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Elektrische Fernmeldekabel und Verfahren zu deren Herstellung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Kabel für Fernmeldezwecke, beispielsweise auf Telephon-, Telezgraphen- oder gernischte Kabel vom gewöhnlichen oder vom Koaxialtypus für die Installation im Boden, in der Luft oder unter Wasser.
Es sind viele Arten von elektrischen Kabeln bekannt, deren Leiter mit Isolationsmaterialien isoliert sind, welche aus festen synthetischen Polymeren bestehen oder solche enthalten. Unter diesen Polymeren wurde Polyäthylen in weitem Masse verwendet als Isolierung zwischen Koaxialleitern oder zum Überziehen von normalen Leitern, während Polystyrol und Polyvinylchlorid gelegentlich als Isoliermaterial für unterseeische Kabel bzw. als Schutzüberzüge für IF. reileitungskalbel verwendet wurden. Die synthetischen Polymere besitzen gegenüber Isoliermaterialien, wie Guttapercha und Gummi, wie sie bisher für Kabel verwendet wurden, gewisse Vorteile.
Vom elektrischen Standpunkt aus zeigen sie einen sehr hohen Isolierwiderstand, eine niedrige dielektrische Konstante und einen niedrigen dielektrischen Verlustwinkel, während sie vom mechanischen Standpunkt aus im allge- mein-en gute Zug- und Dnuckfiestigkeit und gute Biegsamkeit zeigen. Vom chemischen Standpunkt aus sind die synthetischen Polymere sehr stabil und inert und zeigen eine geringe Wasserabsorption.
Infolge dieses Zusammentreffens guter Eigenschaften konnte sich die Verwendung von Polymeren als Isoliermaterialien von Unterwasserkabeln auf Freileitungskabel ausdehnen, und wurde bei den Koaxialkabeln allgemein.
Die Polymere, welche für die genannten Zwecke hauptsächlich verwendet werden, nämlich Poly- äthylen, Polystyrol und Polyvinylchlorid, besitzen die genannten Vorteile, sind aber von Mängeln nicht frei. Beispielsweise sind Polyvinylchlorid und ähnliche Polymere weit davon entfernt, mit Bezug auf ihre elektrischen Parameter ideal zu sein, und sie geben, wenn sie allein als Isoliermaterialien für unterseeische Telegraphie-und/oder Telephoniekabel verwendet werden, AnJass zu einer ziemlich starken Abschwächung des Signals.
Anderseits zeigt Polyäthylen ein zweifellos bes- seres elektrisches Verhalten, dafür aber ein weniger gutes mechanisches Verhalten. Polystyrol besitzt gute mechanische Zugfestigkeit, jedoch mittelmässige elektrische Eigenschaften und eine zu hohe Wasserabsorption. Darüber hinaus besitzen Poly- äthylen, Polyvinylchlorid und auch Polystyrol den gemeinsamen Mangel, dass sie grosse Temperatur- schwankungen micbt aushalten, d. h. dass deren elektrische und mechanische Eigenschaften nur innerhalb eines sehr engen Temperaturbereiches konstant bleiben, welcher häufig den praktischen Anforderungen nicht entspricht.
Aus der deutschen Patentschrift Nr. 923676 ist ein Hodhfrequenzonjergiekajbel bekannt, dessen Dielektrikum aus Gemischen von plastischen Polyalkylenen aufgebaut ist, beispielweise aus Polyisobutylen und Gemischen dieses Produktes mit Polystyrol, welches auf den Innenleiter in Form von Bändern aufgebracht oder aufgespritzt wird, während der Aussenleiter mit Bändern aus einem Gemisch von Polyisobutylen und Polystyrol und bzw. oder Polyäthylen umwickelt ist, wobei dieses Isoliermaterial mit einem mit Rostschutzmasse versehenen PanzargeHecht gegen mechanische Beschädigungen umflochten ist.
Die vorliegende Erfindung sieht nun ein Fernmeldekabel vor, das aus zwei oder mehreren Leitern besteht, welche mit einem Isoliermaterial isoliert sind, das mindestens vorwiegend aus einem linearen, hochkristallinen Polypropylen des unten angegebenen Molekulargewichtes besteht. Die beiden Leiter oder zwei der Leiter können die inneren und äusseren Leiter eines Koaxialpaares darstellen.
So lassen sich Kabel in jeder gewünschten Form schaffen, beispielsweise Telephonie-, Telegraphieoder gemischte Kabel, oder Kabel für Radio- oder Femsehsignale hoher oder ultrahoher Frequenz.
Dieses Polypropylen zeigt nicht nur ein sehr gutes elektrisches Verhalten, sondern besitzt auch eine sehr hohe Zugfestigkeit und Druckfestigkeit, eine hohe Biegsamkeit und, was noch wichtiger ist, eine thermische Stabilität, welche grösser ist als dieienige der'bisher verwendeten Kunststoffe.
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kommende Polypropylensitzen. Für die erfindungsgemässen Zwecke verwen- det man vorzugsweise ein Polypropylen mit einem Molekulargewicht von über 50. 000, da die mechanischen Eigenschaften sich mit zunehmendem Molekulargewicht verbessern.
Die elektrischen Eigenschaften sind vom Molekulargewicht praktisch unabhängig, so liegt die Dielektri2Jitätskon- stante stets zwischen 2 und 2,1, und der Leistungsfaktor liegt stets zwischen 0,0002 und 0,0003. Der Schmelzpunkt schwankt zwischen 164 und 168 C und der Erweichungspunkt zwischen 99 und
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Strangpresse bei 150-280 C auf Seelen aus Kupfer oder anderen Materialien aufspritzen und haftet nach dem Abkühlen fest auf denselben.
Die Vorteile, welche sich bei der Verwendung des erwähnten hochkristallinen Polypropylens, das im folgenden einfach als Polypropylen bezeichnet ist, bei Tiefseekabeln erzielen lassen, sind beträchtlich. Solche Kabel sind häufig grossen Bean- spruchungen umterworfien und es ist deshalb klar, dass es sehr vorteilhaft ist, ein besonders starkes Isoliermaterial zu verwenden, welches in hohem Masse bruchfest und gleichzeitig trotzdem biegsam und leicht ist.
Die bisher gebräuchlichen Tiefseekabel wiesen ausser den Leitern und dem isolierenden Überzug noch einen wasserdichten Überzug und eine Panzerung aus Stahldraht. auf. Die Panzerung diente zur Aufnahme der beim Verlegen des Kabels auf- tretenden Zugkräfte und zum Schutz des Kabels gegen spätere Schädigungen beispielsweise durch SchiSsanker. Durch diese Panzerung wurde das Gewicht des Kabels beträchtlich erhöht, was wiederum die Schwierigkeiten beim Transportieren und Verlegen des Kabels durch kleine Kabelschiffie erhöhte.
Um das Kabel so dünn und leicht als möglich zu machen, wurde verschiedentlich vorgeschlagen, die Menge des verwendeten Stahldrahtes iherab- zusetzen und starke Isoliermaterialien zu verwenden, welche ausser ihrer elektrischen Funktion auch einen Teil der Funktion der Panzerung übernehmen könnten.
Die Verwendung von Polypropylen als Isoliermaterial für die Leiter und gleichzeitig als Schutz- überzugzurAufnahmedermechanischenBeanspruchungen ist infolge der bemerkenswerten mechanischenFestigkeitunddemäusserstgeringen spezifischen Gewicht des Polypropylens sehr vorteilhaft. Sie ermöglicht in vielen Fällen den völ-
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aufringförmigen Spritzdüse, durch welche die beiden.
Leiter kontinuierlich zugeführt werden, wobei passende Mittel vorgesehen sind zum Abkühlen des aus der Spritzdüse herauskommenden Kabels zur Verfestigung des Polypropylens. Auf den äusseren Leiter kann man eine äussere Schutzhülle ebenfalls aus Polypropylen auftragen, welche ihrerseits mit einer dünnen Schicht aus Polyvinylchlorid überzogen werden kann. Die Polyvinylchlorid ! - scbioht ist indessen nicht unbedingt notwendig, da das Polypropylen ausser seinen isolierenden Eigenschaften, welche denjenigen anderer Kunststoffe ebenbürtig sind, und seiner mechanischen Festigkeit, welchegrösseristalsdiejenigeallerbisher verwendeten thermoplastischen Materialien, ein spezifisches Gewicht und eine Wasserabsorptions- fähigkeit (in Süss- oder Seewasser) zeigt,
die geringer sind als bei Polyäthylen, Polystyrol oder Polyvinylchlorid.
Kurz, Polypropylen bildet. im Vergleich zu den bisher erhältlichen thermoplastischen Materialien sowohl mit Bezug. auf Isolierung wie. auch als äusserer Überzug der Leiter für Kabel ein Optimum an günstigen Eigenschaften. Das Auftragen kann in an sich bekannter Weise sowohl durch Strangpressen als auch durch Umwickeln mit einem Band oder eines oder mehrerer Fäden erfolgen. Bei der inneren oder äusseren Verwendung in Koaxiallei- tern oder gewöhnlichen Leitern kann es an sich oder in Form von mit Polypropylen ! imprägniertem Papier verwendet werden.
Die Haftung des Polypropylens an der zentralen Seele oder an den einzelnen Leitern und auch die Haftung der Gürtel- oder Mantelschicht lassen sich verbessern durch kurzes Erhitzen auf eine wenig über dem Erweichungspunkt liegende Temperatur.
Beispiel :EinUnterwassentelegraphenkabel wird überzogen, indem man bei einer Temperatur von 2300 C eine 2 mm dicke Polypropylenschicht (Molekulargewicht 100. 000) auf einen Leiter aufspritzt, welcher aus einer gegebenen Anzahl verseilter Drähte besteht. Das so erhaltene Kabel wird durch eine Panzerung der gebräuchlichen Art ge- schützt. Dieses Kabel ist äusserst strapazfäihig und besitzt einen besseren Schutz als Kabel, welche mit Polyäthylen oder Guttapercha überzogen sind.
Im Vergleich mit Kabeln, walche mit diesen Materialien isoliert sind, zeigt das mit Polypropylen überzogene Kabel den grossen Vorteil eines geringeren Gewichtes sowie grösserer Biegsamkeit und mechanischer Festigkeit selbst unter strengeren Bedingungen thermischer Beanspruchung.
Hinsichtlich Luftkaheln sind beinahe die gleichen Gesichtspunkte massgebend. Das übliche Kabel besteht aus anit trockenem Papier isolierten Leitern, welche durch einen Blaiüberzug oder Röhren'geschützt sind, und muss durch ein Trag- seil getragen werden.
Durch den Bleiüberzug wird das Kabel sehr schwer und es muss in relativ kurzen Abständen unterstütztwerden. InSituationen,wostarkeTem-
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peraturschwankungenauftreten, kanndasKabel geschädigt werden infolge von Kristal1isatJion, welche durch die Vibration im Wind hervorgel-ufen wird.
Auch in diesem Falle ist es wünschenswert, die Kabel leichter zu machen, indem man eine Isolierung mit hoher mechanischer Festigkeit und gerin- gem spezifischen Gewicht verwendet, welche imstande ist, die mechanischen Beanspruchungen aufzunehmen, und welche gestattet, ohne die bisher übliche Bleipanzerung auszukommen.
Zu diesem Zweck wurden Versuchskabel hergestellt, in weldhen die Isolierung aus Polyäthylen bestand, und an Stelle des äusseren Bleirahres wurdeeinSchutzüberzugauseinemPolyvinylharz varwendet. Infolge seiner gering-en thermischen Beständigkeit unter dem Einfluss von Temperaturschwankungen ist jedoch die Verwendung vom Polyäthylen nicht immer empfehlenswert.
Gemäss vorliegender Erfindung kann die IsolierungzwischendenLeiterneinesLuftkoaxialkabels aus einer schlauchförmigen, in Längsrichtung kon- tinuterlichen Schicht aus Polypropylen bestehen, welche die durch das Gewicht dies aufgehängten Kabels auftretende Zugkraft sowie die äusseren Beanspruchungen, welchen das Kabel beispielsweise unter dem Einfluss von Wind oder Schnee ausgesetzt sein kann, aufnimunt. Infolge der geringen Dichte und der höheren Zugfestigkeit von Polypropylen wind das Kabel bei. einer gegebenen Anzahl von Leitern und einer gegebenen mechanischen Festigkeit sowohl dünn als auch äusserst leicht. Bei der Installation sind somit auch grössere Zwischenräume zwischen den Auflängungspunkten möglich.
Die Verwendung von Polypropylen wirkt Eich nidht nur in den mnnnttelbaren Kosten des Kabels günstig aus, sondern auch in den GesamtkostenderLeitungundsomitdergesamten Anlage.
Dies ist heute von besonderer Bedeutung, wo Miktowellenverbindungen bereits über mittlere Distanzen eingerichtet zu werden beginnen, da. die Kabelleitungen wieder konkurrenzfähiger werden.
Für normale Kabel, welche. aus einer grossen Ana'h1 paariger Leiter bestehen, bewährt'sich die gleiche Anordnung. Die Leiter werden mit Polypropylen überzogen oder isoliert, miteinander ver- einigt und mit einem äusserst biegsamen, zug-und bruchfesten, leidhten und wasserbeständigen Schutz- überzug oder einer Verkleidung aus Polypropylen
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austrächtigt, da infolge der Wasserfestigkeit des Polypropylens ein Eindringen von Wasser verhindert wird.
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verstärkt und geschützt sind.
Es ist jedoch klar, dass die Polypropylenisolierung auch bei Kabeln var-
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einen SchMbBÜberzug aus'her-seits die Schutz- und/oder Verstärkungsüberzüge aus Polypropylen bei Kabeln anwendw, sind deren Leiter mit andern Materialen isoliert sind.
Kabel gemäss vorliegender Erfindung lassen sich natürlich auch in kurzen Stücken verwenden, beispielsweise als Verbindungen'2)zwischen einzelnen Apparatestücken, zwischen Hohlleitern und Klemmen oder als Verbindungskabel zu Antennen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrische Fernmeldekabel mit einer aus plastischem Material bestehenden Isolierung und
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Frequenz vom gewöhnlichen oder vom Koaxialtypus und für die Installation im Boden, in der Luft oder unter Wasser, in welchen Kabeln das plastische Material für die Isolierung und gegebenenfalls für die Drahtpanzerung der Leiter aus festen synthetischen Polymeren besteht oder solche enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Material für. die Isolierung der einzelnen Leiter aus linearem hochkristallinem Polypropylen eines Molekulargewichtes von über 50. 000. oder aus einem vorwiegend aus diesen Stoff enthaltendem Gemisch besteht, dessen Restbestandteil mindestens ein natürliches oder synthetisches Harz. ist.
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