DE1465616B2 - Abschirmband fur elektrische Kabel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Kabel, z. B. Telefonkabel, und betrifft insbesondere ein Abschirmband für diese Kabel.

Vielfach ist der von den isolierten Leitern gebildete Kern eines Kabels innerhalb der Ummantelung von einem der elektrischen Abschirmung dienenden Metallstreifen umgeben, der zugleich Feuchtigkeitseinflüsse vom Kabelkern abzuhalten vermag. Da aber das Streifenmctall, wie Aluminium oder Kupfer, korrosionsanfällig ist, kann es durch eindringendes Grundwasser unter Umständen so schnell zerstört werden, daß die aus wirtschaftlichen Gründen für ein Telefonkabel geforderte Mindestlebensdauer von dreißig Jahren nicht gewährleistet ist. Es ist daher erwünscht, über ein gegen Korrosion weniger anfälliges Ab

schirmband zu verfügen.

In der britischen Patentschrift 886417 ist ein elektrisches Kabel beschrieben, dessen Kabelkern von einer Abschirmung aus Metallstreifen umgeben ist, über der eine Ummantelung aus thermoplastischem Polymersat durch Strangpressen angebracht ist. Die Metallstreifen sind wenigstens auf der der Ummantelung zugekehrten Seite mit einem Überzug aus thermoplastischem Polimerisat etwa durch Aufwalzen versehen, wobei Überzug und Ummantelung aus demselben Stoff, vorzugsweise Polyäthylen bestehen und durch Umpressen der Ummantelung unter entsprechend hoher Temperatur fest miteinander verschweißt sein sollen. Der so mit einem Kunststoff-FiIm überzogene Metallstreifen ergibt dennoch nicht ein ausreichend korrosionsfestes Abschirmband. Denn eine an dem Metall, etwa der freiliegenden Kante des Streifens ansetzende Korrosion vermag an der Metalloberfläche fortzuschreiten, weil der Polyäthylenfilm infolge seiner lediglich mechanischen Haftung an dem Metall sich unter dem korrosiven Einfluß fortlaufend vom Metall ablöst. Da so immer neue Metallflächen freigelegt und der Korrosion ausgesetzt werden, erfolgt eine Zerstörung des Zusammenhangs der Abschirmung in verhältnismäßig kurzer Zeit.

Von dieser Erkenntnis ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Abschirmung des Kabels so wirksam gegen Korrosion zu schützen, daß ___ dieses eine wirtschaftlich tragbare Lebensdauer be-

sitzt.

Gegenstand der Erfindung ist ein Abschirmband für elektrische Kabel, das einen Metallstreifen enthält, der beidseitig mit einem verhältnismäßig dünnen Schutzfilm aus Kunststoff überzogen ist. Ein derartiges Abschirmband zeichnet sich nach dem Grundgedanken der Erfindung dadurch aus, daß jeder Schutzfilm von einem gepfropften Mischpolymerisat aus Polyäthylen und einem Karboxylgruppen enthaltenden Monomer gebildet wird, das auf Grund der Reaktionsfähigkeit der Karboxylgruppen mit dem Metallstreifen eine chemische Bindung eingeht. Hierbei kommt als Karboxylgruppen enthaltendes Monomer vorzugsweise Acrylsäure oder Acrylsäureester in Betracht, und jeder Schutzfilm besitzt bei einer Dicke des Metallstreifens aus Aluminium- oder Kupferfolie etwa zwischen 0,125 und 0,250 mm etwa eine Dicke zwischen 0,025 und 0,075 mm.

In der USA.-Patentschrift 3 027 346 ist die Herstellung von aufgepfropften Mischpolymerisaten u. a.

aus Polyäthylen und einem Monomer wie Acryl- oder Metacrylsäure beschrieben und darauf hingewiesen, daß dieselben ein besseres Haftvermögen an Cellophan und Aluminiumfolie sowie für Farbaufdrucke besitzen. Hierbei ist lediglich auf die Verpackungsindustrie Bezug genommen. Jedoch ist weder auf eine Verwendbarkeit der hergestellten Stoffe für die Kabelherstellung hingewiesen, noch überhaupt von einer Eignung als Korrosionsschutz die Rede.

Im Fall der Erfindung wird nun durch die Verwendung des aufgepfropften Mischpolymerisats an Stelle von einfachem Polyäthylen für die Beschichtung des Metallstreifens erreicht, daß der Film mit dem Metall eine chemische Bindung eingeht. Hierdurch wird eine äußerst fest haftende Schutzschicht auf dem Metallstreifen erzeugt mit dem Ergebnis, daß der korrodierende Angriff an dem Metall nicht in der Lage ist, die Beschichtung von dem Metallstreifen zu lösen, um in der Fläche und damit in der Dickenrichtung an die-

sem anzugreifen. Demnach kann bei dem Abschirmband der Erfindung die an der Kante des Metallstreifens ansetzende Korrosion nur in der Längsrichtung desselben fortschreiten. Es leuchtet ein, daß damit ein um ein Vielfaches längerer Zeitraum vergeht, bis das Metall so weitgehend zerstört werden kann, daß der Kabelkern angegriffen wird. Dieser Zeitpunkt kann ohne weiteres durch eine entsprechende Bemessung der Breite der Überlappungsnaht des Bandes so weit hinausgeschoben werden, daß die in der Ebene des Bandes fortschreitende Korrosion während der praktischen Lebensdauer eines Kabels nicht das Ende der Überlappungsnaht erreicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dafür gesorgt, daß bei einem mit dem Abschirmband ausgestatteten Kabel die Haftung der Ummantelung an dem äußeren Schutzfilm des Abschirmbandes wesentlich geringer als die Bindung zwischen dem Schutzfilm und dem Metallstreifen ist. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß das Abschirmband an seiner Außenseite mit einem Schmiermittel versehen ist, das ein Verschmelzen der Ummantelung und des äußeren Schutzfilms des Abschirmbandes zu verhindern vermag. Dies hat den Vorteil, daß ein Beschädigen oder Abreißen des Schutzfilms beim Bewegen des Kabels und beim Abisolieren des Mantels vermieden wird.

Der USA.-Patenschrift 3 013 109 ist zu entnehmen, daß die mit Gummi, Kunststoff oder dergleichen isolierten Einzelleiter eines Kabels vor dem Umpressen eines Schaumstoffmantels mit einem Gleitmittel in Form eines trockenen Pulvers, wie gemahlener Kieselerde, Talkum oder Gummi überzogen werden. Hierdurch soll erreicht werden, daß die Leiter relativ zum Mantel gleiten können, um so die Biegsamkeit des Kabels zu erhöhen. Hier erfolgt also die Verwendung eines Gleitmittels an anderer Stelle und zu einem anderen Zweck als das Schmiermittel im Fall der Erfindung.

Die Erfindung wird nun im einzelnen an Hand der Zeichnung beschrieben:

In der Abbildung ist ein Telefonkabel dargestellt, das eine Vielzahl einzelner isolierter Leiter 10 enthält, die in dem Kabelkern 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. Um das Kernband ist ein Abschirmband 14 gelegt.

Das Abschirmband ist schichtartig aufgebaut, z. B. aus einem Metallstreifen 16, beispielsweise einem 0,2 mm dicken Aluminiumstreifen 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 10¹⁵ bis 10¹⁸ Ohm-cm hergestellt sein. Der dünnschichtige, 25 bis 75 μ dicke Film sollte sehr beständig gegen chemische Einwirkungen und Feuchtigkeit 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 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 Grundwasservielfach anzutreffen sind, beständig. Bindemittel zwischen Streifen und Film sind ähnlich unbefriedigend.

Dagegen lassen sich mit einem Film aus einem Mischpolymerisat aus Polyäthylen und Monomeren mit reaktionsfähigen Karboxylgruppen, wie z.B. Acrylsäure oder Acrylsäureester, nach den USA.-Patentschriften 2987 501 und 3 027 346 die gestellten Anforderungen erfüllen, da diese Schichten sowohl mechanische als auch chemische Bindungen mit dem Metall eingehen. Derartige Materialien sind handelsüblich.

Mit einem Schutzfilm zu beiden Seiten des Abschirmbandes kann eine weitgehende Erhöhung der Lebensdauer des der Korrosion ausgesetzten Abschirmbandes erzielt werden. Normalerweise werden unbewehrte Metallabschirmbänder 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 ist, wird die übrige Oberfläche geschützt, und die Korrosion ist auf ein Fortschreiten zwischen den Filmoberflächen zum Beispiel in der Ebenenrichtung des Streifens, 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 Abschirmbandes oder die durch eine Abschürfung oder gar eine zwischen 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 bzw. um 0,5 % der ursprünglichen Bandbreite von den Kanten aus vor. Ahnlich bei einem Loch oder bei einer Abschürfung. Die mechanisch verursachte Beschädigung erweitert sich in denselben zwei Jahren um die 0,2 mm auf beiden Seiten der Abschürfung oder wiederum um 0,5% der ursprünglichen Metallbandbreite. Diese kleine Beschädigung beeinträchtigt die Wirksamkeit des Abschirmbandes 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 verschweißt wäre, wäre es unmöglich, den Überzug abzustreifen, um das Abschirmband zur Erdung zugänglich zu machen. Das Abschirmband würde mit dem Überzug abgestreift, und das Spleißen des Kabels wäre schwierig. Auch obwohl der Film 18 zum Schutz gegen Korrosion mit dem Metallband verbunden bleiben muß, könnte ein Verschweißen des Films 18 mit dem Überzug 22 die Bindekraft zwischen dem Film 18 und dem Metallstreifen übersteigen, wodurch sich der Film vom Streifen lösen würde, wenn das Kabel gebogen oder der Überzug entfernt wird, so daß nacktes Metall der Kor-

rosion 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 Abschirmbandes und dem Bewickeln des Kabels mit dem Abschirmband aufgetragen werden. Weiterhin sollte die Temperatur der Spritzmasse des Überzugs beim Spritzen in dem Bereich von 204 bis 232° C 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 (ζ. Β. 232° C und mehr) sind jedoch zu vermeiden, um zu verhindern, daß der Überzug mit dem Schutzfilm 18 verschmilzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Abschirmband für elektrische Kabel, das einen Metallstreifen enthält, der beidseitig mit einem verhältnismäßig dünnen Schutzfilm aus Kunststoff überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schutzfilm von einem gepfropften Mischpolymerisat aus Polyäthylen und einem Karboxylgruppen enthaltenden Monomer gebildet wird, das mit dem Metallstreifen auf Grund der Reaktionsfähigkeit der Karboxylgruppen mit dem Metallstreifen eine chemische Bindung eingeht.

2. Abschirmband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Karboxylgruppen enthaltende Monomer Acrylsäure oder Acrylsäureester ist.

3. Abschirmband nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallstreifen aus Aluminium- oder Kupferfolie eine Dicke zwischen 0,125 und 0,250 mm und jeder Schutzfilm eine Dicke zwischen 0,025 und 0,075 mm besitzt.

4. Elektrisches Kabel mit einem Abschirmband nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem der eine Mehrzahl von isolierten Leitern umfassende Kabelkern von dem Abschirmband umgeben ist und über dem Abschirmband eine äußere Umhüllung angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftung der äußeren Umhüllung an dem äußeren Schutzfilm des Abschirmbandes wesentlich geringer als die Bindung zwischen dem Schutzfilm und dem Metallstreifen ist.

5. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmband wenigstens an seiner Außenseite mit einem Schmiermittel versehen ist, das ein Verschmelzen der Umhüllung und des äußeren Schutzfilms des Abschirmbandes zu verhindern vermag.

6. Kabel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmband den Kern unter Bildung einer in Längsrichtung des Kabels verlaufenden Überlappungsnaht umgibt und der Schutzfilm an der Innenseite des Metallstreifens den Schutzfilm an der Außenseite des Metallstreifens in der Überlappungsnaht über einen wesentlichen Winkel in der Umf angsrichtung des Kabelkerns berührt.