DE2341817B2 - Kunststoffisolierte Ader eines Fernmeldekabels - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine kunststoffisolierte Ader eines Fernmeldekabels.

Zur IsolieP'Pg von Fernmeldeadern sind vor allem zwei Verfahren bekannt, von denen das eine in der Umwicklung der Leitev mit Papier unter Lufteinschluß und das andere in de,- Isolierung der Leiter mit Kunststoff, insbesondere Polyäth_ :en, besteht.

Das Verhalten einer durch Papier und Luft isolierten und in einem Fernmeldekabel angeordneten Fernmeldeader bietet gewisse Vorteile, weil diese Isolierung gute elektrische Eigenschaften hat und infolge der mehrfachen Umhüllungen des Kabels diesem eine hohe Haltbarkeit verleiht.

Diese Umhüllungen haben außerdem eine hche mechanische Festigkeit und bieten einen Schutz gegen das Eindringen von Wasser. Diese Schutzhülle verhindert außerdem das Altern der Zellulose unter der Einwirkung von ultravioletten Strahlen und in der Luft enthaltenen chemischen Substanzen. Durch die wasserauNaugende Eigenschaft der Zellulose, die an und für sich einen der größten Nachteile für einen Isolierstoff darstellt, wird in diesem Falle der wichtigere Vorteil erzielt, daß das Kabel gegen Bruch und Beschädigung geschützt wird, da sich die mit Wasser gesättigte Zellulose ausdehnt und somit eine Abdichtung bildet, die das weitere Eindringen von Wasser durch Kapillarwir kung verhindert.

Ein wesentlicher Nachteil dieses Isolierstoffs besteht dann, daß er nur mit einer Geschwindigkeit von etwa 50 m/min hergestellt werden kann, was nicht sehr schnell ist.

Die durch Polyäthylen isolierten Fernmeldeadern haben einen sehr geringen dielektrischen Verlustkoeffizienten, wodurch die Leitungsdämpfung verringert wird. Ferner hat dieser Isolierstoff eine niedrige Dielektrizitätskonstante, d. h. es ergibt sich eine geringe Leitungskapazität und ein hoher elektrischer Isolationswiderstand. Zudem ändert sich der Wert dieser Eigenschaften auch nicht in Abhängigkeit von der Zeit. Temperatur, Frequenz und Feuchtigkeit. Was schließlich die mechanischen Eigenschaften des Isolierstoffs aus Polyäthylen anbetrifft, so übertreffen diese noch wesentlich die des Isolierstoffs aus Papier.

Die Verwendung von Polyäthylen zur Isolierung der

Leiter in einem Fernmeldekabel hat jedoch im Falle eines Bruchs des Kabels einen Nachteil, der darin besteht, daß das Polyäthylen im Gegensatz zu Papier das Wasser durchläßt, das durch Kapillarwirkung in Längsrichtung von erheblich beschädigten Kabeln vordringt.

Was die Herstellung von mit Polyäthylen isolierten Leitern anbetrifft, so sind dafür jedoch Extruder erforderlich, die erhebliche Investitionskosten erforderlich machen, ehe mit einer solchen Herstellung

i: begonnen werden kann. Ferner ist das Verfahren unter Verwendung von Luft und Isolierstoff bei Polyäthylen gegenwärtig noch schwer durchführbar. Durch Beimischung von Blähmittel zu dem Polyäthybn wurden bessere Ergebnisse erzielt, die jedoch mit den durch die

Verwendung von Papier unter Einschluß von Luft

erzielten Ergebnissen in keiner Weise vergleichbar sind.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine

kunststoffisolierte Ader für Fernmeldekabel zu schaffen, bei welcher das Einsickern von Wasser bei einem Bruch oder einer Beschädigung des Kabels verhindert oder zumindest wesentlich verzögert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der unmittelbar auf dem elektrischen Leiter aufliegenden Isolierschicht diese nach außen abdecken de Zellulosefasern verankert sind.

Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer solchen kunststoffisolierten Fernmeldeader besteht darin, daß der Leiter erhitzt, durch einen ein Kunststoffpulver enthaltenden Raum geführt wird, wo das mit dem Leiter in Berührung kommende Pulver teilweise schmilzt, am Leiter haftet und eine ihn vollständig bedeckende Kunststoffisolierung ergibt, und daß auf die so entstandene Ader, deren Kunststoffisolation noch plastisch ist, Zellulorofasern mittels einer elektrostatischen Beflockungsbehandlung aufgebracht werden, indem um den Leiter herum ein elektrostatisches Feld erzeugt wird, dessen Kraftlinien sich radial zum Leiter erstrecken, und die Zellulosefasern diesem Feld unterworfen werden, wodurch sie in dem Kunststoff verankert werden, worauf der Kunststoff abgekühlt und gehärtet wird.

Die so isolierte Ader kann mit etwa wenigstens der doppelten Geschwindigkeit hergestellt werden als eine durch Papier isolierte Ader, und die zu ihrer Herstellung benötigte Anlage kostet bedeutend weniger als die zur Herstellung von mit stranggepreßtem Kunststoff als Isolierhülle überzogenen Leitern verwendeten E^:.xtruder.

In den Zeichnungen sind schematisch ein Ausfüh-

rungsbeispiel der Erfindung und ein Verfahren zur Herstellung der kunststoffisolierten Fernmeldeader dargestellt. Es zeigt

Fig. I eine schematische Darstellung einer Anlage zur Herstellung der kunststoffisolierten Ader (Fernmel deader),

F i g. 2 und 3 stark vergrößerte Querschnittsansichten der isolierten Fernmeldeaderund

Fig.4 eine schematische Darstellung einer weiteren Anlage zur Herstellung der Fernmeldeader.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Anlage ist zwischen einer Abwickelrolle I für blanken Kupferdraht 2 und einer Aufwickelrolle .1 für die entstandene isolierte Ader in Bewegungsrichtung des Drahtes von

der Abwickelrolle 1 zur Aufwickelrolle 3 eine Vorheizvorrichtung 4 des Leiters 2 durch Joule-Effekt vorgesehen, die aus zwei Kupferrollen P\ und Pi besteht, die an die beiden Pole eines Transformators T angeschlossen sind, während der Leiter über eine Leitung 5 an Erde gelegt ist. Hinter dieser Vorheizvorrichtung gelangt der Leiter in eine elektrostatische Bestäubungsvorrichtung 6, die einen Pulverbehälter 7 aufweist, der /on einer Druckluftquelle 8 mit Druckluft beaufschlagt wird, durch die eine Zerstäubung des Pulvers in Richtung der Bestäubungsvorrichtung 6 erfolgt, die bei Eintritt der Druckluft in den Behälter 7 in Bewegung gesetzt wird. In der Bestäubungsvorrichtung 6 ist eine zylindrische Elektrode 9 vorgesehen, die den Leiter 2 umgibt und aus einem rohrförmigen Gitter besteht, das an einen Hochspannungsgenerator 10 angeschlossen ist, während der Leiter 2 über die vorgenannte Leitung 5 an Masse gelegt ist.

Am Ausgang der elektrostatischen Bestäubungsvorrichtung 6 befindet sich ein Infrarotheizkanal 11, an den sich unmittelbar eine elektrostatische Beflockungsvorrichtung 12 anschließt, die in gleicher W.ise wie die Bestäubungsvorrichtung 6 ausgebildet ist, d. h. ebenfalls einen Behälter 13 aufweist, der Zellulosefasern von etwa 0,5 mm Länge enthält, der von einer Druckluftquelle 14 mit Druckluft beaufschlagt wird, die durch den Behälter 13 strömt und die Zellulosefasern in Richtung auf die Beflockungsvorrichtung 12 zu treibt. Die Beflockungsvorrichtung 12 enthält ebenfalls eine den Leiter 2 bzw. die entstandene Ader umgebende zylindrische Elektrode 15. die in gleicher Weise wie die Elektrode 9 ausgebildet und wie diese an den Hochspannungsgenerator 10 angeschlossen ist.

An die elektrostatische Beflockungsvorrichtung 12 schließt sich eine Kühleinrichtung 16 an, die aus einem Kanal 17 besteht, dem von einem Flüssigkeitsbehälter 18 Kühlluft zugeführt wird. Schließlich wird die so entstandene isolierte Ader auf die Aufwickelrolle 3 aufgewickelt.

Durch c.e Vorheizvorrichtung 4 wird der Leiter 2 auf eine Temperatur erhitzt, die eine örtliche Schmelzung der Pulverteilchen bewirkt, die in der Betäubungsvorrichtung 6 durch das darin erzeugte elektrostatische Feld auf den Leiter aufgebracht werden. Zur Erzielung einer einwandfreien Wirkungsweise der Anlage muß die Leistung der Heizvorrichtung adf die Vorschubgeschwindigkeit des Kupferdrahtes 2 abgestimmt werden. Die Verwendung einer auf dem Joule-Effekt beruhenden Heizvorrichtung ist wesentlich vorteilhafter als die Verwendung eines Heizkörpers, da die thermische Trägheit des letzteren seine Regelung äußerst schwierig machen würde. Die Regelung der Temperatur des Leiters ist von größter Wichtigkeit, denn bei einer zu niedrigen Temperatur werden die Pulverteilchen nicht ausreichend an dem Leiter befestigt, während bei einer zu hohen Temperatur der Kupferdraht beschädigt wird.

Der von der Vorheizvorrichtung 4 kommende Leiter 2 ist durch die Leitung 5 an Masse gelegt, so daß zwischen dem Draht 2 und dem an dem Hochspannungsgenerator 10 angeschlossenen zylindrischen Gitter 9 ein elektrostatisches Feld erzeugt wird. Gleichzeitig wird durch den den Pulverbehälter 7 durchströmenden Luftstrom Polyäthylenpulver auf den Leiter gelenkt. Wenn dieses Pulver an der Oberfläche des zylindrischen Gitters 9 ankommt, so erhält es durch das dort vorhandene elektrostatische Feld eine ausreichende Aufladung, um es auf 3em Leiter abzulagern und, wie oben beschrieben, durch örtliche Schmelzung des Leiters an diesem zu befestigen. Der auf diese Weist ringsum mit Pulver umschlossene Leiter wird dann durch den Infrarotheizkanal 11 geführt.

Die Erhitzung des Leiters in dem Infrarotheizkanal 11 hat den Zweck, die um den Leiter herum befestigten Polyäthylenteilchen zum Schmelzen zu bringen, um auf diese Weise eine den Leiter 2 umgebende Isolierhülle 19 zu schaffen, wie in F i g. 2 dargestellt ist. Diese Isolierhülle ist nicht gleichmäßig ausgebildet, sondern hat eine ungleichmäßige Zellenstruktur, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist. Die Zellen 20 sind mit Luft gefüllt, die beim Schmelzen der Pulverteilchen in der Polyäthylenmasse eingeschlossen wurde. Beim Absetzen der Pulverteilchen auf dem Leiter durch das in dem Gitter 9 erzeugte elektrostatische Feld lassen die Pulverteilchen, die irgendeine ungleichmäßige Form aufweisen können, nämlich zahlreiche Zwischenräume zwischen den Teilchen frei, und bei Schmelzen des Pulvers im Infrarotheizkanal 11 wird die in den Zwischenräumen enthaltene Luft eingeschlossen, und s entstehen die aus

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Durch die Verwendung von Polyäthylen als Isolierstoff werden die Ohm- und Dielektrizitätsverluste sehr gering gehalten. Durch die in dem Polyäthylen eingeschlossene Luft wird außerdem die Leitungskapazität herabgesetzt, was bei Verwendung der so entstandenen Ader in einem Fernmeldekabel einen wesentlichen Vorteil darstellt.

Während die Isolierhülle 19 sich noch in einem plastischen Zustand befindet, gelangt die Ader in die Beflockungsvorrichtung 12. Die Beflockung ist ein Verfahren, das vornehmlich in der Textilindustrie angewandt wird. Dieses Verfahren ermöglicht die Umhüllung einer zuvor mit Klebstoff versehenen Fläche mit Fasern einer gleichmäßigen Länge von etwa 0,5 mm, die als »Flocken« bezeichnet werden und der Fläche ein samtartiges Aussehen verleihen. Durch die Verwendung des elektrostatischen Feldes werden die Frsern in radialer Richtung um die Isolierhülle 19 herum ausgerichtet. Da sich die Isolierhülle 19 noch in p'istischem Zustand befindet, werden die durch den den Faserbehälter 13 durchströmenden Luftstrom in der elektrostatischen Beflockungsvcrrichtung 12 herangeführten Zellulosefasern in der Isoierhülle »verankert« und bilden darauf einen samtartigen, die Isolierhülle umgebenden Umfangsbereich 21, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist.

Danach durchläuft die Ader die Kühleinrichtung 16 und wird schließlich auf die Aufwickelrolle 3 aufgewikkelt.

Fig. 4 zeigt eine Variante der Anlage. Wie bei der vorstehend beschriebenen, in F i g. 1 dargestellten Ausfiihrungsform der Anlage umfaßt die in Fig.4 dargestellte Anlage eine Drahtabwickelrolle Γ und eine Aderaufwickelrol'e 3'. Das erste Ele;,ient in der Bewegungsrichtung des Leiters von der Abwickelrolh Γ zur Aufwickelrolle 3' ist die Leitervorheizvorrichtung 4', die in diesem Ausführungsbeispiel aus einen Gasbrenner bes.eht. Die Bestäubungsvorrichtung 6' besteht aus einem Behälter T, der mit einer Rüttelvorrichtung 22 verbunden ist, die vom öffentlichen Leitungsnetz mit 50 Hz gespeist wird. Die Weite der Rüttelbewegungen liegt bei diesem Ausführungsbeispiel zwischen 0,1 und 0,3 mm.

Die Heizvorrichtung IJ' besteht aus einem elektrischen Heizkörper wie bei der in Fig. I dargestellten Ausführungsform. An die Heizvorrichtung 11' schließt sich unmittelbar die elektrostatische

richtung 12' an, die einen Behälter 13' aufweist, der Zellulosefasern von einer Länge von etwa 0,5 mm enthält. Der Behälter 13' ist über einer zylindrischen Elektrode 15' angeordnet, die entweder aus einem an einen Hochspannungsgenerator 10' angeschlossenen Gitter oder aus zwei halbzylindrischen Schalen bestehen kann, die beiderseits einer durch die Ader 2' verlaufenden Diametralebene angeordnet sind. Der Behälter 13' ist mit einer Rüttelvorrichtung 23 verbunden, die vom öffentlichen Leitungsnetz mit 50 H? gespeist wird. Wie bei der Rüttelvorrichtung 22 liegt die Weite der Rüttelbewegungen im Bereich /wischen 0,1 und OJ mm.

Bei der in F-" i g. 4 dargestellten Anlage wird der Leiter zunächst durch den Brenner 4' auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um das mit dem so erhitzten Leiter in Berührung kommende Pulver teilweise zu schmelzen, so daß das Pulver an dem Draht hufti-t Dir Rüttelvorrichtung 22 hat den /weck, die in dem Behalter T enthaltene Pulvermasse in Bewegung /u setzen, um dadurch den in dem Behälter T dem Durchgang des Leiters entgegengesetzten Widerstand zu verringern und damit die Menge des von dem Leiter vor dessen Austritt aus dem Behälter abgelösten Pulvers zu vermindern f)iese Art der Umhüllung bietet gegenüber der an Hand der I·'i g. 1 beschriebenen Ausfiihrungsform den Vorteil, daß kein Luftstrom zur Heranführung des Pulvers verwendet wird, da der Luftstrom insofern nachteilig ist. als er den Leiter abkühlt und die Menge des durch örtliche Schmelzung an dem Draht haftenden Pulvers verringert.

Die durch den Leiter mitgenommenen Puivertcilchen werden in der Heizvorrichtung II' geschmolzen und bilden eine den Kupferdraht umgebende Umhüllung aus geschmolzenem Kunststoff. Je nach dem Grad der Flüssigkeit des verwendeten Kunststoffs und der Temperatur, auf die er erhitzt wird, werden in dem Kunststoff Luftblasen eingeschlossen, wie in F i g. 2 dargestellt ist, oder auch nicht, wie in Fig. 3 dargestellt ist.

Im Falle des bei der in Fig. 2 dargestellten Ausfiihrungsform verwendeten Kunststoffs, der wenig flüssig ist oder auf eine Temperatur erhitzt wird, die verhältnismäßig nahe des Schmelzpunktes des Kunststoffs liegt, wird, wie oben erwähnt, in vorteilhafter Weise Luft in die Kunststoffhülle miteingeschlossen. Das hat jedoch den Nachteil, daß die Zellulosefasern

i" nicht so leicht in den Kunststoff eindringen und sich schwerer darm befestigen lassen.

Daher v, iirdc versucht, ein Polyäthylen zu verwenden. das in geschmolzenem Zustand eine größere F-'ließfiihigkeit besitzt, die das Findringen der Zellulosefascrn in

ι·') den Kunststoff während des elektrostatischen Beflokkungsvorgangs erleichtert, jedoch auch den Nachteil mit sich bringt, dall in der den Kupfcrlciter umgebenden

K linst Slnffhiill I llflhl:n.pri

sind. Das Fehlen der Luftblasen stellt jedoch keinen

2<> schwerwiegenden Nachteil dar. da bei der Herstellung von Kabeln aus solchen Adern ohnehin Luft zwischen den Adern eingeschlossen wird, weil jede Ader von Zellulosefascrn umgeben ist.

Die aus der Heizvorrichtung II' kommende, erhitzte

.'"> und mit dem geschmolzenen Kunststoff überzogene Ader gelangt unmittelbar in die elektrostatische BeflocV'jngsiorrichtung 12', die sich von der in I ig 1 dargestellten Beflockungsvorrichtung 12 dann unterscheidet, daß die Fasern nicht wie bei der letzteren

in durch einen Luftstrom in das von der Elektrode 15' gebildete elektrische Kraftfeld gpführt werden, sondern unter der Wirkung der Schwerkraft durch die Elektrode laufen, wobei der Pulverbehälter 13' durch die Rüttelvorrichtung 23 gerüttelt wird. Durch die Vcrwen-

isdung der Rüttelvorrichtung 23 kann der Luftstrom wegfallen, der den Nachteil hat. daß er den geschmolzenen Kunststoff abkühlt und seine Fließfähigkeit verringert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kunststoffisolierte Ader eines Fernmeldekabel, dadurch gekennzeichnet, daß in der unmittelbar auf dem elektrischen Leiter (2) aufliegenden Isolierschicht (19) diese nach außen abdekkende Zellulosefasern (21) verankert sind.

2. Verfahren zur Herstellung einer kunststoffisolierten Fernmeldeader gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (2) erhitzt, durch einen ein Kunststoffpulver enthaltenden Raum geführt wird, wo das mit dem Leiter in Berührung kommende Pulver teilweise schmilzt, am Leiter haftet und eine ihn vollständig bedeckende Kunststoffisolierung ergibt, und daß auf die so entstandene Ader, deren Kunststoffisolation noch plastisch ist, Zellulosefasern (21) mittels einer elektrostatischen Beflockungsbehandlung aufgebracht werden, indem um den Leiter herum ein elektrostatisches Feld erzeugt wird, dessen Kraftlinien sich radial zum Leiter erstrecken, und die Zellulosefasern diesem Feld unterworfen werden, wodurch sie in dem Kunststoff (19) verankert werden, worauf der Kunststoff abgekühlt und gehärtet wird.