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Gefülltes Fernmeldekabel mit bestrahlter PolyNthylenisolation.
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kurze Zusammenfassung (Abstract) der Erfindung: Die Erfindung betrifft
gefüllte Fernmeldekabel, bei denen die Leiter eine ftlyäthylenisolation ausweisen,
die bestrahlt ist, um eine Schädigung des Polyäthylens durch Berührung mit dem als
Füllmaterial dienenden Schmierfett zu vermeiden. Gewöhnlich enthält das Füllmaterial
Vaseline als Hauptbestandteil. Die Bestrahlung der Isolation erfolgt nach deren
Aufbringen auf die Leiter und bevor die Leiter in der kabelseele mit der Vaseline
in Berührung gebracht werden.
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Hintergrund der Erfindung: Die Erfindung betrifft eine Verbesserung
bei Fernmeldekabelnt wie Telefonkabeln, bei denen getrennt isolierte Leiter in der
Kabel seele nebeneinanderliegend zusammengefaßt sind und die Seele von einer elektrostatischen
Abschirmung umschlossen ist, die ihrerseits von einem unststoffmantel umgeben ist.
Einige kabel haben eine Dampfsperrschicht rings um die Seele, um die Isolation der
Leiter
vor Wasser zu schützen, welches die Seele durch feine Poren
im Mantel und durch die Naht der elektrostatischen Abschirmung erreichen kann. Die
Erfindung betrifft den Typ von Fernmeldekabel, bei dem die isolierten Leiter vor
Wasser dadurch geschützt sind, daß in der Seele alle rZwischenräwne zwischen den
Leitern mit einem wasserabstoßenden Füllmaterial welches ein Schmierfett enthält,
ausgefüllt sind. Das üblicherweise zum Zellen solcher Fernmeldekabel verwendete
Material ist Vaseline, oft im Gemisch mit Polyäthylen, um die Viskosität zu erhöhen,
so daß das Füllmaterial bei den im Betrieb auftretenden Temperaturen nicht aus dem
Kabel herausläuft.
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Fernmeldekabel erhitzen sich nicht wie KraftkaLel durch starken Stromfluß,
unterliegen Jedoch erheblicher Erwärmung in südlichen Klimabereichen Temperaturen
von 50 bis 7Q°C und höher treten bei der Lagerung und in oberirdischen leicht zugänglichen
Ständern auf.
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Die Kabalstrecken zwischen Kalenden und Endpunkten verlaufen unterirdisch.
FAr in südlichen limazonen zu verwendende Kabel ist eine Beständigkeit des Kabels
bei einer Temperatur von 86 0c vorgeschriew bein.
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Um diese Bedingung zu erfüllen, war es bisher notwendig, das Polyäthylen
der Leiterisolation in der Seele durch Polypropylen zu ersetzen. Vaseline hat auf
Polyäthylen bei Temperaturen von 600C keinen nachteiligen Einfluß, jedoch wird Polyäthylen
in Berührung mit Vaseline bei Temperaturen von 860C rasch abgebaut. Es bilden sich
Risse in der Polyäthylenisolation> und die Isolation löst sich von den Leitern
ab, wenn man sie der Herumwickelprüfung unterwirft.
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Das gilt, wenn auch in verschiedenem Grad, sowohl für Polyäthylen
hoher als auch niedri6er Dichte.
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Durch die Erfindung wird ein Fernmeldekabel und Verfahren zu seiner
Herstellung geschaffen, bei dem die Leiter eine Polyäthylenisolation aufweisen und
sich in einem mit Vaseline oder einem Gemisch von Vaseline mit einem Polyolefin,
wie Polyäthylen, gefüllten Kabel befinden. Durch die Erfindung wird eine Rißbildung
des Polyäthylens vermieden, wenn es Vaseline bei Temperaturen bis zu 86 0c ausgesetzt
wird. Erfindungsgemäß dient dazu die Bestrahlung der Polyäthylenisolation,nachdem
sie auf die Leiter aufgebracht wurde.
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Der Grund für die beobachtete Wirkung der erfindungsgemäßen Behandlung
scheint zu sein, daß die Bestrahlung die Molekülketten aufbricht und eine rund um
den Leiter reichende Vernetzung in solcher Weise herbeiführt, daß ein sich bildender
Riß bereits in der Entstehung an Ort und Stelle abgefangen und damit ein Fortschreiten
des Risses in der bisher beobachteten Weise vermieden wird.
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Die Möglichkeit, anstelle von Polypropylen Polyäthylen zu verwenden,
ist bei der Herstellung von technischen Kabeln deshalb wichtig, weil der gegenwärtige
Preis von Polypropylen etwa 44 og iber dem von Polyäthylen liegt. Es wurde gefunden,
daß bei Anwendung der Erfindung sogar Polyäthylen von geringerer Qualität und damit
geringerem Preis vervendet werden kann, wenn es nach dem Aufbringen auf die Leiter
und bevor es mit der Vaseline in Berührung kommt, bestrahlt wird.
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Das gilt sowohl für massive Isolation als auch geschäumtes Polyäthylen.
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Die Erfindung wird anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die
beigefügte Zeichnung erläutert. Hierin zeigen: Fig. 1 eine schematische. Darstellung
der aufeinander folgenden Verfahrensschritte bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen
Fernmeldekabels;
Fig.2 eine stark vergrößerte Ansicht des fertigen
Kabels der Fig. 1 mit stufenweise abgeschälten Schichten, um den Anbau des Kabels
zu zeigen; und Fig.3 eine Teilansicht im Schnitt längs 3-3 der Fig.2 in stark vergrößertem
Maßstab.
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Fig.1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Fernmeldekabels.
Ein Leiter 10 wird durch einen Spritzkopf 12 geführt.
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in dem er mit einem Polyäthylenüberzug 14 umspritzt wird. Der so erzeugte
isolierte Leiter 10a läuft durch eine Bestrahlungsanlage 16 in der die Polyäthylenisolation
mit einem Elektronenstrahl bestrahlt wird. Dadurch wird das Polyäthylen vernetzt.
Es wurde gefunden. daß für die Zwecke der Erfindung die erforderliche Vernetzung
mit einer Dosis von 5 bis 15 Megarad erhalten werden kann.
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Der isolierte und bestrahlte Leiter iOa läuft mit einer Mehrzahl ähnlicher
und in ähnlicher Weise isolierter und bestrahlter Leiter , die ebenfalls mit 1Oa
bezeichnet sind, durch eine Lochplatte (Abstandshalter) 18, von der sie zu einem
glockenförmigen Ziehtrichter 20 zusammenlaufen, in welchen sie zur Bildung der Seele
des Fernmeldékabels zusammengeführt werden.
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Die vier in Fig. ib gezeigten Leiter 10a stehen für eine Mehrzahl
von Leitern, und in der Praxis kann ein Fernmeldekabel, wie ein Telefonkabel* hunderte
solcher Leiter in der Seele aufweisen.
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Zwischen der Lochplatte 18 und dem Ziehtrichter 20 ist die t;infettungsvorrichtung
22 angeordnet, in der die durchlaufenden Leiter mit dem als Fdllmaterial des Kabels
dienenden Fett beschichtet werden.
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Jenseits des Ziehrichters 20 laufen die zus-nengeführten Leiter, die
nun eine Seele 24 bilden, durch eine Wickelvorrichtung 26, wo wo
die
Seele mit einem oder mehreren Bändern 28 spiralförmig und vorzugsweise mit Abstand
zwischen aufeinanderfolgenden Windungen umwickelt wird. Die Bänder 28 dienen nicht
dazu, eine Schutzschicht um die Seele zu bilden, sondern sollen nur die Leiter in
der Seele eng beieinander halten.
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Die umwickelte Seele 24a läuft durch eine zweite Sin$eetlmgsYorrichtung
30, in welcher Fett, und zwar vorzugsweise das gleiche Fett wie in der ersten Einfettungsvorrichtung
22 über den gesamten Umfang der Seele aufgetragen wird.
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Nun wird über die Seele eine elektrostatissne Abschirmung aufgebracht,
indem eine bandförmige Metallfolie 34 über Führungswalzen 36 in eine zur Seele 24a
parallele Stellung gebracht und durch einen Ziehtrichter 40 zu einem Rohr 42 mit
Längsnaht, vorzugsweise einer Uberlappungsnaht 44, wie in Fig. 3 gezeigt, geformt
wird. Das Band 34 und das daraus geformte Rohr 42 sind vorzugsweise geweelt, um
die Biegsamkeit des Kabels in üblicher Weise zu erhöhen.
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Das Metallband 34, welches zur Herstellung des als elektrostatische
Abschirmung des Kabels dienenden Rohrs 42 benutzt wird, besteht vorzugsweise aus
Aluminium mit einer Dicke von etwa 0,203 mm (8 mils).
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Das Aluminium kann zwecks Korrosionsschutz beiderseitig beschichtet
sein.
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Nach dem Aufbringen der elektrostatischen Abschirmung über die Seele
läuft das Kabel zur Fertigstellung durch eine Spritzmaschine 48, in der ein Kunststoffaußenmantel
50 über die Abschirmung aufgebracht wird. Die Ziehvorrichtung, um das Kabel durch
die Spritzmaschine 48, den Ziehtrichter 40 und die anderen Vorrichtungen, wie Einfettungsvorrichtungen
und den die Leiter zusammenführenden Ziehtrichter 20 zu ziehen, ist jenseits der
letzten Spritzmaschine 48 angeordnet
und in der Zeichnung nicht
gezeigt, da es sich um eine übliche Vorrichtung handelt. Die Ziehkraft und ihre
Richtung sind in Fig. ib mit dem Pfeil 52 bezeichnet. Aus der Spritzmaschine 48
tritt somit das fertige Kabel 54 aus.
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Fig. 2 zeigt das Kabel 54 in größerem Maßstab. Der Kunststoffmantel
50, der vorzugsweise aus Polyäthylen besteht, ist weggebrochen, um die gewellte
elektrostatische Abschirmung 42 zu zeigen. Diese Abschirmung hat eine Längsnaht.
Wenn die Abschirmung zum Korrosion schutz mit einer Kunststoffbesc£ichtung versehen
ist, bewirkt die Hitze beim Umspritzen mit dem Außenmantel das Schmelzen des Kunststoffüberzugs
und damit ein Versiegeln der Naht über einen Teil ihrer Länge. Die Naht wird damit
jedoch kaum wasserdicht versiegelt, da die Wellungen Kurven von gleichem.Radius
sind und daher nicht ganz ineinander passen. Dadurch bleiben an den Spitzen und
Tiefpunkten jeder Wellung Zwischenräume, und falls keine besonderen Maßnahmen und
Ausbildungen angewandt werden, entstehen dadurch eine Reihe von Zwischenräumen,
die weit genug sind, um ein Versiegeln der Naht durch die dünne Korrosionsschutzschicht
auf dem Aluminium zu verhindern. Bei einem gefüllten Kabel der Art, für das die
Erfindung bestimmt ist, braucht die Naht 44 (Fig. 3) nicht verschlossen und versiegelt
zu sein, da das als Füllstoff benutzte Fett 58 verhindert, daß Wasser zu den isolierten
Leitern gelangt, selbst wenn sich im Außenmantel 50 feine Löcher und Poren bilden,
durch die Wasser zur Abschirmung 42 gelangen und durch die Zwischenräume an der
Naht 44 hindurchtreten kann.
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In Fig. 2 ist die elektrostatische Abschirmung 42 weggebrochen, um
die Fettschicht 58 zu zeigen, die über die Außenseite der Seele an der zweiten Einfettungsvorrichtung
30 (Fig. 1b) aufgebracht wird,
und weiter ist die Fettschicht 58
in Fig. 2 weggebrochen, um die Seele 24 mit den Bändern 28 zu zeigen, welche die
isolierten Leiter 10a in enger Packung beieinander halten, wobei das auf sie aufgebrachte
Fett alle Zwischenräume zwischen den isolierten Leitern ausfüllt. An der ersten
Einfettungsstation 22 (Fig. 1b) wird auf die isolierten Leiter genUgend Fett aufgebracht.
um die Zwischenräume vollständig aszufüllen und noch etwas Fett am Umfang der Seele
herauszuquetschen.
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Das Fett (Schmiermittel), das als Füllmaterial für Kabel des Typs
verwendet wird, für welche die Erfindung bestimmt ist, muß folgende Bedingungen
erfüllen: 1. Das Füllmaterial muß wasserabstoßend sein; 2. Das Füllmaterial muß
eine niedrige Dielektrizitätskonstante haben; 3. Das Füllmaterial muß leicht aufzubringen
und biegsam sein; es darf nicht festkleben oder wandern, wenn das Kabel mit einer
Neigung verlegt wird.
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Als Füllmaterial für gefüllte Fernmeldekabel wurde bereits Vaseline,
ein Gemisch von Ölen und mikrokristallinen Wachsen, verwendet. Es wurden auch bereits
amorphe Polyäthylenfette verwendet, die jedoch gegenüber Vaseline den Nachteil eines
erheblich höheren Preises haben.
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Das erfindungsgemäß bevorzugte Füllinaterial ist ein Gemisch von Vaseline
mit Polyäthylen. Das Material wird als eine gelartige heiß schmelzende Ftillmasse,
bestehend aus einem Gemisch von Vaseline und niedrigmolekularem Polyäthylen mit
einem Antioxydationsmittel hergestellt. gin solches Material kann von der Western
Electric bomv pany gekauft werden. Eine Erhdhung des Polyäthylenanteils steigert
die
Viskosität der Füllmasse.
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Wenn man in gefüllten Kabeln als Isolation der Leiter Polyäthylen
ohne jede Bestrahlung des Polyäthylens verwendete, trat durch die Einwirkung der
Vaseline auf das Polyäthylen bei Temperaturen in der Nähe von 86 0C ein Abbau auf.
Wenn man einen isolierten Leiter, der eine erhebliche Zeit mit Vaseline bei solchen
Temperaturen in Berührung gebracht worden ist, für eine Prüfung trockenreibt und
zur Prüfung biegt, entwickeln sich in der Polyäthylenisolierung Risse, die sich
fortsetzen, so daß sich die Isolation öffnet und vom Leiter völlig abschält. Eine
etwas geringere Rißbildung beobachtet man bei geschäumter Polyäthylenisolation,
da sich in der Isolatorhülle geringere Zugspannungen entwickeln, wenn sie nicht
massiv ist. Die Verbesserung ist jedoch nicht ausreichend, um geschäumtes Polyäthylen
in Berührung mit der Füllmasse zu verwenden, ohne daß bei Erreichen von Temperaturen
von 860C Versagen eintritt.
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Wenn das Polyäthylen mit 5 bis 15 Megarad bestrahlt wird, tritt diese
Rißbildung nicht ein. Es hat sich gezeigt, daß Isolationsmassen, welche nach ein
bis zwei Stunden bei 850C in trockener Luft Risse bilden, nach Bestrahlung 25 Tage
einer solchen Wärmebehandlung widerstehen, ohne eine Spur von Rißbildung zu zeigen.
Bei der Prüfung von Fernmeldekabeln wird eine 24-stündige Wärmebehandlung als ausreichend
angesehen, um -annehmbare Kabel von unbrauchbaren zu unterscheiden. Die Prüfung
auf Rißbildung erfolgt so, daß der Endabschnitt des Drahtes umgebogen und dann der
jenseits der Biegung liegende Teil des Drahts um den vor der Biegung liegenden Teil
des Drahts herumgewickelt wird. Man erhält dadurch eine Beanspruchung, die bei der
Herstellung von Anschliissen üblich ist und bei der die Isolation ohne Rißbildung
auf dem Draht verbleiben muß.