DE4238809A1 - Kabel mit einem mehrschichtigen Kabelmetall und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kabel mit dem Bereich der Kabel­ seele angeordneten Leitern und einem mindestens eine Innen­ schicht und eine Außenschicht aufweisenden Kabelmantel.

Mehrschichtige Kabelmäntel sind z. B. aus der DE-AS 25 51 211 bekannt. Dabei werden für die einzelnen Schichten Kunststoff­ materialien mit spezifischen Eigenschaften verwendet um eine verbesserte Gesamtstruktur zu erhalten. Beispielsweise be­ steht bei dem bekannten Kabel die äußere Schicht aus Poly­ vinylchlorid während die innere Schicht aus einem thermoplas­ tischen Polyurethan besteht. Dazwischen können Bespinnungen aus Fäden aus einem aromatischen Polyamid angeordnet sein, um die Zugfestigkeit zu verbessern. Die beiden Schichten des Ka­ belmantels werden so gewählt, daß sie durch die Vereinigung ihrer spezifischen Vorteile insgesamt einen verbesserten Ka­ belmantel ergeben. So hat z. B. die innere Schicht bei dem be­ kannten Kabel einen besonders geringen Reibungskoeffizienten gegenüber dem Lichtwellenleiter, während die äußere Schicht aus Polyvinylchlorid, eine besonders harte und abriebfeste steife Außenhülle ergibt. Die Grundidee dieser bekannten Ka­ belmäntel geht somit dahin, daß zwar unterschiedliche Aus­ gangsmaterialien gewählt werden, wobei im Sinne eines Ver­ bundwerkstoffes das Zusammenwirken der verschiedenen Materia­ lien insgesamt verbesserte Eigenschaften erhalten werden.

Bei der Kabelherstellung fallen eine Reihe von Kunststoffab­ fällen an, die insbesondere wegen ihrer vielfach komplexen Zusammensetzung nur schwer wieder verwendet werden können. Beispielsweise entsteht beim Anfahren eines Extruders für die Herstellung eines Kabelmantels stets bis zur Erreichung der notwendigen Betriebsparameter ein Abfallprodukt, das bei sorgfältiger Handhabung nicht ohne weiteres wieder in den Fertigungskreislauf einbezogen werden kann. Würde man bei­ spielsweise derartige Abfallstoffe einfach dem jungfräulichen Neumaterial zumischen und daraus einen neuen Kabelmantel her­ stellen, so könnte infolge der statistisch vorauszusetzenden Materialverteilung im Rahmen des Fertigungsprozesses an einer bestimmten Stelle des Kabelmantels punkt- oder netzförmig nur Altmaterial extrudiert werden, dessen Eigenschaften qualita­ tiv schlechter ist als die des Neumaterials. Somit könnten längs des Kabels Schwachstellen entstehen, die z. B. nicht die geforderten mechanischen und/oder elektrischen Qualitätswerte eines nur aus Neumaterial bestehenden Kabelmantels aufweisen würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzei­ gen, wie Recyclatmaterial in einfacher und zuverlässiger Weise im Rahmen der Kabelfertigung eingesetzt werden kann, ohne daß eine störende Beeinträchtigung der Gesamteigenschaf­ ten eintritt. Diese Aufgabe wird bei einem Kabel der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Innenschicht aus einem Recyclat besteht und daß die Außenschicht aus Neumaterial ge­ bildet ist. Die Erfindung geht somit von der Vorstellung aus, daß die Außenschicht des Kabelmantels hinsichtlich der insge­ samt an einen Kabelmantel zu stellenden Anforderungen auch bei der erfindungsgemäßen Zusammensetzung mit Sicherheit die gewünschten Eigenschaften aufweisen. So wird beispielsweise die Spannungsempfindlichkeit, die Lichtbeständigkeit, die Oberflächenstruktur, die Materialzusammensetzung und alle übrigen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Kabels im Außen­ bereich unverändert genau so wie bei einem Kabelmantel, der in seiner Gesamtheit aus Neumaterial besteht. Im inneren Be­ reich, d. h. bei der Innenschicht des Kabelmantels sind die Anforderungen weniger hoch und somit kann dort ohne eine stö­ rende Beeinträchtigung der Gesamteigenschaften Recyclat ein­ gesetzt werden. Damit ist auch der Forderung genüge getan, daß die im Rahmen der Kabelfertigung anfallenden Abfallstoffe an Ort und Stelle wieder verwendet werden, so daß andere Fer­ tigungs- oder Verwertungskreisläufe nicht durch diesen Abfall belastet werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Anteil der aus Recyclat bestehenden Innenschicht an der Gesamtquerschnittsfläche des Kabelmantels unter 50% gewählt. Dadurch ist sichergestellt, daß die zuverlässig zu garantie­ renden Eigenschaften des Neumaterials das Gesamtverhalten des Kabelmantels in der gewünschten Weise prägen.

Insbesondere im Hinblick auf die anfallenden Mengen an Re­ cyclat ist es gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungs­ form der Erfindung vorteilhaft, zwischen 20 und 40% der Ge­ samtquerschnittsfläche des Kabelmantels aus Recyclat herzu­ stellen. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß im wesentli­ chen in etwa 30% der gesamten Querschnittsfläche des Mantels zweckmäßig aus Recyclat hergestellt werden.

Hinsichtlich der Art des für die Innenschicht vorgesehenen Recyclatmaterials ist zu bemerken, daß zweckmäßig die Innen­ schicht und die Außenschicht, wenn diese unmittelbar auf ein­ ander aufgebracht werden, aus gleichartigen Kunststoffmate­ rialien hergestellt werden. Beispielsweise können für die Innenschicht und die Außenschicht bevorzugt gleichartige Polymermaterialien verwendet werden, weil diese gut und fest aneinander haften. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Innenschicht und die Außenschicht durch Koextrusion herge­ stellt werden. Bevorzugt werden somit kompatible Polymere für die Innen- und Außenschicht verwendet, welche den Zusammen­ halt fördernde Molekülgruppen aufweisen, wie dies bei Copoly­ meren bekannt ist.

Wenn die Materialien für die aus Recyclat bestehende Innen­ schicht und die Außenschicht nicht gleiche oder verwandte Eigenschaften aufweisen, bzw. aus gleichen oder verwandten Ausgangsmaterialien hergestellt sind, dann kann es zweckmäßig sein, zwischen beiden Schichten eine eine bessere Haftung vermittelnde Zwischenschicht in Form eines Bindemittels vor­ zusehen. Als Bindemittel kann insbesondere bevorzugt thermo­ plastische Kleber verwendet werden.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstel­ lung eines Kabels, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Innenschicht aus Recyclat und die Außenschicht aus Neuma­ terial durch Koextrusion in einem gemeinsamen Extruderkopf auf die Kabelseele aufgebracht werden. Dabei ist es vorteil­ haft, wenn die Innenschicht und die Außenschicht in noch schmelzflüssigen Zustand miteinander in Berührung gebracht werden und bei beiden Schichten auf diese Weise eine beson­ ders gute mechanisch feste Bindung miteinander gefördert wird.

Die Erfindung und ihre Weiterbildung werden nachfolgend an Hand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 im Querschnitt den Aufbau eines erfindungsgemäßen Kabels und

Fig. 2 eine Einrichtung zur Herstellung eines Kabels nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Kabel CA dargestellt, daß einen zwei­ schichtigen Mantel MA bestehend aus einer Innenschicht IS und einer Außenschicht AS aufweist. Beide Mantelschichten beste­ hen aus Kunststoffmaterial und umschließen eine Kabelseele, die aus einzelnen Adern AD1-ADn gebildet ist, von denen zur Vereinfachung der Darstellung nur ein Teil gezeichnet ist. Bei diesen Adern kann es sich um elektrische und/oder opti­ sche Leiter handeln.

Die Innenschicht IS besteht aus Recyclatmaterial und ist zweckmäßig fest mit der Außenschicht AS verbunden, so daß insgesamt ein relativ stabiler Aufbau des Mantels MA des Kabels CA erhalten wird. Als Recyclat wird bevorzugt Recyclat aus der Kabelfertigung verwendet und insbesondere solches, das bereits für Kabelmäntel vorgesehen war und z. B. aus pro­ zeßbedingten Anfahrvorgängen oder Verwurf oder bzw. bei der Wiederverwertung der Kabelmäntel alter Kabel anfällt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Innenschicht IS und die Außenschicht AS aus gleichen oder zumindest verwandten bzw. kompatiblen Kunststoffmaterialien insbesondere Polymer­ materialien hergestellt sind, so daß diese beide Schichten in ihren Eigenschaften wenig voneinander unterscheiden. Da die Außenschicht AS aus neuem (jungfräulichen) Material besteht, sind die Materialeigenschaften im besonders beanspruchten Außenbereich gegenüber denjenigen eines Kabels, dessen gesam­ ter Mantel nur aus Neumaterial besteht kaum unterschiedlich. Sofern Unterschiede bestehen, fallen diese nicht ins Gewicht, weil im Innenbereich die Beanspruchungen bzw. Anforderungen des Kabelmantels geringer sind, bzw. in einigen Teilbereichen (z. B. UV-Lichtbeständigkeit) überhaupt nicht gegeben sind.

Es ist zweckmäßig, die Gesamtquerschnittsfläche des Kabelman­ tels MA zu höchstens 50% mit Recyclatmaterial zu füllen. Dadurch ist sichergestellt, daß das Kabel in seiner Gesamt­ heit hinsichtlich der Eigenschaften des Kabelmantels MA im wesentlichen durch das Verhalten des Neumaterials bei der Außenschicht AS bestimmt wird. Besonders vorteilhaft werden zwischen 20 und 40% vorzugsweise um 30% der Querschnitts­ fläche des Mantels MA durch Recyclatmaterial gebildet. Die Wandstärke für die Innenschicht IS wird für übliche Kabel­ querschnitte zweckmäßig zwischen 0,4 und 1,0 mm gewählt, während dabei die Wandstärke der Außenschicht AS vorteilhaft zwischen 1,0 und 2,0 mm liegt. Die nachfolgende Tabelle gibt hierfür einen detaillierten Überblick.

Wenn die Haftung zwischen der aus Neumaterial bestehenden Außenschicht AS und der aus Recyclat bestehenden Innenschicht IS nicht ausreichend gut ist (z. B. wegen zu unterschiedlicher Materialeigenschaften bzw. Ausgangsmaterialien für die Innen­ schicht IS und die Außenschicht AS), dann kann es zweckmäßig sein, als Zwischenschicht ZS zwischen beiden ein Bindemittel vorzusehen. Für die Zwischenschicht ZS kann in diesem Zusam­ menhang bevorzugt ein thermoplastischer Kleber eingesetzt werden, der eine entsprechend feste Haftung zwischen der Innenschicht IS und der Außenschicht AS gewährleistet.

Es ist jedoch auch möglich, z. B. in Anlehnung an bekannte Schichtenmantelkonstruktionen zwischen der Außenschicht AS und der Innenschicht IS beispielsweise ein entsprechend beschichtetes Metallband einzuführen und dadurch einen paar­ meationsfesten Aufbau des Mantels MA zu erhalten. Die Beschichtung des Metallbandes, das an der Stelle der Zwi­ schenschicht ZS liegt, wird zweckmäßig so gewählt, daß sowohl an der Außenschicht AS als auch an der Innenschicht IS beson­ ders gute Haftung erzielt wird.

Bei der Fertigungseinrichtung nach Fig. 2 wird die Kabel­ seele KS einem Extruderkopf EK12 zugeführt, welcher der Koex­ trusion der aus Recyclat bestehenden Innenschicht IS und der aus Neumaterial bestehenden Außenschicht AS dient. Das Recy­ clatmaterial ist in einem Vorratsbehälter VR enthalten und wird einem Extruder EX1 zugeführt. Dieser Extruder EX1 ist mit der Innendüse des Extruderkopfes EK12 verbunden und er­ zeugt so die aus Recyclatmaterial bestehende fest auf der Ka­ belseele KS aufsitzende Innenschicht IS. Daneben ist ein zweiter Extruder EX2 vorgesehen, der mit einem Vorratsbehäl­ ter VN für das Neumaterial in Verbindung steht. Das von ihm zugeführte schmelzflüssige Material bildet die Außenschicht AS des Kabels CA das nach rechts in bekannter Weise abgezogen wird.

Es ist zweckmäßig, wenn die beiden Materialien, nämlich das Neumaterial für die Außenschicht AS und das Recyclatmaterial für die Innenschicht IS in etwa gleiche Schmelztemperaturen aufweisen. Weiterhin werden die Innenschicht IS und die Außenschicht AS zweckmäßig im noch schmelzflüssigen Zustand miteinander in Verbindung gebracht, wodurch eine besonders feste und zuverlässige Haftung zwischen den beiden Schichten erhalten werden kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Recyclatmaterial und das Neumaterial aus zumindest verwandten Kunststoffen besteht. Besonders geeignet für das Recyclatma­ terial für die Bildung der Innenschicht IS sind Mantel- und/oder Isolationsmaterialien aus der Kabelindustrie.

Um den Anteil des aus Recyclat bestehenden Materials der In­ nenschicht IS gegenüber der Gesamtfläche des Kabelmantels deutlich zu machen ist es zweckmäßig, das Recyclatmaterial entsprechend anders einzufärben als das Material der äußeren Schicht AS. Da diese äußere Schicht aus Lichtschutzgründen normalerweise schwarz eingefärbt ist, können für die Innen­ schicht IS einfache andere, d. h. nicht schwarze Farben, be­ vorzugt grau oder grün verwendet werden.

Claims (15)

1. Kabel (CA) mit im Bereich der Kabelseele angeordneten Lei­ tern (AD1-ADn) und einem mindestens eine Innenschicht (IS) und eine Außenschicht (AS) aufweisenden Kabelmantel (MA), dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschicht (IS) aus einem Recyclat besteht und daß die Außenschicht (AS) aus Neumaterial gebildet ist.

2. Kabel (CA) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der aus Recyclat bestehenden Innenschicht (IS) an der Gesamtquerschnittsfläche des Kabelmantels (MA) unter 50% gewählt ist.

3. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der aus Recyclat bestehenden Innenschicht (IS) zwischen 20 und 40% der Gesamtquerschnittsfläche des Kabel­ mantels (MA) gewählt ist.

4. Kabel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der aus Recyclat bestehenden Innenschicht (IS) an der Gesamtquerschnittsfläche des Mantels (MA) um 30% ge­ wählt ist.

5. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschicht (IS) und die Außenschicht (AS) durch Koextrusion auf die Kabelseele aufgebracht sind.

6. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Innenschicht (IS) aus Recyclat und einer nachfolgenden weiteren äußeren Schicht ein Bindemittel einge­ bracht ist.

7. Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Schmelzkleber verwendet ist.

8. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschicht (IS) und die ihr benachbarte äußere Schicht (AS) aus gleichartigen Kunststoffmaterialien herge­ stellt sind.

9. Kabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschicht (IS) und die an sie anschließende äußere Schicht (z. B. AS) aus gleichartigen Polymermaterialien, ins­ besondere Polyäthylen bestehen.

10. Kabel nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die Innenschicht (15) ein Recyclat aus Isolier- und/oder Mantelmaterialien verwendet ist.

11. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschicht (15) aus einem gegenüber dem übrigen Mantelmaterial (MA) unterschiedlich eingefärbten Material be­ steht.

12. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Material für die Innenschicht hinsichtlich seiner Verar­ beitungseigenschaften (z. B. Schmelzindex, Dichte-, Gewichts- Verteilung) sich von den des Neumaterials für die Außen­ schicht (AS) möglichst wenig unterscheiden.

13. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines dreischichtigen Mantels die aus Recyclat bestehende Innenschicht als mittlere Schicht oder als innere Schicht ausgebildet ist.

14. Verfahren zur Herstellung eines Kabels nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschicht (15) aus Recyclat und die Außenschicht (AS) aus Neumaterial durch Koextrusion in einem gemeinsamen Extruderkopf auf die Kabelseele aufgebracht werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschicht (15) und die Außenschicht (AS) im noch schmelzflüssigen Zustand miteinander in Berührung gebracht werden und daß beide Schichten auf diese Weise eine mecha­ nisch feste Bindung miteinander eingehen.