DE2706809A1 - LOW CURRENT CABLE WITH SINGLE LAYER INSULATION - Google Patents
LOW CURRENT CABLE WITH SINGLE LAYER INSULATIONInfo
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PATENTANWALT DR. HANS Ul.RICH MAYPATENT ADVOCATE DR. HANS Ul.RICH MAY
G-7-P-5O/1514 - 5f„ München, 17. Februar 1977G-7-P-5O / 1514-5f "Munich, February 17, 1977
G-7-G-5O/1514a Dr.M/hs G-7-G-5O / 1514a Dr.M / hs
File 15457File 15457
GENERAL CABLE CORPORATION, GREENWICH, CONNECT!CUT/USAGENERAL CABLE CORPORATION, GREENWICH, CONNECT! CUT / USA
Schwachstromkabel mit Einschicht-IsolationLow-voltage cable with single-layer insulation
Die Erfindung betrifft Schwachstromkabel, besonders Telefonkabel (Einführungsdrähte) mit einer verbesserten Einschicht-Isolation, welche aus einem halbkristallinen, niedermolekularen Äthylen-Propylen-Dienterpolymer (EPDM) besteht. Die Isolation hat bessere elektrische Eigenschaften, welche dünnere Isolationsquerschnitte ermöglicht, so daß der Gesamtquerschnitt des Schwachstromkabels kleiner ist, wobei sich das Kabel durch geringere Kosten, höhere Temperaturfestigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit auszeichnet und als in der Erde verlegtes Kabel geeignet ist. Die Isolation ist auch zäher und damit abriebfester.The invention relates to low-voltage cables, particularly telephone cables (lead-in wires) with improved single-layer insulation, which consists of a semi-crystalline, low molecular weight ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM). The insulation has better electrical properties, which has thinner insulation cross-sections allows, so that the overall cross-section of the low-voltage cable is smaller, the cable being lower in cost, higher Temperature resistance and moisture resistance and is suitable as a cable laid in the ground. The isolation is also tougher and therefore more abrasion-resistant.
Die sogenannte Einschicht-Isolation (unipass insulation) ist bekannt für Schwachstromkabel, wie Telefonkabel. Bei einer solchen Isolation übernimmt eine Verbindung oder Masse die Stelle von sowohl der Isolation als auch dem Mantel, die früher beim üblichen Kabelaufbau benutzt wurden. Bei den bisher bekannten Schwachstromkabeln mit Einschicht-Isolation war jedoch Polyvinylchlorid (PVC) der Hauptbestandteil der Isolation.So-called single-layer insulation (unipass insulation) is known for low voltage cables, such as telephone cables. With such a Isolation, a connection or ground takes the place of both the isolation and the jacket, which used to be common Cable structure were used. In the case of the previously known low-voltage cables with single-layer insulation, however, polyvinyl chloride (PVC) the main component of insulation.
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Aufgabe der Erfindung ist eine Verbesserung der chemischen und physikalischen, besonders elektrischen und mechanischen Eigenschaften solcher Schwachstromkabel, besonders Telefonkabel, mit Einschicht-Isolation.The object of the invention is to improve the chemical and physical, especially electrical and mechanical properties of such low-voltage cables, especially telephone cables Single-layer insulation.
Es wurde gefunden, daß Äthylen-Propylen-Dienterpolymere (EPDM-Polymere) mit einem Gehalt an Füllstoff als Einschicht-Isolation für Schwachstromkabel die gestellte Aufgabe lösen. EPDM-Polymere mit einem Gehalt an Füllstoff sind aus der US-PS 3.148.169 bekannt.It has been found that ethylene-propylene-diene terpolymers (EPDM polymers) with a content of filler are used as single-layer insulation solve the task at hand for low-voltage cables. EPDM polymers with a filler content are known from US Pat. No. 3,148,169.
Das erfindungsgemäße Schvachstrom-(Telefon-)Kabel mit Einschicht-Isolation benutzt als Hauptbestandteil der Isolation ein halbkristallines, niedermolekulares Äthylen-Propylen-Dienterpolymer (EPDM) mit verhältnismäßig kleinen Anteilen an Füllstoff und vorzugsweise mit flammhemmenden Zusätzen, wie von den Versicherungsgesellschaften vorgeschrieben. Die Zusammensetzung der Isolation wird im folgenden genauer angegeben.The low-voltage (telephone) cable according to the invention with single-layer insulation uses a semi-crystalline, low molecular weight ethylene-propylene diene terpolymer as the main component of the insulation (EPDM) with relatively small amounts of filler and preferably with flame retardant additives, as prescribed by the insurance companies. The composition of the Isolation is specified in more detail below.
Wegen der verbesserten elektrischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Schwachstromkabels kann der Querschnitt eines TelefonkabelsBecause of the improved electrical properties of the low-voltage cable according to the invention, the cross-section of a telephone cable
If IiIf ii
(Bandleiters) von 4,06 mm χ 7»62 mm (0,160 χ 0,300 ) bei der bekannten PVC-Einschicht-Isolation auf 3,424 mm χ 5t842 mm(Strip conductor) of 4.06 mm χ 7 »62 mm (0.160 χ 0.300) for the known PVC single-layer insulation to 3.424 mm 5t842 mm
• I Il• I Il
(0,135 χ 0,230 ) mit dem erfindungsgemäß verwendeten EPDM-Polymer verringert werden, was Kosten und Gewicht spart, und das verbesserte erfindungsgemäße Telefonkabel hat weitere Vorteile, nämlich u.a. einen besseren Isolationswiderstand, eine niedrigere Dämpfung, eine höhere Temperaturfestigkeit» verbesserte Biegsamkeit bei niedrigen Temperaturen und ausgezeichnete Feuchtigkeitsbeständigkeit, wodurch das Kabel zur unterirdischen Verlegung geeignet ist.(0.135 χ 0.230) can be reduced with the EPDM polymer used according to the invention, which saves costs and weight, and that The improved telephone cable according to the invention has further advantages, namely, inter alia, a better insulation resistance, a lower one Attenuation, higher temperature resistance »improved flexibility at low temperatures and excellent moisture resistance, making the cable suitable for underground installation suitable is.
Die Erfindung wird weiter erläutert durch die folgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels» die sich auf die beigefügte Zeichnung bezieht, worin entsprechende Teile in allen Figuren durch gleiche Bezugszahlen bezeichnet sind. Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht, hauptsächlich im Schnitt, eines erfindungsgemäßen Telefonkabels;The invention is further illustrated by the following description of an exemplary embodiment which refers to the attached Drawing refers to wherein corresponding parts are designated by like reference numerals in all figures. Show it: Fig. 1 is a view, mainly in section, of a telephone cable according to the invention;
Fig. 2 schematisch eine Vorrichtung zur Einschichtaufbringung der Isolation auf die Leiter des Kabels.2 schematically shows a device for applying the insulation in a single layer to the conductors of the cable.
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Die Erfindung beruht auf der Entdeckung· daß ein wesentlich verbessertes Telefonkabel mit Einschicht-Isolation (unipass telephone drop wire) mit einem Äthylen-Propylen-Dienterpolymer» hiernach als "EPDM1* bezeichnet· als Hauptbestandteil der Isolation hergestellt werden kann. Das besondere· für die Zwecke der Erfindung verwendete EPDM-Polymer ist halbkristallin und hat ein niedriges Molekulargewicht. Das erfindungsgemäß geeignete EPDM hat ein spezifisches Gewicht von etwa Ot85; ist hellbernsteinfarben und hat eine Mooney-Viskosität ML (1+4) bei 1210C (25O°F) von etwa 25.The invention is based on the discovery · that a substantially improved telephone cable with single-layer insulation (unipass telephone drop wire) with an ethylene-propylene diene terpolymer "hereinafter referred to as" EPDM 1 * "can be produced as the main component of the insulation. The special · for purposes of the invention used EPDM polymer is semicrystalline and has a low molecular weight the invention suitable EPDM has a specific gravity of about Ot85;. is light amber in color and has a Mooney viscosity ML (1 + 4) at 121 0 C (25O ° F ) from about 25.
Ein EPDM-Polymer mit den angegebenen Eigenschaften ist von der Firma Du Pont Company· Wilmington· Delaware/USA unter der Handelsbezeichnung «NORDEL 2722" (e.Wz.) erhältlich. Möglicherweise gibt es andere halbkristalline» niedermolekulare Polymere· die dem Produkt "NORDEL 2722" chemischäquivalent sind, jedoch ist darüber derzeit nichts bekannt.An EPDM polymer with the specified properties is of the Du Pont Company · Wilmington · Delaware / USA under the trade name "NORDEL 2722" (e.Wz.). Possibly there is other semi-crystalline »low molecular weight polymers · which are chemically equivalent to the product" NORDEL 2722 ", but this is currently the case nothing known.
Ein wesentlicher Vorteil des halbkristallinen· niedermolekularen EPDM-Polymers ist· daß es mit einem niedrigen Füllstoffgehalt verarbeitet werden kann· z.B. etwa 47 Teile Füllstoff auf 100 Teile Polymerisat· und dieser niedrige Füllstoffgehalt führt zu wesentlich verbesserten elektrischen Eigenschaften im Vergleich mit üblichen EPDM-Massen, bei denen der Füllstoffgehalt etwa 110 pro 100 Teile Polymerisat beträgt. Der Dien-Gehalt des erfindungsgemäßen EPDM-Polymers führt zu einer hohen Vernetzungsdichte in der vulkanisierten (gehärteten) Isolation und kompensiert dadurch den niedrigen Füllstoffgehalt.An essential advantage of the semi-crystalline · low molecular weight EPDM polymer is · that it has a low filler content can be processed e.g. about 47 parts of filler per 100 Parts of polymer · and this low filler content leads to significantly improved electrical properties in comparison with conventional EPDM compounds, where the filler content is around 110 per 100 parts of polymer. The diene content of the EPDM polymer according to the invention leads to a high crosslinking density in the vulcanized (hardened) insulation and thereby compensates for the low filler content.
Außerdem kann Polyäthylen mit niedriger Dichte in einer Menge von etwa 18 Teilen auf 100 Teile Polymerisat anstelle des üblichen Verarbeitungsöls bei den erfindungsgemäßen niedrigen Füllstoffgehalten benutzt werden. Diese Abwandlung führt zu einem hohen Modul und hoher Zugfestigkeit· beides Eigenschaften, die für ein gutes Schwachstromkabel erforderlich sind.Also, low density polyethylene can be used in an amount of about 18 parts per 100 parts of polymer instead of the usual Processing oil can be used at the low filler contents according to the invention. This modification leads to a high Module and high tensile strength · both properties that are required for a good low-voltage cable.
Die Verwendung eines halbkristallinen EPDM-Polymers mit niedrigem Molekulargewicht führt zu einer Isolationsmasse, die nicht nur zäh ist, sondern sich auch bei niedrigem Füllstoff gehalt leicht verarbeiten läßt.The use of a semi-crystalline EPDM polymer with low Molecular weight leads to an insulation material that is not only tough, but also easy to use when the filler content is low can be processed.
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Der Compressioncut der erfindungsgemäßen Isolation, ist bei etva 47 Teilen Ton pro 100 Teilen Polymerisat 60 - 90 % größer als bei Isolationen, die auf üblichen amorphen Polymerisaten, vie den Produkten 11NORDEL 1040" oder "NORDEL 1070" (e.Wz.), Hersteller Du Pont, aufbauen.The compression cut of the insulation according to the invention is around 47 parts clay per 100 parts polymer 60-90 % greater than in the case of insulations based on conventional amorphous polymers, such as the products 11 NORDEL 1040 "or" NORDEL 1070 "(e.Wz.), Manufacturer Du Pont, build up.
Vorschriften von Versicherungsgesellschaften, besonders der Feuerversicherung, verlangen, daß Telefonkabel eine flammhemmende Isolation haben. Eine solche Isolation brennt war, venn sie einer Flamme ausgesetzt ist, jedoch brennt die Isolation nach Entfernung der Flamme innerhalb einer kurzen Zeit, die in den Versicherungsvorschriften angegeben ist, nicht mehr veiter. Die erfindungsgemäße Isolation wird durch Zusatz eines chlorhaltigen Zusatzstoffes und von Antimonoxyd zur Rezeptur flammhemmend gemacht. Zu geeigneten chlorhaltigen Zusatzstoffen gehört ein von der Firma Hooker Specialty Chemicals Company, Niagara Falls, New York/USA, unter der Bezeichnung "Dechlorane" (e.Wz.) oder ein von der Firma Diamond Alkali Company, USA, unter der Handelsbezeichnung "Chlorovax 70" (e.Wz.) vertriebenes Produkt. Die Menge an chlorhaltigem Zusatzstoff ist je nach dem verwendeten Typ verschieden und kann beispielsveise zvischen etwa 65 % bis 77 % liegen. Um ausreichende flammhemmende Eigenschaften zu erreichen, sollten dem chlorhaltigen Zusatzstoff etwa 1 bis 2 % Antimonoxyd zugesetzt werden, wobei die Zahlenangabe nur beispielhaft ist.Insurance company regulations, especially fire insurance, require that telephone cables have flame retardant insulation. Such an insulation burns when it is exposed to a flame, but the insulation no longer burns after removal of the flame within a short time, which is specified in the insurance regulations. The insulation according to the invention is made flame-retardant by adding a chlorine-containing additive and antimony oxide to the formulation. Suitable chlorine-containing additives include one from Hooker Specialty Chemicals Company, Niagara Falls, New York / USA, under the name "Dechlorane" (e.Wz.) or one from the Diamond Alkali Company, USA, under the trade name "Chlorovax 70 "(e.Wz.) product sold. The amount of chlorine-containing additive varies depending on the type used and can, for example, be between about 65 % and 77 % . In order to achieve adequate flame-retardant properties, about 1 to 2 % antimony oxide should be added to the chlorine-containing additive, the number given is only an example.
Fig. 1 zeigt ein Telefonkabel 10 mit Leitern 12 und 14, die in die Einschicht-Isolation16 eingebettet sind, die aus dem beschriebenen halbkristallinen, niedermolekularen EPDM-Polymer hergestellt ist. Beim bevorzugten Kabelaufbau sind die Leiter 12 und 14 mit einem Klebstoff 18 beschichtet, der auf die Leiter 12 und 14 aufgebracht wurde, bevor die Isolation 16 über die Leiter extrudiert wird.Fig. 1 shows a telephone cable 10 with conductors 12 and 14, which in the single-layer insulation16 are embedded from the described semi-crystalline, low molecular weight EPDM polymer is made. In the preferred cable construction, conductors 12 and 14 are included an adhesive 18 applied to conductors 12 and 14 before the insulation 16 was extruded over the conductors will.
Beim bevorzugten Kabelaufbau wird ein Klebstoff verwendet, der von der Dayton Chemical Products Division der Firma Whittaker, West Alexandria, Ohio, unter der Handelsbezeichnung "Thixon XAP 1788" (e.Wz.) vertrieben vird.The preferred cable construction uses an adhesive made by of the Dayton Chemical Products Division of Whittaker, West Alexandria, Ohio, under the trade name "Thixon XAP 1788" (e.Wz.) is sold.
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Es können auch andere Klebstoffe benutzt werden, und ein anderes spezielles Beispiel ist der von der Firma Hughson Chemical Lord Corporation, Erie, Pennsylvania/USA, unter der Handelsbezeichnung "Chemlok B-2197-65" (e.Wz.) vertriebene Klebstoff.Other adhesives can be used, and one other a specific example is that from Hughson Chemical Lord Corporation, Erie, Pennsylvania / USA, under the trade name Adhesive sold "Chemlok B-2197-65" (e.Wz.).
Fig. 2 zeigt schematisch einen Extruder 24» durch welchen das Isolationsmaterial 16 über die Leiter 12 und 14 in einem einzigen Durchgang extrudiert wird, der die Isolation aufbringt, welche die Stelle von sowohl der Isolation der Leiter 12 und 14 als auch eines Mantels für das Kabel einnimmt. Das Kabel 10 gelangt vom Extruder 24 zu einer nichtgezeigten üblichen kontinuierlichen Vulkanisationsapparatur, in der das Isolationsmaterial vernetzt wird, vorzugsweise in solchem Ausmaß, daß es wärmegehärtet wird.Fig. 2 shows schematically an extruder 24 »through which the Insulation material 16 is extruded over conductors 12 and 14 in a single pass which applies the insulation required by the Takes place of both the insulation of conductors 12 and 14 and a jacket for the cable. The cable 10 comes from the extruder 24 to a customary continuous vulcanization apparatus, not shown, in which the insulation material is crosslinked, preferably to such an extent that it is thermoset.
Im Vergleich mit einem üblichen Telefonkabel mit Polyvenylchlorid-Einschicht-Isolation läßt sich das erfindungsgemäße Telefonkabel etwa 10 % billiger herstellen. Der Isolationswiderstand dieses verbesserten Telefonkabels beträgt etwa 44.200 MΩ /km (14.500 Mß /1000 feet) gegenüber 731,5 MÄ /km (240 MS /1000 feet) für die Polyvinylchlorid-Isolation. Die trockene Kapazität der Leiter zueinander ist niedriger, nämlich 0,0559 pF/km (0,090 micromicrofarad per mile) im Vergleich mit 0,08326 pF/km (0,134 x 10~12 farad/mile) für das PVC. Dies führt zu einer niedrigeren Dämpfung.In comparison with a conventional telephone cable with single-layer polyvinyl chloride insulation, the telephone cable according to the invention can be manufactured about 10% cheaper. The insulation resistance of this improved telephone cable is about 44,200 MΩ / km (14,500 MΩ / 1000 feet) versus 731.5 MÄ / km (240 MS / 1000 feet) for the polyvinyl chloride insulation. The dry capacitance of the conductors to each other is lower, 0.0559 pF / km (0.090 micromicrofarad per mile) compared to 0.08326 pF / km (0.134 x 10 ~ 12 farad / mile) for the PVC. This leads to a lower attenuation.
Die Temperaturfestigkeit der Isolation auf dem erfindungsgemäßen Kabel beträgt etwa 900C, im Vergleich mit 600C £ür das PVC-isolierte Kabel. Die elektrische Festigkeit des erfindungsgemäßen Kabels liegt in einem Verhältnis von 20 kVolt zu 11 kVolt höher als die von PVC-isolierten Telefonkabel. Durch diesen Vorteil ist die Möglichkeit eines Versagens an den Klemmstellen infolge von Blitzschlag verringert. Die außerdem gegebene bessere Biegsamkeit bei niedrigen Temperaturen ist ein wesentlicher Vorteil beim Verlegen von Telefonkabeln in kaltem Wetter.The temperature resistance of the insulation on the cable according to the invention is about 90 0 C, compared with 60 0 C £ ÜR the PVC insulated cables. The electrical strength of the cable according to the invention is in a ratio of 20 kVolt to 11 kVolt higher than that of PVC-insulated telephone cables. This advantage reduces the possibility of terminal failure as a result of lightning strikes. The added flexibility it provides at low temperatures is a major benefit when installing telephone cables in cold weather.
Alle diese Vorteile ergeben sich durch die Verwendung des halbkristallinen, ein niedriges Molekulargewicht aufweisenden Äthylen-Propylen-Dienterpolymers als hauptsächlicher Bestandteil der Einschicht-Isolation des erfindungsgemäßen Telefonkabels.All these advantages result from the use of the semi-crystalline, a low molecular weight ethylene-propylene diene terpolymer as the main component of single-layer insulation of the telephone cable according to the invention.
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Wie oben erläutert, erfordert dieses Terpolymer weniger Füllstoff und es kann mit einem Polyäthylen niedriger Dichte verwendet werden, um die Schnittfähigkeit der Masse zu verbessern und die Verwendung von Verarbeitungsöl zu vermeident während gleichzeitig der Modul und die Zugfestigkeit verbessert werden. Für 100 Teile des EPDM-Terpolymers werden vorzugsweise zwischen 5 und 25 Teile Polyäthylen niedriger Dichte eingesetzt. Das erfindungsgemäße Schwachstromkabel ist bestimmt zur Verwendung als Telefonkabel (Einführungsdraht = drop wire), kann jedoch auch für andere Zwecke verwendet werden, wo die gleichen Eigenschaften erwünscht sind.As explained above, this terpolymer requires less filler, and it can be used with a low-density polyethylene, in order to improve the cutting ability of the ground and avoid the use of processing oil during t be simultaneously improved the modulus and tensile strength. For 100 parts of the EPDM terpolymer, between 5 and 25 parts of low density polyethylene are preferably used. The low-current cable according to the invention is intended for use as a telephone cable (drop wire), but can also be used for other purposes where the same properties are desired.
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