DE2009946A1 - Verfahren zur Herstellung von Kabel - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, 2009946

. H.WeICKMANN, DIPL.-PHYS, Dr.K. FlNGKE

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

H/Kn

THE DOW CHEMICAL COMPAIiT,- 929 East Main Street, Midland, Michigan, USA

Verfahren zur Herstellung von Kabel

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dein an den Isoliergrenzen eines elektrischen Hochspannungskabels ein flexibler, leitfähiger Schirm angebracht wird.

Der Begriff "Schirm", wie er hier in Verbindung mit Kabeln verwendet wird, bedeutet eine Schicht aus leitfähigera Material an der Grenze zwischen einem Leiter und einer Isolierschicht und an der Grenze zwischen der Isolierschicht und einem Metalleohutzschild. Im allgemeinen besitzt ein elektrisches Kabel zur übertragung von Hochspannung einen ersten Schirm, der den Hauptleiter umgibt, und einen zweiten Schirm, der zwischen der Isolierschicht und dem Metallschutzschild liegt.

Be ist wünschenswert, dass die Schirme aus leitfähigem Material· Über ihre geearate Kontaktfläche in innigem und direktem.

009841/1122

Kontakt mit der Isolierschicht und mit dem Leiter und dem Metallschutzschild stehen. Da Kabel wiederholten Biegungen, drastischen Wetteränderungen und einer ziemlich rauhen Behandlung bei der Installation und der Verwendung ausgesetzt sind, ist es wünschenswert, die leitfähigen Schirme aus einem Material und nach einem Verfahren herzustellen, welche gewährleisten, dass die Schirme während der ganzen Lebenszeit des Kabels im Kontakt mit ihren entsprechenden angrenzenden Elementen bleiben.

Die bisher bekannten Kabelkonstruktionen verwenden Schirme in Form von widerstandsfähigen Bändern oder Laminaten, die mit Pa- ·

P pier oder irgendeinem anderen geeigneten Substrat verbundene sehr dünne Metallfolien umfassen. Die Laminate werden um einen Leiter gewunden oder auf andere Weise um den Leiter gehüllt, bevor eine Isolierschicht aufgebracht wird und erneut nachdem die Isolierschicht aufgebracht worden ist und ehe ein Metallschutzschild um die Isolierung gewickelt wird. Andere Kabelkonstruktionen verwenden Schirme, die durch Extrudieren eines Kunststoffes, der stark mit leitfähigem Russ beladen ist, hergestellt wurden. Keine von diesen Konstruktionen ist vollständig zufriedenstellend, da beim Biegen der Kabel die Schirme grosser Spannung unterworfen werden, wodurch ein Kontaktverlust mit der Isolierung und mit dem Hauptleiter und dem schützenden Metallschild verursacht wird. Die verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des leitfähigen Kunststoffes und des Metalle.s im Leiter und im Metallschutzschild setzen die Schirme ebenfalls erheblicher Spannung aus, da sich diese Elemente bei Temperaturänderungen des Kabels verschieden rasch expandieren und zusammenziehen. Dieses Phänomen verursacht ebenfalls einen Kontaktverlust zwischen den Schirmen und ihren entsprechenden Metallkomponenten, wodurch die Bildung von Hohlräumen verursacht wird. Der Kontaktverlust zwischen den widerstandsfähigen Schirmen und den Metallkomponenten, der entweder durch Biegen des Kabels oder durch Temperaturänderungen des Kabels verursacht wird, führt zu elektrischen Verlusten, womit die Gesamtlei ßtungsfähigkeit des Kabels abnimmt,

009841/1122

'. ----y^.- 20099A6

• - - - 5 - ■:■.■"■■ .. . ■'

Ein anderer ITachteil der extrudierten Kernsehirme des Standes der Technik ist der hohe elektrische Widerstand, der oft als Grenzflächenwiderstand Dezeichnet wird, an der Grenzfläche oder Grenze zwischen dem Metallschutzschild und dem widerstandsfähigen Schirm. Die elektrische Leitfähigkei-t zwischen dem widerstandsfälligen Schirm und dem Metallschild ist durch die Russpartikel bedingt, die mit dem Metallschild in Berührung stehen oder die etwa 20 Angström tief in der Oberfläche des Metallschildes liegen. Es ist daher evident, dass je grosser die Konzentration der Busspartikel im Kontakt mit dem Metallschild oder innerhalb 20 Angström des Metallschildes ist, desto besser ist die Leitfähigkeit zwischen dem Schirm und dem Schild und desto geringer ist daher der Grenzflächenwiderstand zwischen ihnen. Da der Zusatz von Russ zu einem polymeren Material die Verarbeitbarkeit des Polymerisates nachteilig beeinflusst, ist es oft schwierig, die gewünschten Russkonzentrationen.in einem durch Extrudieren hergestellten Kernschirm zu erreichen und es ist besonders, schwierig, eine hohe Russkonzentration in der äusseren Peripherie des Kernschirmes zu erreichen, da stark mit Russ beladene Polymerisate nicht zufriedenstellend extrudiert werden können«

Gemäss der vorliegenden Erfindung werden verbesserte elektri- . sehe Kabel erhalten, indem man die Schirme aus einem Latex, aus einer Mischung eines haftfähigen Polymerisatmateriales und Russ abscheidet. Es wurde gefunden, dass durch das Abscheiden der Schirme aus einem Latex, gemäss der vorliegenden Erfindung, das sich ergebende Kabel in Bezug auf die Aufrechterhaltung einer . kontinuierlichen Verbindung mit dem Metallschutzschild und mit der Isolierung viel besser ist und dadurch die Eildung von Hohlräumen in der Nachbarschaft der Schirme vermieden wird. Die aus Latex abgeschiedenen Schirme der vorliegenden Erfindung besitzen einen geringeren Grenzflächenwiderstand gegenüber dem Metallschutzechild, da das aus dem Latex abgeschiedene haftfähige Polymerisatmaterial grosse Russmengen vertragen kann und damit eine hohe Husskonzentration im Schirm bereitgestellt wird.

009841/1122

Die Erfindung wird durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung und die beiliegende Zeichnung weiter erläutert:

Pig. 1 ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäss hergestellten Kabels;

Pig. 2 ist ein schematisches Diagramm, welches die verschiedenen Schritte wiedergibt, die bei der Fabrikation eines erfindungsgemässen Kabels gegangen werden.

Unter Bezug auf die Zeichnung wird die Erfindung durch die Beschreibung einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zur Fabrikation eines Kabels erläutert.

Das Kabel 1 in Fig. 1 enthält einen elektrischen Leiter 2, der in Form einer Vielzahl von Kupfer- oder Aluminiumdrähten, die zusammengedreht sind, oder in Form eines einzigen Drahtes vorliegen kann, einen Leiterschirm 3 aus einem leitfähigen polymeren Material, das den Leiter 2 umgibt, und eine Isolierschicht 4- aus Polyäthylen oder dergleichen, welche den Leiterechirm 3 umgibt. Ein Kernschirm 6 aus einem leitfähigen Polymerisat, das gemäss der vorliegenden Erfindung aus einem Latex abgeschieden wurde, umgibt die Isolierung 4. Ein Metallschild 7 aus Kupfer oder Aluminium ist längs um den Kernschirm 6 gefaltet, so dass sich seine Ränder überlappen und eine Naht 8 längs des Kabels bilden. Ein Metallstreifen in Form eines Bandes oder ein oder mehrere Drähte können gewünsentenfalls spiralig um den Kern 6 gewunden werden, an Stelle des längsgefalteten Metall schildes 7. Eine äussere Ummantelung 9 aus Polyäthylen oder dergleichen umgibt den Metallschild 7. Die äussere Ummantelung 9 ist freigestellt und das Kabel kann gewünschtenfalIs ohne die Ummantelung verwendet werden.

Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, welches schematisch in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt ist, wird ein

009841/1122

leiter durch eine Extrudierzone geschickt, um einen ersten Schirm aus einem leitfähigen, polymeren Überzug in Form einer Schicht, die den Leiter umgibt, zu bilden. Der leiter mit dem ersten Schirm wird dann durch eine Extrudierzone geschickt, so dass eine Schicht, aus einem isolierenden polymeren Material um den.ersten Schirm herum gebildet wird. Der Leiter mit der Schicht aus isolierendem polymerem Material wird dann durch ein Bad geführt, das einen Latex aus einem leitenden, polymeren Material enthält, um einen zweiten Schirm aus dem leitfähigen polymeren Material im Latexbad in Form einer Schicht zu bilden, die die Schicht aus isolierendem, polymerem Material umgibt» Das entstandene Produkt wird dann durch eine Einpackzone geführt, in der ein Metallschild um den Leiter gelegt wird» der den zweiten Schirm als seine äusserste Fläche besitzt, indem man einen Metallstreifen längs um den Leiter faltet oder ihn spiralig umwickelt. Dann wird gewünschtenfalls eine äussere ummantelung aus Kunststoffmaterial über den Metallschild extru- diert. Die äussere Ummantelung 1st freigestellt, da das Kabel mit dem Metallschild als äusserstea Bauelement verwendet werden kann.

Der Leiterschirm 3 kann über den Leiter 2 extrudiert werden, indem man den Leiter durch eine geeignete Querkopf--Ziehform führt, die so arbeitet, dass die leitfähige Schicht aus poly merem Material darauf abgeschieden wird. Es kann irgendein geeignetes Polymerisat mit niedrigem Modul verwendet werden, das z.B. zwischen etwa 25 und etwa 40 Gew.^ Euss enthält. Zu bei» epielhaften Polymerisaten gehören beispielsweise chloriertes Polyäthylen, Polyvinylchlorid und Mischpolymerisate aus Äthylen oder Propylen mit anderen polymerieierbaren Monomeren, wie 2«B. Isobutylacrylat, Äthylacrylat und Vinylacetat· Der Leiterschirm 3 aue leitfähigem polymeren Material kann beliebige geeignete Diok· besitzen und richtet sich nach dem besonderen herzustellenden Kabeltyp, der drüse« des Kabels, der Spannung« die da· -übertragen foil und dergleichen. Im allgemeinen iet die -

009841/1122

ORIGINAL INSPECTED

Schicht aus leitfähigem polymerem Material, die als Leiter-Bchirm dient, vorzugsweise zwischen etwa 0,25 bis 1 mm (etwa 10 bis etwa 40 mils) dick.

Die Isolierschicht 4, welche den leiterschirm 3 umgibt, wird über den Schirm extrudiert, indem man ihn durch eine geeignete Querkopf-Ziehform führt. Die Isolierung 4 kann aus irgendeinem geeigneten polymeren Material bestehen, wie z.B. Polyäthylen, Polypropylen, chloriertem Polyäthylen, Butylkautschuk oder dergleichen. Das isolierende Polymerisat kann Vernetzungsmittel enthalten, so dass es anschliessend durch Heissbehändlung oder Bestrahlung vernetzt werden kann. Die Dicke der Isolierung 4 richtet sich weitgehend nach der Belastung, die das Kabel einmal ertragen soll. Im allgemeinen ist die Isolierschicht wenigstens etwa 2,5 mm (100 mils) dick, wo keine praktische obere Grenze besteht, ausgenommen eine durch wirtschaftliche Gesichtspunkte auferlegte Grenze.

Der aus Latex abgeschiedene Kernschirm 6 wird auf der äusseren Pläche der Isolierung 4 abgeschieden, indem man den leiter mit der Isolierung 4 als äusserer Pläche durch ein Bad führt, das einen Latex aus einem leitfähigen polymeren Material enthält, 80 daee ein Kernschirm der gewünschten Dicke geschaffen wird. Im allgemeinen zieht man es vor, das Kabel durch das Latexbad zu führen, sobald die Isolierung 4 über den Kernschirm extrudiert worden ist, um den Vorteil der latenten Wärme in der Iso- ■ lierschicht auszunutzen. Der aus dem Latexbad auf der Isolierung abgeschiedene Schirm ist von beliebiger zweckdienlicher Dicke, die im allgemeinen zwischen 0,01 bis 0,1 mm (0,5 und 5 mils) liegtt In einigen Fällen kann es erforderlich eein, das Kabel durch mehrere Bäder zu führen oder mehrmals duroh das gleiche Bad zu führen, um einen Kernschirm der gewünschten Dicke zu erhalten.

009841/1122

■ ■ - 7 -

Das leitfähige polymere Material, welches aus dem Latexbad
unter Bildung des Kernschirmes auf der Isolierschicht abgeschieden worden ist, umfasst eine Mischung aus Russ und einem
haftfähigen polymeren Material, das aus Mischpolymerisaten eines Öf-Olefines mit bis zu und einsehliesslieh 6 Kohlenstoffatomen pro Molekül und einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure mit zwischen 3 und 8 Kohlenstoffatomen pro Molekül und
Tterpolymerisaten aus einem (X-Olefin mit bis zu und einschliesslieh 6 Kohlenstoffatomen pro Molekül und äthylenisch ungesättigten Carbonsäuren mit zwischen 3 und 8 Kohlenstoffatomen pro Molekül und einem dritten Monomeren aus der Gruppe der Alkylester einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure mit zwischen 3 und 8 Kohlenstoffatomen pro Molekül, worin der Alkylteil des Esters bis zu und einschliesslieh 8 Kohlenstoff atome enthält
und der Vinylester einer gesättigten Carbonsäure mit bis zu 8
Kohlenstoffatomen pro Molekül, besteht.

Zu beispielhaften Olefinen, die mit einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure polymerisiert werden können, um das Mischpolymerisat oder Terpolymerisat zu bilden, gehören Äthylen,
Propylen, 1-Buten, 1-Penten, Methylpropen und 4-Methy1-1-penten. Das Polymerisat kann von der Art eines Randompolymerisates sein, das durch Mischpolymerisation des Olefines und der äthylenisch ungesättigten Carbonsäure erhalten wurde, oder es kann von der

Ji-

Art eines Pfropfpölymerisates sein, das durch Aufpfropfung der äthylenisch ungesättigten Carbonsäure auf ein geeignetes Polyolefin* erhalten wurde·

Zu beispielhaften äthylenisch ungesättigten Carbonsäuren, die
mit dem Olefin mischpolymerialert oder auf das Polyolefin aufgepfropft werden können, um das Mischpolymerisat oder Terpolymerisat zu bilden, gehören Acrylsäure, Methacrylsäure, Äthacrylsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure, Tiglinsäure, Angelikaeäure, Seneciosäure, Itaconsäure, Hexencarbonsäure und Teri acrylsäure.

0 09841/1122

Zu beispielhaften Alkylestern äthylenisch ungesättigter Carbon- ; säuren, die mit dem Olefin und der äthylenisch ungesättigten Carbonsäure polymerisiert werden können, um das zur Herstellung :, des leitfähigen Polymerisates brauchbare Terpolymerisat su bilden, welches bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, gehören Methylmethacrylat, Äthylmethacrylat, Methyläthacrylat, Isobutylacrylat, Methylester der Angelikasäure und Ä'thylester der Seneciosäure. Zu beispielhaften Vinylestern gesättigter Carbonsäuren, die mit dem Olefin und der äthylenisch ungesättigten Carbonsäure mischpolynierisiert werden können, um ein Terpolymerisat zu bilden, welches zur Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet ist, gehören Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat und Vinylcaprylat.

Die polymeren Materialien, die durch Vermischen mit Russ leitfähig gemacht werden und die zur Abscheidung gemäss der Lehre der vorliegenden Erfindung in die Form eines Latex gebracht werden, können irgendeine geeignete Menge kombinierter Säure, wie z.B. zwischen 0,5 und 25 Gew.$ äthylenisch ungesättigte Carbonsäure, bis zu 39,5 Gew.$ kombinierte Ester einer Säure des beschriebenen Typs und zwischen 60 und 99_t5 Gew.$ kombiniertes Olefin enthalten. Das polymere Material kann daher z,B. ein Mischpolymerisat sein, das 99»5 Gew.% Olefin und 0,5 Gew.$ Säure enthält; ein.Mischpolymerisat, das 75 Gew.^ Olefin und 25 Gew.$ Säure enthält; ein Terpolymerisat, das 60 Gew.# Olefin, 3915 Gew.$ Ester einer Säure, und 0,5 Gew.$ Säure enthält; ein TerpolLjmerisat, das 60 Gew.$ Olefin, 15 Gew.$ Ester einer Säure und 25 Gew.$ Säure enthält oder ein Terpolymerisat, das 80 Gew,$ Olefin, 12 Gew.% Ester einer Säure und 8 Gew.$ Säure enthält.

Die in de.r Praxis der vorliegenden Erfindung verwendeten Mischpolymerisate und Terpolymerisate können im Handel erhalten werden oder sie können nach bekannten Verfahren hergestellt werden.

0098A1/1 122

BAD ORIGINAL

Das kle"befähige, polymere Material, welches auf der Isolierschicht des Kabels aus dem Latex abgeschieden worden ist, wird durch Einmischen von elektrisch leitfähigem Kohlenstoff in den polymeren Latex leitfähig gemacht. Die elektrisch leitenden Kohlenstoffpartikel besitzen vorzugsweise längliche Struktur im Gegensatz zu einer kugeligen Struktur. Die längliche Struktur neigt dazu, die Bildung fortlaufender Leitwege durch die klebfähige polymere Zusammensetzung zu fördern. Der Kohlenstoff wird mit dem polymeren Material in einer Menge vermischt, die genügt,zwischen etwa 25 und etwa 60 Gew.$ Kohlenstoff in der Mischung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, zu haben. Dies kann erreicht werden, indem man die Kohlenstoffpartikel unter Bedingungen hoher mechanischer Scherkräfte zum polymeren Latex hinzugibt, damit eine einheitliche Verteilung der Kohlenstoffpartikel in dem ganzen Polymerisat in dem Latex gewährleistet ist.

Der Latex aus leitfähigem, polymerem Material, durch den der Leiter mit der Isolierschicht zur Ausbildung eines leitfähigen Schirmes geführt wird, kann nach irgendeiner geeigneten Technik hergestellt werden. Im allgemeinen kann der Latex des leitfähigen Polymerisates hergestellt werden, indem man das Polymerisat in einem wassermischbaren organischen Lösungsmittel löst. Das lösungsmittel, welches das Polymerisat enthält, wird dann unter Rühren zu einem wäßrigen, flüssigen System gegeben, das eine alkalische Verbindung enthält, vorzugsweise Ammoniumhydroxyd, in einer Menge, die genügt, um wenigstens etwa 10 °ß> der in dem Polymerisat vorhandenen Carbonsäuregruppen zu neutralisieren. Da« organische Lösungsmittel wird aus der sich ergebenden Mischung durch Destillation entfernt, vorzugsweise gleichzeitig mit der Zugabe der Polymer! satlöeung zu dem wäßrigen, flüssigen System. Dann werden soviel Kohlenetoffpartikel su dem entstandenen Latex hinzugegeben, so dass die gewünschte Konsentration an Kohlenstoffpartikeln im Polymerisat erhalten wird. Der entetan~ .dene Latex kann in dieser Form zur Ausbildung des leitfähigen -

009841/1122

- ίο -

Schirmes, gemäss der lehre der vorliegenden Erfindung verwendet werden, oder der Feststoffgehalt des Latex kann wie gewünscht durch Entfernung von Y/asser konzentriert werden. Im allgemeinen ist es bevorzugt, dass der latex einen Feststoffgehalt in der Grössenordnung zwischen etwa 20 und etwa 70 Gew.% des leitfähigen, polymeren T'ateriales besitzt.

Dann wird der Metallschild 7 rund um den Kernschirm ö hergestellt, indem man einen Streifen aus beispielsweise Aluminium in einer geeigneten Kabelherstellungsvorrichtung längs faltet, so dass sich die Ränder de;; Streifens überlappen und eine Längsnaht bilden« Die Picke des Metallschilaos 7 ist; weitgehend eine Sache der persönlichen Wahl und richtet sich nach solchen Faktoren wie der Belastung, die das Kabel artragen soll, der Umgebung, in α er das Kab«l verwendet werden soll und dergleichen, Ale allgemeine Biolillinie sollte die <»υ er schnitt sf lache des Metallsohil'ieti etwa gleich üc-.τ Quersc':.ni ctsf lache des Leiters sein. Der Metall-'.hild }?:&ηι\ auch in 5¹CIu einer Vielzahl von Kupferdr:.!!-'ja vo^lieger., die apiralig mit Hilfe einer geeigneten Kabel-\^hnl2-^:-S-K^¹OMOT>:±oh^!:nri% um deu Kernschirm gewunden worden sine, Der Mr tall;·: '■■:: ild kaan gegebenenfalls auf einer oder auf beiden Seixen einen Überzug aus einem klebfähigen, polymeren Materie! basitscr, um eire starke Verbindung mit den angrenzenden Elenienren deo Kabuls ^u bilden. Die olefin/äthylenisch ungesättigte CarOons^ure-Mischpolymerisate, die mit dem Kohlenstoff vermischt werden, um 3sη au.a L^tex abgeschiedenen Kerr,-Bchirm zu bilden, können ohne Buns vsrv.endet werden, um den klebefähigen Überzug auf dem Metallsohild zu liefern. Der kie~ befähige Über>rag auf der Seite des ISetallöchi Ides im Kontakt mit' dem Kernschirm wird durch Beladung mit Kuss leitfähig gemacht. Ein klebefähiges Mischpolymerisat eras Äthylen, das etwa 8 Gaw,i vereinigte Acrylsäure entlrilt, ist für den Gebrauch als klebefähiger Überzug auf dem Metallschild besonders geeignet. Dieser klebende überzug kann nach irgendeiner geeigneten 'Technik auf

Λ ■"; c ü ^; ' ι

• A- t.

2009346

den Metallschild aufgebracht werden, wie z.B. durch Extrudier-"beschichtung, Filmlaminierung oder dergleichen.

Wird eine aussere Ummantelung 9 gewünscht, so wird sie um den Metallschild 7 herum ausgebildet, indem man das Kabel durch ' eine geeignete Querkopf-Ziehform führt. Wenn der Metallschild zum Zwecke der Ausbildung einer festen Verbindung mit den angrenzenden Elementen des Kabels einen Klebstoffüberzug besitzt, so veranlasst die beim Extrudieren der äusseren Kunststoffummantelung auf den Metallschild übertragene Wärme das klebefähige Polymerisat, eine feste Verbindung mit dem Kernschirm und mit der äusseren Ummantelung auszubilden.

Kabel, die hergestellt wurden, indem man den Kernschirm aus einer latex gemäss der Lehre der Torliegenden Erfindung abschied, sind besser als und haben viele Vorteile gegenüber Kabeln, die durch Extrudieren des Kernschirmes nach dem Stand der Technik hergestellt wurden. Ein Vorteil ist der_? dass der Kernschirm viel dünner gemacht werden kann, als ein Kernschirm, der durch Extrudieren hergestellt wurde. Dies führt zu einem kleineren Kabel, welches den Vorteil hat, dass es in der lage ist, Wärme" besser abzugeben als ein dickeres Kabel. Der dünnere Kernschirm ist auch aus wirtschaftlichen Gründen attraktiver, da weniger Material·benötigt wird, als bei der Herstellung des Kernschirmes durch Extrudieren, Der Grenzflächenwiderstand zwischen dem Kernschirm und dem Metallschild eines erfindungsgemäss hergestellten Kabels ist wegen der höheren Kohlenstoffkonzentration viel geringer als der Grenzfiäehenwiderstand von Kabeln, die nach der lehre des Standes der Technik hergestellt wurden.

Das klebefähige, polymere Material, das unter Bildung des Kern-Bchirmes aus der latex abgeschieden wurde, besitzt die Eigentümlichkeit, dass es mit dem Metallschild eine festere Verklebung bildet als die Verklebiing, die es mit der Isolierschicht bildet. Die bessere Verklebung mit dem Metallschild

0 0 9 8 4 1/112 2

■ erlaubt ein bequemeres Spleissen (Zusammenfügen), da, wenn die äussere Ummantelung und der Metallschild bei dem Prozess der Herstellung eines Spleisses (Verbindung) von dem Kabel abgestreift werden, der Kernschirm mit dem Metallschild weggestreift wird und sich somit die Notwendigkeit erübrigt, den Kernschirm in einer getrennten Operation entfernen zu müssen.

In einer Modifikation der vorliegenden Erfindung kann der Kernschirm hergestellt werden, indem man in aufeinanderfolgenden Schritten ein elektrisch leitendes, polymeres Material auf die Isolierschicht extrudiert und anschliessend das entstandene Produkt durch das Latexbad führt, um eine aus Latex abgeschiedene Schicht des elektrisch leitfähigen, polymeren Materiales auf der extrudierten Schicht aus elektrisch leitfähigem, polymerem Material zu erzeugen. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Vorteile des aus Latex abgeschiedenen, elektrisch leitfähigen Kernschirmes realisiert, obgleich nur die äusserste Schicht des Kernschirmes aus dem Latex abgeschieden wurde.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Ein Kabelkern aus einem Kupferleiter mit einer Isolierschicht aus Polyäthylen wurde mit einem Schirm aus leitfähigem, polymerem Material versehen, indem man den Kabelkern durch ein Bad führte, das einen Latex mit 20,2 i> Peststoffen aus einer Mischung eines Terpolymerisates aus 72 Gew.# Äthylen, K Gew.# Acrylsäure und 14 Gew.$ Äthylacrylat und hochstrukturierten Kohlenstoff, der in einer Menge von etwa 35 Gew.#, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, vorlag, enthielt.

Der Kabelkern mit dem aus Latex abgeschiedenen Kernschirm wurde dann durch Erhitzen getrocknet und anschließsend durch eine

009841 /1122

Kabelumhüllungsmaschine geführt, die einen 0,2 mm (8 mil) dicken Aluminiumstreifen in Längsrichtung um den Kernschirm faltete, so dass die Bänder des Aluminiumstreifens sich überlappten und eine Längsnaht bildeten. Der Kabelkern mit dem Aluminiumschild wurde dann durch eine Querkopf-Ziehform geführt, womit eine äussere Ummantelung aus Polyäthylen aufextrudiert wurde.

Beispiel 2

Man wiederholte die Technik des Beispieles 1, mit der Ausnahme, dass der Aluminiumstreifen einen etwa 0,06 mm (2,5 mils) dicken Überzug aus einem Random-Mischpolymerisat von Ithylen und Acrylsäure, die etwa 8 Gew.$ vereinigte Säure enthielt, auf beiden Seiten trug. Der innere Überzug aus Random-Mischpolymerisat auf dem Aluminiumstreifen enthielt etwa 35 Gew.fi Kohlenstoff, so dass sie leitfähig war und somit eine leitfähige Schicht zwischen dem Aluminiumschild und dem Kernschirm bildete. Die beim Extrudieren des äusseren Mantels aus Polyäthylen auf das Kabel übertragene Wärme veranlasste die Random-Mischpolymerisattiberzüge zur Ausbildung von starken Verklebungen mit dem Schirm aus leitfähigem, polymerem Material und mit dem äusseren Mantel.

Beispiel 3

Zur Veranschaulichung der Verbesserung des Grenzflächenwiderstandes einer leitfähigen Polymerisatschicht, die gemäss der Lehre der vorliegenden Erfindung aus einem Latex abgeschieden wurde, wurden mehrere kreisförmige Scheiben durch Formpressen von chloriertem Polyäthylen, dae etwa 50 Gew.# leitenden Kohlenetoff enthielt, hergestellt. Jede der Scheiben besass eine Dicke von etwa 0,32 cm (i/8^ft) und einen Durchmesser von etwa 5 cm (2"). Zur Messung des Grenzflächenwiderstandes wurden die Scheiben einzeln zwischen zwei Messingelektroden gebracht, die ungtfähr die gleiche Oberflächenkonfiguration besessen wie die Seheiben« Das Gewicht der oberen Elektrode war so bemessen, daeo t· tlnen Druck grosser als 0,07 kg/cm ( 1 psi) auf di· zu me>-

009841/1122

sende Scheibe ausübte. Man liess einen Strom zwischen den Elektroden fliessen und mass den Spannungsabfall. Der Durchschnittswiderstand mehrerer gemessener Scheiben ist in Tabelle I unten zum Vergleich angegeben.

Mehrere andere Scheiben aus chloriertem Polyäthylen, das etwa 50 Gevi.fo Kohlenstoff des gleichen Typs, wie oben beschrieben, enthielt, wurden mit einem Überzug aus einem Latex aus einem leitfähigen,polymeren Material versehen und der Grenzflächenwiderstand wurde nach der gleichen !Technik gemessen. Der Latex enthielt 23,8 Gew.fo Peststoffe und besass einen pH von 9,4. Das Polymerisat in dem Latex war ein Random-Mischpolymerisat, das etwa 83,2 °/o kombiniertes Äthylen und etwa 16,8 $ kombinierte Acrylsäure enthielt. Das Latexpolymerisat wurde durch Sugabe von soviel leitfähigem Kohlenstoff leitfähig gemacht, dass etwa 60 Gew.$, bezogen auf das Gesaratgewicht der Feststoffe in dem Latex, an Kohlenstoff vorlagen. Der Latex, der das leitfähige Polymerisat enthielt, wurde durch Aufstreichen auf beide Oberflächen der Scheiben aufgebracht und man liess die Scheiben an der Luft trocknen. Der Durchschnittswiderstand mehrerer Scheiben ist in Tabelle I unten als Versuch Nr. 1 wiedergegeben.

	Tabelle	I	Widerstand	(Ohm)
Vers. Nr.			85 18
Vergleich 1

Aue den Daten in Tabelle I ist ersichtlich, dass der Widerstand der Scheiben ohne das aus Latex abgeschiedene leitfähige Polymerisat etwa 4|7 mal höher iat ale der Widerstand der Scheiben, die gemäse der vorliegenden Erfindung behandelt wurden.

009841/1122

Beispiel 4

Es wurde, ein anderer Satz von Scheiben nach der in Beispiel 5 beschriebenen Technik hergestellt. In diesen Versuchen wurde der PeststoffProzentsatz in dem Latex erhöht, indem man ein Teil des Y/assers verdampfen liess. Einige dieser Scheiben aus mit Kohlenstoff beladenem chloriertem Polyäthylen wurden mit dem Latex überzogen und etwa 1 Minute lang bei einer Temperatur von etwa 125⁰C in einem Luftofen getrocknet. Die Scheiben ohne den Latexüberzug wurden nach der gleichen Technik, wie sie in Beispiel 3 beschrieben ist, auf ihren Grenzflächenwiderstand getestet. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle II-unten als "Vergleich" wiedergegeben* Die Scheiben mit den aus Latex abgeschiedenen Überzügen wurden gleichfalls auf ihren Grenzflächenwiderstand getestet. Die Ergebnisse dieser Tests sind als Versuch Nr. 1 in Tabelle II unten wiedergegeben.

Tabelle II Versuch Nr. Widerstand (Ohm)

Vergleich 125

1 · 19,5

Aus den Ergebnissen in Tabelle II ist ersichtlich, dass der Widerstand der Scheiben ohne Latex Oberzug mehr als 6-mal bo gross ist als der Widerstand der gemäss der vorliegenden Erfindung behandelten Scheiben.

Beispiel 5

In einer anderen Versuchsreihe wurden die gleichen Materialien und die gleiche Technik, wie sie in Beispiel 4 oben beschrieben ist, angewendet, mit der Ausnahme, dass der Grenzflächenwideretand bei Raumtemperatur und bei 90 C-gernessen wurde, indem man die Elektroden und Scheiben in einen Ofen brachte. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle III wiedergegeben. Der Vergleichsversuch in Tabelle III repräsentiert den Durch-

009841/1122

schnittswiderstand mehrerer Scheiben aus chloriertem Polyäthylen, die Kohlenstoff ohne irgendeinen Latexüberzug enthielten. Versuch Nr. 1 in Tabelle III repräsentiert den Durchschnittswiderstand mehrerer Scheiben, die den aus Latex abgeschiedenen leitfähigen Polymerisatüberzug besassen.

Tabelle III Versuch 1fr.

Widerstand	(Ohm)	9O0C
Raumtemperatur		35 8,1
200 34

Vergleich 1

Obwohl die Daten in Tabelle III zeigen, dass der Grenzflächen-Widerstand der Scheiben ohne den Latexüberzug (Vergleich) durch Erhitzen verbessert (vermindert) wird, zeigen die Ergebnisse in Tabelle III auch, dass der Grenzflächenwiderstand beim Erhitzen der Scheiben ohne den Latexüberzug noch mehr als 4-mal so gross ist als der Grenzflächenwiderstand der Scheiben, die das Prinzip der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.

Beispiel 6

Nach der in Beispiel 3 beschriebenen Technik wurden mehrere Scheiben hergestellt, mit der Ausnahme, dass das zur Herstellung der Scheiben verwendete widerstandsfähige Polymerisat ein Mischpolymerisat aus Äthylen und Ithyläcrylat war. Mehrere dieeer Scheiben wurden mit der in Beispiel 3 beschriebenen Latex überzogen und auf ihren Grenzflächenwiderstand getestet. Die Ergebnisse dieser Tests sind als Versuch Nr. 1 in Tabelle IV wiedergegeben. Einige Scheiben ohne einen Latexüberzug wurden ebenfalls auf ihren Grenzflächenwiderstand getestet und die Ergebnisse dieser Tests sind als "Vergleich"" in Tabelle IV wiedergegeben.

009841 /1122

	Tabelle	IV	Widerstand (Ohm)
Versuch ITr.			41,5 17,5
Vergleich 1

Aus den in Tabelle IV zusammengestellten Ergebnissen ist ersichtlich, dass der Widerstand der Scheiben ohne den aus Latex abgeschiedenen leitfähigen Polymerisatüberzug etwa 2,5 mal so gross ist als der Widerstand der Scheiben, die das Prinzip der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.

Aus den in den Beispielen 3 bis 6 wiedergegebenen Daten ergibt sich klar, dass der Grenzflächenwiderstand einer leitfähigen Polymerisatschicht, die aus einem latex" gemäss der vorliegenden Erfindung abgeschieden wurde, viel geringer ist als der Grenzflächenwiderstand eines widerstandsfähigen polymeren Materiales ohne den aus Latex abgeschiedenen Überzug,

009841/1 122

Claims (5)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kabels mit einem Leiter, einem Leiterschirm aus einem elektrisch leitenden polymeren Material, das den Leiter umgibt, einer elek-¹¹' trischen Isolierschicht aus einem polymeren Material, das den Leiterschirin umgibt, einem Kernschirm aus einem elektrisch leitfähigem polymeren Material, das die Isolierschicht umgibt und einem Metallschild, der den Kernschirm umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel mit der Isolierschicht als äusserer Schicht durch ein Bad geführt wird, das einen Latex aus elektrisch leitendem polymerem Material enthält, um das elektrisch .Leitende, polymere Material auf der Isolierschicht abzuscheiden und den Kernschirm zu bilden, ehe man den Metallschild aufbringt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende polymere Material in dem Bad eine Mischung aus einem Mischpolymerisat aus einem Olefin und einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure und zwischen 25 und 60 Gevi,°/o Kohlenstoff, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, enthält,
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ■ elektrisch leitende polymere Material in dem Bad eine Mischung aus einem Terpolymerisat aus einem Olefin, einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure und einem Ester einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure und zwischen 25 und 60 Gew.$ Kohlenstoff, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, enthält.
4. 4-. Verfahren nach einem dar Ansprüche 1 bis 3_f dadurch gekennzeichnet, dass der Latex zwischen 20 und 70 Gew.$ Feststoffe enthält.

   009841/1 122

   ' - 19 -
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man

   a) ein Kabel mit einer Isolierschicht als äusserer Schicht durch eine Extrudierzone führt, um eine extrudierte Schicht aus elektrisch leitfähigem polymerem Material auf der Isolierschicht zu erzeugen und danach

   b) das Kabel durch ein Bad führt, das einen Latex aus elektrisch leitfähigem polymerem Material enthält_s um das elektrisch leitfähige polymere Material auf der extrudierten Schicht aus elektrisch leitfähigem polymerem Material abzuscheiden.

   0 0 9 8 41/112 2

   Leerseite