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Die
Erfindung betrifft ein Kabel mit wenigstens einem Innenleiter, mit
einer darauf aufgebrachten Umhüllung
aus einem ersten Material, und mit einer auf die Umhüllung aufgebrachten
Trennschicht. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung
eines Kabels, wobei auf wenigstens einem Innenleiter eine Umhüllung aus
einem ersten Material und auf die Umhüllung eine Trennschicht aufgebracht
wird.
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Ein
derartiges Kabel kann beispielsweise als Basis für verschiedene Kabeltypen eingesetzt
werden. Hierzu wird das Kabel alleine oder mit anderen gleichartigen
Kabeln zusammengefasst zur Ausbildung des gewünschten Kabeltyps mit einem äußeren Mantel
ummantelt. Die auf die Umhüllung
aufgebrachte Trennschicht des Kabels verhindert ein Verkleben der
Umhüllung
mit dem Material des umgebenden Mantels.
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Die
Trennschicht ist generell erforderlich, um ein Abisolieren des Kabels
möglich
zu machen. Infolge der Trennschicht kann der äußere Mantel mit geringem Kraftaufwand
abgezogen werden, um frei auf den umhüllten Innenleiter zuzugreifen,
da dieser nicht mit dem Mantel verklebt oder verbacken ist. Auf
diese Art und Weise sind auch einzelne Innenleiter voneinander separierbar.
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Zur
Verringerung des Mantelhaftsitzes werden zur Bildung der Trennschicht
Materialien eingesetzt, die pulverförmig oder flüssig sein
können.
Insbesondere wird für
die Trennschicht beispielsweise Talkum oder ein Kalziumstearat verwendet.
Hierzu ist aus der
DE
31 44 337 A1 die Verwendung von Silikonöl oder Diphenylether als eine
flüssige
Trennschicht sowie der Einsatz einer Aufschlämmung von Kreide- oder Talkumpulver
in einer niedrig siedenden Flüssigkeit
zum Auftrag der Trennschicht bekannt.
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Zur
Bildung der Trennschicht müssen
diese Materialien nachteiligerweise aufwändig auf die Umhüllung aufgebracht
werden, indem der umhüllte
Innenleiter beispielsweise durch ein Bad aus dem pulverförmigen oder
dem flüssigen
Material hindurch gezogen wird, oder aber es muss auf den umhüllten Innenleiter
das pulverförmige
oder flüssige
Material aufgerieselt, aufgesprüht
oder aufgetropft werden. Aus der
DE 31 44 337 A1 ist weiter bekannt, die Trennschicht
in flüssiger
Form oder als Aufschlämmung
bei einem Extrusionsprozess zwischen die Umhüllung und den Mantel einzubringen.
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Des
Weiteren wird in der
DE
24 30 792 A1 für
ein Starkstromkabel offenbart, zwischen einer Kunststoffisolierung
und einer äußeren Leitschicht
eine isolierende Zwischenschicht mit einer verringerten mechanischen
Festigkeit anzuordnen, die mit den umgebenden Schichten fest verschweißt ist.
Durch Aufreißen
bzw. mechanisches Zerstören
der isolierenden Zwischenschicht kann die äußere Leitschicht zur Montage
abgestreift werden. Es ist vorgeschlagen, die isolierende Zwischenschicht
sowie die Weiteren Schichten durch Extrusion bzw. Mehrfachextrusion
aufzubringen, wobei sich die notwendige Verschweißung der
Schichten ergibt.
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Schließlich ist
aus der
DE 2 245 336
A ein Kabel der eingangs genannten Art bekannt, wobei eine Trennschicht
zwischen der Umhüllung
und einem Mantel als Migrationsschutz mittels Flammspritzen eingebracht
ist. Die Trennschicht soll eine gegenseitige chemische Beeinflussung
der verschiedenartigen Polymermaterialien der Umhüllung und
des Mantels verhindern.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Kabel der eingangs genannten Art anzugeben,
bei welchem die Trennschicht in einfacher Weise aufgebracht werden
kann. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Herstellverfahren
anzugeben.
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Hinsichtlich
des Kabels der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Trennschicht aus einem extrudierbaren zweiten Material
extrudiert ist, welches sich von dem ersten Material unterscheidet
und hierdurch zu diesem chemisch bindungsfrei ist, und dass ein
Mantel aus einem dritten Material aufgebracht ist, wobei das dritte
Material des Mantels das erste Material der Umhüllung ist und hierdurch zu
dem zweiten Material der Trennschicht ebenfalls chemisch bindungsfrei
ist.
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Für ein Verfahren
zur Herstellung eines Kabels, wobei auf wenigstens einem Innenleiter
eine Umhüllung
aus einem ersten Material und auf die Umhüllung eine Trennschicht aufgebracht
wird, wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die Trennschicht aus einem extrudierbaren zweiten Material extrudiert
wird, welches sich von dem ersten Material unterscheidet und hierdurch
zu diesem chemisch bindungsfrei bleibt.
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Die
Erfindung geht dabei von der Überlegung
aus, dass sich die bisher praktizierten Verfahren zum Aufbringen
der für
die Trennschicht vorgesehenen Materialien nicht reibungslos in den
Fertigungsprozess integrieren lassen. Derzeitiger Stand in der Fertigung
von Kabeln ist das Extrudierverfahren, wobei ein Leiter durch einen
entsprechend ausgestalteten Extrudierkopf gezogen und dabei von
dem flüssig
zugeführten
Material der Umhüllung
ummantelt wird. Dabei kann die Extrudiergeschwindigkeit innerhalb
gewisser Grenzen z. B. zum Steuern der Produktionsmenge variiert
werden.
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Das
Aufbringen der für
die Trennschicht vorgesehenen Materialien durch Besprühen, Berieseln,
Auftropfen oder Tauchen führt
in einem Extrudierprozess zu nicht unerheblichen Problemen. Bei
diesen Verfahren ist nämlich
die Menge der aufgebrachten Materialien von der Prozessdauer oder
der Prozessgeschwindigkeit abhängig.
Wird der Leiter langsam bewegt, so wird eine große Menge an Material aufgebracht;
wird er schnell bewegt, so verringert sich die aufgebrachte Menge.
Weiter führen
die als Trennschicht aufgebrachten, insbesondere pulverförmigen Materialien
in nachfolgenden Extrudierschritten (beispielsweise zur Aufbringung
des äußeren Mantels)
zu weiteren Problemen. Die aufgebrachten Materialien können nämlich verklumpen
oder verkleben, so dass der Extrudierprozess nicht mehr mit dem
gewünschten
Ergebnis durchgeführt
werden kann oder gestoppt werden muss.
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Die
Erfindung löst
sich nun in einem zweiten Schritt von der erprobten Technik zur
Aufbringung einer Trennschicht. Überraschender
Weise erkennt sie, dass als Trennschicht entgegen dem Vorurteil
der Technik wie für
die Materialien der Umhüllung
oder des Mantels extrudierbare Materialien verwendet werden können. Hierzu
ist es erforderlich, dass sich das zweite Material der Trennschicht
von dem ersten Material unterscheidet. Dadurch wird gewährleistet,
dass sich die Materialien später
chemisch nicht aneinander binden.
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Werden
für das
erste und das zweite Material beispielsweise Polymere eingesetzt,
so kann als ein Maß für ihre Verschiedenheit
ihre Polarität
oder ihre Dielektrizitätskonstante
herangezogen werden.
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Die
Erfindung bietet den Vorteil, dass sich das zweite Material der
Trennschicht durch Extrudieren auf die Umhüllung des Innenleiters aufbringen
lässt.
Insofern stellt das Aufbringen der Trennschicht keinen hinsichtlich
eines gewünschten
Extrudierprozesses hinderlichen Arbeitsschritt dar. Hierdurch können die
Produktionskosten gesenkt sowie die Produktionsmenge erhöht werden.
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Das
Kabel, welches einen mit einer Umhüllung versehenen Innenleiter
und eine darauf aufgebrachte Trennschicht aufweist, eignet sich
insbesondere als Basis bzw. als Halbzeug zur Produktion verschiedener
Kabeltypen, wobei der Innenleiter einzeln oder mit mehreren anderen
Innenleitern zusammengefasst mit einem äußeren Mantel umgeben wird.
Dabei ist die Trennschicht zwischen der Umhüllung und dem Mantel angeordnet,
wobei sich das zweite Material der Trennschicht von dem ersten Material
der Umhüllung
und von dem dritten Material des Mantels unterscheidet. Ist das
zweite Material der Trennschicht von dem dritten Material des Mantels
unterschieden, so ist auch hierdurch ein Verbacken der Trennschicht
und dem Mantel verhindert. Insbesondere ist als drittes Material
des Mantels das erste Material eingesetzt. Der Mantel kann insofern
leicht gegenüber
dem umhüllten
Innenleiter abgezogen werden.
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Zweckmäßigerweise
ist das erste und das dritte Material ebenfalls extrudierbar. Dabei
ist bei den Materialkonstellationen zu beachten, dass sich ihre
Schmelz temperaturen hinreichend voneinander unterscheiden. Auch
ist ihre Viskosität
zu beachten, damit die aufzubringende Schicht, insbesondere die
Trennschicht, auch mit einer geringen Schichtdicke aufgebracht werden
kann.
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Im
Falle der Verwendung von Polymeren können bei Beachtung der Schmelztemperaturen,
der Viskosität,
und der Polarität
das erste und das zweite Material in einem Arbeitsschritt durch
Koextrusion auf den Innenleiter aufgebracht werden. Genauso ist
es aber vorstellbar, zunächst
das erste Material der Umhüllung durch
Extrusion, und nach Erkalten der Umhüllung das zweite Material durch
Extrusion aufzubringen.
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Das
Vorgesagte gilt in gleichem Umfang, wenn das dritte Material des
Mantels ebenfalls extrudierbar ist. Bei entsprechender Materialauswahl
können
entsprechend auch die Materialien der Trennschicht und des Mantels
durch Koextrusion oder durch hintereinandergeschaltetes Extrudieren
auf den Innenleiter aufgebracht werden.
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Umfangreiche
Untersuchungen hinsichtlich der Schmelztemperaturen, der Viskosität und der
Polarität haben
die in der folgenden Tabelle aufgeführten, zur Anwendung des Extrusionsverfahrens
günstigen
Materialkonstellationen ergeben. Dabei ist in der ersten, zweiten
und dritten Spalte der Tabelle das erste, zweite und dritte Material
der Umhüllung,
der Trennschicht bzw. des Mantels aufgeführt.
| Material
1 | Material
2 | Material
3 |
| PVC | PP | PVC |
| PVC | PE | PVC |
| PE | PVC | PE |
| PVC | PP | TPE-U |
| TPE-E | PP | TPE-E |
| PPS | FEP | PPS |
| PPS | PFA | PPS |
| TPE-O | PVC | TPE-O |
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Dabei
wird mit PVC ein Polyvinylchlorid, mit PP ein Polypropylen, mit
PE ein Polyethylen, mit TPE-U ein Thermoplastisches Elastomer auf
Polyurethan-Basis, mit TPE-E ein Thermoplastisches Polyesterelastomer
auf Polyether-Ester-Basis, mit PPS ein Polyphenylen-Sulfid, mit
FEP ein Tetrafluorethylen oder ein Hexafluorpropylen, mit PFA ein
Perfluoralkoxy-Copolymer und mit TPE-O ein Thermoplastisches Polyester-Elastomer
auf Polyolefine-Basis bezeichnet.
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Vorteilhafterweise
wird als erstes und/oder als drittes Material ein Polyvinylchlorid
und als zweites Material ein Polyethylen oder ein Polypropylen verwendet.
Diese Materialien sind kostengünstig
und hinsichtlich ihrer Extrudier-Verarbeitbarkeit bekannt. Zur Extrusion
des Kabels werden hierbei das Polyvinylchlorid der Umhüllung und
das Polypropylen der Trennschicht durch Koextrusion bei einer Verarbeitungstemperatur
von 220° dem
Innenleiter aufgebracht. Aufgrund ihrer chemischen Verschiedenheit
bilden sich dabei zwei getrennte Schichten. Als drittes Material
für den
Mantel eignet sich wiederum Polyvinylchlorid. Dieses kann in einem
weiteren Extrudierverfahren dem bereits mit der Umhüllung und
der Trennschicht versehenen Innenleiter aufgebracht werden, da die
Schmelztemperatur des Polyvinylchlorids bei etwa 170° und die
Schmelztemperatur des Polypropylens bei etwa 160° liegt. Die geringfügig höhere Temperatur
des aufzutragenden Polyvinylchlorids des Mantels reicht dabei nicht
aus, um die darunter liegende Trennschicht aufzuweichen.
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In
einer anderen Alternative wird als erstes und/oder als drittes Material
ein Polyphenylen-Sulfid und als zweites Material ein Tetrafluorethylen,
ein Hexafluorpropylen oder ein Perfluoralkoxy-Copolymer verwendet.
Auch diese Materialien lassen sich durch Extrusion bzw. Koextrusion
getrennt bzw. gemeinsam auf den Innenleiter auftragen. Aufgrund
der verschiedenen Polarität
wird eine gute Trennschicht geschaffen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind in dem Kabel
mehrere Innenleiter umfasst, wobei auf jeden der Innenleiter die
Umhüllung
aufgebracht ist.
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In
diesem Fall werden die mehreren einzelnen Innenleiter samt ihrer
Umhüllung
gemeinsam mit dem zweiten Material der Trennschicht beaufschlagt.
Ein etwaig aufzutragender Mantel umhüllt dann die die einzelnen
Kabel gesamtumfassende Trennschicht.
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In
einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung sind von dem Kabel mehrere
Innenleiter umfasst, die zusammengefasst von der Umhüllung umgeben
sind. Hier bilden die Innenleiter, elektrisch miteinander kontaktiert,
einen einzelnen beispielsweise zur Leitung eines hohen Stromes vorgesehenen
Leitungsstrang, der gemeinsam von der Umhüllung umgeben ist. Auf diese
Umhüllung
wird dann die Trennschicht und anschließend ein etwaiger Mantel aufgebracht.
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Das
Kabel kann prinzipiell in beliebiger Form, das heißt als Rund-
oder als Flachkabel ausgeführt
werden. Das Extrudierverfahren der Trennschicht eignet sich insbesondere
gut zur Herstellung eines Flachkabels.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen
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1 in
einem Querschnitt ein erstes Kabel,
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2 in
einem Querschnitt ein zweites, mehrere Innenleiter aufweisendes
Kabel,
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3 in
einem Querschnitt ein drittes, mehrere Innenleiter aufweisendes
Kabel und
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4 in
einem Querschnitt ein Flachbandkabel.
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1 zeigt
in einem Querschnitt ein erstes Kabel 1, welches einen
Innenleiter 3 und – teilweise
dargestellt – einen
umhüllenden
Mantel 4 aufweist. Der Innenleiter 3 ist von einer
Umhüllung 5 umgeben,
auf der wiederum eine Trennschicht 7 aufgebracht ist.
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Die
Einheit des Kabels 1, welche den Innenleiter 3,
die darauf aufgebrachte Umhüllung 5 sowie
die aufgetragene Trennschicht 7 umfasst, stellt ein Ausgangsmaterial
oder eine Basis zur Herstellung verschiedenster Kabeltypen dar.
In 1 ist die einfachste Ausgestaltung eines derartigen
Kabeltypus dargestellt, indem nämlich
auf die beschriebene Kabeleinheit abschließend der äußere Mantel 4 aufgebracht
wird. Der Innenleiter 3 kann aus Kupfer oder Silber sein.
Er kann als Einzelleiter oder als Litzenleiter ausgebildet sein.
Als Materialien für
die Umhüllung 5 und
den Mantel 4 sind jeweils ein Polyvinylchlorid verwendet.
Das Material der Trennschicht 7 ist ein Polypropylen. Die
Umhüllung 5 und
die Trennschicht 7 sind gemeinsam durch Koextrusion auf
den Innenleiter 3 aufgebracht.
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In 2 ist
ein zweites Kabel 10 dargestellt, welches im Unterschied
zu dem in 1 dargestellten Kabel 1 eine
Vielzahl von Einzelleitern 12 umfasst. Jeder der Einzelleiter 12 ist
von einer Umhüllung 5 umgeben.
In der Mitte des Kabels 10 befindet sich eine Einlage 16,
damit die darum gruppierten Einzelleiter 12 insgesamt eine
annähernd
kreisförmige
Gestalt bilden. Die umhüllten
Einzelleiter 12 sind von einer Trennschicht 7 insgesamt
umgeben, auf welche abschließend
der äußere Mantel 4 aufgebracht
ist. Zur Ausfüllung
des zwischen den Einzelleitern sich ausbildenden Innenraums kann
ein Füllmaterial 17 vorgesehen
sein. Die Umhüllung 5 sowie
der Mantel 4 sind jeweils aus einem Polyphenylen-Sulfid.
Als Material der Trennschicht 7 ist ein Tetrafluorethylen
verwendet.
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In 3 ist
ein drittes Kabel 19 dargestellt, welches mehrere Litzenleiter 20 umfasst.
Hierbei liegen die einzelnen Litzenleiter 20 unisoliert
aneinander, wodurch ein einziger Leitungsstrang gebildet wird. Die
einzelnen Litzenleiter 20 sind insgesamt von einer Umhüllung 22 aus
einem Polyvinylchlorid umgeben. Auf die Umhüllung 22 ist als Trennschicht 7 ein
Polyethylen aufgebracht. Der insgesamt umschließende Mantel 4 besteht
wiederum aus einem Polyvinylchlorid.
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In 4 ist
in einem Querschnitt ein als Flachbandkabel ausgebildetes Kabel 23 dargestellt.
Das Kabel 23 umfasst hierbei insgesamt 4 Innenleiter 24,
die über
eine Umhüllung 25 miteinander
verbunden sind. Die Umhüllung 25 ist
insgesamt von einer Trennschicht 7 umgeben, die nach Außen wiederum
von einem Mantel 4 umschlossen ist.
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- 1
- Kabel
- 3
- Innenleiter
- 4
- Mantel
- 5
- Umhüllung
- 7
- Trennschicht
- 10
- Kabel
- 12
- Einzelleiter
- 16
- Einlage
- 17
- Füllmaterial
- 19
- Kabel
- 20
- Litzenleiter
- 22
- Umhüllung
- 23
- Kabel
- 24
- Innenleiter
- 25
- Umhüllung