DE102020116643A1

DE102020116643A1 - Datenleitung

Info

Publication number: DE102020116643A1
Application number: DE102020116643.5A
Authority: DE
Inventors: Martin Greiner; Eva Schlathölter; Heinz Pesch; Dietmar Herzog
Original assignee: Kromberg and Schubert GmbH Cable and Wire
Current assignee: Kromberg and Schubert GmbH Cable and Wire
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2021-12-30
Also published as: WO2021259542A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sperr- und Stützstruktur (1) in einem Datenkabel, ein Datenkabel und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Datenkabels bestehend aus zwei oder mehrere nebeneinander angeordneter Datenleiter (10, 20) aufweisend jeweils ein Litzenleiter oder Litzenbündel (11, 21), welches jeweils von einem eigenen Dielektrikum (12, 22) umgeben ist, wobei die Sperr- und Stützstruktur gleichzeitig eine Stützstrukturschicht (2) aus einem ersten Material und eine Sperrschicht (3) aus einem zweiten davon unterschiedlichen Material aufweist, welches eine Migration von Weichmachern durch die Sperrschicht verhindert, wobei die Stützstrukturschicht (2) um die Dielektrika (12, 22) der Datenleiter (10, 20) herum angeordnet ist und eine Oberfläche (2a) ausbildet, die als Trägerfläche für die Sperrschicht (3) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stützstruktur von wenigstens zwei nebeneinander angeordneten Datenleitern bestehend vorzugsweise aus jeweils einem Litzenbündel, wobei die Stützstruktur gleichzeitig eine Weichmachersperrschicht gegen Migration eines Stoffes, insbesondere Weichmachers dient. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein elektrisches Datenkabel zum schnellen Übertragen von Daten und Informationen sowie ein Verfahren zum Fertigen eines solchen Kabels aufweisend eine Stützstruktur.
Technischer Hintergrund
Zum Verhindern einer Migration von Stoffen aus einem ersten Kunststoff in einen zweiten Kunstsoff und umgekehrt sind verschiedene Sperrschichtmaterialien aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise wird eine Aluminiumschicht um einen elektrischen Leiter in Kabeln eingesetzt, um ein Eindringen von Luftfeuchtigkeit in den elektrischen Leiter zu verhindern. Jedoch weist eine derartige Aluminiumschicht den Nachteil auf, dass diese in einen zusätzlichen Arbeitsschritt separat verschweißt werden muss und sich nicht für Datenleitungen eignet.
Aluminium bewirkt aufgrund seiner starren Eigenschaften, dass durch die Aluminiumschicht um den elektrischen Leiter der elektrische Leiter und das Kabel unflexibel werden. Folglich kann ein Kabel mit einer Aluminiumsperre nur eine begrenzte Anzahl von Biegewechselzyklen durchführen.
Bei Datenkabeln spielt das Aderdielektrikum der Datenleiter eine wesentliche Rolle für die elektrischen Übertragungseigenschaften. In der Netzwerktechnik werden insbesondere Kupferleitungen mit hohen Datenübertragungseigenschaften gefordert. So sind elektrisch und mechanisch hervorragende Cat.6 , Cat 7 oder gar CAT 8.2-Datenkabel gefordert, die vorzugsweise die Anforderungen der ISO/IEC 11801, IEC 61156-5, EN 50173-1, EN 50288-9-1 und IEC 61156-9 übertreffen oder mindestens erfüllen. Dabei soll auch ein kompakter Aufbau gewährleistet sein.
Des Weiteren sind Fluorpolymere als Sperrschichten bekannt. Fluorpolymere weisen jedoch den Nachteil auf, dass diese eine sehr hohe Schmelz- und somit Verarbeitungstemperatur im Vergleich zu anderen üblichen Kunststoffen bei der Kabelfertigung aufweisen. Da Fluorpolymere eine zu hohe Verarbeitungstemperatur im Vergleich zu den anderen eingesetzten Kunststoffen benötigen, bei welcher sich die anderen Kunststoffe bereits thermisch zersetzen, ist eine dauerhafte Verbindung mit den anderen Kunststoffen nicht einfach zu realisieren.
Ferner ist es schwierig eine geeignete Materialkombination zum Isoliermaterial des inneren Datenleiters, d. h. des Dielektrikums auszuwählen. Zwischen Innen- und Außenleiter eines Datenkabels ist das Dielektrikum mitbestimmend für den Wellenwiderstand und die Dämpfung. Bei besserem Dielektrikum kann zum Beispiel ein dickerer Innenleiter verwendet werden, bei gleich bleibendem Wellenwiderstand. Somit verringert sich die Dämpfung des Kabels.
Auch der geometrische Aufbau des Datenkabels spielt eine Rolle für die Übertragungseigenschaften und die Dämpfung des Kabels.
Nachteilig im Stand der Technik ist ferner der Umstand, dass bekannte Trennschichtmaterialien nicht ohne weiteres in einem Arbeitsgang auf ein Leitungszwickel (aus mehreren Leitern insbesondere Litzenleiter) aufgebracht werden kann. Bei klassischen Extrusionsköpfen würde sich zwar das Materialien der Trennschicht mit dem Material des Außenmantels verbinden, nicht aber ohne weiteres eine Positionssicherung der Innenleiter bzw. Litzenleiter möglich sein.
Auch bei Trennschichten aus Polyethylenterephthalat (PET) konnte kein befriedigender Erfolg festgestellt werden, worüber hinaus PET auch nur mittelmäßige Eigenschaften zur Verhinderung einer Migration von z. B. Weichmachern aufweist.
Bekannte Verfahren für Kabel mit einem klassischen konzentrischen Aufbau lassen sich insofern nicht ohne weiteres auf Datenkabel und deren spezifische Eigenschaftsanforderungen übertragen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung mehradrige Leitungen derart zu verbessern, dass einerseits eine sichere relative Lage der Leiter bzw. Litzenleiterbündel, d. h. der Innenleitungen gebildet aus den Litzen und deren die Litzen oder Leiter umgebendes Dielektrikum beim Herstellungsprozess erhalten bleibt, gleichzeitig aber eine kostengünstige Produktion ermöglicht werden soll und sichergestellt werden soll, dass das Dielektrikum der Leiter nicht von den Weichmachern des Außenmantels verändert oder nachteilig beeinflusst wird.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird hierzu Sperrstruktur in einem Datenkabel bestehend aus zwei oder mehrere nebeneinander angeordneter Datenleiter vorgesehen, aufweisend jeweils ein Litzenleiter oder Litzenbündel, welches jeweils von einem eigenen Dielektrikum umgeben ist, wobei die Sperrstruktur eine Sperrschicht aus einem solchen Material aufweist, welches eine Migration von Weichmachern durch die Sperrschicht verhindert.
Bevorzugt ist die Sperrstruktur als gleichzeitige Sperr- und Stützstruktur ausgebildet ist, indem die Sperrstruktur auf einer gesonderten Stützstruktur angeordnet ist.
Erfindungsgemäß wird hierzu vorgeschlagen, eine Sperr- und Stützstruktur in einem Datenkabel v, bestehend aus zwei oder mehrere nebeneinander angeordneter Datenleiter aufweisend jeweils ein Litzenleiter oder Litzenbündel, welches jeweils von einem eigenen Dielektrikum umgeben ist, wobei die Sperr- und Stützstruktur gleichzeitig eine Stützstrukturschicht aus einem ersten Material und eine Sperrschicht aus einem zweiten davon unterschiedlichen Material aufweist, welches eine Migration von Weichmachern durch die Sperrschicht verhindert, wobei die Stützstrukturschicht um die Dielektrika der Datenleiter herum angeordnet ist und eine Oberfläche ausbildet, die als Trägerfläche für die Sperrschicht ausgebildet ist.
Durch andere geeignete Positionsvorrichtungen kann alternativ in einem dazu geeigneten Herstellungsverfahren auch die Sperrschicht ohne die Stützstrukturschicht aufgebracht werden, wobei dann die korrekte Position durch andere Mittel bereitgestellt werden muss.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stützstrukturschicht als eine gemeinsame filmartige dünne Schicht um die Leitungen herum angeordnet ist.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Stützstrukturschicht dabei unmittelbar auf der Oberfläche des Dielektrikums der Datenleiter aufgebracht wird.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn die Sperrschicht eine im Querschnitt betrachtet im Wesentlichen runde Außenkontur und eine im Wesentlichen zur Form der Oberfläche der Stützstrukturschicht korrespondierende, insbesondere unrunde Form aufweist. So kann z. B. durch einen gemeinsamen Film oder eine gemeinsame folienartige dünne Stützfolie, die um die inneren Leitungen bzw. deren Hüllkurve herum angebracht wird, eine für die Datenleiter gleichermaßen geeignete Stützstruktur geschaffen werden, die eine sichere Position und gleichmäßige Füllung beim Aufbringen im Extrusionsverfahren oder Koextrusionsverfahren um die Leitungen gewährleistet.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Material der Sperrschicht ein verkettetes Copolymer darstellt.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn die Stützstrukturschicht eine PETP-Folie oder eine Folie aus thermoplastischem Kunststoff aus der Familie der Polyester darstellt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Datenkabel als solches und zwar mit einer Sperr- und Stützstruktur wie zuvor beschrieben, wobei um die Sperr- und Stützstruktur herum ein Außenmantel angebracht ist.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Datenleiter mit ihrem Dielektrikum eine im Querschnitt im Wesentlichen runde Form aufweisen und die Stützstrukturschicht korrespondierend um die Hüllkurve der Datenleiter herum verläuft und insbesondere eine im Querschnitt unrunde Form aufweist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft das Verfahren zum Herstellen eines wie insbesondere zuvor beschriebenen Datenkabels mit den folgenden Schritten:

a. Bereitstellen und relatives Positionieren zueinander von zwei oder mehreren Datenleitern mit Litzenleitern umgeben von jeweils einem Dielektrikum;
b. Aufbringen einer gemeinsamen Stützstrukturschicht um die zwei oder mehreren Datenleitern herum;
c. Aufbringen einer Sperrschicht auf die Oberfläche der Stützstrukturschicht.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zur Ausbildung der Sperrschicht in Schritt c) ein Copolymer verwendet wird, welches insbesondere eine solche Struktur langkettiger Polymere nach der Koextrusion aufweist, dass die Weichmacher aus einem PVC als Außenmantelmaterial diese nicht durchwandern können.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn gemeinsam mit der Sperrschicht der Außenmantel in einem Koextrusionsprozess, d. h. in einem Arbeitsgang in einem gemeinsamen Koextrusionswerkzeug aufgebracht wird.
Durch die Stützstruktur kann die Fertigung in einem einzigen Arbeitsgang erfolgen, wodurch die Sperrschicht, die Stützstruktur und der Außenmantel während des Extrudierens dauerhaft verbunden werden. Folglich entfällt ein zusätzlicher Arbeitsschritt zum Aufbringen einer Trennschicht. Zudem wird durch die dauerhafte Verbindung eine geschlossene Struktur erzeugt, die dauerhaft stabil ist und demnach vorteilhafte Auswirkungen auf die Übertragungseigenschaften und die Eigenschaften des Dielektrikums mit sich bringen.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
Es zeigt

1 ein Ausführungsbeispiel eines Datenkabels gemäß dem Konzept der Erfindung.

Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die 1 näher erläutert, wobei diese lediglich ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Anders als im Stand der Technik, wo lediglich irgendwo als Zwischenschicht eine Sperrschicht aufgebracht wird, zeigt dieses Ausführungsbeispiel eine strukturelle und funktionale Wechselwirkung zwischen einer Stützstrukturschicht 2 und einer Sperrschicht 3. Insofern besitzt das Datenkabel 100 eine erfindungsgemäße Sperr- und Stützstruktur 1.
Das gezeigte Datenkabel 100 besitzt zwei nebeneinander angeordneter Datenleiter 10, 20 aufweisend jeweils ein Litzenleiter oder Litzenbündel 11, 21. Um das Litzenleiterbündel herum befindet sich jeweils ein Dielektrikum 12, 22. Das Dielektrikum 12 des ersten Datenleiters 10 kontaktiert an einer Anlagefläche das Dielektrikum 22 des zweiten Datenleiters 20.
Die Sperr- und Stützstruktur 1 bildet somit gleichzeitig die Stützstrukturschicht 2 aus einem ersten Material und die Sperrschicht 3 aus einem zweiten davon unterschiedlichen Material aus. Diese beiden Schichten 2, 3 wirken aber strukturell und funktional Zusammen, da ohne die Stützstrukturschicht 2, eine gleichmäßige die Datenleitung umgebende Extrusion der Sperrschicht 3 nicht ohne weiteres möglich wäre, während andererseits ein Verschieben der beiden Datenleiter 10, 20 bei Extrusion entlang der Leitung ohne Stützstrukturschicht 2 kaum zu vermeiden wäre. Aufgrund der dünnen Folie, welche die Stützstrukturschicht 2 bildet wird dennoch ein insgesamt kompakter Aufbau erreicht, der mit einer vergleichsweise dickeren Extrusionsschicht nicht hätte erzielt werden können.
Um die Sperrschicht 3 herum ist der eigentliche Außenmantel 4 angebracht. Bei Verwendung einer zweischichtigen Extrusion, erreicht man, dass als äußere Mantelschicht ein kostengünstiges Material verwendet werden kann, deren Weichmacher aber gerade nicht durch die an der Stützstrukturschicht getragenen Sperrschicht 3 hindurch gelangen können. Dadurch kann eine insgesamt günstige Leitung mit guten Übertragungseigenschaften hergestellt werden.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO/IEC 11801 [0004]
IEC 61156-5 [0004]
EN 50173-1 [0004]
EN 50288-9-1 [0004]
IEC 61156-9 [0004]

Claims

Sperrstruktur (1) in einem Datenkabel bestehend aus zwei oder mehrere nebeneinander angeordneter Datenleiter (10, 20) aufweisend jeweils ein Litzenleiter oder Litzenbündel (11, 21), welches jeweils von einem eigenen Dielektrikum (12, 22) umgeben ist, wobei die Sperrstruktur eine Sperrschicht (3) aus einem solchen Material aufweist, welches eine Migration von Weichmachern durch die Sperrschicht verhindert.
Sperrstruktur (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrstruktur als gleichzeitige Sperr- und Stützstruktur ausgebildet ist, indem die Sperrstruktur auf einer gesonderten Stützstruktur angeordnet ist.
Sperr- und Stützstruktur (1) nach Anspruch 2, wobei die Sperr- und Stützstruktur gleichzeitig eine Stützstrukturschicht (2) aus einem ersten Material und eine Sperrschicht (3) aus einem zweiten davon unterschiedlichen Material aufweist, welches eine Migration von Weichmachern durch die Sperrschicht verhindert, wobei die Stützstrukturschicht (2) um die Dielektrika (12, 22) der Datenleiter (10, 20) herum angeordnet ist und eine Oberfläche (2a) ausbildet, die als Trägerfläche für die Sperrschicht (3) ausgebildet ist.
Sperr- und Stützstruktur (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstrukturschicht (2) als eine gemeinsame filmartige dünne Schicht um die Leitungen (10, 20) herum angeordnet ist.
Sperr- und Stützstruktur (1) nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstrukturschicht (2) unmittelbar auf der Oberfläche des Dielektrikums (12, 22) der Datenleiter (10, 20) angeordnet ist.
Sperr- und Stützstruktur (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht (3) eine im Querschnitt betrachtet im Wesentlichen runde Außenkontur (3b) und eine im Wesentlichen zur Form der Oberfläche (2a) der Stützstrukturschicht (2) korrespondierende, insbesondere unrunde Form aufweist.
Sperr- und Stützstruktur (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Sperrschicht (3) ein verkettetes Co-Polymer darstellt.
Sperr- und Stützstruktur (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstrukturschicht (2) eine PETP-Folie oder eine Folie aus thermoplastischem Kunststoff aus der Familie der Polyester darstellt.
Datenkabel mit einer Sperrstruktur oder einer Sperr- und Stützstruktur (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei um die Sperr- und Stützstruktur (1) herum ein Außenmantel (4) angebracht ist.
Datenkabel nach Anspruch 8, wobei die Datenleiter (10, 20) mit ihrem Dielektrikum eine im Querschnitt im Wesentlichen runde Form aufweisen und die Stützstrukturschicht (2) korrespondierend um die Hüllkurve der Datenleiter (10, 20) herum verläuft und insbesondere eine im Querschnitt unrunde Form aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Datenkabels gemäß Anspruch 9 oder 10 mit den folgenden Schritten: a. Bereitstellen und relatives Positionieren zueinander von zwei oder mehreren Datenleitern (10, 20) mit Litzenleitern (11, 21) umgeben von jeweils einem Dielektrikum (12, 22); b. Aufbringen einer gemeinsamen Stützstrukturschicht (2) um die zwei oder mehreren Datenleitern (10, 20) herum; c. Aufbringen einer Sperrschicht (3) auf die Oberfläche (2a) der Stützstrukturschicht (2). d. Verfahren nach Anspruch 9, wobei zur Ausbildung der Sperrschicht (3) in Schritt c) ein Co-Polymer verwendet wird. e. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei gemeinsam mit der Sperrschicht (3) ein Außenmantel (4) in einem Koextrusionsprozess in einem Arbeitsgang aufgebracht wird.