DE1590321C3

DE1590321C3 - Elektrisches Kabel

Info

Publication number: DE1590321C3
Application number: DE1590321A
Authority: DE
Inventors: Raymond Charles Midland Mich. Mildner (V.St.A.)
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1965-11-01
Filing date: 1966-10-31
Publication date: 1975-02-27
Also published as: DE1590321B2; NL151829B; GB1125558A; BE689143A; US3325589A; NL6615181A; DE1590321A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel mit einer mindestens einen elektrisch isolierten, metallischen Leiter enthaltenden Kabelseele, einer diesen umgebenden, aus einem Isoliermaterial bestehenden Wärmeschutzschicht, einer diese Schutzschicht umgebenden Metallabschirmung und einem die Metallabschirmung umgebenden, äußeren Kunststoffmantel.

Es sind bereits aus verschiedensten Materialien — beispielsweise aus Kunststoff — bestehende Schichten zum Schutz von Kabel seelen vor einer Beschädigung durch während der Kabelherstellung auftretende Wärme verwendet worden, wie sie beim Preßvorgang auftritt, bei dem eine metallische Abschirmung mit einem Kunststoffmantel überzogen wird, oder wie sie auftritt, wenn die metallische Abschirmung durch eine äußere Wärmequelle erwärmt wird, um

ίο danach ein Anhaften eines Kunststoffmantels an ihr zu erzielen. Die Schutzschichten dienen ferner dazu, die elektrische Durchschlagsfestigkeit zwischen der Abschirmung und den Innenleitern zu erhöhen.

So ist beispielsweise ein längs auf eine Kabelseele aufzubringendes Schichtgebilde aus einer streifenförmigen, als Abschirmung wirkenden Metallfolie bekannt, die mit Streifen aus Isolierstoff fest verbunden ist (USA.-Patentschrift 3 206 541). Dieses Schicht-. gebilde besitzt eine niedrige Wasserdampfdurchlässig-

ao keit, eine dielektrische Festigkeit und eine Flexibilität.

Demgegenüber ist Aufgabe der Erfindung die Verbesserung des Wärmeschutzes und der Flexibilität einer Kabelseele bei einem Kabel der eingangs genannten Art unter Verwendung des an sich bekannten, längs aufgebrachten Schichtgebildes aus einer der Abschirmung und der Wasserdampfdichtigkeit dienenden Metallfolie, die unter fester Verbindung mit Kunststoff beschichtet ist, unter besonderer Beachtung der Wirksamkeit des Schutzes der Kabelseelc vor schädlichen Einflüssen und Beanspruchungen an der Längsnaht des Schichtgebildes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wärmeschutzschicht und die Metallabschirmung aus einem an sich bekannten und in an sich bekannter Weise in Längsrichtung der Kabelseele aufgebrachten, streifenförmigen Schichtgebilde aus einer Isolierstoffschicht und einem fest mit dieser verbundenen Metallband bestehen und daß an der einen Längskante des Schichtgebildes das Metallband über die Isolierstoffschicht vorsteht, während an der anderen Längskante die Isolierstoffschicht über das Metallband vorsteht, derart, daß bei der Umhüllung der Kabelseele mit diesem Schichtgebilde sich die Längskanten des außenliegenden Metallbandes an einer Stelle des Kabelseelenumfangs überlappen und sich die Längskanten der innenliegenden Isolierstoffschicht an einer zur Überlappungsstelle der Metallbandlängskanten benachbarten Stelle überlappen.

Beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung dient somit dem verbesserten Wärmeschutz die Verwendung eines wärmeisolierenden Kunststoffs als Beschichtungsmaterial für die Metallfolie. Die Flexibilität des Kabels wird dadurch erhöht, daß an der Nahtstelle das Schichtgebildc nur doppelt übereinanderliegt, während bei dem bekannten Kabel sich an dieser Stelle eine dreifache Schichtung ergibt. Die besondere Kantenausbildung führt zu erhöhter Dichtigkeit der Nahtstelle und Sicherheit gegen eine eventuelle Verletzung der Innenleiter des Kabels durch die metallische Abschirmung.

Das verwendete Schichtgebilde besitzt also eine überlappte Längsnaht. Die Wärmeschutzschicht und das Metallband sind derart seitlich versetzt zueinander angeordnet, daß sich ein relativ schmaler Streifen an der einen Längskante des Schichtgebildes ergibt, der nicht mit der Wärmeschutzschicht überzogen ist. Auf der anderen Längskante des Schichtgebildes

steht die Wärmeschutzschicht über die Kante des Metallbandes vor. Der aus der Wärmeschutzschicht bestehende Streifen und das Metallband sind im Bereich ihrer gemeinsamen Uberdeckungsfiäche fest miteinander verbunden. Diese Verbindung kann, wie an sich bekannt, z. B. dadurch erzielt werden, daß das Metallband mindestens auf einer Seite mit einem klebenden, thermoplastischen Copolymer oder mit einem Klebstoffaktivator wie Polyäthylenimin überzogen ist und daß das Isoliermaterial auf das so überzogene Metallband aufgebracht wird und sich durch hinreichend starke Erwärmung mit diesem verbindet (britische Patentschrift 886 417).

Bei der Herstellung eines Kabels unter Verwendung des vorgefertigten Schichtgebildes wird dieses um die Kabelseele derart herumgefaltet oder -gerollt, daß im Innern die Wärmeschutzschicht liegt. Die Längskante des Schichtgebildes, an der die Wärmeschutzschicht vorsteht, ist unter der Längskante angeordnet, an der der Metallstreifen vorsteht. Die Breite der Überlappung des Metallstreifens sollte nicht größer sein als die Breite der keinen Wärmeschutzschichtüberzug aufweisenden Metallbandkante.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Figuren näher erläutert.

Fig.l zeigt schematisch in einer Seitenschnittansicht das neue streifenförmige Schutzgebilde;

F i g. 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein unter Verwendung des in Fig.l dargestellten Schichtgebildes hergestelltes Kabel.

Gemäß Fig. 1 ist ein Streifen einer Metallfolie 1, die zur Abschirmung eines elektrischen Kabels geeignet ist, mit einem Streifen 2 aus einem Material, das zur Wärmeisolierung eines elektrischen Kabels geeignet ist, im Bereich der beiden Streifen gemeinsamen Überdeckungsfläche verbunden. Eine Längskante 3 des Streifens 2 steht über die Längskante 4 des Metallstreifens 1 vor, während die andere Längskante 5 des Metallstreifen 1 über die Längskante 6 des Isolierstreifens 2 vorsteht.

Fig. 2 zeigt eine Kabelseele herkömmlicher Ausführungsform mit mindestens einem isolierten metallischen Leiter, der von dem streifenförmigen Schichtgebilde gemäß F i g. 1 umgeben ist, das um die Kabelseele mit in Längsrichtung verlaufender Überlappungskante herumgewickelt ist. Der Isolierstreifen 2 befindet sich dabei auf der Innenseite, und die Längskante 5 des Metallstreifens 1 überlappt dessen zugehörige Längskante 4 im Bereich der Naht 18; die Längskante 3 des Isolierstreifens 2 verläuft darunter und überlappt deren gegenüberliegende Kante 6 an der Stelle 20. Ein Außenmantel 16 aus Kunststoff umgibt die geschirmte Kabelseele.

Die dem Isolierstreifen 2 abgewandte Oberfläche des Metallstreifens 1 wird vorzugsweise mit einem Überzug eines klebenden Materials versehen, durch welchen sich bei dem in Fig. 2 dargestellten Kabel eine Klebverbindung zwischen der metallischen Abschirmung 1 und dem Mantel 16 ergibt. Die Klebeverbindung bewirkt eine gute Abdichtung zwischen den überlappten Kanten der metallischen Abschirmung an der Naht 18. Eine dünne Schicht eines geeigneten Klebestoffes ist vorzugsweise auf die Längskante 3 des Isolierstreifens 2 im Bereich der Überlappungssteüe des Isolierstreifens (auf der dem Metallstreifen 1 zugewandten Seite) aufgebracht; der Klebstoff ist vorzugsweise ein druckempfindlicher Klebstoff, mit Hilfe dessen im Überlappungsbereich 20 des in F i g. 2 dargestellten Kabels eine Klebeverbindung hergestellt wird. Dieser Klebstoffüberzug schützt den Metallstreifen auch vor Oxydation, Korrosion und der Einwirkung mechanischer Kräfte.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Kabel überdeckt die Überlappungsstelle 20 wirksam die Kante 4 der Metallabschirmung und den Spalt 22, in welchem die metallische Abschirmung sonst der Seele des Kabels direkt gegenüberläge.

Das vorgefertigte Schichtgebilde kann beispielsweise durch Überziehen mindestens einer Seite einer Metallfolie mit einer dünnen Klebstoffschicht und durch Aufbringung einer Schicht aus wärmeisolierendem Stoff unter Anwendung der erforderlichen Wärme und des erforderlichen Drucks hergestellt werden. Demgegenüber kann lediglich (oder auch zusätzlich) ein Klebstoffüberzug auf die Wärmeschutzschicht aufgebracht werden. In einigen Fällen kann eine Wärmeschutzschicht lediglich durch Anwendung von Druck mit der metallischen Abschirmschicht verbunden werden, d. h., die Anwendung einer Klebstoffschicht entfällt.

Als Klebstoff kommen klebende thermoplastische Massen, wie ein Copolymer aus Äthylen und einer ungesättigten Carbonsäure mit Äthylenbindung, wie z. B. Äthylen und Acrylsäure, in Betracht. Diese Klebmasse liefert eine ausgezeichnete Verbindung zwischen der Wärmeschutzschicht und dem Metallstreifen. Diese Verbindung ist gegenüber Feuchtigkeit sehr widerstandsfähig und fällt, was noch wichtiger ist, auf Grund von beim Herumwickeln des Schichtgebildes in Längsrichtung um die Kabelseele auf die Klebverbindung ausgeübten, ungleichmäßigen Beanspruchungen nicht aus. Die Klebverbindung verhindert auch eine Verschiebung der Wärmeschutzschicht relativ zu der metallischen Abschirmung.

Vor Zusammenfügung zu dem Schichtgebilde kann die Metallfolie und/oder die Wärmeschutzschicht durch bekannte Verfahren behandelt werden, die die Klebfähigkeit steigern. Hier kommt Reinigen mittels mechanischer Vorrichtungen, Lösungsmittel oder Chemikalien in Frage, und ferner können die betreffenden Schichten mit Haftfestigkeitsaktivatoren behandelt werden.

Die für die Wärmeschutzschicht des Schichtgebildes verwendeten Stoffe haben neben hohem Wärmewiderstand eine hohe dielektrische Durchschlagsfestigkeit und einen Schmelzpunkt, der wesentlich höher als der Schmelzpunkt des Außenmantels aus Kunststoff liegt, mit dem die Kabelseele überzogen ist. Ein hoher Schmelzpunkt ist wichtig, da eine der Hauptaufgaben der Wärmeschutzschicht darin besteht, die Kabelseele vor einer Beschädigung durch während des Aufpressens des Außenmantels auftretende Wärme zu schützen. Beispiele für thermoplastische Massen, die für die Wärmeschutzschicht verwendet werden können, sind solche, die Polypropylen, Poly-(4-methylpenten) und Polyäthylenterephthalat enthalten. An Stelle der thermoplastischen Massen können, sofern erwünscht, auch andere Materialien für die Wärmeschutzschicht verwendet werden, wie z. B. Papier, das vorzugsweise acetyliert ist und damit eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit aufweist.

Die streifenförmigen Folien zur Abschirmung bestehen beispielsweise aus Aluminium, Kupfer, Kupferbronze, kupferplattiertem Stahl, mit Zinn überzogenem Stahl und galvanisiertem Eisen.

5 6

Nachfolgend werden noch einige Anwendungs- zugewandt ist. Somit überlappen sich die Metallbeispiele für das Schichtgebilde detailliert beschrie- bandkanten in dem Bereich, in dem sich keine ben. Schicht befindet. Der überstehende Teil der Schicht B e i s D i e 1 I ^raS^l ^^^er ^^e Metallüberlappung hinaus und bewirkt

5 somit eine vollständige Isolierung der Kabelseele von

Eine Uberzugsschicht aus einem Copolymer aus der Metallabschirmung. Ein Mantel aus Polyäthylen

Äthylen und 8 Gewichtsprozent Acrylsäure wird mit etwa 2,5 Gewichtsprozent Ruß wird auf die

durch Fließpressen auf einen etwa 0,2 mm dicken metallische Abschirmung aufgebracht.

Aluminiumstreifen aufgebracht. Auf diese Schicht . .

wird ein dünner Überzug aus Polyäthylenimin auf- io Beispiel 11

gebracht. Auf das so überzogene Aluminiumband Statt des Streifens aus Polyäthylenterephthalat in

wird dann ein Streifen einer etwa 0,13 mm dicken Beispiel I wird ein Streifen mit einer Dicke von etwa

Polyäthylenterephthalat-Schicht derart aufgebracht, 0,13 mm verwendet, der aus folgenden Materialien

daß er 12,7 mm über die eine Längskante des Metall- besteht:

Streifens vorsteht und daß der Metallstreifen an der 15 _a) isotaktisches Propylen

gegenüberliegenden Längskante 9,5 mm über die j

Schicht vorsteht. Das Aufbringen der Schicht erfolgt ,. _ , ., , , ,

in einer hydraulischen Presse bei einer Temperatur ^b) Poly-(4-methylpenten)

von etwa 140° C und einem Druck von etwa °der

7 kg/cm² etwa 1 Minute lang. Das Schichtgebilde 20 c) acetyliertes Papier,

wird in der Presse abgekühlt und dann heraus- _ . . , _„

genommen. " Beispiel III

Das so hergestellte Schichtgebilde wird um eine Als wärmeisolierendes Material werden Poly-(4-

Kabelseele in Längsrichtung so herumgewickelt, daß methylpenten)-Fasern an Stelle der Polyäthylen-

die Polyäthylenterephthalat-Schicht der Kabelseele 25 terephthalat-Schicht verwendet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

1. Elektrisches Kabel mit einer mindestens einen elektrisch isolierten, metallischen Leiter enthaltenden Kabelseele, einer diesen umgebenden, aus einem Isoliermaterial bestehenden Wärmeschutzschicht, einer diese Schutzschicht umgebenden Metallabschirmung und einem die Metallabschirmung umgebenden, äußeren Kunststoffmantel, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeschutzschicht und die Metallabschirmung aus einem an sich bekannten und in an sich bekannter Weise in Längsrichtung der Kabelseele aufgebrachten streifenförmigen Schichtgebilde (1, 2) aus einer Isolierstoffschicht (2) und einem fest mit dieser verbundenen Metallband (1) bestehen und daß an der einen Längskante des Schichtgebildes (1, 2) das Metallband (1) über die Isolierstoffschicht (2) vorsteht, während an der anderen Längskante die Isolierstoffschicht (2) über das Metallband (1) vorsteht, derart, daß bei der Umhüllung der Kabelseele mit diesem Schichtgebilde (1, 2) sich die Längskanten (4, 5) des außenliegenden Metallbandes (1) an einer Stelle (18) des Kabelseelenumfanges überlappen und sich die Längskanten (3, 6) der innenliegenden Isolierstoffschicht (2) an einer zur Überlappungsstelle (18) der Metallbandlängskanten (4, 5) benachbarten Stelle (20) überlappen.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliermaterialstreifen (2) aus Polyäthylenterephthalat besteht.

3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliermaterialstreifen (2) aus Polypropylen besteht.

4. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliermaterialstreifen (2) aus Poly-(4-methylp^nten) besteht.

5. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliermaterialstreifen (2) aus azetyliertem Papier besteht.

6. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (1) aus Aluminium besteht.

7. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Verbindung des zur Abschirmung dienenden Metallbandes (1) mit der wärmeisolierenden Isolierstoffschicht (2) mittels einer auf das Metallband (1) aufgebrachten klebenden Zwischenschicht herbeigeführt ist.

8. Kabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Abschirmung dienende Metallband (1) beidseitig mit einer Klebstoffschicht überzogen ist.