DE3409364A1

DE3409364A1 - Ader fuer ein laengswasserdichtes kabel und verfahren zur herstellung einer solchen ader

Info

Publication number: DE3409364A1
Application number: DE19843409364
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl.-Ing. Knoch; Horst Dr.rer.nat. 8632 Neustadt Obermeyer; Reiner Ing.(Grad.) 8624 Ebersdorf Schneider
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1984-03-12
Filing date: 1984-03-12
Publication date: 1985-09-19

Description

Ader für ein längswasserdichtes Kabel und Verfahren zur
Herstellung einer solchen Ader Die Erfindung bezieht sich auf eine Ader für ein Kabel, insbesondere Nachrichtenkabel, dessen Seele mit Hilfe einer wasserabweisenden Masse zur Verhinderung der Längsausbreitung von Leckwasser gefüllt werden soll und deren Isolierung aus nicht verschäumten oder geschäumten Kunststsoff besteht und außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Ader und auf ein Verfahren zum Füllen einer aus solchen Adern verseilten Seele.
Bei Kabeln besteht die Gefahr, daß sich die bei einer Beschädigung des Kabelmantels eindringende Feuchtigkeit längs des Kabels ausbereiten kann und so die elektrischen Eigenschaften des Kabels nachhaltig verschlechtert werden.
Dieses Problem ist seit längerer Zeit bekannt. Es gibt daher zahlreiche Vorschläge, wie man dem Vordringen des Wassers in der Kabelseele Einhalt gebieten kann. Aus diesen Vorschlägen hat sich in letzter Zeit mit recht gutem Erfolg das Füllen von Kabeln mit kunststoffisolierten Adern, insbesondere von Nachrichtenkabeln, mit einer als Petrolat bezeichneten wachsartigen Masse durchgesetzt (GB-PS 987 508).
Für die Isolierung der Adern werden Kunststoffe wie Polyvinylchlorid oder Polyolefine, wie z. B. Polyäthylen, verwendet. Die Kunststoffisolierungen werden fast durchweg durch Extrusion auf die Adern aufgebracht, und zwar entweder in Kompaktform oder auch verschäumt, wie es beispielsweise in der DE-AS 16 65 642 beschrieben wird. Die Ausbildung der Isolierung als Schaumstoff erfolgt im allgemeinen mit dem Ziel, die Dielektrizitätszahl herabzusetzen.
Mit diese Ziel als Grundlage sind in letzter Zeit Füllmassen beschrieben worden, die auch als syntaktische Schäume bezeichnet werden (DE-PS 31 50 909).
Die Verwendung solcher Füllmassen erfolgt, weil damit in die gegen Ausbreitung von Leckwasser zu schützenden Hohlräume in der Kabelseele (Zwickel) Hohlräume in Form kleinster abgeschlossenen Gaszellen (Hohlkörpr) eingebracht werden. Da die Fließfähigkeit der syntaktischen Schäume wegen ihrer relativ hohen Viskosität auch bei Temperaturerhöhung sehr schlecht ist, besteht ein bisher allgemein noch nicht befriedigend gelöstes Problem im Füllen aller Hohlräume eines Kabels, insbesondere bei den sogenannten "hochpaarigen" Kabeln.
Das vorerwähnte Problem zu lösen, ist Gegenstand der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe, die gemäß der Erfindung dadurch gelöst wird, daß die Oberfläche der Isolierung der Adern mit mikrokleinen (räumliche Ausdehnung etwa 10 um), bei erhöhter Temperatur expandierbaren Hohlkörpern aus eine elastische Wandung bildenden Kunststoffen beschichtet ist.
Bevorzugt werden dabei solche Materialien, die besonders dünne Wandungen der expandierten Hohlkörper ergeben, weil sie eine besonders große elastische Verformung gewährleisten und 25 so sicherstellen, daß bei Relativbewegungen in der Seele (Biegung, Torsion) möglichst wenige Hohlkörper zerstört werden.
Auf diese Weise werden die einen wesentlichen Bestandteil der endgültigen Füllmasse bildenden Hohlkörper in ihrer noch nicht expandierten Form vor dem Füllen der Kabelseele bereits auf der Oberfläche der Isolierung der Ader deponiert, so daß nunmehr beim Füllen der Kabelseele mit der wasserabweisenden Füllmasse nur noch die wachsartige Komponente eingefüllt werden braucht, die durch Temperaturerhöhung verflüssigt und dann sehr niedrige Viskosität besitzt. Wenn man also beim Füllen dieser Komponente lediglich dafür sorgt, daß die Temperatur ausreichend hoch ist, um den Expansionsprozeß der noch expandierbaren Hohlkörper auslösen zu können, dann lassen sich so auch hochpaarige Kabel problemlos füllen, wobei durch den Füllprozeß ein syntaktischer Schaum entsteht.
Selbstverständlich muß bei einem solchen zeitlich versetzten "Füllen" der Komponenten des syntaktischen Schaumes dafür Sorge getragen werden, daß die noch nicht expandierten Hohlkörper gut auf der Oberfläche der Isolierung der Ader haften, um bei dem sich anschließenden Verseilvorgang nicht von der Oberfläche abgerieben zu werden. Die Ausgestaltung der Erfindung besteht daher darin, Verfahren zum Aufbringen der noch expandierbaren Hohlkörper auf die Oberfläche der Isolierung von Adern anzugeben, die eine gute Haftung garantieren.
Ein Verfahren besteht darin, daß vor dem Aufbringen der Hohlkörper die Oberfläche der Isolierung der Ader mit einer dünnen Schicht eines Klebers überzogen wird. Bevorzugt werden dabei natürlich solche Klebstoffe, die gute dielektrische Eigenschaften haben und schnell härten. Für das Aufbringen werden die dafür üblichen Verfahren wie Tauchbäder, elektrostatisches Bestäuben und dergleichen mehr angewendet.
Ein anderes Verfahren zum Aufbringen der Hohlkörper besteht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung darin, daß auf die Isolierung eine dünne Schicht aus einer Mischung aus sehr niedrig schmelzenden Polyolefinen und expandierbaren Hohlkörpern extrudiert wird. Die-Extrusion wird man dabei derart führen, daß etwa eine Schichtdicke von ca. 10 um eingehalten wird.
Weiterhin kann man die ein Pulver bildenden expandierbaren Hohlkörper unmittelbar nach der Extrusion der Isolierung der Ader auf diese aufbringen, d. h., wenn die Isolierung noch nicht oder erst sehr wenig abgekühlt und damit noch klebrig ist, so daß sich die einzelnen expandierbaren Hohlkörper in die Isolierung einnisten können und dann mit vollendeter Abkühlung darin fest haften.
Schließlich kann man auch die expandierbaren Hohlkörper mit Kunststoffen mischen, deren Verarbeitungstemperatur oberhalb der Expansionstemperatur der Hohlkörper liegt, und in dünner Schicht (etwa 10 pm) auf die Isolierung extrudieren, wenn man dafür sorgt, daß das Extrusionswerkzeug unmittelbar mit einem Druckkühlrohr verbunden ist, um so ein vorzeitiges Expandieren der Hohlkörper zu verhindern.
Selbstverständlich müssen die zuvor erwähnten Kunststoffe so gewählt werden, daß sie bei der die Expansion der Hohlkörper auslösenden Temperatur genügend weich sind, um ein Expandieren der Hohlkörper beim Einbringen der heißen Füllmasse überhaupt zu ermöglichen.
In den Fällen, in denen die Hohlkörper in einem Kunststoff eingemischt auf die Oberfläche der Isolierung extrudiert werden, wird man solche Kunststoffe bevorzuge.n, die aufgrund ihrer Struktur in der Lage sind, ausreichende Mengen von Ölen zu binden, die von der wachsartigen, wasserabweisenden Substanz im Laufe der Zeit abgegeben (ausgeschwitzt) werden.
Dadurch kann man auch das Austropfverhalten der Füllmasse verbessern.
Wenn die auf eine der zuvor beschriebenen Weisen mit expandierbaren Hohlkörpern beschichteten Adern zu einer Kabelseele verseilt sind, kann man die Seele in einer bekannten Füllvorrichtung unter Druck mit einer reinen wachsartigen, wasserabweisenden Substanz füllen, wobei diese Substanz auf eine Temperatur erhitzt (aufgeschmolzen) wird, die oberhalb der Expansionstemperatur der Hohlkörper liegt.
Die bei solchen Temperaturen flüssige Masse gelangt dabei in alle Hohlräume der Seele und löst durch ihre Temperatur die Expansion der Hohlkörper aus. Durch die dabei eintretende Volumenvergrößerung der Hohlkörper, die etwa bis zum 40fachen ihres ursprünglichen Volumens betragen kann, wird eine Teilmenge der flüssigen, wachsartigen Substanz wieder aus der Kabelseele hinausgedrückt. Dabei baut sich während der gesamten Expansionszeit in der Seele ein Uberdruck auf, unter dessen Wirkung möglicherweise noch vorhandene oder nicht vollständig gefüllte Hohlräume der Seele mit Sicherheit gefüllt werden.
Bei diesem Prozeß wird die Dielektrizitätszahl der Kabelseele durch die Zunahme des Hohlkkörperanteils der Füllmasse vermindert. Diese Verminderung ist insbesondere für die Kapazitätswerte der Adern oder Paare deshalb sehr effektiv, weil die Zunahme des Hohlkörperanteils in Adernähe größer ist als in aderfernen Bereichen der Isolation.
Anstelle der reinen wachsartigen Masse kann auch eine Füllmasse verwendet werden, die aus einer Mischung aus einer wachsartigen, wasserabweisenden Substanz und expandierbaren Hohlkörpern besteht, wie sie in der älteren deutschen Patentanmeldung P 34 04 4884 beschrieben ist. Der Vorteil dieser Methode liegt in einer besonderen niedrigen Misch-Dielektrizitätszahl über die gesamte Querschnittsfläche der Kabelseele.
Ferner kann man eine so gefüllte Kabelseele in einer zweiten Füllkammer mit einer hochviskosen Füllmase niederer Dielektrizitätszahl beschichten, wobei die Füllmasse bevorzugt aus der Mischung einer wachsartigen, wasserabweisenden Substanz mit expandierten Hohlkörpern besteht, die Gegenstand des deutschen Patentes 31 50 909 ist. Damit kann sichergestellt werden, daß auch im Ringspalt zwischen der Seelenoberfläche und dem Kabelmantel eine sehr niedrige Dielektrizitätszahl erreicht wird.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend näher beschriebenen Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ader, die mit Kunststoff-Hohlkörpern nach der Erfindung beschichtet ist, Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ader, die unter Zuhilfenahme eines Klebers mit Kunststoff-Hohlkörpern beschichtet ist und Fig. 3 einen Schnitt durch eine Ader, auf die eine Kunststoff-Hohikörper enthaltene dünne Schicht aufgebracht ist.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in Figur 1 im Schnitt dargestellte Ader 10 besteht aus einem Leiter 11 und der dem Leiter umhüllenden Isolierung 12. Dabei ist die Oberfläche 13 der Isolierung mit expandierbaren Hohlkörpern 20 beschichtet, die z. B.-in die noch heiße Isolierung 12 vor dem Abkühlen nach dem Extrusionsprozeß eingebettet wurden.
Der Schnitt nach Figur 2 zeigt wiederum die Ader 10 mit dem Leiter 11 und der Isolierung 12, bei der die Oberfläche 13 der Isolierung mit einem dünnen Film eines geeigneten Klebers 21 überzogen ist, der als Einbettungsgrundlage für die Hohlkörper 20 dient.
Schließlich zeigt Figur 3 eine aus Leiter 11 und Isolierung 12 bestehende Ader 10, bei der auf die Isolierung eine dünne Schicht 22 extrudiert ist, die aus einer Mischung von sehr niedrig schmelzenden Polyolefinen und den Hohlkörpern 20 besteht.
Die Schichtdicken und die Größe der Hohlkörper weicht in allen drei Figuren zur besseren Anschaulichkeit stark von den wirklichen Größenverhältnissen ab.
3 Figuren 8 Ansprüche - Leerseite -

Claims

Patentansprüche 1. Ader für ein Kabel, insbesondere Nachrichtenkabel, dessen Seele mit Hilfe einer wasserabweisenden Masse zur Verhinderung der Längsausbreitung von Leckwasser gefüllt werden soll und deren Isolierung aus nicht verschäumten oder geschäumten Kunststoff besteht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Oberfläche (13) der Isolierung (12) der Ader (10) mit mikrokleinen (räumliche Ausdehnung etwa 10 ,zum), bei erhöhter Temperatur expandierbaren Hohlkörper (20) aus eine elastische Wandung bildenden Kunststoffen beschichtet ist.
2. Verfahren zum Aufbringen der Hohlkörper auf die Isolierung der Ader nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Isolierung (12) vor dem Beschichten mit den Hohikörpern (20) mit einem Kleber (21) überzogen wird.
3. Verfahren zum Aufbringen der Hohlkörper auf die Isolierung der Ader nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auf die Isolierung eine dünne Schicht (22) (Schichtdicke etwa 10 pm) aus einer Mischung aus sehr niedrig schmelzenden Polyolefinen und expandierbaren Hohlkörpern (20) extrudiert wird.
4. Verfahren zum Aufbringen der Hohlkörper auf die Isolierung der Ader nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die ein Pulver bildenden expandierbaren Hohlkörpern (20) unmittelbar nach der Extrusion der Isolierung (12) auf diese aufgebracht werden.
5. Verfahren zum Aufbringen der Hohlkörper auf die Isolierung der Ader nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die mit Kunststoffen, deren Verarbeitungstemperaturen oberhalb der Expansionstemperatur der Hohlkörper liegt, gemischten Hohikörper (20) in einer dünnen Schicht (22) (Schichtdicke etwa 10 pm) extrudiert werden, wobei das Extrusionswerkzeug mit einem Druckkühlrohr verbunden ist.
6. Verfahren zum Füllen einer aus Adern nach Anspruch 1 gefertigten Kabelseele mit einer die Seele längswasserdicht machenden Füllmasse, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Kabelseele in einer bekannten Füllvorrichtung unter Druck mit einer wachsartigen, wasserabweisenden Substanz gefüllt wird, wobei die Füllmasse auf eine Temperatur erhitzt (aufgeschmolzen) wird, die oberhalb der Expansionstemperatur der Hohlkörper liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß zum Füllen eine Füllmasse verwendet wird, die aus einer Mischung aus einer wachsartigen, wasserabweisenden Substanz und expandierbaren Hohlkörpern besteht.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die so gefüllte Kabelseele in einer zweiten Füllkammer mit einer hochviskosen Füllmasse niederer Dielektrizitätzahl beschichtet wird.