DE1465616A1

DE1465616A1 - Korrosionsbestaendiges Abschirmband fuer Telefonkabel

Info

Publication number: DE1465616A1
Application number: DE19641465616
Authority: DE
Inventors: Ludwik Jachimowicz
Original assignee: General Cable Corp
Current assignee: General Cable Corp
Priority date: 1963-11-01
Filing date: 1964-10-30
Publication date: 1969-04-10
Also published as: CH473450A; SE323727B; US3233036A; DE1465616B2; GB1081604A

Description

. General Gable Corporation, New York,N.Y., Y.St.ν.Α.

Korrosionsbeständiges Abschirmband für Telefonkabel.

Die Erfindung "betrifft ein Abschirmband für elektrische Kabel, z.B. Telefonkabel, den Aufbau des 'JJelefonkabels mit einem solchen Abschirmband und das Herstellungsverfahren soloher Kabel.

Bei Telefonkabeln und ähnlichen Kabeln ist damit zu rechnen, dass die Schutzschicht das Kabels nach gewisser Zeit an irgendeiner Stelle beschädigt wird, so daß das Innere des Kabels infolge der eindringenden Feuchtigkeit korrodieren kann· Da die Schutzschicht verhältnismäßig dünn ist, ergibt sich in sehr kurzer Zeit eine sehr grosse durch Korrosion zerstörte Fläche, so daß das leitende Abschirraband, das die Kabeladern umgibt, zerstört und wirkungslos wird»

Unterirdische Kabel., besonders Erdkabel, sind dem eindringenden Grundwasser ausgesetzt und sind daher stärker Korrosion ausgesetzt. Das Problem der Korrosion ist so aohwerwiegtnd, dass zu trwägen wäre, ob nicht Aluminium-AbsQhirmbänd·* durch teure Kupferabschirmbänder ersetzt werden sollten. Ss ist Jedoch so, daß nicht einmal Kupferband die aus wirtschaftlichen Gründen geforderte lebensdauer von 30 Jahren f*r »in TeltfOnkabel gewährleistet . Andere Lösungen, wie z.B. die Verwendung von Bdllmetallbändern und das Eingießen des Kabels in Schutzmaterial, wurden vorgeschlagen, konnten sich aber nicht derchaatzen. .

Eine Aufgabe der Erfindung lsi. deshalb, ein mehrschichtig··

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Abaohirmband für ein elektrisches label zu ·chaff·».

Eine weitere Aufgabe der Erfindung iat, einen Kabelaufbau isu schaffen, bei dem ein mehrschichtiges Abaohirmband verwendet wird.

Schliesslich ist eine Aufgabe der Erfindung, ein ^erfahren zur Herstellung von Kabeln mit mehrschichtigen Abschirmbändern zu schaffen, die korrosionsbeständig sind.

Gemäß der Erfindung besteht das Abschirmband aue einem Metallstreifen oder einer Metallfolie, z.B. aus Aluminium oder Kupfer. Der Streifen ist verhältnismäßig dünn. Gewöhnlich ist er. 125 bis 250/U dick. Auf beiden Seiten ist er mit einem billigen flexiblen Schutzfilm versehen. Die spezifische elektrische leitfähigkeit dieses Filme ist sehr niedrig, die Beständigkeit gegen chemische Einwirkungen und Feuchtigkeit sehr gut, während er auegesprochen fest an dem Streifen haftet, so daß er wähivnd der herstellung beim Riffeln oder infolge ätzender Gase oder Flüssigkeiten nicht abblättert« Polyäthylenfilme entsprechen im allgemeinen den Anforderungen bezüglich spezifischen Widerstands und Beständigkeit in chemischer und feuchter Umgebung. Polyäthylen geht jedoch mit Metallen nicht dl« gewünschte enge Bindung ein ; denn es ist reaktion·- träge und'haftet nur mechanisch »u^^rund der Reibung. Es genttgt jedoch tin Mischpolymerisat aus Polyäthylen und ein Monomer-nit einer reaktionsfähigen !Carboxylgruppe, wie z.B. einer Aeryleäiure oder einem Acrylsäureester nach den US-Patentschriften 2 987 501 und 3 027 346 eu verwenden, im der Karboxylanteil des Mischpolymerisats die Eigenschaft hat, chemische Bindungen mit Metallen einzugehen, so daß die gewünschte Terbindung des Ulms Bit des Metall erzielt wird. Bit Beständigkeit des auf beiden Seiten des Streifen· »ehr schichtig in einer Dicke von 25 * SOyu aufgetragenen films let den Anfordernden gemäß sehr gut, so daß die M talloberflache nicht direkt angegriffen wird, wenn das Telefonkabel

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"bei der Terlegung an verschiedenaten Orten korrodierenden Umwelteinflüssen ausgesetzt ist. Wenn der PiIm an irgendeiner Stelle beschädigt wird, dann wird das Metall dort angegriffen. Der Abnutzungsgrad des Streifens ist jedoch viel geringer, als der eines unbewehrten Streifens, da der eine freiliegende ^etallfläahe angreifende Korrosionsvorgang in der Ebenenrichtung des Streifen- zwischen den schützenden Filmschichten fortschreiten muss. Um dem ICorrosiohspfad diese Richtung zu geben, muss der 3?ilm an dem Streifen haften, ohne dass er unter der Einwirkung der Korrosion und mechanischer Kräfte abblättert. Die Lebensdauer des Abschirmbandes gemäss der Erfindung ist zwar infolge Korrosionseinwirkung begrenzt, liegt aber höher als bei Abschirmbändern herkömmlicher Bauart.

Eine bevorzugte Ausführung gemäss der Erfindung enthält eine Vielzahl von Leitern in einem Kabelkern. Um den &ern ist in Längsrichtung ein üernbs,nd gewickelt, das aus Schichten synthetischen Kautschuks und metallisierten Polyesterfilms besteht. Das Kernbaiid wird von dem Ab: chirmband z.B. in Form eines langgestreckten WiGkels aus geriffeltem Band einge hüllt. Das Abschirmend kann z.B. einen 0,2 mm dicken Aluminiuus.treifen enthalten, äer fcoif jeder Seite nit einei.: 50 Al dicken Film aus einem Ki&ehpolyiüürisat aus Tolyäthylen und Monomeren mit reaktionsfähigen Karboxylgruppen überzogen ist. Schliesslich wird zur Vervollständigung des ^-abels über das Abeehirubuia eine 1,5 bis 1,7 ßim dicke lolyäthylenschicht " gespritzt.

Für die Herstellung des Kabels ist es vorteilhaft, zu ver hinüe-rn, dass der äussere Fij.ia oes AbschirnibtJides und die darüber gespritzte Scht.tzacliicht aneinander haften. Das-Auf spritzen aer äuiSeren Schicht erfolgt gemäß dem ^A1erstellv4gsvei'i'^li.-en cieees Kabele, indem ein Schmiermittel auf das AbiChiruband auf, etr&_c,en wird und die Spritztemperatur sowie die Sprit·ζ escIiWiiidi^irit der Sclii cht _berefe,elt wird, um eine AdhV-öion zu v-rhincern. bo ist z.B. aemäß dea bevorzu-.^en Her-

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stellungsverfahren ein Vakuumspritzverfahren möglichst zu vermeiden, während die Schutzhülle geschmiert wird, bevor sie an den Spritzdüsen vorbeiläuft. Die Schicht wird in einem Temperaturbereich von 204 bis 232°0 aufgespritzt. Auf diese Art und Weise wird eine erbindung zwischen dem äußeren Kunststoff film des Abschirmbandes und der Spritzschicht verhindert. Es er-) gibt sich nur eine mäßige, stellenweise Adhäsion. Eine vollständige Fusion zwischen der Spritzschicht und der äußeren Kunst stoffschicht erschwert das Auseinanderschichten des Kabels zum Zerspleißen und hätte die unliebsame Folge, dass manchmal die Bindekraft zwischen dem äußeren Schutzfilm und der Metallfolie überschritten wird, sodaß der äußere Schutzfilm des Abschirin - W bandes beim Biegen d4s Kabels oder Zerspleißen der Enden des Kabels abblättert, und den Metallstreifen der Korrosion aussetzt«

Die Erfindung wird nun im einzelnen anhand beiliegender Zeichnung beschrieben :

In der Abbildung ist ein '^elefonkabel dargestellt, das eine Vielzahl einzelner isolierter Leiter 10 enthält, die in dem Kabel — kern angeordnet sind, um· den ein Kernband 12 gewickelt ist, das in herkömmlicher Weise aus synthetischem Kautschuk mit eingelagerter Polyesterschicht besteht, 0,4 mm dick und in Längsrichtung um den Kern gewickelt ist. TJm das Kernband ist ein Abschirmband 14 gelegt.

^{r !} .Das Abschirmband ist schichtartig aufgebaut, z.B. aus einem Metallstreifen 16, beispielsweise einem 0,2 mm dicken Aluminium streifen oder einem 0,12 mm dicken Kupferstreifen, dessen Oberflächen mit Kunststoffschutzfilmen.18 und 20 überzogen sind. Der Schutzfilm sollte aus einem Material mit einem hohen, elektrischen spezifischen Widerstand von ungefähr 10 ^p bis 10 0hm .cm hergestellt sein. Der dünnschichtige, 25 bis 75/U dicke Film soll-L te sehr beständig gegen chemische Einwirkungen und Feuchtigkeit J sein. Die einzelnen Schichten des Streifens sollten so fest aneinander gebunden sein, dass der Streifen geriffelt werden kann, ohne dass er bei einer Riffelung von beispielsweise 10 Rippen pro 25 mm, von denen jede bis zu 1,25 mm tief eingeprägt ist, und

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auch, nicht in wässrigen Salz-, Alkali- oder Säurelösungen auseinanderblättert.

Die einfachen Polyäthylene erfüllen die Forderungen in Bezug auf die Bindekräfte nicht. Polyäthylene verbinden sich nur mechanisch mit Metallen, indem sie z.B. heiss aufgespritzt- und unter Druck ausgewalzt werden. Diese Verbindung ist aber nicht in wässrigen Salz-, Alkali- oder Säurelösungen, wie sie im Grundwasser vielfach anzutreffen sind, beständig. Bindemittel,, zwischen Streifen und Film sind ähnlich unbefriedigend.

Dagegen lassen sieh mit einem /Ulm aus einem Mischpolymerisat aus Polyäthylen und Monomeren mit reaktionsfähigen !Carboxylgruppen, wie z.B. Acrylsäure oder Acrylsäureester, nach den US-Patentschriften 2 987 501 und 3 027 346 die gestellten Anforderungen erfüllen, da diese Schichten sowohl mechanische als auch chemische Bindungen mit demMetall eingehen. Handelsübliche Materialien sind bef der Firma Dow Chemical Company, Midland, Michigan, unter der Bezeichnung Copolymer QX-3623 und QX-4262.6 erhältlich.

läit einem Scbutzfilm zu beiden Seiten des Abschirmbandes kann eine weitgehende Erhöhung der lebensdauer des der Korrosion ausgesetzten Abschirmbandes erzielt werden, normalerweise werden unbewehrte Mt:tallabschirmbänder an der Oberfläche angegriffen, und die Zerstörung durch Korrosion schreitet in Richtung der Dicke des Abschirmbandes fort. Wenn dünne Streifen verwendet werden, erfolgt die Zerstörung schneller. Die Abschirmung der Erfindung jedoch schützt die Oberfläche vor Korrosion. Sogar wenn der Film an einer Stelle beschädigt irst,wi.rd die übrige Oberfläche geschützt, und die Korrosion ist auf ein Fortschreiten zwischen den Filmoberflächen zum Beispiel in der Bbenenrichtung des Streif ens, begrenzt. Wenn also z.B. ein 0,2 mm starkes Band in zwei Jahren durch Korrosion zerstört wird, dann werden auch die Kanten des mehrschichtigen Abschirm-,

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ι bands oder die durch, ei^e Abschürfung oder gar eine zwischen I den Schichten freigelegte Stelle angegriffen. Im !Falle des vorliegenden Abschirmbandaufbaus wird in denselben zwei Jahren diese schadhafte Stelle jedoch, nur durch die 0,2 mm weit vordringende Korrosion vergrößert. Bei einem 75 mm breiten Band dringt die Korrosion also um 0,2 + 0,2 = 0,4 mm bezw. um 0,5 % der ursprünglichen Bandbreite von den Kanten aus vor. Ähnlich bei einem Loch oder bei einer Abschürfung. Die mechanisch verursaofyte Beschädigung erweitert sich in denselben zwei Jahren um die 0,2 mm auf beiden Seiten der Abschürfung oder widerum um 0,5 ^ der ursprünglichen Metallbandbreite. Diese kleine Beschädigung beeinträchtigt die Wirksamkeit des Abschirmbands nicht, so daß eine wesentliche Erhöhung der lebensdauer dieses Kabels erwartet werden kann.

Damit die.Schutzwirkung des Schutzüberzugs 22, der z.B. aus Polyäthylen 1,5 bis 1,7 mm dick aufgespritzt ist, erhalten bleibt, muß gewährleistet sein, daß der.Schutzüberzug nicht an dem äußeren Schutzfilm 18 des Abschirmbandes anhaftet oder anschmilzt. Leichtes Haften ist zulässig, aber festes Haften-oder Verschweißen sollte vermieden werden. Wenn der äußere Film 18 mit dem Überzug versehweißt wäre, wäre es unmöglich, den Überzug abzustreifen, um das Abschirmband zur Erdmng zugänglich zu machen. Das Abschirmband würde mit dem Überzug abgestreift, und das Spleißen des Kabels' wäre schwierig. Auch obwohl der PiIm 18 zum Schutz gegen Korrosion mit dem Metallband verbunden bleiben muß, könnte ein Verschweißen des 3?ilms 18 mit dem Überzug 22 die Bindekraft zwischen dem 2?ilm 18 und dem Metallstreifen übersteigen, wodurch sich der Film vom Streifen lösen würde, wenn das Kabel gebogen oder der Überzug entfernt wird, sodass nacktßs ^■etall der Korrosion ausgesetzt wäre. Deshalb sollte das ■Abschirmband beim Aufspritzen eines Überzugs mit einem Schmiermittel versehen werden, das nicht mit Polyäthylen reagiert. Dieses Schmiermittel kann vor dem Riffeln des Abschirnibandes und dem Bewickeln des Kabels mit dem Ab schirmband aufgetragen werden. Weiterhin sollte die Temperatur

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der Spritzmasse des Überzugs beim Spritzen in dem Bereich von •204 "bis 232⁰O liegen. Dies ist günstig für Polyäthylenüberzüge mit hohem Molekulargewicht und für Spritzgeschwindigkeiten von 15 m/min und mehr. Dieser Arbeitsvorgang ist mit normalen Herstellungsvorgängen vereinbar. Ein Vakuumspritzverfahren und hohe Temperaturen der Spritzmasse ( z.B. 232⁰O und mehr ) sind jedoch zu vermeiden, um ,:u verhindern, daß der Überzug mit dem Schutzfilm 18 verschmilzt.

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Claims

Ψ Dr.-Ing. Wilhelm Reichel - 8 - Frankfuri/Main-l Parksiraßel3 . H65616 Patentansprüche

1. Abschirmband für ein elektrisches Kabel, das einen Metallstreifen enthält, der beidseitig mit einem Schutzfilm überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Film einen hohen spezifischen Widerstand hat und beständig gegen chemische Einwirkungen und Feuchtigkeit und sowohl chemisch als auch mechanisch an den Metallstreifen gebunden ist.

2. Abshhirmband nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Film ein aufgepfropftes Mischpolymerisat aus Polyäthylen und einem Monomer mit einer reaktionsfähigen !Carboxylgruppe enthält.

3. Abschirmband nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Monomer mit einer reaktionsfähigen !Carboxylgruppe eine Acrylsäure enthält.

4. Abschirmband nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet , daß das Monomer mit einer reaktionsfähigen !Carboxylgruppe* einen Acrylsäureester entht.lt.

5· Abschirmband nach Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß es. Aluminiumband in einer Dicke von \25 bis 250/u enthält und die Filme 25 bis 75/u dick sind.

6. Abschirmband nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß es 125 bis 250 /a dickes Kupferband enthält und die Filme 25 bis 75/U dick sind.

7.· Elektrisches Kabel, dadurch gekennzeichnet , daß es ein Abschirmband gemäß den AnsprLchen 1-6 enthält. ·

8. Kabel nach Anspruch 7, dadurch geken nz· e i c h r. e t , daß ein Schmiermittel zumindest auf der äußeren 'Oberfläche des Absehirmbandes aufgetragen ist, um zu verhindern, daß üer Überzug und die äußere Filmschicht des Abschirnbandes aneintnderhaften.' 9 0-9815/0793

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9. Verfahren zur erstellung elektrischer Kabel nach Ansprüchen 7 oder Q, "bei 'dem eine Vielzahl isolierter leiter in eiiiem Kabelkern zusammengeführt werden, die '■^eiter mit einem Kernband WnrWickelt werden» worauf ein Abschirmband über das Kernband gewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ab-' Bchirmband aus einem Metallstreifen besteht, der auf beiden Seiten mit einem schützenden Kunststoffilm fest verbunden ist, und daß das Auftragen eines Schmiermittels auf das Abschirmband vor dem Aufspritzen eines Überzugs

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auf das Absehirmband bei einer Temperatur unter 232 G erfolgt.

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