DE2337556A1

DE2337556A1 - Band

Info

Publication number: DE2337556A1
Application number: DE19732337556
Authority: DE
Inventors: Edward L Chase; Francis M Chase; Leonard P Graham; Anthony R Lania
Original assignee: Chase Corp
Current assignee: Chase Corp
Priority date: 1972-07-24
Filing date: 1973-07-24
Publication date: 1974-02-07
Also published as: NL7309993A; BE802684A; FR2199608A1; CA994225A; JPS4993463A; GB1433640A; IT991841B; FR2199608B1; US3745233A

Description

DIPL.-PHYS. F. ENDLICH _ao3* unte^ffaffenhofen , 24.7.1-973

PATENTANWALT postfach

TELEFON Ο811 / S4 3β 3Θ

TELEGRAMMADRESSE : PATENDLICH MÜNCHEN DIPL.-PHYS. F. ENDLICH. 8Ο34 UNTERPFAFFENHOFEN, POSTFACH

CABLE ADDRESS: PATENDLICH MUNICH

TELEX S 2t 2 3Ο8

Chase Corporation, 19 Highland Avenue, Randolph, Massachusetts, USA

Band

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Kabel und betrifft insbesondere eine flammschutzsichere Isolation in Blatt- oder Bandform für Kabel, die den Elementen ausgesetzt sind und die, wie beispielsweise Verbrauchereingangskabel, rauhe Betriebsbedingungen aushalten müssen. "

Derartige Außenkabel müssen .den strengen Testanforderungen der Underwriters' Laboratories, Inc., genügen. So müssen beispielsweise Verbrauchereingangskabel, d.h. Kabel, welche elektrischen Strom von Freileitungen ins Haus eines Verbraunhers leiten, den UL 3OO Ampere-Test aushalten. Dieser Test ist in seinen Einzelheiten in der US-PS 3 602 636 beschrieben, so daß auf ihn hier nicht näher eingegangen zu werden braucht. Diese Kabel müssen auch den Anforderungen von weiteren Untersuchungen genügen, welche ihre Peuerbeständigkeit, ihre Hitzebeständigkeit, ihre Abriebsbeständigkeit, ihre Festigkeit usw. betreffen.

Die hinsichtlich ihrer Verwendung heutzutage am meisten verwendete Bauart'von einem.Verbrauchereingangskabel verwendet Leiter, die mit einer Schicht aus Polyäthylenterephthalat bewickelt sind,

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welche wiederum durch an Ort und Stelle geflochtene Faserarmierungen umgeben, mit einer Asphaltsehicht bedeckt und anschließend mit einer Lackschicht überzogen sind.

In letzter Zeit wurde eine andere Bauart von einem Kabel eingeführt, bei der die oben erwähnte geflochtene Armierung nicht notwendig ist. Diese Bauart eines Kabels, ist in der oben genannten US-Patentschrift 3 602 636 beschrieben. Grundsätzlich wird bei dieser Bauart ein ofen gewebtes Glasfaserband um die zusammengefaßten Leiter herumgewickelt. Eine Trennschicht aus einem flammschutzsicheren unvulkanisierten Polychloropren in Form einer dünnen Überzugsschicht wird auf den Glasüberzug aufkalandert. Schließlich wird ein äußerer Mantel aus synthetischem Gummi an Ort und Stelle auf die umwickelten Leiter extrudiert" und mit der darunterliegenden Trennschicht verbunden .

Diese' Bauart von Kabeln genügt den Erfordernissen der UL-Tests und stellt auch eine Verbesserung gegenüber den früheren geflochtenen Kabeln in Kostenhinsicht dar. Trotzdem weist diese Bauart bestimmte Nachteile auf. Viele dieser Nachteile lassen sich auf die Trennschicht zurückführen, welche auf die Glasumhüllung aufkalandert ist. Diese Schicht ist aus einem relativ dichten Material zusammmengesetzt und relativ dick, so .daß sie dem Gesamtkabel ein relativ hohes Raumgewicht geben. Ferner muß das Glasgewebe im geflochtenen Zustand in Chloropren eingetaucht werden, das als Grundierung wirkt, bevor ein Überzug mit der Trennschicht gebildet wird. Andernfalls haftet diese Schicht nicht in geeigneter Weise. Dieser zusätzliche Verfahrensschritt sowie die Tatsache, daß eine vollständige Bedienungsmannschaft zum Kalandern des Materials auf das Glasgewebe benötigt wird, bewirkten, daß die Gesamtkosten dieses herkömmlichen Kabels höher als notwendig sind. Des weiteren ist die Zugfestigkeit des herkömmlichen Kabels nicht so hoch, wie sie sein könnte, auch wenn dieses Kabel den Anforderungen für den UL-Test für dieses Charakteristikum genügt.

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Bei dieser bekannten Bauart eines Kabels erweist es sich ferner als nachteilig, daß die unvulkanisierte Trennschicht nicht vollständig kontinuierlich ist. Sie enthält Durchschlagstellen, welche Durchlässe für Luft oder Feuchtigkeit bilden, die ihrerseits die dielektrische Durchschlagsfestigkeit der Kabelsiolierung nachteilig beeinflußen. Das mit einer unvulkanisierten Gummischicht versehene Glasgewebe wird auf die Leiter in Form eines Bandes aufgebracht, das von einer Rolle abgewickelt wird. Bei der praktischen Durchführung zeigt die Trennschicht das'Bestreben, sich von dem Gewebe abzulösen (pick off), wenn das Band von der Rolle abgewickelt wird, wobei sie ferner in einem bestimmten Grade in einem kalten Zustand fließt. Diese Faktoren bewirken weiterhin die nachteilige Beeinflussung des gesamten Isolationsverhaltens des Kabels. Ein ähnliches Band, welches ein Glasfasersubstrat verwendet, das mit einem polymerisierten Chloropren imprägniert ist, wurde in der US-PS 3 649 7^ beschrieben. Auch dieses Band weist viele derselben Nachteile auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,' ein Isolierband für ein Kabel, wie beispielsweise ein Verbrauehereingangskabel, in Vorschlag zu bringen, das relativ einfach in großen Mengen mit gleichmäßiger Qualität herzustellen ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung beruht in der Schaffung eines Zwisehenschicht^oder Bindebandes, das relativ preiswert herzustellen ist.

Die Erfindung bezweckt ferner die Schaffung eines Verbrauchereingangskabelbandes, das allen Erfordernissen der UL-Tests genügt. -

Das Band soll ferner eine bessere Flammschutzsicherheit und eine relativ hohe Zugfestigkeit bieten.

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Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren In Vorschlag zu bringen, das die Herstellung eines Bandes mit der einen oder mit mehreren der oben genannten Eigenschaften ermöglicht.

Ferner soll mit der Erfindung ein Verbrauchereingangskabel geschaffen werden, bei dem eine oder mehrere Schichten eines derartigen Bandes zwischen den Kabelleitern und dem äußeren Kabelmantel Verwendung finden.

Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind zum Teil ohne weiteres erkennbar und teilweise in der folgenden Besehreibung aufgeführt.

Die Erfindung enthält daher die verschiedenen Schritte und die Beziehung dieser Schritte zueinander, sowie die Konstruktionsmerkmale, Kombination von Elementen und Anordnungen von Teilen, welche in der vorliegenden Beschreibung beispielhalber dargestellt sind. Der Grundgedanke der Erfindung ist in den beiliegenden Patentansprüchen dargestellt.

Das erfindungsgemäße Kabel weist kurz gesprochen eine Unterlage auf, die aus einem offen gewebten Glasfasermull besteht. Ein dünner, kontinuierlicher Polyesterfilm ist unter Verwendung eines flammschutzsicheren synthetischen Kautschuklaminierungsklebstoffes an diesem Mull befestigt.

Der Kleber wird auf dem Polyesterfilm mit relativ niedrigem Druck aufgebracht, worauf der Film und der Mull zusammengebracht werden, während sie sich in einem Trocknungsofen befinden, wobei der Mull unter einem relativ hohen in Längsrichtung wirkenden Zug steht und der mit einem Überzug versehene Film unter einem geringen Zug·steht, was im Ergebnis dazu führt, daß der Mull und der Film fest aneinander haften.

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Wenn das Band den Trocknungsofen verläßt, weist es eine kontinuierliche äußere Oberfläche auf, welche wesentlich frei von Durchschlagstellen oder anderen Unregelmäßigkeiten ist* Darüberhinaus ist die Oberfläche des Bandes relativ glatt. Selbst wenn daher das Band in aufgerollter Form über eine relativ lange Zeitdauer gehalten wurde, kann.es von der Rolle abgezogen werden, ohne daß ein Ablösen des Films von dem Mull erfolgt.

Bei der Verwendung wird das Band um die zusammengefaßten elektrischen Leiter herumgewickelt, wobei herkömmliches Füllstoffmaterial verwendet wird, wenn eine Notwendigkeit zum Auffüllen der Zwischenräume zwischen den Leitern besteht, so daß das Kabel einen allgemeinen runden Querschnitt erhält. Schließlich wird ein äußerer aus einem Harz bestehender Mantel in situ über die umwickelten Leiter extrudiert, so daß eine zweite kontinuierliche Trennschicht oder ein Film um die Leiter gebildet wird.

Das erfindungsgemäße Kabel weist eine Vielzahl von bestimmten Vorteilen gegenüber den herkömmlichen Kabeln auf, für die als Beispiele die in den oben genannten Patenten aufgeführten Kabel dienen. Zum-einen ist das erfindungsgemäße Produkt leichter, während es gleichzeitig alle für derartige Kabel bestehenden mechanischen und elektrischen UL-Tests erfüllt. Die Handhabung dieses Kabels ist daher leichter möglich, und die Kosten für seine Verschiffung sind niedriger. Der Hauptgrund hierfür ist darin zu sehen, daß der Polyesterfilm und der darauf befindliche Klebstoffüberzug dünner und weniger dicht sind als der relativ schwere unvulkanisierte Gummi oder der die Trennschicht bildende Neoprenüberzug, welche auf die herkömmlichen Bänder aufkalandert werden.

Die Verwendung des Laminierungsklebsfcoffes verbessert auch die Plammschutzsicherheit des Kabels. Auch wenn der Polyesterfilm selbst nicht flammschutzsicher ist, kann

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durch die Aufbringung des Klebstoffes, der zur Befestigung des Films auf dem Mull dient, der gesamte Schichtstoff eine Flammschutzsicherheit erhalten.

Die erfindungsgemäße Kabelisolierung weist im Vergleich mit den herkömmlichen Produkten auch eine relativ hohe Zugfestigkeit auf. Es wird angenommen, daß dies in erster Linie auf zwei Faktoren beruht. Zum einen benötigt man für die Komponenten des Bandes keine hohen Drucke, um ihm seinen schichtweisen Aufbau zu geben. Es zeigte sich, daß die Glasfasern in dem Mull zu einem Brechen neigen, wenn sie;, hohen Drucken unterworfen werden, wie sie typischerweise bei Kalanderverfahren auftreten« Diese Brüche zeigen das Bestreben, die Zugfestigkeit der Fasern herabzusetzen. Zum zweiten liefert die Verwendung eines Klebstoffs mit einer relativ niedrigen Viskosität als Bindemittel zugleich ein Schmiermittel, das sich zwischen die einzelnen Fasern des Mulls legt (wick up), so daß hierdurch die Gefahr, daß die Fasern aneinander abreiben, wenn eine Zugkraft auf sie wirkt, vermindert wird.

Alle diese Faktoren tragen dazu bei, daß das erfindungsgemäße Band ein in kommerzieller Hinsicht äußerst erfolgreiches Produkt darstellt, dessen Eigenschaften sich besondere günstig auf das Kabelsystem auswirken, in dem ein derartiges Band eingesetzt ist.

Der Grundgedanke der Erfindung beruht somit auf einer flammschutzsicheren Isolierbandbewicklung mit hoher Zugfestigkeit, die sich insbesondere für eine Verwendung als Verbrauchereingangskabel eignet und eine Glasmullunterlage enthält, auf der ein kontinuierlicher Polyesterfilm mittels eines synthetischen Kautschuklaminierungsklebstoffes angeklebt ist, welcher auf den Film aufgebracht wird. Nachdem das Band um die Leiter herumgewickelt ist, wird eine kontinuierliche Polyesterarmierung in situ über die bewickelten Leiter extrudiert,

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um einen kontinuierlichen äußeren Mantel für das Kabel zu bilden. Das Band wird durch eine Beschichtung des Films mit dem Klebemittel unter relativ niedriger Druckanwendung hergestellt, worauf der Film und der Mull in einem Trocknungsofen zusammengebracht werden, während der Mull unter einer relativ hohen in Längsrichtung wirkenden Zug.kraft steht und auf den Film eine geringere in Längsrichtung wirkende Zugkraft ausgeübt wird.

Die beiliegende Zeichnung einer bevorzugten Ausführungsform dient der weiteren Erläuterung der Erfindung und deren Vorteile. Es zeigen: *

Figur 1 eine perspektivische Teilansicht mit teilweise weggebrochenen Bereichen eines Verbrauchereingangskabels gemäß der vorliegenden Erfindung; und Figur 2 eine Teilansicht mit weggebrochenen Bereichen des Zwischenschicht- und Bindebandes von dem in Figur 1 gezeigten Kabel, und zwar in größerem Maßstab, aus dem die Einzelheiten ersichtlich sind.

In Figur,1 ist ein Abschnitt von einem Verbrauehereingangskabel allgemeine mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Das Kabel 10 wird von einem Bündel, im vorliegenden Fall drei, isolierten verseilten Leitern 12 gebildet. Das speziell zu beschreibende Kabelisolierband 14 ist spiralförmig um die zusammengefaßten Leiter 12 herumgewickelt, wobei sich die benachbarten Windungen des Bandes überlappen. Vorzugsweise ist auch ein Füllstoff 16, der aus Asbestfasern oder einem ähnliehen Material gebildet ist, mit den Leitern 12 derart umwickelt, daß er die Zwischenräume zwischen den Leitern ausfüllt und damit ein Kabel mit einem Querschnitt liefert, der im wesentlichen rund ist.

Ein äußerer Mantel l8 aus einem wasserfesten kunstharzartigen' Material, wie Polyvinylchlorid, Neopren oder ähnlichem, wird

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in situ über die umwickelten Leiter extrudiert und stellt damit das Kabel 10 fertig. Es ist sofort ersichtlich, daß das Band Ik und der Mantel 18 zusammen eine doppelte kontinuierliche Isoliertrennschicht bilden, welche wesentlich undurchlässig für Feuchtigkeit und die Elemente ist.

In Figur 2 ist das Band Ik näher dargestellt. Das Band Ik ist aus einem 20 χ 10 offen gewebten Glasfasergewebe oder Mull 22 gebildet. Ein kontinuierlicher Film 2k, der aus Polyester hergestellt ist, wie es beispielsweise unter dem Warenzeichen "Mylar" verkauft wird, ist an dem Mull befestigt, wobei hierzu eine flammschutzsichere Kunststoffkleberschicht 26 verwendet wird. Geeignete Klebstoffe enthalten Copolymere auf der Basis von Acry!verbindungen, Copolymere aus Acrylverbindungen und Polyvinylchlorid., und Polyurethan. Ein besonders günstiger Kleber ist zusammengesetzt aus einem carboxylmodifizierten Acrylnitrilbutadien-Copolymeren, chloriertem Paraffinharz und einem nicht harzförmlgen Füllstoff.

Zur Herstellung des Bandes wird der Klebstoff -26 mit relativ geringer Viskosität auf dem Polyesterfilm aufgebracht, wozu eine herkömmliche Uberzugswalze verwendet wird, die für minimalen Anpressdruck ausgebildet ist. Anschließend werden der mit dem.Überzug versehene Film und der Mull 22 allmählich in einem Trocknungsofen zusammengebracht, so daß die beiden miteinander verbunden werden. Während dieses Verbindungsprozesses werden der mit Überzug versehene Film und der Mull nicht mit irgendeiner großen Kraft aneinandergepreßt. Der Mull 22 und der überzogene Film 24 werden vielmehr unter verschiedenen in Längsrichtung wirkenden Spannungen gehalten, wodurch bewirkt wird, daß die beiden gegeneinander in dem Trocknungsofen gedrängt werden, was zu dem Ergebnis führt, daß eine feste Verbindung zwischen den beiden eintritt.

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In einem typischen Band weist der Polyesterfilra 24 eine Dicke in der Größenordnung von 12,7 μ (0,5 mil) auf, während die Klebstoffschicht lediglich eine Dicke in der Größenordnung von 5,08 u bis 7,62 μ (0,2 bis 0,3 mil) .aufweist. Dicke und Gewicht des Bandes als ganzes sind daher geringer als diejenigen von herkömmlichen Verbrauchereingängskabelbändern, welche eine Trennschicht aus Natur- oder synthetischem Kautschuk enthält,der direkt auf dem Mull aufkalandert ist.

Wenn das Band auf diese Weise aufgebaut ist, bildet der Polyesterfilm 24 darin eine wesentlich kontinuierliche Schicht, die frei von Durchschlagstellen ist und die eine kontinuierliche glatte Oberfläche liefert, so daß das Band 14 von einer Rolle weg verwendet werden kann, ohne daß der Film an sich selbst anklebt und von dem Mull abgerissen wird. Wenn daher das Band 14 auf den Leiter, wie in.Figur 1 gezeigt, aufgewickelt wird, so erfolgt die Bildung einer wesentlich kontinuierlichen Membran, die vollständig um das Band von einem Ende des Bandes zu dem anderen reicht. Nachdem schließlich der Mantel 18 aufgebracht' ist, sind die Leiter von doppelten kontinuierlichen Membranen abgeschirmt.

Wenn der Film 24 an dem Mull 22 mittels der dazwischenliegenden Klebstoffschicht 26 befestigt wird, wird für die Verbindung ein relativ geringer Anpressdruck verwendet. Es wird vielmehr, wie bereits oben erwähnt, der Mull 22 in dem Trocknungsofen unter einer höheren Zugkraft gehalten als der Film. Die beiden Schichten werden daher gegeneinander gedrängt, ohne daß die Glasfasern in dem Mull durch einen zu großen Druck zerbrochen werden. Dies führt dazu, daß der Mull als ganzes seine ursprüngliche Zugfestigkeit aufrechterhält. Aufgrund des eine niedrige¹ Viskosität aufweisenden Klebstoffs, der zwischen den Glasfasern 22a in dem Mull eine Aufarbeitung vornimmt-, wird die Zugfestigkeit des Bandes tatsächlich verstärkt, da der

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Klebstoff eine Pufferwirkung zwischen den einzelnen Fasern 22a ausübt und damit deren Bestreben vermindert, sich gegenseitig abzuscheuern.. Als Gesamtresuitat erhält man daher eine überlegenes Isolier-, Zwischenschicht- und Bindeband, das mit geringeren Kosten als bisherige vergleichbare Produkte herzustellen ist und das, wenn es in ein AuiB enkabe !system eingebracht wird, dieses in die Lage versetzt, in einfacher Weise alle UL-Tests für derartige Kabel zu bestehen.

Die folgende Tabelle I zeigt einen Vergleich von wichtigen Charakteristikas des erfindungsgemäßen Bands 14 mit denen von herkömmlichen Bändern, wie sie beispielsweise gernäß der US-PS J 602 636 hergestellt werden.

Tabelle I Gemessene Charakteristik Band l4 Herkömmliches Band

Gesamtdicke Q,Qll4 cm " 0,015 om

(0,0045 inch) (0,006 inch)

Gewicht pro 83,6^%m²

(100 sq. yds.) 6,8 kg (15 lbs.) 18,1 kg (40 lbs.)

Zugfestigkeit 12,4 kg/cm 7,15 - 12,4 kg/cm

(70 lbs./inch) (40-70 lbs./inch)

Es ist somit ersichtlich, daß mit der Erfindung die Lösung der eingangs gestellten Aufgabe möglich ist. Da der Fachmann ohne weiteres in der Lage ist, gewisse Änderungen im obigen Aufbau und obigen Verfahren vorzunehmen, ohne hierbei von der Lehre der vorliegenden Erfindung abzuweichen, sind die Figuren obiges Beispiel erläuternd, nicht jedoch einschränkend zu verstehen.

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Claims

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Patentansprüche

!.[Zwischenschicht- und Bindeband, gekennzeichnet durch einen Bogen oder Streifen aus gffen gewebtem Glasfasermull^. (22), einem dünnen kontinuierlichen Film (24) von der gleichen Ausdehnung wie der Mull und eine dünne flammschutzsichere Klebstoffüberzugsschicht (26) auf dem Film, welche den Film an den Mull bindet.
2. Band nach Anspruch 1, dadurch-gekennzeichnet,,daß der Film ein Polyester ist und daß der Klebstoff ein Copolymeres auf der Basis von Acrylverbindungen oder lanthanverbindungen, ein Copolyraeres aus Acrylverbindungen von Polyvinylchlorid und ein Copolymeres aus einem modifizierten Acrylnitril und Butadien enthält.
3· Band nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff eine Viskosität aufweist, die niedrig genug Ist, daß der Klebstoff das Bestreben,zeigt, zwischen die Glasfasern in dem Mull einzudringen (wick up),so, daß eine Pufferwirkung zwischen den Fasern entsteht.
4. Außenkabel, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von elektrischen Leitern (12), ein flammschutzsicheres Isolierband (l4), das um die Leiter herumgewickelt ist, wobei das Isolierband eine offen gewebte Glasfaserauflage (22) aufweist, sowieeinen dünnen kontinuierlichen Film (24), der die gleiche Ausdehnung wie die Auflage aufweist,und eine dünne Kunst-

stofflamlnierungs-rKlebstoffüberzugsschicht (26) auf dem Film, welche den Film an die Auflage bindet, sowie ferner gekennzeichnet durch einei kontinuierlich In situ extrudiert aufgebrachten Mantel (l8), der die umwickelten Leiter umgibt.

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Verfahren zur Herstellung eines Kabelisolierbandes, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: Überziehen eines Polyesterfilms mit einem Klebstoff, der eine relativ geringe Viskosität aufweist, Anbringen der überzogenen Fläche des Films gegenüber einem Bogen von einem offen gewebten Glasfasermull gleicher Ausdehnung und Zusammenbringen des überzogenen Films und des Mulls in einem Trocknungsofen, wobei der Mull unter einer anderen in Längsrichtung wirkenden Zugkraft gehalten wird als der Film, so daß der Film und der Mull gegeneinander mit relativ geringen Anpressdrucken drängt und fest miteinander verbunden werden.

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