DK161862B - Fremgangsmaade til fremstilling af et kabel til telekommunikationsformaal - Google Patents

Description

i

DK 161862 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af et kabel til telekommunikationsformål omfattende tilvejebringelse af et centralt strengelement og presning af et antal ledere mod det centrale strengelement på en sådan måde, at de i det mindste ind-5 lejres deri sammen med et forud bestemt lag, samtidig med at lederne bliver anbragt i indbyrdes afstand fra hinanden. Opfindelsen angår navnlig, men ikke udelukkende fremstilling af firere (firtrådsled-ninger) af elektriske ledere til telekommunikationskabler.

10 Højkvalitetsfirere af elektriske ledere, d.v.s. firere med gode krydstaleniveauer, f.eks. af større!sesordenen 70 dB ved 1kHz, bliver sædvanligvis fremstillet ved en flertrins - og derfor kostbar proces. Der kan være op til ti forskellige operationer, som er påkrævet for at fremstille en firer ved en sædvanligt anvendt 15 fremgangsmåde. Principielt omfatter den sædvanlige fremgangsmåde fremstilling af en central isolerende streng, fremstilling af ledertråd, fremstilling af fire separate isolerede tråde af ledertråden, genopvikling og vandafprøvning af de isolerede tråde for isolationsfejl, dannelse af en firerunderenhed af de isolerede tråde 20 ved slåning af dem omkring eller oplægning af dem sammen med den centrale streng og beklædning af firerunderenheden med en kappe, der består af ekstruderet plastmateriale.

US-patentskrift nr. 3.279.031 vedrører en konstruktion af firer-25 trådskabler omfattende en kerne, som er dannet ved hjælp af en stamme af isolerende materiale, hvis indre er forstærket ved hjælp af en glasfiberkerne, og som omfatter skrueformede udskæringer, som er nøjagtigt indvalset i overfladen, samtidig med at lederne er anbragt i de udvalsede udskæringer.

30

Britisk patentskrift nr. 783.064 beskriver en fremgangsmåde til fremstilling af en firer ved opvarmning af lederne og delvis presning af dem i en matrice (som en strengpresse) ind i en central kerne af opskummet polythen i én fremstillingsoperation. Fremgangs-35 måden angives at være styret på en sådan måde, at når kernen og lederne forlader matricen, er det midlertidigt blødgjorte materiale i kernen allerede størknet igen, så at lederne er fikseret i forhold til hinanden både i radial og omkredsretning af kernen i et arrangement, som alene er bestemt af positionen af rillerne i matricen.

DK 161862B

2

Dette kabel menes aldrig at have været fremstillet med held. Det har vist sig, at anvendelsen af varme til blødgøring af en kerne som beskrevet resulterer i et produkt, der ikke kan fremstilles hurtigt, og som ikke har nøjagtigt i afstand fra hinanden anbragte ledere til 5 at opnå acceptable krydstaleniveauer.

I henhold til den foreliggende opfindelse tilvejebringes en fremgangsmåde til fremstilling af kabel til telekommunikationsformål af den indledningsvis angivne art, som er ejendommelig ved-, at det 10 centrale strengelement omfatter et forholdsvis hårdt indre styrkeelement-filament med et forholdsvis blødt ydre lag, at lederne omfatter elektriske eller optiske ledere, og at det trin, som går ud på at presse lederne mod det centrale strengelement udfø'res således, at det forholdsvis bløde ydre lag komprimeres og tillader, at 15 lederne i det mindste delvist indlejres i det forholdsvis bløde ydre lag, og at lederne derefter holdes i en forud bestemt konfiguration og med et forud bestemt afstandsforhold i relation til hinanden ved hjælp af det centrale strengeelement.

20 Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et tværsnit i en firer fremstillet i henhold til en udførelsesform for den foreliggende opfindelse ved et mellemtrin i 25 fremstillingen, fig. 2 den færdige firer i fig. 1, selv om underenheden i fig. 1 er en fuldstændig enhed i sig selv, 30 fig. 3 et-indgangsendebillede af dysearrangementet i fig. 4 set i retning af pilen A, fig. 4 et langsgående snit i et todelt dysearrangement, der kan · anvendes ved fremstilling af fireren i fig. 1 og 2, og 35 fig. 5 skematisk anvendelsen af dysearrangementet i fig. 3 og 4 ved fremstillingen af en firer med skruel inieformet anbragte ledere.

Den foreliggende opfindelse vedrører en kabel konstruktion, der 3

DK 161862 B

anvender et sammensat strengelement omfattende et relativt hårdt orienteret monofilament med høj trækstyrke (f.eks. 8,2 kg) med et relativt blødt plastlag anbragt derpå, f.eks. lavdensitetspoly-ethylen, såsom "grade" 70. Et eksempel på en sådan konstruktion i 5 form af en firer er vist i fig. 1 efter et mellemtrin i fremstillingen. Den omfatter et elektrisk isolerende monofilament 8 af f.eks. methyl penten eller polyethylenglycolterephthalat eller højdensitetspolyethylen med et lag 9 af polyethylen af grade 70 eller et andet relativt blødt pi asti ag derpå, hvori uisolerede 10 ledere 10 er i det mindste delvis indlejret ved presning af dem derimod og derindi uden forvarmning af laget 9 eller lederne 10. I fig. 1 og 2 er lederne 10 vist som næsten i kontakt (anlæg) med styrkeelementet 8, men ikke helt. I stedet for elektriske ledere kunne de være optiske ledere eller en kombination af dem.

15

Helt uventet har det vist sig, at forudsat laget 9 er et egnet deformerbart materiale, er opvarmning ikke nødvendig, selv om der kan opnås nogen mekanisk fordel derved. Som vist i fig. 2 er en kappe 11, som omfatter højdensitetspolyethylen, anbragt over den 20 sammensatte centrale streng 8, 9, i hvis ydre omkreds lederne 10 er indlejret.

Det todelte dysearrangement i fig. 3 og 4 sikrer, at lederne bliver nøjagtigt anbragt i forhold til hinanden og til den centrale streng.

25 Dette todelte dysearrangement er simpelt at fremstille og er ikke udsat for væsentligt slid.

Dysearrangementet vist i fig. 3 og 4 omfatter en første dysedel eller formningsdyse 12 og en anden dysedel eller færdiggørelsesdyse 30 13. Formningsdysen 12 har en central boring 14 med en sådan diame ter, at den sammensatte centrale streng 8, 9 let kan trækkes derigennem, og fire boringer eller lederstyringer 15, som konvergerer i retning mod udgangsenden af formningsdysen 12, som det fremgår af fig. 5. Lederstyringerne 15 strækker sig også under en vinkel i 35 forhold til aksen for boringen 14, som det fremgår af fig. 4. Ved elektriske ledere er vinklen a typisk 17° og styringerne 15 ligger under en sammensat vinkel på 17° i to planer. Færdiggørelsesdysen 13 er i det væsentlige cylindrisk med en central boring 16 med en diameter, der er større end diameteren af boringen 14, men mindre 4

DK 161862 B

end summen af diameteren af boringen-14 og to gange lederdiameteren-, således at ledere 10, som styres gennem „styringerne 15 i dysen 12, presses imod og i visse arrangementer ind i kontakt med styrkeelementet 8 og således bliver i det mindste delvis indlejret i laget 9 5 under passage gennem dysen 13.

Dysearrangementet vist i fig. 3 og 4 kan anvendes i et slånings-arrangement som vist i fig. 5. Formningsdysen 12 er monteret drejelig omkring sin langsgående akse, d.v.s. den langsgående akse i 10 boringen 14, medens færdiggørelsesdysen 13 er anbragt i kort afstand derfra og stift monteret, d.v.s. monteret uden mulighed for rotation omkring sin langsgående akse. Formningsdysen 12 modtager lederne 10 og det sammensatte centrale strengelement 8, 9 fra henholdsvis forsyningsruller 25 og en strengforsyningsrulle 24, der er anbragt i 15 en sædvanlig tråds!åningsanordning 23 og drejeligt sammen med formningsdysen 12. Lederne 10 og strengen 29 trækkes gennem dyserne 12 og 13 af en capstan eller en dreven opsamlingsspole (ikke vist).

Kappen 11 (fig. 3) kan ekstruderes på firerunderenheden direkte efter dysen 13 ved hjælp af en ikke vist ekstruder anbragt efter 20 slåningsanordningen 23. Alternativt' kan en længde af firerunderenheden som vist i fig. 1 forsynes med kappe i en separat proces efter lagring på en opsamlingsspole. Kappen 11 kan om ønsket bindes til den resterende omkreds af strengen i afhængighed af de anvendte materialer og temperaturer. Som følge af passage gennem den rote-25 rende dyse 12 og den ikke roterende dyse 13 bliver lederne indlejret skruelinieformet i omkredsen af den sammensatte streng på grund af deformation af dens ydre lag 9. Deformationen opnås under passagen gennem dysen 13. Lederne 10 forlader styringerne 15, før lederne berører laget 9. Den skruel i ni eformede slåning af lederne sikrer, at 30 den relative lederposition opretholdes, når en firerunderenhed i fig. 1 vikles på en opsamingsspole før kappeekstruderingen.

Fremstilling af firere som vist i fig. 2 kræver således principielt kun tre trin, nemlig fremstilling af den sammensatte centrale 35 streng, fremstilling af lederne, hvis det er hensigtsmæssigt, f.eks.

ved slåning (f.eks. en syvtråds sammenpresset streng) og en proces, ved hvilken lederne indlejres i den ydre omkreds af den sammensatte streng og derpå forsynes med en kappe, selv om kappeekstrudering kan udføres som en separat operation, hvis det er påkrævet.

5

DK 161862 B

Dysearrangementet 12 og 13, som anvendes til at indlejre lederne i strengen, er kritisk, for så vidt som det skal sikre, at de fire ledere holdes i næsten perfekt symmetri i forhold til hinanden for at give gode krydstaleniveauer. Produktionshastigheden for 5 fireslåede ledere ved anvendelse af et sådant dysearrangement er meget stor i sammenligning med sædvanlige firerfremstillingsmetoder og meget simplere med deraf følgende omkostningsbesparelser, navnlig med hensyn til anlægs- og energi krav.

10 Selv om opfindelsen hidtil er blevet beskrevet under henvisning til kabler af firertypen, er den lige så vel anvendelig ved fremstilling af kabler med andre lederantal, f.eks. seks ledere, med passende modifikation af dysedelen 12 for at tilvejebringe seks styringer 15 o.s.v. I dette tilfælde gælder krydstalebetragtningerne eventuelt 15 ikke. Kabler kan således tilvejebringes med et antal ledere holdt i en ønsket konfiguration og med en ønsket indbyrdes afstand ved en fremstillingsproces, som indebærer et minimalt antal operationer. Opfindelsen er heller ikke begrænset til kabler med elektriske ledere, da den lige så vel kan anvendes til kabler, som indeholder 20 optiske fibre (optiske ledere) i stedet for elektriske ledere 10. Fibrene kan være primære belagte eller sekundære belagte fibre, hvor det sidstnævnte for tiden foretrækkes. Ved optiske fibre vil slåningsvinklen for skruel inieformet indlejrede fibre være af størrelsesordenen 5°, medens slåningsvinklen ved elektriske ledere 25 vil være af størrelsesordenen 17-25°, selv om den kan være så lav som 10 eller 12°.

Typiske dimensioner for en miniaturefirer vist i fig. 2 er som følger: 30 35 6

DK 161862 B

Eksempel 1

Di amter af monofilament 8 = 0,46 mm

Tykkelse af ekstrudreret lag 9 5 (før indpresning af lederne) = 0,125 mm

Samlet diameter af sammensat central streng = 0,71 mm

Samlet di amter af central streng med indlejrede ledere ca. = 1,00 mm

Diameter af ledere 10 = 0,25 mm 10 Diameter af kappebelagt kabel = 1,35 mm

Opfindelsen er imidlertid ikke begrænset til miniaturekabler og kan også anvendes til større kabler, såsom med følgende dimensioner: 15

Eksempel 2

Diametre er som følger:

Monofilament 8 = 0,9 mm 20 Belagt monofilament = 1,54 mm

Ledere = 0,64 mm

Underenbed i fig. 1 = 2,18 mm

Samlet diameter som vist i fig. 2 =2,82 mm 25

PolyethyTen af grade 70 er i sig selv blødt nok til, at lederne kan _ indlejres deri blot ved deformation af det ved rumtemperatur ved presning af lederne derimod, navnlig i betragtning af det derunder anbragte hårdere styrkeelement. Andre egnede bløde materialer, som 30 er deformerbare ved rumtemperaturer ved udøvelse af tryk derpå, er cellepolythen eller andre celleplastmaterialer, PVC o.s.v., i hvilket tilfælde det centrale monofilament kan være proportionalt meget mindre eller endog helt udelades for at drage fordel af f.eks.

' de di elektriske egenskaber ved cellematerialer.

35

Hvis kappen II ekstruderes af højdensitétspolyethylen, vil den let binde til en sammensat streng, hvis ydre omkreds består af poly-ethylen af grade 70. En sådan ydre kappe af højdensitetspolyethylen vil tilvejebringe elektrisk isolation, mekanisk beskyttelse og 7

DK 161862 B

fugtbeskyttelse. Andre kappematerialer kan imidlertid anvendes, og det er ikke nødvendigt, at der sker en binding af streng og kappe. Lederne behøver kun at indlejres delvis i strengmaterialet, da de beskyttes af det ydre kappemateriale. Medens der ved de sædvanlige 5 fremstillingsprocesser eventuelt vikles et bånd omkring de fireslå-ede ledere for at opretholde deres relative stillinger, er et sådant bånd ikke påkrævet ved fremstillingsmetoden ifølge den foreliggende opfindelse.

10 Krydstal emål i ngen ved 1 kHz på kablet i eksempel 1 blev målt til 67 dB. Med tandemekstrudering af det sidste lag vil dette tal forbedres.

Når der er tale om fremstilling af firere, specielt af elektriske 15 ledere, er hovedfordelene ved den foreliggende opfindelse produktionshastigheden og den omstændighed, at højkvalitetsfirere med meget lille dimension kan fremstilles. Et telefonkabel med 4.800 par, hvor parrene er fremstillet ved sædvanlige metoder, er ca. 8,9 cm (3,5 tommer) i diameter, hvorimod dette med fremgangsmåderne 20 ifølge opfindelsen kan reduceres til ca. 3,8 cm (1,5 tommer) ved anvendelse af fine tråde eller optiske fibre som ledere, der har tilsvarende diametre.

En bestemt kabel konstruktion kan indeholde 270 miniaturefirere, som 25 er kabelslået sammen, d.v.s. anbragt i efter hinanden følgende lag omkring en central firer, for at danne en enhed, der kun er 2,5 cm (1 tomme) i diameter. Denne enhed bliver derpå forsynet med kappe og med et ydre styrkeelement i form af et antal skruelinieformet anbragte ståltråde eller syntetiske elementer med høj trækstyrke om 30 nødvendigt.

Firere af elektriske ledere fremstillet ved anvendelse af den foreliggende opfindelse har vist sig at have meget gode målte krydstaleværdier og udmærket isolationsmodstand mellem lederne. En 35 ydre kappe af højdensitetspolyethylen bliver bundet til et lavdensitetspolyethylenlag i en central streng, så at de individuelle ledere virkelig er separat isoleret, og fugtbaner kan ikke dannes mellem lederne.

8

DK 161862 B

Fremstil!ingshastigheder større end 1.000 meter pr. time er mulige, jo større kabel desto højere hastighed.

Maskinen vist i fig. 5 vil rotere ved 3.000 omdrejninger pr. minut.

5 10 15 20 25 30 35

Claims (10)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et kabel til telekommunikationsformål omfattende tilvejebringelse af et centralt strengelement (8, 9) og- presning af et antal ledere (10) mod det centrale strengelement (8, 9) på en sådan måde, at de i det mindste indlejres deri sammen med et forud bestemt lag, samtidig med at lederne (10) bliver anbragt i indbyrdes afstand fra hinanden, kendetegnet ved, at det centrale strengelement (8, 9) omfatter et forholdsvis hårdt indre styrkeelement-filament (8) med et forholdsvis blødt ydre lag (9), at lederne (10) omfatter elektriske eller optiske ledere, og at det trin, som går ud på at presse lederne (10) mod det centrale strengelement (8, 9) udføres således, at det forholdsvis bløde ydre lag (9) komprimeres og tillader, at lederne (10) i det mindste delvist indlejres i det forholdsvis bløde ydre lag (9), og at lederne (10) derefter holdes i en forud bestemt konfiguration og med et forud bestemt afstandsforhold i relation til hinanden ved hjælp af det centrale strengelement (8, 9).

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at lederne (10) presses ind i det sammensatte centrale strengelement (8, 9), indtil de støder mod det indre styrkeelement-filament (8).

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at de indlejrede ledere (10) bliver bragt til at strække sig i skrueform i forhold til den langsgående akse for det sammensatte centrale strengelement (8, 9).

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at det sammensatte centrale strengelement (8, 9) og lederne (10) trækkes gennem en dyseindretning (12, 13), idet indretningen (12, 13) tjener til progressivt at føre lederne mod det sammensatte centrale strengelement, samtidig med at de holdes i den ønskede konfiguration i forhold til hinanden, og til at bevirke at lederne (10) progressivt deformerer det ydre lag (9) af det sammensatte centrale strengelement, således at lederne (10) bliver delvist indlejret deri.

5. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, DK 161862 B ίο kendetegnet ved, at der påføres en kappe (11) af isolerende materiale over det centrale strengelement (8, 9) og lederne (10) i tandem med presseoperationen eller efter lagring af det centrale strengelement med lederne delvist indlejret deri. 5

6. Fremgangsmåde ifølge krav 4 eller 5, kendetegnet ved, at dyseindretningen indbefatter et dyseparti (12) med en central, langsgående boring (14) til at modtage det sammensatte centrale strengelement (8, 9) og flere styringer (15) for lederne 10 (10), idet styringerne (15), en for hver leder (10), omfatter respektive cylindriske boringer, hvis akser strækker sig hovedsageligt mod og under en vinkel i forhold til længdeaksen (16) for den centrale boring for derved at tilpasse lederne (10) i skrueform i forhold til længdeaksen for det sammensatte, centrale 15 strengelement (8, 9).

7. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at det ydre lag (9) af strengelementet er lavdensitetspolyethylen. 20

8. Fremgangsmåde, ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at det indre styrkeel ement-fil ament (8) er fremstillet af methylpenten, polyethylenglycol-direphthalat eller højdensitetspolyethylen. 25

9. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at der benyttes fire ledere (10).

10. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående 30 krav, kendetegnet ved, at der ekstruderes en kappe (11), som dækker det ydre lag (9) og lederne (10). 35