DE2341817C3 - Kunststoffisolierte Ader eines Fernmeldekabels - Google Patents
Kunststoffisolierte Ader eines FernmeldekabelsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine kunststoffisolierte Ader eines Fernmeldekabels.
Zur Isolierung von Fernmeldeadern sind vor allem zwei Verfahren bekannt, von denen das eine in der
Umwicklung der Leiter nut Papie/ unter Lufteinschluß
und das andere in der isolierung der Leiter mit Kunststoff, insbesondere Polyäthylt ι, 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 hohe mechanische Festigkeit und bieten einen Schutz gegeir
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 wasseraufsaugende 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 Kapillarwirkung verhindert
Ein wesentlicher Nachteil dieses Isolierstoffs besteht darin, 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 senf 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
to vordringt
Was die Herstellung von mit Polyäthylen isolierten Leitern anbetrifft, so sind dafür jedoch Extruder
erforderlich, die erhebliche Investitionskosten erforderlich machen, ehe mii einer solchen Herstellung
is 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 Polyäthylen wurden
bessere Ergebnisse erzielt die jedoch mit den durch die
erzielten Ergebnissen in keiner Weise vergleichbar sind.
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 Fcrnmeldeader 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 Zellulosefesern mittels einer
elektrostatischen Beflockungsbehandiung 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
■45 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
so benötigte Anlage kostet bedeutend weniger als die zur Herstellung von mit stranggepreßtem Kunststoff als
Isolierhülle überzogenen Leitern verwendeten Extruder.
rungsbeispiel der Erfindung und ein Verfahren zur Herstellung der knnststoffisolierten 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 Quefschnittsansichten
der isolierten Fernmeldeader und
Fig.4 eine schematische Darstellung einer weiteren
Anlage zur Herstellung der Fcrnmeldeader.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Anlage ist zwischen einer Abwickelrolie 1 für blanken Kupferdraht
2 und einer Aufwickelrolle 3 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 von 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 Weif^ 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 J5
Kanal 17 besteht, dem von einem Flüssigkeitsbehälter 18 Kühlluft zugeführt wird. Schließlich wird die so
entstandene isolierte Ader auf die Aufwickelrolle 3 aufgewickelt.
Durch dir Vorheizvorrichtung 4 wird der Leiter 2 auf
eine Temperatur erhitzt, die eine örtliche Schmelzung der Pulverteilchen bewirkt, die in der Bestäubungsvorrichtung
6 durch das darin erzeugte elektrostatische Feld auf den Leiter aufgebracht werden. Zur Erzielung
einer einwandfreien Wirkungsweise der Anlage muß die Leistung t!er Heizvorrichtung auf 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
Trägheii 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 dein 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 Git- bo
ter 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 br>
vorhandene elektrostatische Feld eine ausreichende Aufladung, um es auf dm Leiter abzulagern und, wie
oben beschrieben, durch örtliche Schmelzung des Leiters an diesem zu befestigen. Der auf diese Weise
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 IsolierhüUe 19 zu schaffen, wie in Fig.2 dargestellt ist. Diese
IsolierhüUe 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 Zwischenraums zwischen den
Teilchen frei, und bei Schmelzen des Pulvers im Infrarotheizkanal 11 wird die in den Zwischenräumen
enthaltene Luft eingeschlossen, und ργ entstehen die aus
F i g. 2 ersichtlichen Zellen 20.
Durch die Verwendung von Polyäthyren als Isolierstoff werden die Ohm- und Dielektrizitätsverluste se'ir
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 IsolierhüUe 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 03 mm,
die als »Flocken« bezeichnet werden und der Fläche ein samtartiges Aussehen verleihen. Durch die Verwendung
des elektrostatischen Feldes werden die Fasern in radialer Richtung um die Isolierhülle 19 herum
ausgerichtet. Da sich die IsolierhüUe 19 noch in plastischem Zustand befindet, werden die durch den den
Faserbehält.er 13 durchströmenden Luftstrom in der elektrostatischen Beflockungsvorrichtung ti herangeführten
Zellulosefasern in der Isoierhülle /verankert« und bilden darauf einen samtartigen, die Isolierhülle
umgebenden Umfangsbereich 21, wie aus Fig.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. I dargestellte,)
Ausführungsform der Anlage umfaßt die in F i g. 4 dargestellte Anlage eine Drahtabwickelrolle Γ und eine
Aderaufwickelrolle 3'. Das erste Element in der Bewegungsrichtung des Leiters von der Abwickelrolle
Γ zur Aufwickelrolle 3' ist die Leitervorheizvorrichtung 4', die in diesem Ausführungsbeispiel aus einem
Gasbrenner besteht. Die Bestäubungsvorrichtung 6' besteht aus einem Behälter 7', der mit einer Rüttelvorrichtung
22 verbunden ist, die vom öffentlichen Leitungsnetz mit 50 Hz gespeist wird. D-e Weite der
Rüttelbewegungen liegt bei diesem Ausführungsbeispiel zwischen 0,1 und 0,3 mm.
Die Heizvorricht jpg W besteht aus einem elektrischen
Heizkörper wie bei der in Fig. I dargestellten
Ausführungsform. An die Heizvorrichtung W schließt sich unmittelbar die elektrostatische Beflockungsvor-
richtung 12' an, die einen Behälter 13' aufweist, der
Zellulosefascrn von einer lunge von etwa 0.5mm
enthalt. Der Behälter 13' ist über einer zylindrischen
Flektrode 15' angeordnet, die entweder aus einem an
einen Hochspannungsgenerator 10' angeschlossenen dilter oder aus /wei hallvylindrisehcn 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 II/
gespeist wird. Wie bei der Rüttelvorrichtung 22 liegt die Weite der Rüttelbewegungen im Bereich /wischen 0.1
und 0,3 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 erhilztcn Leiter
in Berührung kommende Pulver teilweise zu schmelzen. m>
uaB cias Pulver an dem Dratii iiafiei. Die
Rüttelvorrichtung 22 hat den Zweck, die in dem Behälter 7' enthaltene Pulvermasse in Bewegung zu
setzen, um dadurch den in dem Pehältcr 7' dem
Durchgang des Leiters entgegengesetzten Widerstand zu verringern und damit die Menge dos von dem Leiter
vor dessen Austritt aus dem Behälter ; ^gelösten Pulvers zu vermindern. Diese Art der Umhüllung bietet
gegenüber der an Hand der F i g. I beschriebenen Ausführungsform 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 Pulverteilchen werden in der Heizvorrichtung 1Γ geschmolzen und
bilden eine den Kupferdraht umgebende Umhüllung aus geschmolzenem Kunststoff. |e 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, u ic in I i g. 3 dargestellt
ist.
Im Falle des hui der in Fig 2 dargestellten
Aiisfiihriingsform verwendeten Kunststoffs, der wenig
flüssig ist oder auf eine Temperatur erhitzt wird, di>
verhältnismäßig nahe des Schmelzpunktes des Kirnst Stoffs liegt, wird, wie oben erwähnt, in vorteilhafter
Weise Luft in die Kunststoff hülle miteingeschlossen. Das hat jedoch den Nachteil, d.ill die /ellulosefaseni
in nicht so leicht in den Kunststoff eindringen und sieh
schwerer darin befestigen lassen.
Daher wurde versucht, ein Pols äthylen zu verwenden,
das in geschmolzenem Zustand eine gröllere Fließfähigkeit besitzt, die das F.indringen der Zellulosefascrn in
H den Kunststoff während des elektrostatischen Bcflokkungsvorgangs
erleichtert, jedoch auch den Nachteil mit sich bringt, daß in der den Kupferlciier umgebenden
rviiMNiMOimiintr Kcirie i.uriuiasct'i i'i'icl'it cingCScMtiiSscn
sind. Das Fehlen der Luftblasen stellt jedoch keinen schwerwiegenden Nachteil dar. da bei der Herstellung
von Kabeln aus solchen Adern ohnehin Luft /wischen den Adern eingeschlossen wird, weil jede Ader von
Zellulosefasern umgeben ist.
Die aus der Heizvorrichtung M' kommende, erhitzte
.'ι und mit dem geschmolzenen Kunststoff überzogene
Ader gelangt unmittelbar in die elektrostatische Beflockc."igsvorrichtimg 12'. die sich von der in Fig. 1
dargestellten Beflockungsvorrichlung 12 darin unterscheidet,
daß die Fasern nicht wie bei der letzteren
so durch einen Luftstrom in das ve,η der Elektrode 15
gebildete elektrische Kraftfeld geführt werden, sondern
unter der Wirkung der Schwerkraft durch die Llcktrodc laufen, wobei der Pulverbchälter 13' durch die
Rüttelvorrichtung 23 gerüttelt wird. Durch die Vcrwcn-
iidung der Rüttelvorrichtung 23 kann der Luftstrom
wegfallen, der den Nachteil hat. daß er ilen geschmolzenen
Kunststoff abkühlt und seine Fließfähigkeit verringert.
Hierzu 2 Blatt Zeichnuneen
Claims (2)
1. Kunststoffisolierte Ader eines Fernmeldekabels, 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 Kunsts tof (Isolierung 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.
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