DE1690782C3 - Abgeschirmtes elektrisches Kabel und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß nur der Mittelabschnitt des überzogenen Bandes vor dem Aufspritzen des Polyäthylenmantels auf das Band erhitzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß der Mittelabschnitt des überzogenen Bandes dadurch erhitzt wird, daß man ihn einer oxydierenden Flamme aussetzt

9. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet daß ein Trennmittel nur auf einen Umfangsabschnitt des metallischen Bandes gegenüber den überlappten Kanten aufgebracht wird, um die Hafieigenschaften dieses Abschnittes des Übcrzugsmaterials herabzusetzen, ohne dabei die guten Hafteigenschaften des Oberzugsmaterials entlang den überlappten Kanten zu beeinflussen, und daß der Außenmantel aus Polyäthylen anschließend aufgespritzt wird.

Die Erfindung betrifft ein abgeschirmtes elektrisches Kabel der im Oberbegriff des Patentanspruchs I angegebenen Art.

Telefonkabel dieser Bauart sind als Alpcth-Kabel bekanni und in der Abhandlung von F. W. Horn und RB Ramsey »Bell system cable sheath problems and designs« in AIEE PROCEEDINGS, 1951, Bd. 70. beschrieben. Bei solchen Kabeln ist das metallische Band zweckmäßig in Querrichtung gewellt, wodurch das fertige Kabel besser und besonders ohne Ausbeulen oder Bruch der Absrhirmlage biegsam ist. Der Außenmantc! besteht vorzugsweise aus Polyäthylen und wird bei erhöhter Temperatur über die rohrförmige Absrhirmung gezogen. Diese Temperatur liegt z. B. bei Polyäthylen mit hohem Molekulargewicht und bei Ziehgeschwindigkeiten von 15 m/min und mehr im Bereich von 204 bis 232° C. Bei Abkühlung des gezogenen Außenmantels z*eht sich das Polyäthylen zusammen und preßt die rohrförmige Abschirmung fest auf den Kabelkern. Bei üblichen Kunststoff-Telefonkabeln, bei denen die Isolation auf den Leitern aus einem Kunststoff wie Polyäthylen besteht, verwendet man seit Jahren Aluminiumband als Abschirmmaterial, z. B. ein quergewelltes Aluminiumband mit einer Dicke von 0.20 mm (8 mil), über das ein Polyäthylenmantel mit einer Dicke von etwa 2,03 mm (80 mil) gezogen ist, der auf dem Aluminium nicht haftet. Bei seiner Abkühlung von 204 auf 2b.7"C, die von der Außenfläche des Mantels in Einwärtsrichtung voranschreitet kontrahiert das Polyäthylen um 21 Volumprozent, und die resultierende Schrumpfung des Mantels drückt das Polyäthylen dicht auf die gewellte Oberfläche des gefalteten Bandes und bewirkt, daß die rohrförmige Abschirmung durch das gegenseitige Gleiten der sich überlappenden Bandkanten teilweise zusammenschrumpft bis sie durch den eingeschlossenen Kabelkern abgefangen wird. Bei diesem Schrumpfvorgang preßt sich die äußere überlappende Kante des gefalteten Bandes nach außen in den Kunststoffmantel ein, wodurch der Mantel längs der Bandkante dünner wird. Ein solches Dünnerwerden ist aber unerwünscht.

Aus der US-PS 3 087 007 ist bekannt, dieses Dünnerwerden durch die Anwendung eines Überbrückungsbandes zu vermindern oder zu verhindern, das in Längsrichtung über den sich überlappenden Bandkanten liegt.

Das Überbrückungsband bewirkt jedoch keine hermetische Abdichtung an den sich überlappenden Kanten. Bei einer Beschädigung des Mantels durch Blitzeinschlag oder mechanische Einwirkung kann also zwischen den sich überlappenden Kanten Feuchtigkeit in den Kabelkern eindringen.

Es ist auch bekannt, zum Verbessern der Korrosionsbeständigkeit des Mantels einen klebenden Spezial-Polyäthylenfilm auf einer oder beiden Seilen des metallischen Bandes vorzusehen. Das dafür verwendete Polyäthylen enthält reaktive Carboxylgruppen, die am metallischen Band und am darüberliegenden Polyäthylenmantel stark haften. Das so beschichtete Aluminiumband ist gegenüber Korrosion sehr beständig. Zusätzlich verhindert der klebende Polyäthylenfilm das Eindringen von Feuchtigkeit in den Kern des Kabels, indem er die Naht an den sich überlappenden Kanten des mit Polyäthylen überzogenen Abschirmbandes abdichtet. Die Beständigkeit dieser Kabelkonstruktion gegen das Eindringen von Feuchtigkeit wird noch dadurch verbessert, daß der äußere Polyäthylenmantel an das abschirmende Band, das mit dem klebenden Polyäthylen überzogen ist. durch Anwendung einer ausreichend hohen Ziehtemperatur und eines ausreichend hohen Druckes angesiegelt wird. Dabei ergibt sich noch der zusätzliche Vorteil, daß eine solche Kabelkonstruktion bei wiederholter Biegung bessere mechanische Festigkeit und eine verbesserte Lebensdauer zeigt.

Bei dem beschriebenen bekannten Kabel oesteht also zwischen dem äußeren Polyälhylenmantel und dem Abschirmband über deren gesamter Berührungsfläche eine innige Bindung. Diese feste Haftung erschwert nun aber die Anbringung des Kabelendverschlusses, wo ein Erden des metallischen Abschirmbandes erfolgen muß, und auch das Verspleißen zweier Kabclstücke. Zum elektrischen Anschließen der Abschirmung muß nämlich der Kunststoffmantel von der metallischen Abschirmlage abgetrennt werden, was bei der gegebenen festen Haftung dieser Schichten aneinander sehr mühevoll und schwierig ist.

Es zeigt sich also, daß die Forderung, eine absolute Beständigkeit des Kabels gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und gute mechanische Festigkeit und Lebensdauer zu erreichen, in gewissem Widerspruch zu der gleichzeitigen Forderung steht, den Kunststoffaußenmantel leicht von der Abschirmlage abtrennen und letztere erden zu können.

Die Herstellung eines Kabels mit einer etwas weniger innigen Bindung /wischen dem Mantel und der Abschirmung macht das Erden an den Kabelenden einfacher und erleichtert auch das Spleißen von Kabeln, verringert jedoch die absolute Beständigkeit gegenüber dem Eindringen von Feuchtigkeit, die sich nur dann erreichen läßt, wenn die Naht des länssgefalteten Abschirmbandes abgedichtet und der darüberliegende Polyäthylenmantel fest mit der Abschirmungslage verbunden wird, besonders an der abgedichteten Naht der Abschirmungslage.

Durch die Erfindung soll nun ein Kabel geschaffen werden, welches gleichzeitig die beiden genannten Forderungen erfüllt, also eine absolute Beständigkeit gegenüber dem Eindringen von Feuchtigkeit in den Kabelkern und gute mechanische Festigkeit bei gleichzeitig leichter Abtrennbarkeit des Außenmantels von der Abschirmungslage zum Zwecke des Erdens bzw. Verspleißens von Kabelenden erreicht.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt dadurch, daß das abgeschirmte elektrische Kabel in der aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ersichtlichen Weise ausgebildet wird.

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgen.äßen Kabels ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die ErHadung betrifft ferner Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen Kabel, die sich aus den entsprechenden Ansprüchen ergeben. Bei dem erfindungsgemäßen Kabel ist eine feste Haftung zwischen dem Außenmantel und der darunterliegenden Abschirmlage ίο auf den Bereich der Berührungsfläche über und neben der abgedichteten Naht des gefalteten Metallbandes beschränkt, während über den Rest der Fläche zwischen dem Außenmantel und dem mindestens auf seiner Außenseite mit einem am Metall gut haftenden Pofyäthylen überzogenen Abschirmband keine feste Haftung vorliegt, so daß der Außenmantel leicht abstreifbar bleibt".

Die Erfindung wird erläutert mit Bezug auf die Zeichnung. Hierin zeigt

so F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer kurzen Länge des erfindungsgemäß hergestellten abgeschirmten und ummantelten Kabels, wobei der Mantel zum Freilegen der Innenkonstruktion zurückgeschnitten ist, F i g. 2 einen Querschnitt, im Vergleich zu F i g. 1 in »5 größerem Maßstab, durch ein überzogenes metallisches Band, das zur Herstellung der Abschirmlage in dem Kabel verwendet wird,

F i g. 3 einen Querschnitt durch das Kabel nach Fig. 1, im wesentlichen entlang der Schnittlinie 3-3, und in etwas vergrößertem Maßstab.

F i g. 4 eine schematische Darstellung, die zeigt, wie

das mit einem stark klebenden Polyäthylen überzogene metallische Abschirmband behandelt werden kann, um die Haftung während der Herstellung des Kabels selektiv zu steuern,

F i g. 5 einen Teilquerschnitt durch einen Kabelmantel zur Darstellung einer anderen Möglichkeit der selektiven Steuerung der Haftung des Polyäthylenmantels an der Abschirmlage und

♦o F i g. 6 eine schematische Ansicht zur Darstellung einer Möglichkeit des Hersteilens der Konstruktion nach F i g. 5.

Gemäß F i g. 1 enthält der Kabelkern 11 eine Vielzahl von isolierten Leitern, z. B. paarweise angeordnete ♦5 kunststoffisolierte Drähte. Der präzise Aufbau des Kabelkerns ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich, und eine weitere Beschreibung ist zum Verständnis dieser Erfindung nicht erforderlich. Den Kabelkern schließt die Abschirmung 12 ein, die aus einem quer gewellten metallischen Band besteht, das sich in Längsrichtung mit dem Kabelkern erstreckt und in die Form eines Rohres um den Kern gefaltet ist, wobei sich die Längskantoi des Bandes jeweils um ein kurzes Stück überlappen, wie es dargestellt ist. Über der rohrförmigen Abschirmlage liegt ein gezogener Mantel 13 aus Polyäthylen. Vor dem Falten um den Kabelkern wurde das metallische Band 12, vorzugsweise auf beiden Seiten, mit einem Film aus einem klebenden Polyäthylen, das reaktive Carboxylgruppen enthält, vorüberzogen. Dieses Überzugsmaierial hat die Fähigkeit, auf dem metalisehen Band und auch auf dem Polyäthylenmantel 13, der über die Abschirmlage gezogen ist, eine feste klebende Bindung zu entwickeln. Einzelheiten des überzogenen metallischen Bandes 12 werden in anderen Figuren der Zeichnung offenbart. Das Ausziehen des Polyäthylens über dem gefalteten Abschirmband, was unter Hitze und unter Druck erfolgt, bewirkt eine hermetische Abdichtung zwischen den sich überlappenden

Kanten des überzogenen Bandes und eine feste Haftung des Polyäthylenmantels an der Abschirmung in dem Flächengebiet über und an der abgedichteten Naht. Dieses Flächengebiet, das sich zwischen den in F i g. 1 gezeigten Längenmarken A und B erstreckt, ist vorzugsweise auf weniger als die Hälfte der Peripherie oder des Umfanges an der Berührungsfläche begrenzt. An der zur Erläuterung gezeigten Ausführungsform beträgt die Umfangserstreckung der festen Haftung etwa ein Viertel des Umfanges.

Durch die Behandlung in der im folgenden beschriebenen Weise wird zwischen dem extrudierten Mantel und der metallischen Abschirmung an der Berührungs fläche über dem übrigen Teil des Umfanges eine gesteuerte geringere Haftung erreicht, wobei diese Flä- *5 ehe in Fi g. 1 durch den Pfeil 15 gezeigt wird. Das Ergebnis ist eine Kabelkonstruktion, bei der die Naht an den sich überlappenden Kanten des Abschirmbandes hermetisch abgedichtet ist und bei der der eingeschlossene Polyäthylenmantel über der Naht und an deren »° beiden Seiten noch für eine begrenzte Strecke in Umfangsrichtung fest an der Abschirmung anhaftet. Auf dem übrigen Teil des Umfanges haftet der Polyäthylenmantel weniger fest an der Abschirmlage an, wodurch das Abziehen des Mantels in diesem Gebiet erleichtert »5 wird, um damit das metallische Band für einen elektrischen Anschluß freizulegen.

F i g. 2 ist in vergrößertem Maßstab ein Querschnitt durch ein überzogenes metallisches Band, das sich zur Verwendung bei der Herstellung der Abschirmlage eignet. In F i g. 2 ist das metallische Band 21 auf beiden Seiten mit Filmen aus Polyäthylenmaterial überzogen. Zum Zwecke der Erläuterung sind die Stärken des metallischen Bandes und der Überzugsschichten übertrieben dargestellt. In der Praxis kann ein Abschirmband aus Aluminium eine Dicke von Viooo bis "Viooo Zoll und die filmartige Überzugsschicht eine Dicke von Viono bis Viooo Zoll haben. Das an den beiden Kanten des Bandes in den mit 23 und 24 bezeichneten begrenzten Flächen befindliche Überzugsmaterial 22 ist Polyäthylen, das eine reaktive Carboxylgruppe enthält, welche die Eigenschaft besitzt, gegenüber dem metallischen Band, gegenüber sich selbst an den überlappten Kanten des Bandes und auch gegenüber dem Polyäthylenmantel, wenn dieser über das Kabel gezogen ist, eine feste Haftung zu entwickeln. Das im Mittelabschnitt 26 des Bandes befindliche Überzugsmaterial 25 hat eine gesteuerte geringere Fähigkeit gegenüber dem metallischen Band and gegenüber dem Polyäthylenmantel, der über die Abschirmlage gezogen wird, eine feste Haftung zu 5< > entwickeln.

F i g. 3 ist ein quer durch das Kabel nach F i g. 1 genommener Querschnitt wobei die Stärke des metallischen Abschirmbandes und der auf diesem befindlichen Überzugslagen zum Zwecke der Erläuterung vergrö-8ert ist. Wie im obigen erklärt wurde, hat der Filmüberzug an den Kanten des metallischen Bandes die Fähigkeit zwischen den überlappenden Kanten des gefalteten Bandes und gegenüber dem Polyäthylenmantel in dem Gebiet über der Naht und auf beiden Seiten für &o eine begrenzte Strecke in Umfangsrichtung eine feste Haftung zu entwickeln. Dies führt zu einer hermetischen Abdichtung an der Längsnaht des gefalteten Ab schirtnbandcv Der im Mittelabschnitt des metallischen Bandes befindliche Filmüberzug hat eine gesteuerte geringere Fähigkeit, im Bereich der Umfangserstreekung 15 der rohrförmigen Abschirmung gegenüber dem Polyäthylenmanicl eine Haftung zu entwickeln. Während somit vorzugsweise eine Haftung des Filmüberzuges gegenüber dem metallischen Band und gegenüber dem darüberliegenden Mantel in diesem Gebiet besteht, ist diese Haftung entlang der Naht der Abschirmlage geringer. Als Folge hiervon wird das Abziehen des Polyäthylens vom Mittelabschnitt des metallischen Bandes, wenn man dieses elektrisch anschließen will, erleichtert. Dabei besteht nur eine geringe Gefahr, daß man das Polyäthylen von dem metallischen Band entlang der Naht an den sich überlappenden Kanten abzieht.

Das in F i g. 2 gezeigte vorüberzogene metallische Band läßt sich durch Extrudieren oder Aufziehen der Polyäthylenfilme auf das Band herstellen. Während dieses Extrudierens kann Polyäthylen mit begrenzter Klebewirkung auf den Mittelteil des Bandes und stark klebendes Polyäthylen kann auf die beiden Kantenabschnitte des Bandes aufgespritzt werden.

Alternativ kann stark klebendes Polyäthylen über der gesamten Breite des metallischen Bandes aufgespritzt werden, und der Mittelabschnitt des Bandes wird dann behandelt, um seine Klebewirkung selektiv herabzusetzen. Es wurde gefunden, daß die Klebkraft eines Überzuges aus Polyäthylen mit einem Gehalt an reaktiven Carboxylgruppen auf dem metallischen Abschirmband mit Hilfe einer oxydierenden Flammenbehandlung stark reduziert werden kann. Offensichtlich wird die zum Entwickeln starker Klebewirkungen erforderliche Fähigkeit der Carboxylgruppen durch eme solche Behandlung geschwächt. Wenn man den Mittelteil eines Aluminiumbandes, das mit Polyäthylen überzogen ist, welches reaktive Carboxylgruppen enthält, mit einer oxydierenüen Flamme behandelt und dann dieses Band als Abschirmband für ein Kabel verwendet. kann man eine ausgezeichnete Abdichtung in der Naht selbst und gegenüber dem auf die Abschirmlage aufgespritzten Polyäthylenmantel erreichen. Trotzdem vermeidet man eine solche feste Haftung zwischen dem Mantel und demjenigen Teil des Abschirmbandes, das mit der Flamme behandelt worden ist. Zum Beispiel kann man bei einem mn Polyäthylen geschützten Aluminiumband, das 76 mm breit ist, den Mittelabschnitt des Bandes mit der Flamme behandeln und den Kanten auf beiden Seiten des Bandes die ursprüngliche Fähigkeit des Filmes belassen, an dem Aluminium, an sich selbst wie auch an dem Außenmantel aus Polyäthylen anzuhaften. Die Flammbehandlung des Mittelteils des mit dem Film überzogenen metallischen Bandes kann beim Einlauf des Bandes in die Vorrichtung erfolgen, in der das Band um den Kabelkern gefaltet wird, wie es Fig.4 2eigt- Alternativ kann das Band auf Wunsch auch vorbehandelt werden, um die Klebeeigenschaft des Mittelabschnittes des Bandes zu begrenzen.

Ebenso ist es möglich, durch die Verwendung eines geeigneten Trennmittels, wie z. B. eines Pigmentes, wie Talkum, oder eines Öles, wie z. B. Silikonöl. das Gebiet der festen Haftung zwischen der abgedichteten Abschirmung und dem auf diese aufgespritzten Polyäthylenmaiitel zu begrenzen. Wenn der Kabelkern mit dem es einhüllenden, in Längsrichtung gefalteten metallischen Band, das mit dem reaktive Carboxylgruppen enthaltenden Polyäthylen überzogen ist. mit obenliegender Bandnaht in den Extruder eingeführt wird, wie es F i g. t> zeigt kann Talkum oder ein anderes Trennmittel auf die untere Hälfte oder drei Viertel des Umfanges des Kabelkemes aufgestaubt oder aufgestrichen werden, gerade bevor der Kern zum Aufbringen des äußeren Polyäthylenmamds in den Extruder einläuft. Bei richtigen Temperatur- und Druckbedingungen

führt dies zu einem Abdichten der Naht und einer festen Bindung auf der oberen Hälfte oder dem oberen Viertel des Kernumfanges an der Berührungsfläche zwischen der Abschirmung und dem Mantel. Gleichzeitig bleibt aber ein verhältnismäßig einfaches Abslreifen der unteren Hälfte oder der unteren drei Viertel des Mantels möglich. Diese Kabelkonstruktion wird in F i g. 5 in einem Teilschnitt gezeigt. Dabei ist 3t das überlappende und mit dem Film überzogene metallische Band, welches den Kabelkern einschließt, 13 ist der extrudierte Polyäthylenmantel, und 32 stellt den dünnen Überzug aus dem Trennmittel dar. Das Trennmittel, das nur zum Zweck der Darstellung mit übertriebener Dicke gezeigt wird, erstreckt sich nicht über die etwa ein Viertel des Umfanges ausmachende Ober

seite der rohrförmigen Abschirmlage und sichert damii eine feste Haftung des Polyäthylenmantels 13 auf dei Abschirmlage an der Längsnaht und für eine begrenzte Strecke in Unifangsrichtung auf beiden Seiten diesel Längsnaht. Silikonöl, eine Silikonölemulsion in Wassei oder eine Talkumdispersion in einem Öl können in ähu ücher Weise als Trennmittel aufgebracht werden, un die gleichen Ergebnisse zu erzielen. Natürlich könnt« das Lösemittel durch Aufstauben, Aufbürsten oder Auf streichen auch auf den Mittelabschnitt derjenigei Oberfläche des mit dem Film überzogenen metallische) Bandes aufgebracht werden, der vor dem Auffalten de Bandes um den Kabelkern die Außenseite der rohrför migcn Abschirmlage bildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche: 1

1. Abgeschirmtes elektrisches Kabel mit einem metallischen längsgefalteten Band, dessen Längskanten unter Bildung einer rohrförmigen, metallischen Abschirmlage überlappen, und mit einem Außenmantel aus einem isolierenden Kunststoffmaterial, der die rohrförmige Abschirmlage umgibt und dicht einschließt, dadurch gekennzeichnest, _da0 der Kunststoffmantel sum Abdichten der Überlappung entkng seiner überJappendeu Kanten und auf deren beiden Seiten für ein begrenztes Stück in Umfangsrichtung fest an der Abschirmlage anhaftet, und der Kunststoffmantel auf dem übrigen Teil seines Umfanges eine gesteuerte geringere Haftung an der Abschirmlage aufweist, um das Abstreifen des Kunststoffes von der Abschirmlage in einem Gebiet zu vereinfachen, das von dem abgedichteten, überlappten Gebiet ao entfernt ist.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel aus Polyäthylen hergestellt ist und das metallische Abschirmband ein Aluminiumband ist, mindestens auf die Außenseite die- as ses Bandes ein Überzug eines Copolymers von Äthylen mit Monomeren, die Carboxylgruppen enthalten, aufgebracht ist, und ein Trennmittel zwischen die metallische Abschirmlage und den Polyäthylenmantel über einem überwiegenden Teil des Umfanges eingebracht ist. mit Ausnahme an der Längsnaht der Abschirmlage und für eine begrenzte Strecke in Umfangsrichtung auf den beiden Seiten der Naht.

3. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmittel ein Silikonöl, vorzugsweise in der Form einer Emulsion desselben in Wasser oder Talkum, vorzugsweise in der Form einer Dispersion desselben in öl. ist.

4. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da· durch gekennzeichnet, daß das metallische Abschirmöand ein Aluminiumsireifen ist. auf dessen beide Seiten Überzüge aus einem Copolymer von Äthylen mit Monomeren, die Carboxylgruppen enthalten, aufgebracht sind.

5. Verfahren zum Herstellen des abgeschirmten elektrischen Kabels nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß nur der Mittelabschnitt eines überzogenen metallischen Bandes behandelt wird, um die Hafteigenschaften des Überzugsmaterials entlang der Mitte des Bandes zu reduzieren, ohne dabei die hohen Hafteigenschaften des Überzugsmaterials entlang den längsgerichteten Kantenabschnitten des Bandes zu beeinflussen, daß das überzogene Band in Längsrichtung auf solehe Weise gefaltet wird, daß sich seine Längskanten überlappen, und daß ein Außenmantel aus Polyäthylen über das so gefaltete Band extrudiert wird, wobei sich entlang des überlappten Abschnittes eine hohe Haftung des Mantels an der Abschirmlage und gegenüber dem überlappten Abschnitt eine geringere Haftung des Mantels an der Abschirmlage einstellt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Band aus Aluminium hergestellt wird und auf mindestens einer Seite mit einem Copolymer von Äthylen mit Monomeren, die Carboxylgruppen enthalten, überzogen wird.

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