DE1155835B - Process for producing an electrically conductive layer on a surface of a thermoplastic material - Google Patents

Process for producing an electrically conductive layer on a surface of a thermoplastic material

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DE1155835B DEI16181A DEI0016181A DE1155835B DE 1155835 B DE1155835 B DE 1155835B DE I16181 A DEI16181 A DE I16181A DE I0016181 A DEI0016181 A DE I0016181A DE 1155835 B DE1155835 B DE 1155835B
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Description

Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Schicht auf einer Oberfläche eines thermoplastischen Kunststoffes Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufbringung einer Lage leitenden Materials auf der Oberfläche eines Kunstststoffkörpers, der z. B. als isolierendes Material ein Kabel oder einen leitenden Draht umgibt. Die Erfindung hat besondere Bedeutung für Starkstromkabel. Obgleich das Verfahren für die Herstellung von leitenden Schichten in Starkstromkabeln entwickelt worden ist, eignet es sich auch für alle diejenigen Zwecke, bei denen es sich darum handelt, auf einem Kunststoffkörper eine leitende Schicht anzubringen.Method for producing an electrically conductive layer on a Surface of a thermoplastic material The invention relates to a Method for applying a layer of conductive material to the surface of a Plastic body, the z. B. as an insulating material a cable or a conductive one Wire surrounds. The invention is of particular importance for power cables. Although developed the process for the production of conductive layers in power cables has been, it is also suitable for all those purposes which it is about is to apply a conductive layer on a plastic body.

Es sind Verfahren bekannt, um eine elektrostatische Abschirmung auf Kunststoffkörper durch Aufsprühen von kleinen M°tallteilchen zu erhalten. Es ist auch bekannt, derartige leitende Schichten auf Drähte oder Kabel, insbesondere Kabelkerne, aufzuspritzen oder aufzuwickeln.Methods are known to apply electrostatic shielding Obtain plastic body by spraying small metal particles. It is also known to have such conductive layers on wires or cables, especially cable cores, spray or wind up.

Es ist auch bereits bekanntgeworden, einen ferromagnetischen Stoff auf die Oberfläche eines kurz vorher erwärmten Kunststoffes aufzubringen. Ferner war es auch bekannt, auf einer nichtleitenden Oberfläche eine Glasur aufzubringen, der Leiter- oder Halbleiterteilchen eingelagert sind. Die Glasurschicht soll zur besseren Haftung dieser Leiter- oder Halbleiterteilchen erhitzt werden. Hierbei handelt es sich jedoch um anorganische Stoffe, deren Klebrigkeit und Flüssigkeit durch starke Erhitzung vergrößert werden soll.It has also already become known, a ferromagnetic substance to be applied to the surface of a plastic that has been heated shortly beforehand. Further it was also known to apply a glaze to a non-conductive surface, the conductor or semiconductor particles are embedded. The glaze layer is intended to Better adhesion of these conductor or semiconductor particles are heated. Here However, it is about inorganic substances, their stickiness and liquidity should be increased by strong heating.

Sofern bei den bekannten Verfahren die elektrisch leitende Schicht auf der Oberfläche eines thermoplastischen Kunststoffes durch Wärmewirkung angebracht werden soll, bestehen jedoch insofern Mängel, als die leitenden Schichten keine ausreichende Leitfähigkeit besitzen, wie sie zur Fortleitung der Ausgleichsströme gefordert werden müssen und, damit die Abschirmung ihren Zweck erfüllt, um die Ausgleichsströme in der auftretenden Stärke störungsfrei abzuleiten. Es ist dies besonders bei Starkstromkabeln wichtig, bei denen die Ausgleichsströme, die in der leitenden Schicht fließen, gar nicht oder nur ungenügend im Verhältnis zu den Nutzströmen ausgeglichen werden können. Insbesondere erzeugen die niederen, bei Stromkabeln verwendeten Frequenzen in den leitenden Schichten Ausgleichsströme, die sich erst über verhältnismäßig viel längere Laufwege ausgleichen können und damit verschwinden. Die leitenden Schichten benötigen daher eine verhältnismäßig viel höhere Leitfähigkeit, als sie durch die üblichen statischen Abschirmungen erhalten werden können.If in the known methods the electrically conductive layer attached to the surface of a thermoplastic material by the action of heat should be, however, there are defects in that the conductive layers are none Have sufficient conductivity, as required for the transmission of equalizing currents must be required and, so that the shield fulfills its purpose, to the equalizing currents to derive trouble-free in the strength that occurs. It is particularly so with power cables important, in which the equalizing currents that flow in the conductive layer are even cannot be compensated or only insufficiently in relation to the useful flows. In particular, the lower frequencies used in power cables generate conductive layers equalizing currents, which only last for a relatively long time Can compensate for walking routes and thus disappear. The conductive layers need hence a comparatively much higher conductivity than the usual ones static shields can be obtained.

Auch an die Gleichmäßigkeit des Auftrages und die Homogenität der Schicht sowie die Haftfestigkeit schon bei sehr geringer gleichmäßiger Beschichtung werden bei hohen und höchsten Frequenzen größte Anforderungen gestellt.Also of the uniformity of the order and the homogeneity of the Layer as well as the adhesive strength even with very little uniform coating the greatest demands are made at high and highest frequencies.

Die Erfindung beseitigt diese Mängel durch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Schicht auf der durch Erwärmen in ihren Hafteigenschaften verbesserten Oberfläche eines thermoplastischen Kunststoffes, insbesondere als Umhüllung auf Kabeln, Adern, Koaxialkabeln, Wellenleitern, Mikrostrips und gedruckten Schaltungen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die elektrisch leitend zu machende Oberfläche von einer Kohlenwasserstoffgas verbrennenden Flamme erwärmt und erweicht und von den aus dem Verbrennungsvorgang der Flamme herrührenden Kohlenstoffteilchen beaufschlagt wird. Die Flamme soll vorteilhafterweise derart auf die Oberfläche des Isoliermaterials einwirken, daß die von der Flamme fortgeschleuderten Kohlenstoffteilchen auf die von der Flamme erweichte oder oberflächlich geschmolzene Kunststoffschicht aufprallen und festgehalten werden.The invention overcomes these deficiencies through a method of manufacture an electrically conductive layer on the adhesive properties by heating improved surface of a thermoplastic material, in particular as a cover on cables, wires, coaxial cables, waveguides, microstrips and printed circuits, which is characterized in that the surface to be made electrically conductive warmed and softened by a flame burning hydrocarbon gas and by applied to the carbon particles resulting from the combustion process of the flame will. The flame should advantageously hit the surface of the insulating material in this way act that the carbon particles thrown away by the flame on the plastic layer softened by the flame or melted on the surface and be held.

Der Auftrag von feinstverteilten Kohleteilchen ist jedem anderen Auftrag gröberer Teilchen z. B. aus Metall überlegen. Dies gilt besonders, wenn diese Teilchen in der Flamme selbst durch den Verbrennungsvorgang entstehen und sofort darauf, ohne erst physikalisch oder chemisch, z. B. in ihrer Tracht, verändert zu werden, auf die Oberfläche aufgetragen werden.The application of finely divided coal particles is every other application coarser particles e.g. B. superior to metal. This is especially true when these particles are arise in the flame itself through the combustion process and immediately afterwards, without first physically or chemically, e.g. B. in their costume, changes to be applied to the surface.

Eine Anwendung findet das erfindungsgemäße Verfahren, wenn es sich darum handelt, eine leitende Schicht auf die innere Oberfläche eines Hohlleiters aus Isoliermaterial, insbesondere aus Kunststoff, anzubringen, wenn diese leitende Schicht eine sehr große Leitfähigkeit aufweisen soll. Ein solcher Hohlleiter hat besondere Bedeutung, wenn er das Gehäuse eines Unterwasserverstärkers umgibt, wie sie für Seekabel Verwendung finden. Ein solcher isolierender Hohlleiter wird zweckmäßig aus dem gleichen thermoplastischen Material wie die Kabelisolation oder der Kabelmantel hergestellt, so daß die stoffgleiche Verbindung zwischen der Kabelhülle und dem das Unterwasserverstärkergehäuse umgebenden Rohr auf einfachste Weise, z. B. durch Verschweißen, hergestellt werden kann.The method according to the invention is used when it is It is about putting a conductive layer on the inner surface of a waveguide made of insulating material, in particular made of plastic, to be attached if these are conductive Layer should have a very high conductivity. Such a waveguide has of particular importance when surrounding the housing of an underwater amplifier, such as they are used for submarine cables. Such an insulating waveguide is useful made of the same thermoplastic material as the cable insulation or the cable sheath made so that the material connection between the cable sheath and the the pipe surrounding the underwater amplifier housing in the simplest possible way, e.g. B. by Welding, can be produced.

Das Verfahren der Erfindung kann auch bei den sogenannten Wellenleitern angewendet werden, bei denen die leitende Oberfläche durch eine geschlossen gewickelte Lage feinen Drahtes gebildet wird und wobei diese Lage in einen Kunststoff, wie z. B. Epoxydharz oder ein anderes thermoplastisches Material, eingebettet, ist. Bei Kabelkonstruktionen dieser Art ist es vielfach erforderlich, auf der einbettenden Schicht außen eine leitende Abschirmschicht anzubringen.The method of the invention can also be used with so-called waveguides can be applied in which the conductive surface is wound through a closed Layer of fine wire is formed and this layer is made into a plastic such as z. B. epoxy resin or another thermoplastic material, is embedded. In cable constructions of this type, it is often necessary on the embedding Layer to apply a conductive shielding layer on the outside.

Mit Vorteil läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch für die Herstellung von leitenden Verbindungen auf der Oberfläche von Kunststoffplatten u. dgl. verwenden, wie sie z. B. als sogenannte gedruckte Schaltung bekannt sind. So können z. B. auch die songenannten »Mikrostrips« für die lJbertragung von Höchstfrequenzen vorteilhaft nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden.The inventive method can also be used advantageously for Manufacture of conductive connections on the surface of plastic sheets Use and the like, as z. B. are known as a so-called printed circuit. So z. B. also the so-called "microstrips" for the transmission of maximum frequencies are advantageously produced by the process according to the invention.

Ein besonders geeignetes Kohlenwasserstoffgas ist Acetylen wegen seines hohen Kohlenstoffgehalts. Es sind jedoch auch andere Gase verwendbar und diese insbesondere dann zu bevorzugen, wenn bestimmte Flammentemperaturen mit Rücksicht auf das Kunststoffmaterial oder die nur zulässige Einwirkungsdauer verwendet werden müssen.A particularly suitable hydrocarbon gas is acetylene because of its high carbon content. However, other gases can also be used, and these in particular This is preferable if certain flame temperatures are used in consideration of the plastic material or the only permissible exposure time must be used.

Das Verfahren der Erfindung ist besonders geeignet für die Herstellung von mit Polythylen isolierten Kabeln, bei denen es wichtig ist, daß die auf die Isolation aufgebrachte abschirmende Schicht satt aufliegt.The method of the invention is particularly suitable for manufacture of cables insulated with polyethylene, where it is important that the Isolation applied shielding layer rests snugly.

Das Verfahren der Erfindung wird an Hand der Fig.1 bis 3, die Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert.The method of the invention is illustrated with reference to FIGS. 1 to 3, the exemplary embodiments represent, explained in more detail.

Fig.1 zeigt die Seitenansicht einer Starkstromkabelseele, die mit der nach dem Verfahren der Erfindung erzeugten leitenden Schicht versehen ist; Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Kabel der Fig. 1, und Fig. 3 erläutert das Verfahren zur Aufbringung der leitenden Schicht.Fig.1 shows the side view of a power cable core with the conductive layer produced by the method of the invention is provided; Fig. Figure 2 shows a cross section through the cable of Figure 1, and Figure 3 illustrates the method for applying the conductive layer.

In Fig. 1 ist der verseilte Leiter 1 mit einer aufgespritzten Isolation 2 aus Kunststoff, wie z. B. Polyäthylen, umgeben. Die leitende Schicht 3 ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt und besteht aus feinverteilten Kohlenstoffteilchen, die an der Oberfläche der Isolation 2 festhaften und in ihr eingebettet sind. Die Bezugszeichen in Fig. 2 haben die gleiche Bedeutung wie in Fig. 1.In Fig. 1, the stranded conductor 1 is with a sprayed-on insulation 2 made of plastic, such as. B. polyethylene surrounded. The conductive layer 3 is after produced by the method according to the invention and consists of finely divided carbon particles, which adhere to the surface of the insulation 2 and are embedded in it. the Reference symbols in FIG. 2 have the same meaning as in FIG. 1.

In Fig. 3 wird der mit der Isolation 2 umgebene Leiter 1 durch einen Satz von Gasdüsen 4 hindurchgezogen, aus denen infolge ihres Kohlenstoffgehaltes leuchtende Flammen austreten. Die Flammen 5 sind sehr kohlenstoffreich, da sie aus einem kohlenstoffreichen Gas hervortreten. Der in der Flamme verbrennende Wasserstoff erzeugt eine so heiße Flamme, daß die Oberfläche der Kunststoffisolation erweicht und oberflächlich schmilzt, so daß die aus der Flamme herausgeschleuderten feinsten Kohlenstoffteilchen unlösbar in der Oberfläche verankert werden.In Fig. 3, the conductor 1 surrounded by the insulation 2 is replaced by a Set of gas nozzles 4 pulled through, from which due to their carbon content glowing flames emerge. The flames 5 are very rich in carbon since they are made of a carbon-rich gas emerge. The hydrogen burning in the flame creates a flame so hot that the surface of the plastic insulation softens and melts on the surface, so that the finest hurled out of the flame Carbon particles are inextricably anchored in the surface.

Acetylengas (C2Hz) eignet sich für das Verfahren besonders gut, da die Acetylenflamme eine Temperatur von etwa 3000° C erzeugt und damit weit über dem Siedepunkt des Wassers liegt, so daß lediglich ein nicht verunreinigter Kohlenstoff die Flamme durchläuft und damit der Kohlenstoff in idealer Form vorliegt.Acetylene gas (C2Hz) is particularly suitable for the process because the acetylene flame generates a temperature of about 3000 ° C and thus far above is the boiling point of water, so that only an uncontaminated carbon the flame passes through and thus the carbon is in an ideal form.

In der Fig. 3 sind alle drei Gasdüsen 4 in einer zur Kabelachse senkrecht liegenden Ebene und in gleichem Abstand von ihr angeordnet, damit der Umfang des Kabels gleichmäßig mit Kohlenstoffteilchen belegt werden kann. Es können die Düsen jedoch auch in mehreren Ebenen hintereinander gestaffelt angeordnet werden. Auch die taumelnde Bewegung der Düsen in einer oder mehreren Ebenen ist manchmal zweckmäßig. Es ist auch möglich, daß das Kabel ,durch ein zweckmäßig feuerfestes Rohr gezogen wird, indem sich durch eine oder mehrere geeignet angeordnete Düsen die Flamme in dem Rohr ausbreitet, dabei das Kabel umspült und sich auf die Weise ein besonders hoher Anteil der aus der Flamme austretenden Kohlenstoffteilchen auf der Kabeloberfläche absetzt.In FIG. 3, all three gas nozzles 4 are perpendicular to the cable axis lying plane and equidistant from it so that the perimeter of the Cable can be evenly coated with carbon particles. It can be the nozzles however, they can also be staggered in several levels one behind the other. Even the tumbling motion of the nozzles in one or more planes is sometimes useful. It is also possible for the cable to be pulled through a suitably refractory pipe is by spreading the flame in through one or more suitably arranged nozzles the pipe spreads, washing around the cable and making a special impression high proportion of carbon particles emerging from the flame on the cable surface settles.

Durch elektrostatische Anziehungskräfte lassen sich die Kohlenstoffteilchen in besonders günstiger Weise auf die Oberfläche des Kunststoffüberzugs lenken. Diese elektrostatischen Kräfte können z. B. durch gegenpolige Ausladung der Kunststoffoberfläche und der Flamme bzw. der aus ihr heraustretenden Kohlenstoffteilchen erzeugt werden. Das die elektrostatische Anziehung erzeugende Feld kann aber auch durch gegenpoliges Aufladen der Flamme einerseits und einer hinter der Isolierstoffschicht liegenden Elektrode andererseits hervorgebracht werden. Eine solche Felderzeugung empfiehlt sich beispielsweise bei dünnen Isoherstoffschichten, wie gedruckten Schaltungen u. dgl., doch kann sie auch bei denjenigen Kabeln mit Vorteil angewandt werden, bei denen unter der isolierenden und an der Oberfläche leitend zu machenden Schicht eine geschlossene Metallschicht angeordnet ist. Für bestimmte Anwendungen kann es auch zweckmäßig sein, die Elektrode, durch die die Kohlenstoffteilchen in eine bestimmte Richtung gelenkt werden sollen, besonders zu formen, damit bestimmte Flächenteile der Isolierstoffschicht besonders stark und andere Teile der Isolierstoffschicht besonders schwach von den Kohlenstoffteilchen beaufsehlagt werden.Electrostatic attraction forces the carbon particles steer in a particularly favorable manner onto the surface of the plastic coating. These electrostatic forces can e.g. B. by opposing projection of the plastic surface and the flame or the carbon particles emerging from it are generated. The field generating the electrostatic attraction can, however, also be caused by an opposing polarity Charging the flame on the one hand and one behind the layer of insulating material Electrode, on the other hand, can be produced. Such a field generation is recommended for example with thin layers of insulating material, such as printed circuits etc., but it can also be used with advantage for those cables those under the insulating layer that is to be made conductive on the surface a closed metal layer is arranged. For certain applications it can also be useful the electrode through which the carbon particles in a certain Direction should be directed, especially to shape so that certain surface parts the insulating material layer is particularly strong and other parts of the insulating material layer are particularly weakly acted upon by the carbon particles.

Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Schicht auf der durch Erwärmen in ihren Hafteigenschaften verbesserten Oberfläche eines thermoplastischen Kunststoffes, insbesondere als Umhüllung auf Kabeln, Adern, Koaxialkabeln, Wellenleitern, Mikrotrips und gedruckten Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitend zu machende Oberfläche von einer Kohlenwasserstoffgas verbrennenden Flamme erwärmt und erweicht und von den aus dem Verbrennungsvorgang in der Flamme herrührenden Kohlenstoffteilchen beaufschlagt wird. PATENT CLAIMS 1. Process for producing an electrically conductive Layer on the surface, which is improved in its adhesive properties by heating a thermoplastic material, in particular as a sheathing on cables, wires, Coaxial cables, waveguides, microtrips and printed circuits, characterized in that the Surface to be made electrically conductive by a hydrocarbon gas burning flame is heated and softened and from the combustion process carbon particles originating in the flame is acted upon. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenwasserstoffgas Acetylen verwendat wird. 2. Procedure according to Claim 1, characterized in that acetylene is used as the hydrocarbon gas will. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoffteilchen enthaltende Flamme in Luft brennt. 3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the carbon particles containing flame burns in air. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das auf der Kunststoffhülle mit einer leitenden Schicht zu versehende Kabel durch ein zweckmäßig feuerfestes Rohr geführt wird, in welchem sich eine oder mehrere vorteilhafterweise aus Düsen austretende Flammen ausbreiten. 4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that that the cable to be provided with a conductive layer on the plastic sheath is passed through a suitable refractory pipe in which one or more advantageously spread flames emerging from nozzles. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoffteilchen durch elektrostatische Kräfte beschleunigt und/oder gelenkt werden. 5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the carbon particles by electrostatic Forces are accelerated and / or directed. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatischen Kräfte durch gegenpolige Aufladung der Kunststoffoberfläche und der Flammen bzw. der in ihr enthaltenen Kohlenstoffteilchen erzeugt werden. 6. The method according to claim 5, characterized characterized in that the electrostatic forces by opposing polarity charging of the Plastic surface and the flames or the carbon particles it contains be generated. 7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Aufladung der isolierenden Kunststoffschicht durch Aufladung der zu beaufschlagenden vorderen Oberfläche und/oder durch Aufladung einer hinter der Kunststoffschicht angeordneten Metallelektrode, z. B. einer Metallfolie, erzeugt wird. B. 7. The method according to claim 5 and 6, characterized in that the electrostatic charging of the insulating plastic layer through charging the front surface to be acted upon and / or by charging a rear the plastic layer arranged metal electrode, z. B. a metal foil generated will. B. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß infolge von Ausnehmungen in der Metallelektrode bestimmte Flächen der Kunststoffschicht von den Kohlenstoffteilchen weniger oder gar nicht beaufschlagt werden. Method according to Claim 7, characterized in that as a result of recesses in the metal electrode certain areas of the plastic layer from the carbon particles less or not at all. 9. Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter einer isolierten Leitung oder ein oder mehrere in einem Kabel angeordnete Leiter an Stelle einer Metallelektrode aufgeladen werden. 9. The method according to claim 7 and 8, characterized in that the conductor is an insulated line or one or more Conductors arranged in a cable are charged instead of a metal electrode. 10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht bei rohrartigen Umhüllungen von Kabeln und Drähten sowie Wellenleitern auf der äußeren und/oder inneren Oberfläche angeordnet wird. 10. The method according to claim 1 to 9, characterized in that the conductive layer in the case of tubular sheaths of cables and wires as well as waveguides on the outer and / or inner surface is arranged. 11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht bei Trägern in Form einer Platte, insbesondere bei sogenannten Mikrostrips und sogenannten gedruckten Schaltungen, auf einer oder beiden Oberflächen angeordnet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1011160; österreichische Patentschrift Nr. 137 832; USA.-Patentschrift Nr. 2 689 801.11. The method according to claim 1 to 9, characterized in that the conductive layer in the case of carriers in the form of a plate, especially with so-called microstrips and so-called printed circuits, placed on one or both surfaces. Considered publications: German Auslegeschrift No. 1011160; Austrian Patent No. 137 832; U.S. Patent No. 2,689,801.
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