer Polyisobutylenmischung mit hohem Ruß- und/oder Graphitgehalt treten. Zum äußeren Schutz des Kabels können an sich bekannte metallische Bewehrungen und Schutzschichten dienen.
PATENTANSPROCHE 1. Schaumstoffisoliertes elektrisches Kabel, insbesondere Fernmeldekabel, mit einem vorzugsweise im Spritzverfahren aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellten Kabelmantel mit niedriger Wasserdampfdurchlässigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabelmantel ganz oder zumindest zum größten Teil aus einem aufgeschäumten Kunststoff mit geschlossenen Gaszellen besteht.

Claims

2. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinverteilten geschlossenen Gaszellen des aus Schaumstoff bestehenden Kabelmantels kleiner sind als die Gaszellen der Schaumstoffisolierung, vorzugsweise kleiner als 0,1 mm.

3. Elektrisches Kabel nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus aufgeschäumtem Polyäthylen besteht.

4. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus einer aufgeschäumten Polyisobutylenmischung mit hohem Ruß- und/oder Graphitzusatz besteht.

5. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß über dem aus aufgeschäumtem Kunststoff bestehenden Mantel eine leitende Schicht, z. B. eine leitende überlappte Bandwicklung, angeordnet ist.

6. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar über dem Mantel aus einem aufgeschäumten Kunststoff bzw. über der leitenden Schicht nach Anspruch 5 ein Mantel aus einem nicht aufgeschäumten Kunststoff angeordnet ist.

7. Elektrisches Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der innere und äußere Mantel, gegebenenfalls auch die Isolierung der Kabelleiter, aus dem gleichen Kunststoff, vorzugsweise aus Polyäthylen, bestehen.

8. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus mehreren aufgeschäumten Schichten aus verschiedenen Kunststoffen besteht.

9. Elektrisches Kabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht aus einem elektrisch hochwertigen aufgeschäumten Kunststoff, z. B. aus Polyäthylen, und die äußere Schicht aus einem halbleitenden aufgeschäumten Kunststoff, z. B. aus einer aufgeschäumten Polyisobutylenmischung mit hohem Ruß- und!oder Graphitgehalt, bestehen.

10. Verfahren zur Herstellung eines aufgeschäumten Kunststoffmantels nach Anspruch 2 durch Vermischen des Kunststoffes und des Treib-bzw. Aufschäummittels in Pulverform, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel in Form von Pulverteilchen kleiner als 0,02 mm von möglichst gleicher Größe beigemischt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Treibmittelpulverteilchen durch ein Mahlverfahren od. dgl., gegebenenfalls verbunden mit einem anschließenden Sieb- bzw. Schlämmverfahren, gewonnen werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulvermischung eine geringe Menge eines Lösungsmittels für das Treibmittel beigemischt wird, das vor oder während des Aufschäumprozesses entfernt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch die Verwendung eines solchen Lösungsmittels, das gleichzeitig auch die Kunststoffpulverteilchen anlöst, wobei der Siedepunkt des Lösungsmittels tiefer liegt als die Verarbeitungstemperatur, z. B. im Spritzkopf der Strangspritzmaschine.

14. Verfahren zur Herstellung eines aufgeschäumten Kunststoffmantels nach Anspruch 1 oder 2 mittels einer Spritzmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Aufschäummittel vermischte pulverförmige Kunststoff der Spritzmaschine in kaltem Zustand direkt zugeführt wird.

15. Verfahren zur Herstellung eines aufgeschäumten Kunststoffmantels nach Anspruch 1 oder 2 mittels einer Spritzmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß der aufzuschäumende Kunststoff und das Aufschäummittel zu einem Vorkörper geformt werden, der in unterteilter Form der Spritzmaschine kalt zugeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 518 454.