DE1931230U - Elektrisches leitungskabel. - Google Patents

Description

ϊ, Dr. Ing. A-Weickmann, Dipl.-IncRWeickmann Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Patentanwälte 8 MÜNCHEN 27, MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 483921/22 DCW OaSe 10025"S¹

The Dow Chemical Company, Midland, Michigan/USA

Elektrisches Leitungskabel

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Leitungskabel. Insbesondere befaßt sie sich mit elektrischen Leitungskabeln, in denen ein Metallelement fest mit einem Kunststoffbestandteil des Kabels verbunden ist.

Bei einer Ausführungsform eines. Kabels, bei der eine metallische Abschirmung zwischen einem isolierten Kern und einem äußeren Kunststoffmantel vorgesehen ist, soll erfindungsgemäß die metallische Abschirmung sowohl mit dem inneren Kern als auch mit dem Äußenmantel festhaftend verbunden sein. Bei einer anderen Ausführungsform eines Kabels, bei der ein elektrisch leitender Mantel um eine Metallabschirmung herumgelegt ist, nämlich zum Zwecke des Schutzes gegen Streuströme, sind erfindungsgemäß

der leitende Mantel und die Metallabschirmung festhaftend miteinander verbunden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest die Grenzschicht des Kunststoffteils, die an die gemeinsame Fläche zwischen Kunststoff und Metall angrenzt, ganz oder teilweise aus einem thermoplastischen Polymeren von Äthylen und einer äthylenisch ungesättigten Karbonsäure gebildet» Natürlich kann der Kunststoff selbst aus diesem Haftungsvermittelnden Äthylenpolymeren bestehen, so daß die Grenzschicht aufgrund der Konsistenz der Kunststoffhauptmasse die haftvermittelnde Eigenschaft ohnehin besitzt. Alternativ kann auch eine Schicht des Äthylenmischpolymeren der oben angegebenen Art zwischen das Metall und einen herkömmlichen Kunststoff eingebracht sein, wobei dann das Äthylenmischpolymere zwischen das Metall einerseits und den Kunststoff andererseits eingebettet ist. Es spielt dann keine wesentliche RoIIe₅ ob die Schicht des Äthylenmischpolymeren 'verhältnismäßig dick ist und selbst einen Aufbauteil des Kabels darstellt oder ob sie verhältnismäßig dünn ist und einen Klebstoff zwischen Metall und nichtmetall ausschließlich darstellt.

Die beiliegenden Figuren erläutern die Erfindung. Es stellen dar s ■

Figur 1 das Ende eines teilweise abisolierten einfachen Metalleiters mit Isolationsmantel

3 - . ■ ■ ' I

ligur 2Α das Ende eines teilweise abisolierten dreiphasigen Starkstromkabels mit Metallabschirmung und äußerem Kunststoffmantel

Figur 2B einen Querschnitt durch das Kabel gemäß Figur 2A

ligur 3 die Ansicht eines teilweise abisolierten Endes eines Fernmeldekabels mit einer Vielzahl γοη Leiterpaaren im Kern, einer Metallabschirmung und einem äußeren Kunststoffmantel -

Figur 4 die Ansicht eines teilweise abisolierten Fernmeldekabels mit einer Vielzahl von Leiterpaaren im Kern, einem extrudierten inneren Kunststoffmantel, einer metallischen Abschirmung und einem äußeren Kunststoffmantel -

Figur 5 das Ende eines Unterwasserkabel mit einem tragenden Kern, einem isolierten elektrischen Leiter, einer metallischen Abschirmung und einem äußeren Kunststoffmantel " '

Figur 6 ein teilweise abisoliertes Stück Kabel mit gerillter Metallabschirmung und einem leitenden äußeren Kunststoffmantel _: . - ■

In Figur 1 ist ein einfacher kunststoffüberzogener Leiter dargestellt, der für Starkstromübertragung oder Fernmeldezwecke, beispielsweise in Luftfahrtausrüstungsgeräten/ vervtfendet werden kann. Man· erkennt in dieser Figur T einen. ".. Leiter aus Metall guter Leitfähigkeit, beispielsweise -.

einen monofilen oder einen zusammengesetzten Draht aus Kupfer, verzinntem. Kupfer, Aluminium oder Stahl mit einem Metallüberzug guter elektrischer leitfähigkeit« Dieser Draht ist mit einem Mantel 12 aus Polyvinylchlorid, Polyäthylen oder einem anderen Athylenpolymeren oder- dergleichen überzogen. Erfindungsgemäß ist der Plastikmantel 12 festhaftend mit dem metallischen Leiter 11 in der gemeinsamen Kontaktfläche 13 verbunden. Es könnten natürlich auch zwei und mehr Drähte 11 innerhalb des Isoliermantels 12 verlaufen, von denen jeder mit dem Isoliermantel 12 in der Berührungsfläche 13 festhaftend verbunden ist.

Die Figuren 2A und 233 zeigen ein typisches dreiphasiges Starkstromkabel. Die Metalldrähte 21, die monofil oder aus mehreren Einzeldrähten gewickelt sein können, bestehen gewöhnlich aus Kupfer oder Aluminium und sind einzeln isoliert, gewöhnlich mit einem extrudierten plastiküberzug 22 aus Polyvinylchlorid, Polyäthylen oder Gummi":, manchmal auch mit imprägniertem Papier. Zwischenräume 23 sind mit Hanf, Kunststoffschaum oder dergleichen gefüllt, so daß insgesamt ein im wesentlichen kreisförmiger Kern vorliegt. Dieser Kern ist in eine Metallabschirmung 24 eingewickelt, welche aus jedem beliebigen biegsamen Metall bestehen kann, beispielsweise aus Blei, Kupfer oder Aluminium. Biegsam wird hier verstanden im Sinne von bleibender

Verformung. Vorzugsweise verwendet man als metallische Abschirmung ein nahtloses Rohr oder ein geschweißtes oder ein gelötetes Rohr. Der äußere Mantel 26 /besteht zweckmäßig aus extrudiertem Kunststoff, der mit der metallischen Abschir-. mung 24 in der gemeinsamen Kontaktfläche festhaftend verbunden ist. ---.-■"■ - .

Figur 3 zeigt ein typisches Fernmeldekabel für electrische Luftfahrtsausrüstung. In dem Kern:31 sind- viele paarweise zusammengehörige isolierte leiter zusammengebündelt in. einem IJmfassungsband 32 aus Polypropylen, Polyäthylenterephtalat oder dergleichen. Das so zusammengefaßte Bündel ^: ist in eine metallische Abschirmung 33 eingeschlossen, welche aus jedem beliebigen verformbaren Material, bespiels- .. weise Blei, Kupfer, Aluminium, Stahl, verkupfertem Stahl., zinküberzogenem Stahl, Weißblech .. oder sonstigem oberflächenbeschichtetem Metall oder aus rostfreiem Stahl bestehen kann. Yifiederum liegt die Abschirmung zweckmäßig in Form .. ■ eines nahtlosen Rohrs, eines geschweißten oder gelöteten-Rohrs oder .in Form eines längs einer zur Kabe!längsachse ■'. parallelen Achse gefalteten Bandes (siehe,Figur.-3) vor« Besonders gut faltbar, ist ein Aluminiumb.and. Bei Kabeln, deren Außendurchmesser größter ist als 19 mm ist .die Oberfläche üblicherweise gerillt. Ein äußerer Mantel.35,beispielsweise aus extrudiertem Polyäthylen, ist. erfindungs- ^: gemäß mit der metallischen Abschirmung 33 in der Kontakt-

fläche 34 festhaftend verbunden.

Es können natürlich zusätzliche zugübertragende Glieder in das Kabel eingebaut sein, so ein Trägerdraht aus-Stähl,-, der. zu dem abgeschirmten Leiterkern parallel verlaufen und gemeinsam mit diesem in einem äußeren Mantel 35 -eingeschlossen sein kann* In diesem Fall ist zweckmäßig auch der Trägerdraht aus Stahl festhaftend mit dem Kunststoffmantel verbunden.

In Figur 4 ist ein Fernmeldekabel für die Verlegung im .Ird- -. boden dargestellt. In dem inneren Kern 41 sind paarweise isolierte Drähte, z.B. Kupferdrähte mit Kunststoffüberzug durch ein Umfassungsband 42 aus Kunststoff gebündelt 5 das "Umfassung s band 42 entspricht dem in Figur 3 behandelten Umfassungsband 32. über dieses Umfassungsband ist ein nahtloser Kunststoffmantel 43 j beispielweise Polyäthylen, extrudiert... ..Eine Metallabschirmung 45 (z.B. aus längs gefaltetem Aluminium oder aus einem anderen Material entsprechend der Beschreibung zum Teil 33 der Figur 3) liegt an dem Kunststoffmantel 43 an j es folgt ein äußerer Mantel 47 aus Polyäthylen.. Erfindungsgemäß ist die metallische Abschirmung 45 sowohl mit dem inneren Kunststoffmantel 43 in deren gemeinsamer.Kontaktfläche 44 als auch mit dem äußeren Kunststoffmantel 47 in deren Berührungsfläche.46 festhaftend, verbunden.

Wenn gewünscht, kann eine Metallarmierung,., "beispielsweise aus Sth|a.ldrähten gebildet, eingebettet seinf man kann z.B. Stahldrähte in den äußeren Kunststoffmantel 47 einbetten. Zweckmäßig ist bei Vorhandensein einer Metallarmierung auch diese mit dem äußeren Kunststoffmantel erfindungsgemäß festhaftend verbunden. ■- .. .- _:

In Figur 5 erkennt man ein Unterwasserkabel mit einem Trägerkern, der aus Stahlprofilen zusammengesetzt ist. Um diesen ■ Trägerkern herum ist ein elektrischer Leiter 52 aus Kupfer oder Aluminium gelegt.. Der innere Isoliermantel 53 besteht vorzugsweise aus einem extrudierten Polyäthylenj über diesem befindet sich eine metallische Abschirmung- 55, z.B.. aus Kupfer oder Aluminium in Form eines längs gefalteten Bandes oder in anderer Form entsprechend der Beschreibung zu Teil 33 der Figur 3· Bin äußerer Mantel 57 besteht ebenfalls vorzugsweise aus extrudiertem Polyäthylen. Erfindungsgemäß ist die " metallische Abschirmung 55 mit dem inneren Mantel 53 in deren Berührungsfläche 54 und mit dem äußeren Mantel 57 in. der Berührungsfläche 56 festhaftend verbunden. . _

In Figur 6- ist ein Kabel dargestellt, dessen leitender Kern mit 61 bezeichnet ist. Das Kabelt kann für. Starkstrom aber auch für Fernmeldezwecke bestimmt sein. Der leitende Sern 61 ist mit einem Isoliermantel 62 "umgeben"! dieser ist in eine Metallabschirmung 63 eingeschlossen, die, wie gezeichnet, gerillt ist. Ein äußerer Mantel 65. aus einer, leitenden

Kunststoffmasse -umgibt die Metallabschirmung und ist mit dieser erfindungsgemäß in der Kontaktflache 64 gut haftend verbunden» ' ' _ " ·

Metallabschirmungen in Kabeln sind bisher meist ziemlich dickwandig ausgeführt worden, um ihnen die nötige .Festigkeit zu verleihen. Grundsätzlich kann man Abschirmungen der bisher angewandten Art auch bei Verwirklichung des erfindungsgemäßen Vorschlags anwenden^ andererseits erlaubt es aber der Erfindungsvorschlag, dank der guthaftenden Bindung zwischen dem Metall und den angrenzenden Kunststoff- , teilen relativ dünne Metallschichten zu verarbeiten. So kann z.B."eine dünne Metallfolie fest auf beiden Seiten vermittels eines haftfördernden Klebstoffes an der Innenseite mit einem inneren Kunststoffmantel und an der Außenseite mit einem äußeren Kunststoffmantel vereinigt werden, wobei die metallische Abschirmung ihre Festigkeit aus der Umgebung bezieht. Bei einer solchen Ausführungsform (Fig. 3 und 4) ist die Abschirmung 33 bzw. .45 aus einem Band gebildet, das zu einem dreischichtigen Laminat verarbeitet ist, nämlich einem Laminat aus einer dünnen Aluminiumfo-. lie zwischen zwei dünnen Schichten aus einem Mischpolymeren von Äthylen und ungesättigter Karbonsäure.. . " -

In bevorzugter Ausführung'des Erfindungsvorschlags verwendet man für die Metallabschirmungen 24, 33, 45 und 54 der Figuren 2, 3, 4 und 5> Aluminium- oder Kupferbänder oder

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Bänder aus anderem Metall, die auf einer vorzugsweise auf zwei Seiten mit dem Mischpolymeren aus Äthylen und.ungesättigter !Carbonsäure "beschichtet sind. Die Kunststoffbeschichteten Abschirmungsbänder werden um eine zur Längsachse des Kabels parallele Achse gefaltet, so daß sich ihre Ränder leicht überlappen. Da. die einzelnen Met.allbänder verhältnismäßig dünn sein können, ist es möglich, auch zwei oder mehrere von ihnen übereinanderzulegen, wobei die übereinander liegenden Bänder aus dep? gleichen oder verschiedenen Metallen bestehen können·; zweckmäßig sind dabei die Überlappungs- bzw. Nahtstellen der einzelnen Bänder-gegeneinander winkelversetzt weil auf solche Weise eine bessere Abdichtung erzielt wird. In dem-Unterwasserkabel z.B., das in Pigur 5 dargestellt ist, kann der isolierte Kern 53 zunächst durch ein längs gefaltetes Band aus beidseitig beschichteter dünner Aluminiumfolie und über diesem durch ein ebenfalls längs gefaltetes Bandaus dünner Stahlfolie abgeschirmt sein, wobei letztere einen haftvermittelnden Auftrag auf mindestens ihrer Außenseite hat; die Faltränder sind dabei zweckmäßig an. diametral einander gegenüberliegenden Stellen angeordnet! das Ganze ist in den äußeren Kunststoffmantel 57 eingeschlossen und durch . Hitzeeinwirkung zu einer Verbundstruktur vereinigt. Die äusseren Mäntel 26 _} 35, 47 und 57 werden vorzugsweise gebildet durch Extrudieren einer Polyäthylenmasse über der -jeweiligenmetallischen Abschirmung. Dabei genügt die Wärme der -extra- dierten Masse gewöhnlich, um die metallische Abschirmung

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mit den "benachbarten Kunststoffpartien zu verbinden und dadurch eine luftdichte, feuchtigkeitsbeständige und hochfeste Kabelkonstruktion aufzubauen. Die äußeren Kunststoffmantel 26, 35, 47 und 57 bestehen vorzugsweise aus einem, Äthylenpolymeren, welches die üblichen Stabilisierungsmittel und annähernd 2,5 Gew.-$ Kohlenstoffruß enthält, um so eine maximale Beständigkeit gegen ultraviolette Strahlung zu erreichen. Polyäthylen -wird gewöhnlich auch für die Isolationsschichten 12 und 22, für die Umfassungsbänder 31 und sowie für die Schichten 43 und 53 verwendet. Man benutzt hier bevorzugt ein Polyäthylen, das. die üblichen Stabilisierungsmittel enthält^ es kann.auch Kohlenstoffruß- enthalten, gewöhnlich kommt man jedoch ohne-Kohlenstoffruß aus und kann weiße Pigmente oder Farbstoffe zusetzen, letztere insbesondere dann, wenn eine Kennzeichnung erwünscht ist»

In der Äusführungsform eines Kabels gemäß Figur 6 ist der innere Isolationsmantel 62 gewöhnlieh Polyäthylen und der äußere leitende Hantel 65 gewönlich ein Ithylenmischpolymeres, gebildet aus einem ungesättigten Ester, bespielsweise ein Mischpolymeres, bestehend aus einem größeren Anteil Äthylen und einem kleineren Anteil, beispielsweise 5 bis :-■ etwa 30 G-ew.-^ eines niedrigen Alkylesters einer c^, β -äthylenisch ungesättigten Säure,. z.B. lthylacrylat| ein solches Polymeres kann mit einer großen Menge :Fällmittel versetzt

werden^ mani^ kann eine elektrisch leitende Masse erhalten, indem man 20 bis 50 G-ew.-$ von leitendem-Kohlenstoff zusetzt, z.B. Azetylenruß. Die metallische Abschirmung 6-5-"" wird bei solchen Kabeln vor der Verarbeitung, zweckmäßig mit einer leitenden Schicht belegt, welche Kohlenstoffruß, beispielsweise Azetylenruß und das Mischpolymere aus Ithy-Ieη und ungesättigter Karbonsäure enthält| diese !Belegung besorgt in dem fertigen Kabel, sowohl die guthaftende mechanische sJLs auch, die elektrisch leitende Verbindung 64 zwischen der Abschirmung und. dem elektrisch leitenden Kunststoffmantel. Es sind in einem derartigen Kabel nicht nur. Str^uströme und lokale Peldkonzentrationen zwischen der Abschirmung und dem Mantel ausgeschlossen, sondern es sind auch Korrosivströmungen ausgeschlossen, die von der Grenzzone zwischen der metallischen Abschirmung und den. anliegenden Kunststoffteilen des Kabels ausgehen könnten. Es gelingt deshalb, ganz ohne Rillen in.der.Metallabschirmung auszukommen oder jedenfalls mit nur sehr kleinen Rillen.

Wenn die Metallteile,, etwa der leiter 11 oder die Abseiiir-. mangen 24, 33, 43, 55 und 63 oder andere Substrate mit einem Bindemittel beschichtet werden, etwa dem als Haftvermittler bevorzugten Polymeren aus Ithylen und. einer .ungesättigten . Karbonsäure, ^rso trägt,, man die haftvermittelnde.Schicht in der Regel in einer Stärke-von O₉OQf bis 0,13 mm auf, und

zwar nach einer der bekannten Verfahrensweisen, z.B. Schmelzextrudieren, Pulveraufsprühen mit der Flammenoder Gaspistole! man kann auch einen zu beschichtenden Metallstreifen durch ein Fließbett von polymeren Seilchen führen, man kann eine in einem Lösungsmittel gebildete Lösung oder einen Schmelzfluß des Polymeren als einen dünnen Film über das Substrat' breiten. Im lalle von Metallbändern oder Metallröhren, die mit Polyathylenmänteln versehen .-werden sollen, kann man die haftvermittelnde Schicht in an sich bekannter Weise dadurch gewinnen, daß man das Metall mit dem Ithylenpolymeren belegt und das belegte Metall mit dem Kunststoff bei erhöhter Temperatur, zusammenbäckt. Ein Vorteil der Verwendung von Äthylen- äthylenisch ungesättigte Karbonsäure-Mischpolymeren, entsprechend den oben gegebenen Vorschriften, liegt darin, daß dieses Mischpolymere leicht.eine sehr gut haftende Verbindung mit dem Metall eingeht und dies bei gewöhnlichen, physikalischen Bedingungen und ohne große Abweichungen von der üblichen Kabelherstellungstechnik. Es ist auch nicht etwa eine besonders sorgfältige Reinigung oder Vorbehandlung der Metallfläche erforderlich. Eine ausgezeichnete Haftung wird selbst bei Metallflächen erreicht, die mit Öl verunreinigt sind. Um einen guten Verband zwischen Metall und Kunststoff zu_: gewinnen, ist es nur erforderlich, daß das haftvermittelnde Polymere die Unterlage benetzt, und dies kann man leicht dadurch erreichen, daß man.das Polymere in verflüssigtem Zustand unter Druck mit den Metallteilen in Verbindung bringt. Die Verbindung zwischen einem Polymeren

aus Ithylen und ungesättigter !Carbonsäure und den angrenzenden Teilen wird außerdem leicht dadurch erreicht, daß man das Polymere auf seinen Erweichungspunkt erhitzt, etwa auf eine Temperatur von 140⁰C und;darüber, wobei jedoch darauf geachtet werden muß,- daß man unter der Zersetzungstemperatur des jeweiligen Polymeren bleibt. Die- Dauer der H-itze- und Druckeinwirkung und die Größe des einwirkenden Druckes sind nicht kritisch. Die notwendigen physikalischen -Bedingungen, die eine Vereinigung der Metallteile und-der Kunststoffteile durch die haftvermittelnde Schicht aus dem Mischpolymeren vonJLthylen und ungesättigter !Carbonsäure herbei- ^: führen, werden ohne weiteres erreicht, w@nn=man Kabel bei Heißplastifizierungstemperatur herstellt oder wenn man die Kabel im Verlauf der Herstellung einer kurzen Hitzebehandlung unterwirft. -

Wenn auch bevorzugte Ausführungsformen, der Erfindung eine~ Verbindung der Metallteile von Kabeln mit den benachbarten Teilen aus Äthylenpolymerisat mittels eines bestimmten Mischpolymeren vorgesehen werden^ nämlich mittels eines Mischpolymeren aus Ithylen und ungesättigter Karbonsäure, so sind - doch auch andere Möglichkeiten in Betracht zu ziehen, um \ Polyäthylen mit Metall zu verbinden und um Metall mit anderen Kunststoffen, wie sie in der Kabeltechnik-vorkommen,-zu verbinden, z.B. mit Polyvinylchloridmassen. Im,-letzteren Pail können die bekannten Metallkl-eber verwendet werden,~ z.B.-."

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Vinyl- und Alkyoihardkleber sowie Vinylharze, mit Karbonsäuregruppen,, -

Das haftyermittelnde Polymere, welches in bevorzugter Durchführungsform der Erfindung angewandt wird_s ist ein unter normalen Bedingungen festes thermoplastisches Mischpolymeres/ bestehend aus einem überwiegenden Anteil Äthylen und einem kleinen Anteil, typisch etwa 1 bis 3O₅ "vorzugsweise etwa 2 bis 20 Gew.-^j äthylenisch ungesättigter Karbonsäure, An äthylenisch ungesättigten Karbonsäuren, zu denen auch die ein- und mehrbasischen Säuren, die sauren Anhydride, und Teilester mehrbasischer Säuren hinzuzuzählen sind, ϊοπίτ men in Fraget Acrylsäure, Methacrylsäure, Krotons.äure, lumarsäure, Maleinsäure, Itakonsäure, Maleinsäureanhydrid^ Mono— methylmaleat, Monoäthylmaleat, Monomethylfumarat, Monoäthylfumarat, saures Tripropylenglykoimonomethyläthermaleat, saures Äthylenglykolmonophenyläthermalaet. Das. Karbonsäuremonomere ist vorzugsweise eines aus der G-ruppe - der ₃ -äthylenisch ungesättigten Mono- und Polykarbonsäuren und Säureanhydride mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen pro Molekül- sowie der Teilester solcher Polykarbonsäuren, in denen die Säuregruppierung mindestens eine Karbonsäuregruppe und die APcoholgruppierung 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthält. Die Mischpolymeren können im wesentlichen aus Äthylen und einem oder mehreren solcher äthylenisch ungesättigter saurer Zusatzmonomeren bestehen., ; sie können aber auch kleine Mengen anderer mit Äthylen misch-

polymerisierbarer Monomere enthalten.

Die zusätzlichen Monomeren können in dem Mischpolymeren in jeder "beliebigen Weise enthalten sein, so als zufällig Terteilte Zusatzmonomerej es können aber auch Blockmischpolymere oder Pfropfmischpolymere vorliegen». Diese Mischpolymeren sind bekannt. Mischpolymeren.von-Äthylen und den oben angegebenen äthylenisch ungesättigten Karbonsäuren werden hergestellt dadurch, daß man ein Gemisch von Monomeren erhöhten Temperaturen unterwirft von etwa 90 G bis etwa 30O⁰O₅ vorzugsweise von etwa 120⁰O bis etwa 280⁰O₅ und daß man gleichzeitig hohe Drücke einwirken läßt, gewöhnlich etwa 1000 Atmosphären, vorzugsweise zwischen 1000 und 3OOO Atmosphären. Vorzugsweise führt man die Polymerisation in der Gegenwart von freie. Radikale, schaffenden Polymerisationsinitiatoren durch, beispielsweise in Gegenwart von Sauerstoffperoxydverbindungen und Azoverbindungen.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der. Erfindung. ...'... ■ ■

Be-ispiel 1 " ■ . . . .

Bin monophiler Kupferdraht'wurde mit einer, dünnen Schicht eines Mischpolymeren., bestehend aus 92 Gew.-^ Ithylenund annähernd-8 £ew,-$ Acrylsäure, beschichtet. Das Mischpolymere war eines, in dem .die Verteilung des Acrylsäurebestand-

teils eine zufällige war5 der Schmelzindex "betrug etwa 6„ ein konzentrischer Kunststoffmantel aus Polyäthylen von für Isolierzwecke üblicher Beschaffenheit wurde bei Heißplastifizierungstemperatur über den so beschichteten Draht extrudiert. Der dabei entstehende Mantel war festhaftend mit dem monophilen Kupferdraht verbunden. ,

Bespiel 2 -

Bin Kabel, bestehend aus Kupferdrähten im Kern und einem Polyäthylenmantels wurde hergestellt. Bin Aluminiumband von O₉3 mm.Dicke wurde um diesen Kern in an sich bekannter Weise längs gefaltet5. dieses Band war zunächst auf beiden Seiten mit einem dünnen zusammenhängenden PiIm beschichtet worden, der aus einem Mischpolymeren zufälliger Struktur --. von annähernd 92 fo Äthylen und annähernd 8 Gew.-fo Acrylsäure bestand und einen Schmelzindex von ungefähr.6 hatte. Das um den Kern gelegte Band ergab an den- Rändern"eine geringfügige Überlappung 1 um das Band wurde ein äußerer Mantel von Polyäthylen extrudiert, welches 2,6 G-ew.-5^ Kohlenstoff ruß enthielt. Die Extrusionswärme des äußeren Mantels brachte gleichzeitig eine Bindung der Metallabschirmung mit dem inneren und dem äußeren Mantel mit sich. "■-..-".

In Abwandlung dieses Yersuchs wurde die Metallabschirmung nur auf einer Seite mit dem Mischpolymeren beschichtet. Es wurden daraus Kabel erzeugt., in denen etnwe.der der innere Kern oder die äußere Mantel festhaftend mit-der Metallabschirmung verbunden war, je nach dem, ob die beschichtete Fläche nach innen oder nach außen zu liegen kam»

In weiterer Abwandlung wurde ein blankes nicht, beschichtetes Aluminiumband und ein dünnes Folienband aus dem oben angegebenen Äthylen-AcrylSäuremischpolymeren gemeinsam über den Kern längs gefaltet, wobei das Folienband "einmal-unter der Metallabschirmung, einmal über der Metallabschirmung und einmal unter und über der Metallabschirmung lag. Durch die Ixtrusionswärme des äußeren Plastikmantels wurde eine gut haftende Verbindung zwischen dem Metallband und den. Mischpolymerisatfolien hergestellt, wobei die Bindung mit .: den Mischpolymerisatfolien gleichzeitig eine gut haftende Verbindung mit dem inneren und/oder dem äußeren Mantel vermittelte.

Schließlich wurde in einem weiteren Versuch die metallische Abschirmung zunächst auf einer Seite mit einer haftvermittelnden Schicht belegt, die aus einem Mischpolymeren von etwa Gew.-?6 Vinylchlorid und 12 Gew.-fo Vinylazetat sowie 2 Gew,-$ Maleinsäureanhydrid bestand. Das so beschichtete Metallband wurde um den Kern des Kabels längs gefaltet·-und das ganze wurde in an sich bekannter Weise durch Extrudieren, in einen. Polyvinylchloridmantel eingebettet, wobei das Metall festhaftend mit dem Kunststoff verbunden wurde-, - ..

Beispiel 3 -

Zu Untersuchungszwecken wurde ein in seinem äußeren Ansehen der Figur 4 entsprechendes Kabel hergestellt, indernrein \ --. extrudiertes Polyäthylenrohr von 18,7"mm Außendurchmesser

und 1 j. 47 mm Yifandstärke als Ausgangsmaterial verwendet wurde. Dieses Eohr entsprach dem TBiI 43 des Kabelaufloaus gemäß Figur 4· I¹Ur Versuchszwecke, war jedoch das umwickelte Leiterbündel 41? 42 wegglassen. Eine weichgestellte Aluminiumfolie von 7,5 cm Bandbreite und O₅635 mm Stärke war auf einer Seite mit einer dünnen Schicht (0,Tmm) eines Ä'thylen-Acrylsäuremischpolymerisats "beschichtet, die 8 Gew.-^ Acrylsäure enthielt und ,-einen Schmelzindex von ungefähr 6 aufwies. Dieses Band würde - um das Polyäthylen-, rohr als Kern längs gefaltet, so daß die beschichtete Seite des Bandes nach außen zu liegen kam. Das Ganze wurde iri~ einen dicht anliegenden Außenmantel aus Polyäthylenrohr von 20ρ 9 mm Innendurchmesser und 1,,47 mm Wandstärke eingeschlossen. Das Metallband entsprach dabei dem Teil 45 und der äußere Polyäthylenmantel dem Teil 47 i*¹ dem Kabelaufbau gemäß Figur 4.

Das so gebildete Testkabel, in dem die metallische Abschirmund weder mit dem inneren noch mit dem äußeren Mantel verbunden war5 wurde einem Biegeversuch unterworfen? Es wurde um einen 25,4 cm starken Versuchsdorn gelegt, was einem Biegeradius von 12,7 cm entsprach. Das Kabel knickte und fiel ein, bevor der Krümmungsradius von 12,7 cm erreicht"-werden konnte. . .

Ein weiteres Stück dieses Kabels wurde auf 1-4O⁰O. während 90 Minuten erhitzt, um durch die Hitzeeinwirkung das beschichtete Aluminium mit dem äußeren Mantel durch die

Wirkung der Grenzschicht aus Äthylen-Acrylsäureinischpolymerisat zu verbinden. Das Kabel wurde nach der Erhitzung auf Zimmertemperatur aligekühlt. Das/ so gewonnene Stück wftrde um einen DS>£n von 25,4 cm Durchmesser gelegt, die Enden wurden so weit gezogen, daß sie einen Winkel von weniger als .90 miteinander einschlossenf schließlich wurde das Kabel wieder gestreckt, um einen Biegezyklus zu beenden ι eine Beschädigung des Kabels konnte nicht wahrgenommen werden,

Beispiel 4 ■ . - - ..-

Ein-weiteres Testkabel wurde aus den gleichen Werkstoffen,, wie in Beispiel 3 angegeben, hergestellt, mit der Ausnahme, daß ein 0,05 mm starkes Band aus dem selben. Äthylen-Acrylsäuremischpolymeren um das innere Polyäthylenrohr gelegt wurde, d.h.- unter die Aluminiumfolie zu liegen kam.} deren Außenfläche wieder beschichtet war. Das so gebildete Kabel wurde in einem Ofen auf 140 C für eine Dauer von 90 Minuten erhitzt, um so die metallische Abschirmung sowohl mit dem inneren Polyäthylenrohr als auch mit dem äußeren .Polyäthylenmantel zu-verbinden, Das so gewonnene Kabel wurde auf Zimmertemperatur abgekühlt und gemäß Beispiel 3 um einen DrJOn von 25,4 cm Durchmesser gebogen. Mittels Röntgenstrahlen wurde das gebogene Stück untersucht. Nach 3 t/2 Biegungen, d.h. nachdem es zum vierten Mal in die gebogene Stellung ge-

kommen war, zeigte das Kabel noch keine Runzeln oder andere^ Anzeichen von Beschädigung. . - "

Das Testkabel wurde sodann einem Dauerversuch unterworfen, indem es wiederholt um den Djoom von- 25,4 cm Durchmesser gebogen und dann immer, wieder gestreckt"wurde. Es wurde dabei beträchtliche Wärme an der Biegestelljfe erzeugt $ man gab jedoch dem Kabel jeweils nach 10 Biegfzyklen Gelegenheit, wieder abzukühlen, lach 61 Biegezyklen war das Kabel offensichtlich noch intakt, mit der einen.Ausnahme, daß eine'geringfügige elliptische Verzerrung des Querschnitts am Biegepunkt eingetreten war., Nach der 62. Biegung .brach das Kabel ent- .-zwei. Die Untersuchung zeigte j.edoch_s daß die einzelnen Schichten noch zusammenhafteten. Zweifellos war nach dieser großen Anzahl von Biegungen sowohl der Kunststoff als auch das Metall ermüdet. " .. .. . . .

Mit echten Kabeln konnten die gleichen vorteilhaften. Ergebnisse festgestellt werden. . . . -

Beispiel 5 . . -

Ein Unterwasserfernmeldekabel, dessen Querschnitt demjeni-. gen der Figur 5 entsprach, wurde mit einem Stahlkern hergestellt. Der Stahlfcern war aus Formprofilen zusammengesetzt, die einen kreisförmigen .Querschnitt von 7,6 mm Durehmesser

ergaben. Der kreisförmige Stahlquerschnitt war von einer . Kupferfolie mit 0,3 mm Stärke umgeben. Der. Stählkern diente als Träger, während die Kupferschicht den elektrischen Hauptleiter des Kabels "bildete, über die Kupferfolie wurde dicht anliegend ein Isoliermantel aus Polyäthylen geringer Dichte extrudiert, der 9*9 mm. dick war. Über diesen; Isoliermantel wurde ein Aluminrumband von 0,5. mm Stärke gefaltet, das auf beiden Seiten mit einer 0,05 mm starken Schicht aus Äthylen-Acrylsauremisehpolymerisat beschichtet war 5 der Anteil des Aerylsäurebestandteils in dem Mischpolymerisat betrug 8 </o. Das längs, gefaltete beschichtete Aluminiumband überlappte sich längs seiner Ränder geringfügig und bildete gleichzeitig Rückleiter und Abschirmung des Kabels.. Bin nahtloser äußerer Mantel mit einer Wandstärke τοη 3,8 mm, besehend aus Polyäthylen hoher Dichte und einem Zusatz τοη 2,6 io Kohlenstoffruß, wurde bei Heißplastifizierungstemperatur über den mit der Abschirmung versehenen Kern extrudiert. Während des Extrudierens wurde dabei das auf der Metallabschirmung, aufgetragene Mischpolymere geschmolzen und bildete einen festen Verband zwischen der Metallabschirmung einerseits und der Polyäthylenisolierung sowie dem äußeren Polyäthylenmantel andererseits. Das auf diese .Weise gebildete Kabel besitzt eine hohe mechanische; Festigkeit, ist widerstandsfähig gegen Biegen, beständig gegen die lindringung von Flüssigkeiten in das Kabel und beständig gegen die Trennung der einzelnen Schichten, . .

Beispiel 6 . --.-'.

Ein Fernmeldekabel zur Verlegung im Erdboden mit einem... Bündel τοη Fernmeldedrähten, die in einem isolierten Polyäthylenkern zusammengefaßt waren, wurde hergestellt. Um den Kern herum wurde eine Kupferabschirmung aus Kupferband gelegt5 das beidseitig mit einer 0,05 mm dicken Schicht belegt war. Diese Schicht enthielt 30 <fo Azetylenruß und ein ilthyleh-Aorylsäuremischpolymeres m±t ungefähr 8 Gew.-$ Acrylsäure. Ein nahtloser äußerer leitender Mantel wurde über den mit der Abschirmung versehenen Kern extrudiert_? und zwar bestand dieser Mantel aus einem Mischpolymeren τοη Äthylen und etwa 20 G-ew»-^ A*thylacrylat sowie etwa 40 io Azetylenruß. Beim Extrudieren wurde ein festhaften, der Verband zwischen der metallischen Abschirmung und den anliegenden Kunststoffteilen hergestellt 3 außerdem entstand dabei ein elektrisch-leitender Übergang zwischen der Abschirmung und dem äußeren Mantel, Demzufolge war das entstehende Kabel nicht nur mechanisch fest, insbesondere beständig gegen Biegebeanspruchungen und beständig gegen das Eindringen von Wasser und Luft bei Verlegung im Erdboden, sondern es war überdies gegen Streuströme geschützt, die durch Beleuchtungsmasten oder sonstwie entstehen könnten. Dieser Schutz rührte daher, daß die Abschirmung mit. dem äußeren Mantel gut elektrisch leitend verbunden war und dieser wiederum geerdet war. .

Beispiel 7 : -."

Um die Überlegenheit erfindungsgemäß aufgebauter Kabel, gemäß Beispiel 6 zu demonstrieren wurde eine 3,7.mm starke Folie aus Kabelmantelmaterial.hergestellt| sie bestand aus einem Mischpolymeren von 80 "Gew.-^ A'thylenanteil.und 20 Gew.-fo Äthylacrylatanteil mit einem Schmelzindex von 3,5 sowie aus einem Zusatz von 30 Gew.-fo Azetylenruß. Die Folie wurde zwischen zwei Mes.singelektroden von 5,08 cm Durchmesser untersucht» Bei einem Elektrodenanpreßdnuck

ο
von 22g/cm betrug der Widerstand der Masse 500 Ohm. Bei

einem Blektrodenanpreßdruck von 83g/cm war der elektrische Widerstand immer noch 260 0hm. : .

Nunmehr wurde ein dem Brfindungsvorschlag entsprechender Yersuch gemacht, indem eine 3,7 mm starke Folie gegossen wurde aus einem Mischpolymeren von Ithylen und 8 fo Acrylsäure ι das Mischpolymere enthielt wieder 35 Gew.-$ Azetylenruß. Ein 4?5 cm großes Stück dieser Folie wurde zwischen zwei Aluminiumbleche gelegt und in einem Ofen auf -.-."■ 14O⁰G während 15 Minuten erhitzt, um einen festen Verband zwischen dem Kunsstoff und den Metallblechen herzustellen. Bei Zimmertemperatur hafteten die Aluminiumbleche gut an der Folie. Der elektrische Widerstand zwischen den Aluminiumfolien als Elektroden wurde gemessen und es ergaben sich . 11 0hm« Daraus ergibt sieh, daß Kabel mit Metallabschirmungen, die festhaftend mit leitendem Kunststoff verbun- den sind, einen wesentlich geringeren elektrischen Durchgangswiderstand zwischen diesen beiden Teilen aufweisen als Kabel, bei denen nur eine Berührung besteht, ' . ;

Claims (1)

1. PA.644 052-8.ί2.£2 ' _Λ -

   Schutzansprüche

   1. Elektrisches Leitungsfcabel, "bestehend aus mindestens einem leiter und einer Kunststoffschicht, dadurch gekennzeichnet 5 daß der elektrische Leiter und die Kunststoffschicht wenigstens annähernd auf ihrer gesamten Berührungsfläche fest aneinander gebunden sind«

   2. Elektrisches Leitungskabel nach.Anspruch T₅ umfassend einen leitenden Kern, einen inneren Kunststoffmantel _} eine metallische Abschirmung und einen äußeren Kunst-r. stoffmantel, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Abschirmung mit mindestens einem der an ihr anliegenden Kunststoffmantel festhaftend verbunden ist.

   3. Elektrisches Leitungskabel nach Anspruch 1, umfassend einen Kern, der mindestens einen, vorzugsweise jedoch eine Vielzahl von einzelnen isolierten Leitern enthält; eine diesen Kern einschließende metallische Abschirmung und einen diese Abschirmung umschließenden äußeren

   dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffmantel -"-. KunststoffmanteTYfesthaftend mit der metallischen Abschirmung im Bereiche der Berührungsfläche, verbunden ist*

   4_# Elektrisches Leitungskabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Irägerdraht enthält welcher

   parallel zu, jedoch getrennt von dem abgeschirmten Kern verläuft und mit dem äußeren Kunststoffmantel festhaftend verbunden ist. ■ . -

   5. Elektrisches Leitungskabel nach Anspruch 1, umfassend einen tragenden Kern, umgeben in der Reihenfolge der Aufzählung von einem zylindrischen Hauptleiter, einem inneren Kunststoffmantel als Isolierung für diesen Hauptleiters, einer zylindrischen metallischen Abschirmung, die gleichzeitig als Rückleiter dient und einem äußeren Kunststoffmantel, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichzeitig, als Ruckleiter dienende metallische Abschirmung festhaftend sowohl mit dem inneren als auch mit dem äußeren Kunststoffmantel verbunden ist.

   6« Elektrisches Leitungskabel nach Anspruch 3_? dadurch gekennzeichnet , daß der äußere Kunststoffmantel aus halbleitendem Werkstoff besteht. _

   7. Elektrisches Leitungskabel nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Kunststoffmantel ganz oder teilweise aus einem Ithylenpolymeren besteht und die metallische Abschirmung mit dem äußeren. Kunst- -. stoffmantel vermittels einer Zwischenschicht.eines thermoplastischen Polymeren verbunden ist, das zu einem größeren Gewichtsanteil aus Äthylen und zu einem kleineren G-ewichtsanteil aus einer äthylenisch ungesättigten Karbonsäure besteht, wobei diese Zwischenschicht sieh.wenigtens

   annähernd über die gesamte Berührungsfläche der metallischen Abschirmung und des äußeren Kunststoff mantels erstreckt.

   8. Elektrisches Leitungskabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der innere: Kunststoffmantel aus einem Äthylenpolymeren besteht, das mit dem Kern einerseits und der metallischen Abschirmung andererseits festhaftend verbunden ist.

   9. Elektrisches Leitungskabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennkeichnet, daß der bzw« die Kunststoff mantel aus Polyäthylen bestehen und daß die -■-haftvermittlende Zwischenschicht ein thermoplastisches Mischpolymeres von Äthylen und von etwa 1 bis etwa 30 G-ew.-^ Acrylsäure ist.

   10, Elektrisches Leitungskabel nach Anspruch 5 und/oder dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von konzentrischen Abschirmungen aus dünnem Metall vorgesehen sind, von denen mindestens eine als Rückleiter dient,

   11. Elektrisches Leitungskabel nach einem der Ansprüche bis 10, gekennzeichnet durch einen halbleitenden äußreren Kunststoffmantel aus einem Mischpolymeren von überwiegend Äthylen und einem kleineren Anteil von Äthylakrylat mit etwa 20 bis 50 Gew..-f₀ leitendem ". ■ Kohlenruß als leitendem Hillmittel und eine metallische Abschirmung, welche festhaftend und leitend mit dem äußreren Kunststoffmantel verbunden ist und. zwar vermittels

   einer dünnen, elektrisch leitenden Kunststoffmasse, enthaltend etwa 20 "bis 50 Gew.-^ Kohlenstoffruß als leitendes Hillmittel und ein thermoplastisches Mischpolymeres von Äthylen und etwa 1 "bis 30 Gew.-$ Acrylsäure.

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   12. Elektrisches Leitungskabel nach Anspruch 5, mit einem tragenden Kern, der aus einer Vielzahl von Stahlsträngen gebildet ist und annähernd kreisförmigen Querschnitt hat, einem auf diesem tragenden Kern eng anliegenden Hauptleiter aus dünnem Kupf erbleöh,i_; einem den Kupferblechleiter umgebenden nahtlosen inneren Mantel im wesentlichen aus stabilisiertem Polyäthylen geringer Dichte,

   , einem diesen inneren Mantel eng umgebenden dünnen, um eine zur Kabelachse parallele Achse gefalteten Kupfer- oder Aluminiumband als Abschirmung und Rückleiter, und einem dieses Kupfer- oder Aluminiumband dicht umschulenden, nahtlosen äußeren Mantel aus stabilisiertem Polyäthylen hoher Dichte, welches 2 bis 3 Gew.-<fo Kohlenstoff ruß enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband sowohl mit dem inneren als auch mit dem äußeren Mantel festhaftend verbunden ist und zwar vermittels einer dünnen Schicht aus thermoplastischer Masse, welche im wesentlichen aus einem stabilisierten Mischpolymeren von Ithy^en und etwa 2 bis 20 Gew.-^ Acrylsäure besteht.

   13. Elektrisches Leitungskabel nach Anspruch 1, mit einem Kern aus isolierten metallischen Leitern, die von einem isolierenden, nahtlosen inneren Mantel im wesentlichen aus stabilisiertem Polyäthylen geringer Dichte umschlossen sind, einer diesen inneren Mantel dicht umschließenden

   metallischen Abschirmung aus "biegsame^ Metall hoher elektrischer·Leitfähigkeit, dadurch gekennzeichnet _f daß die metallische Abschirmung festhaftend an dem inneren Mantel vermittels einer dünnen thermoplastischen Schicht befestigt ist, welche im wesentlichen aus einem stabilisierten Mischpolymeren aus Äthylen und aus etwa -2 bis 20 Gew.- fo Acrylsäure besteht, daß die metallische Abschirmung von einem siejf dicht umschließSenden nahtlosen äußeren Mantel aus elektrisch leitendem . - . Kunsstoff umschlossen ist, welcher im wesentlichen aus etwa 50 bis 80 Gew.- f> eines stabilisierten Mischpolymeren von Äthylen und 20 bis 50 Gew.-fo Azetylenruß besteht;, ersteres enthaltend ca.. 5 bis 30 Gew.-fo Äthylakrylat und daß die metallische Abschirmung festhaftend mit dem elektrisch leitenden äußeren Kunststoffmantel verbunden ist und zwar vermittels einer dünnen Schicht aus thermoplastischer Masse, welche im wesentlichen aus ca. -.50'Ibis 80 Gew.-fo stabilisiertem Mischpolymere^? von Äthylen und ca, 20 bis 50 Gew.-fo Azetylenruß besteht, ersteres ent- ;. haltend ca. 2 bis 20 Gew.-fo Acrylsäure.

   Verfahren zur Herstellung von elektrischen Leitungskabeln,, die eine dünnschichtige metallische Abschirmung enthalten,, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bindemittel auf mindestens eine Seite der metallischen Abschirmung aufgetragen wird, daß die metallische Abschirmung sodann um einen vorher gebildeten Kern gelegt wird, der bereits von einem inneren" Mantel umschlossen ist, und daß eine äußere Ummantelungsmasse bei Heißplastifizierungstemperatur unter Einschluß des mit dem Metallmantel umgebenen Kernsextrudiert wird.

   15« Verfahren nach. Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet., daß der Umfang der metallischen Abschirmung, geringfügig größer ist als der Umfang des. inneren Mantels des vorgebildeten Kerns, daß die Abschirmung auf beiden Seiten mit einer dünnen Schicht eines thermoplastischen Mischpolymeren aus Äthylen und Acrylsäure beschichtet wird, daiß diese Abschirmung sodann durch Palten längs einer .zur Kabelachse parallelen Achse um den inneren, Mantel des vorgebildeten Kerns gelegt wird unter geringfügiger Überlappung ihrer Ränder und daß hierauf ein äusserer Mantel unter Einschluß der metallischen Abschirmung extrudiert wird, wobei diese metallische Abschir-. mung sowohl mit dem vorgebildeten Kern als auch mit dem äußeren Mantel festäjhftend verbunden wird* -

   16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein dünnes Kunststoffolienband annähernd von der Breite der metallischen Abschirmung um den inneren Mantel gefaltet wird, daß sodann die Metallabschirmung um diese Folie gelegt wird, daß ein weiteres dünnes .Folienband um die Metallabschirmung gelegt wird und daß eine äußere Ummantelungsmasse unter Einschluß der folienbedeckten Metallabschirmung bei Heißplastifizierungstemperatur extrudiert wird.

   17.Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Folie aus einem Mischpolymeren von. Äthylen und ■1, bis 30 Grew.-fo Akrylsäure besteht.

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