Elektrische Leitung mit Isolation geringer dielektrischer Verlusteigensch2 und Verfahren zu ihrer Herstellung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Leitung, d. h. Kabel und andere Vorrich tungen zur Übertragung von elektrischem Strom, in deren Längsrichtung sich ein oder meistens mehrere Leitelemente erstrecken.
Die elektrische Isolierung der leitenden Elemente von elektrischen Leitungen erfolgt durch Überziehen derselben mit einer oder mehreren Schichten aus einem Material mit guten Isolationseigenschaften. Unter den Materialien dieser Art besitzen die natür lichen und synthetischen Gummiarten sowie Kunst harze, insbesondere thermoplastische Harze, wie Poly äthylen und Polystyrol, besondere Wichtigkeit.
Die thermoplastischen Harze besitzen im Vergleich mit den früher verwendeten Isoliermaterialien, wie Gut tapercha, Balata, deproteinisierten Kautschuken und synthetischen Gummiarten, verschiedene Vorteile, doch treten diesen gegenüber auch einige Nachteile auf, beispielsweise infolge der Thermoplastizität die ser Stoffe sowie der bei denselben durch die Wärm wirkung des durchgeleiteten Stroms hervorgerufenen Dimensionsänderungen.
Die meisten der bisher verwendeten harzartigen Materialien besitzen ausserdem eine geringe Abrieb festigkeit gegenüber Scherungskräften und bedürfen deshalb des Schutzes durch einen äusseren Überzug, beispielsweise ein Polyamidharz, welches aber nicht nur teuer, sondern auch mit den für die -eigentliche Isolierung verwendeten Materialien nur begrenzt ver träglich ist.
Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Leitung mit einer Isolierung mit geringen düeiektri- schen Verlusteigenschaften, welche aus hochkristal- linem Polybuten oder einem Gemisch aus hochkri- stallinem Polybuten und hochkristallinem Polypro pylen besteht.
Beispielsweise kann es sich um Koaxialleitungen handeln, wobei die Isolierung zwischen dem inneren und dem äusseren Leiter angeordnet wird, oder es kann sich um eine Leitung mit mindestens einem koaxialen Leiterpaar, das einen Teil der Isolierung enthält, und mindestens einem Paar nichtkoaxialer Leiter, von denen jeder mit einem weiteren Teil des Isoliermaterials überzogen ist, handeln.
Erfindungsgemäss isolierte elektrische Leitungen funktionieren auch noch bei höheren Temperaturen, als dies bei Leitungen mit den üblicherweise als Isoliermaterial verwendeten thermoplastischen Har zen möglich ist. Sie lassen sich ausserdem leicht mit Schutzüberzügen versehen, welche mit der Isolierung verträglich sind, wobei Schutzüberzug und Isolierung fest aneinander haften.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Leitung, das dadurch ge kennzeichnet ist, dass man auf den Leiter durch Um spritzen hochkristallines Polybuten oder ein Gemisch aus hochkristallinem Polybuten und hochkristallinem Polypropylen aufbringt.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert: Als Material für einen äusseren Schutzüberzug wird hochkristallines Polypropylen bevorzugt, vor zugsweise solches mit einem Gehalt an kristallinem Polymer von 80-901/o, bestimmt auf Grund der mit n-Heptan extrahierbaren Fraktion, und mit einem mittleren Molekulargewicht von 100 000-200 000.
Andere für diesen Zweck geeignete Materialien sind Polyamidharze, Vinylpolymere und -copolymere, röhrenförmige Überzüge, Textilmaterialien, Metall drähte usw.
Die dielektrischen Eigenschaften von Polybuten sind:
EMI0002.0007
Spezifischer <SEP> Widerstand <SEP> bei <SEP> 20 <SEP> C <SEP> 1015 <SEP> Ohm/cm
<tb> Dielektrizitätskonstante <SEP> bei <SEP> 1000 <SEP> kHz <SEP> 2-2,1
<tb> Verlustfaktor <SEP> bei <SEP> 1000 <SEP> kHz <SEP> 0,0002-0,
0003 Das Aufbringen der Isolierung und gegebenen falls des thermoplastischen überzugsmaterials erfolgt am zweckmässigsten durch Umspritzen der Leiter. Beispielsweise kann man einen Extruder mit einer oder mehreren Schnecken verwenden, in welchem das Material bis zur Plastizität erhitzt und dann durch einen Spritzkopf ausgepresst wird, durch dessen Mitte der zu überziehende Leiter läuft.
Nach dem Austritt aus dem Spritzkopf wird der Leiter langsam oder rasch abgekühlt und dann durch einen zweiten Extruder geführt, durch welchen ein Schutzüberzug aufgetragen wird. Gewünschtenfalls können die beiden überzugsoperationen auch durch geführt werden, ohne dass dazwischen gekühlt wird.
Durch geeignete Einstellung der Spritzgeschwin- digkeit und der Zuführungsgeschwindigkeit,des nicht überzogenen oder mit einem ersten Überzug verse- henen Leiters lässt sich eine Streckung des über zugsmaterials erreichen, wodurch die mechanische Festigkeit des Überzugs verbessert und auch eine Regulizrung von dessen Dicke ermöglicht wird.
Natürlich sind aber anstelle des Umspritzens auch andere überzugsverfahren anwendbar; beispielsweise kann man den Leiter mit aus den Polymeren herge stellten Bändern umwickeln oder durch eine Poly- merschmelze führen.
<I>Beispiel 1</I> Ein elektrischer Hochfrequenzleiter wird isoliert, indem man ihn bei 200 C direkt mit einer 1,5 mm dicken Schicht aus Polybuten, welches mit 0,5% Antiöxydationsmittel stabilisiert ist, umspritzt. Es wird zu diesem Zweck ein herkömmlicher Strang- pressapparat verwendet.
Bei Zimmertemperatur zeigt der überzogene Leiter elektrische Eigenschaften; welche denjenigen eines gleichen, aber mit normalem Polyäthylen überzogenen Leiters ähnlich sind. Die mechanische Festigkeit des Überzugs ist jedoch etwa doppelt so gross. Ausserdem liegt die höchste anwend bare Betriebstemperatur um etwa 40 C höher alss bei mit Polyäthylen überzogenen Leitern.
<I>Beispiel 2</I> Man überzieht einen Leiter gleich wie in Bei spiel 1. Als weiterer Überzug wird, ebenfalls durch Umspritzen, eine 0,5 mm dicke Schicht aus Poly- propylen aufgetragen, welches mit 0,3 Gew.-% Phenyl (1-naphthylamin stab'il'isiert ist und 1,7 Gew: % Lampenruss enthält.
Der so geschützte Leiter kann bei einer um 20 C höheren Temperatur verwendet werden als, derjenige von Beispiel 1. Ausserdem kann er höheren mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt werden, beispielsweise den Abriebbeanspruchungen, wie sie bei der Einrichtung von Feldtelephonen auf treten.
Beispiel <I>3</I> Ein Leiter wird durch Umspritzen bei 210 C in an sich bekannter Weise mit einem Gemisch aus 80 Gewichtsteilen Polybuten und 20 Gewichtsteilen Poly- propylen überzogen. Darauf wird ein äusserer Über zug aus Textilfasern, beispielsweise Jute, aufgebracht, welche in bekannter Weise direkt auf den Leiter auf gewickelt werden. Die fertige Leitung besitzt sehr gute Isoliereigenschaften in einem weiten Frequenz bereich und einem weiten Temperaturbereich bis auf 10011 C.
<I>Beispiel 4</I> Man stellt ein Koaxialkabel her, indem man bei 225 C einen Kupferleiter mit einem Durchmesser von 4 mm mit einer 5 mm dicken Schicht eines. Ge misches aus 70 Teilen Polybuten und 30 Teilen Poly- propylen umspritzt. Diese Schicht wird mit einem Kupferband umwickelt und dann mit einem Textil material, z. B. Jute, überdeckt, worauf man schliess lich einen äusseren Schutzpanzer aus StaN'd'rähten aufträgt.
Das fertige Kabel zeigt keine ins Gewicht falliende Herabsetzung des Verlustwinkels, selbst wenn die Leiter Temperaturen von über 80 C er reichen.
<I>Beispiel 5</I> Man stellt ein Koaxialkabel her wie in Beispiel 4, jedoch unter alleiniger Verwendung von Polybuten anstelle des Polybuten-Polypropylen-Gemisches. Der äussere Leiter wird mit einem Polypropyl'enband be deckt, auf welches eine Jutedecke, mit oder ohne Drahtarmierung, aufgeflochten wird. Bei Weglassung der Drahtarmierung erhält man ein leichteres Kabel, welches sich besonders als Freileitungskabel eignet, wobei das Polypropylen die Zugspannungen ohne Schwierigkeit aufzunehmen vermag.
Anstelle des 3uteüberzuges kann auch ein Rohr oder eine Hülse aus Polyvinylchlorid verwendet werden.
Die Vorteile der erfindungsgemässen elektrischen Leitungen sind sehr beträchtlich, insbesondere auf dem Gebiet der Mehrfachtelephonie oder -tel.egra- phie. Normalces Polyäthylen bietet ähnliche Vorteile hinsichtlich des Umstandes, dass Dielektrizitätskon- stante und Verlustwinkel von Temperatur und Fre quenz unabhängig sind.
Polyäthylen hat jedoch einen relativ tiefen Erweichungspunkt und schlechte me chanische Festigkeitseigenschaften. Bei den erfin dungsgemässen Leitern werden die oben erwähnten Vorzüge auch noch bei Temperaturen beibehalten, welsche um 30-50 C über den für Polyäthylen zu lässigen Temperaturen liegen, und die mechanischen Eigenschaften der Isolation sind besser.
Es ist klar, dass die erfindungsgemässen Isolierun gen für alle Arten von Leitungen verwendet werden können, seien es Schwach- oder Starkstromleitungen, und dass sie besondere Vorteile bieten unter schwieri gen Bedingungen hinsichtlich Temperatur und,\oder mechanischer Beanspruchung.