DE2715086A1 - Schichtkoerper - Google Patents

Description

The Dow Chemical Company, Midland, Michigan 48640, USA SCHICHTKÖRPER

Priorität: 5. April 1976 / USA / Ser. No. 673 842 2. Dezember 1976 / USA / Ser. No. 746 976

Diese Erfindung betrifft einen Schichtkörper oder ein Verbundband auf Basis eines Metallsubstrats und einer Kunststoffbeschichtung und richtet sich insbesondere auf einen korrosionsbeständigen Schichtkörper, der als Komponente in Bauteilen und als verbesserte Abschirmung in Kabeln geeignet ist.

Beim Bau von elektrischen Kabeln, insbesondere Nachrichtenkabeln, wie Telefonkabeln, ist es bekannt, isolierte Leiter in einem Kern zu vereinigen und diesen Kern mit einer Abschirmung und einem Mantel zu umgeben. Telefonkabel dieser Art werden in der Technik als "Alpeth" - Kabel bezeichnet. Ein derartiges Kabel ist ausführlich von F. W. Horn et al in der Veröffentlichung "Bell System Cable Sheaths Problems and Designs" in A. I. E. E. Proceedings (1951), Band 70, beschrieben worden. Das Abschirmband (shielding tape) des "Alpeth" - Kabel besteht aus einer Schicht aus blankem Aluminium mit einer Dicke von etwa 0,20 mm, wobei dieses Band in der Regel vor der Umwicklung des Kabelkernes in Querrichtung geriffelt wird. Die Riffelung verleiht dem Kabel eine grössere Flexibilität und ermöglicht ein Biegen des Kabels, ohne dass es zu einer Verbeulung oder einem B^ush .dfis Abschirmbandes kommt.

Unter einem "Schichtkörper" oder "Verbundband" wird hier ein Metallgebilde verstanden, an dem mindestens auf einer Seite mindestens eine Schicht eines polymeren Harzmaterials haftet.

Unter den Bezeichnungen "Abschirmung, Schirm oder Abschirmband" wird hier eine relativ dünne Schicht eines beliebigen blanken oder beschichteten Metalles verstanden, die in der Lage ist, den Leitern im Kern eines elektrischen oder Nachrichtenkabels mechanischen Schutz und elektrostatische und elektromagnetische Abschirmung zu verleihen.

Wenn Telefonkabel in der. Erde verlegt werden, kann der aussere Mantel solcher Kabel, der in der Regel aus Polymermaterialien, wie Polyäthylen, besteht, durch verschiedene Ursachen verletzt werden, wie zum Beispiel'durch zu starke Beanspruchung, Felsen, Nagetiere, Blitzeinschlag, Frost oder Aufgrabungen. Die unter dem Mantel liegende Abschirmung kann infolgedessen dem Angriff von Wasser oder Salzsolen oder anderen korrodierenden Materialien ausgesetzt werden.

Wenn der äussere Mantel solcher Kabel aus einem polymeren Harzmaterial besteht, besitzt der Mantel keine gute Haftung auf der Abschirmung aus blankem Metall. Es ist beobachtet worden, dass beim Ziehen der Kabel durch Kanäle oder bei der Anordnung in Gräben der äussere Kunststoffmantel über die Abschirmung rutscht und sich faltet. Ausserdem ist bekannt, dass die Abschirmung während der Installation knickt, sich kräuselt oder verdrallt und zu einer Ermüdung des Bandes führt. In extremen Fällen tritt ein Brechen oder Reissen des Bandes durch dte roedict^isc/ien Beanspruchungen auf.

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Um die Korrosionsbeständigkeit eines Abschirmungsbandes aus blankem Metall zu verbessern, kann ein spezieller haftender Polyäthylenfilm auf eine oder beide Seiten des metallischen Streifens aufgebracht werden, vergl. US-PSS 3 233 036 und 3 795 540. Solche Abschirmbänder werden in grossera Umfang für die Herstellung von elektrischen Kraft- und Nachrichtenkabeln verwendet.

Der hierfür verwendete Polyäthylenklebstoff enthält reaktionsfähige Carboxylgruppen, die eine feste Haftung sowohl auf dem Metallstreifen als auch auf dem ihn überdeckenden Polyäthylenmantel haben. Die Metallkomponente von solchen Abschirmbändern verleiht dem Kabel die elektrostatische Abschirmung und die mechanische Festigkeit. Das polymere harzartige Uberzugsmaterial, zum Beispiel .ein Äthylen-Acrylsäurecopolymerisat verleiht der Metallkomponente eine gute Haftung, Siegelbarkeit und Korrosionsschutz. Ein Metallstreifen, wie Aluminium, der durch einen Film aus dem Polyäthylenklebstoff geschützt ist, besitzt normalerweise eine höhere Korrosionsbeständigkeit.

Wenn ein Polyäthylenmantel über einen Metallstreifen, der mit einem Film aus klebendem Polyäthylen beschichtet ist, extrudiert wird, bindet die Wärme des halbgeschmolzenen Polyäthylenmantels den mit dem Film beschichteten Metallstreifen an den Mantel und bildet eine einheitliche Komponente, die die Festigkeit des Metallstreifens mit der Dehnung und der Ermüdungsbeständigkeit des Polyäthylenmantels vereinigt. Eine solche Konstruktion wird in der Technik als "Verbundmantel¹¹ (Bonded Jacket) bezeichnet. Wenn der Wärmegehalt des den Mantel bildenden Polyäthylene ausreichend

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hoch ist, wird das Abschirmband ausreichend warm, so dass überlappte Teile des Abschirmbandes sich an der Naht verbinden, wodurch ein abgedichteter Schlauch bzw. Rohr um den Kern des Kabels entsteht. Kabel mit einem Verbundmantel mit einer abgedichteten Naht besitzen einen höheren Widerstand gegen das Eindringen von Feuchtigkeit in den Kabelkern. Es wurde ausserdem auch festgestellt, dass eine derartige Kabelkonstruktion eine grössere mechanische Festigkeit gegenüber wiederholtem Biegen des Kabels hat, zum Beispiel gegen Knicken oder Ermüdungserscheinungen des Abschirmungsbandes, die auf Biegebeanspruchungen während der Installation zurückzuführen sind. Ausserdem werden die durch Temperaturschwankungen induzierten Beanspruchungen unter Betriebsbedingungen reduziert.

Der Kunststoffüberzug schützt das Metall in einem gewissen Umfang gegen Korrosion, indem er die Fläche begrenzt, bei der eine Korrosion auftreten kann oder indem er den Kontakt zwischen Metall und dem Wasser oder einer Sole verhindert. Der Überzug sollte fest an das Metall gebunden sein, um eine nennenswerte Ablösung während der Einwirkung von korrodierendem Wasser oder mechanischen Kräften durch die Bildung von voluminösen Korrosionsprodukten zu vermeiden, so dass der korrodierende Angriff auf die exponierten Metallkanten des Abschirmbandes beschränkt wird.

In jüngerer Zeit hat aber die überprüfung von einigen in der Technik verwandten Kabeln, bei denen typische bekannte Harzmaterialien zur Beschichtung des Abschirmbandes verwendet worden waren, gezeigt, dass die Beschichtungen solcher Bänder während der Kabelherstellung beschädigt werden, so dass zahl-

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reiche korrodierbare Stellen blanken Metalles auf dem Metallband vorhanden sind. Spezifischer ausgedrückt, wurde dabei festgestellt, dass die Schädigung bei der Extrusion des Polyäthylenmantels während der Kabelherstellung entsteht. Wie bereits erwähnt wurde, wird der Polyäthylenmantel auf das kunststoffbeschichtete Abschirmungsband extrudiert, wobei die Wärme des geschmolzenen Polyäthylenmantels den Überzug oder die Beschichtung aus dem polymeren harzartigen Material erweicht oder schmilzt, um eine Verbindung mit dem Mantel und eine abgedichtete Naht zu bekommen. Während der Überzug sich in einem derartigen erweichten oder geschmolzenen Zustand befindet, wird er durch die glatte, geriffelte oder geprägte Kernumwicklung, die Nähte des Bandes, Binderbänder und / oder durch das Gewicht des Kernes selbst, durchdrungen oder abgerieben, so dass zahlreiche blanke, korrodierbare Stellen auf der Oberfläche des Metallstreifens auftreten. Durch ein ungünstiges Verhältnis von anodischen und kathodischen Stellen des blanken und des überzogenen Metalles wird dann die Korrosionsgeschwindigkeit an den beschädigten Stellen beschleunigt. Ausserdem schreitet die Korrosion zwischen beschädigten Stellen voran und zerstört verfrüht die Kontinuität in Längsrichtung des Abschirmbandes, wodurch das Kabel unbrauchbar werden kann. Da von Telefonkabeln aber erwartet wird, dass sie eine lange Lebensdauer haben, ist die Korrosion der Abschirmbänder, die zu einem frühen Ausfall der Kabel führen kann, ein ernstes technisches und finanzielles Problem für die Telefon- und Kabelindustrie.

Die korrodierbaren blanken Stellen können auf beiden Seiten des Abschirmbandes auftreten, doch ist das Problem besonders

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kritisch auf der dem Kern zugewandten Seite, insbesondere bei Verwendung von geriffelten Metallbändern, bei denen eine Durchdringung oder ein Abrieb des Überzuges besonders an den erhabenen Stellen der Riffelung festgestellt wurde. Ein korrodierender Angriff dieser Art, der auf einen Umfangsbereich des geriffelten Metallbandes konzentriert ist, führt zu einem raschen Versagen der elektrischen Funktion des Abschirmbandes in Längsrichtung.

Bei der weiteren Schilderung des Standes der Technik wird auf Vergleichsversuche Bezug genommen, die in Tabelle II zusammengestellt sind.

Aus den US-PSS 3 586 756 und 3 950 605 (Versuch 3 und 6 Tabelle II) sind Abschirmbänder bekannt, die aus einem Metallstreifen mit einem haftenden Polymerisatüberzug auf mindestens einer Seite des Metallstreifens bestehen. Es ist jedoch nachteilig, dass.die dort für den Überzug vorgesehenen Polymerisate keine befriedigende Haftung auf dem Metallband besitzen, wodurch die bereits geschilderten korrodierbaren Stellen auf der Metalloberfläche entstehen.

Die US-PS 3 507 978 (Versuch 4 - Tabelle II) zeigt ein Abschirmband mit einer Metallfolie, auf die auf beiden Seiten ein Copolymerisat aus Äthylen-Acrylsäure chemisch gebunden ist, wobei zusätzlich noch eine Schicht von Polyäthylen von hoher Dichte auf eine Schicht des Copolymerisate aufgebracht ist. Der Patentschrift ist aber nicht zu entnehmen, wie die eingangs geschilderten Probleme bei der Herstellung von Kabeln gelöst werden sollen und die Überprüfung von in Gebrauch befindlichen Kabeln hat bestätigt, dass eine Durch-

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dringung oder ein Abrieb der Schicht aus Polyäthylen von hoher Dichte bei der Herstellung und dem Gebrauch der Kabel eintritt.

Aus der US-PS 3 379 824 (Versuch 8 - Tabelle II) ist ein Abschirmband bekannt, das eine Dreischichtstruktur besitzt, wobei eine Aluminiumfolie zwischen zwei Polypropylenschichten oder einer Polypropylenschicht und einer Polyäthylenterephthalatschicht eingeschlossen ist. Ein derartiger Dreischichtkörper ist zwar gegen Durchdringung und Abrieb beständig, gibt aber in einem Kabel dennoch keinen befriedigenden Korrosionsschutz, da sowohl Polypropylen als auch Polyäthylenterephthalat nur eine schlechte mechanische Bindung mit dem Metallstreifen eingehen und dadurch nur schlecht daran haften. Aus diesem Grund lösen sich beide Kunststoffe unter den Korrosionsbedingungen und bei den durch die metallischen Korrosionsprodukte ausgeübten mechanischen Kräfte leicht ab.

Die US-PS 3 325 589 (Versuche 9 bis 11 - Tabelle II) zeigt ein mit Kunststoff überzogenes Metallband als Abschirmung, das einen Metallstreifen besitzt, der mit einer Haftschicht in unmittelbarer Nachbarschaft zum Metall und einer zusätzlichen Schicht aus Polyäthylenterephthalat (Mylar) oder Polypropylen auf einer Seite des Metallstreifens besteht. Ein solches Abschirmband wurde simulierten Bedingungen für die Kabelherstellung und einem Korrosionstest im Laboratorium unterworfen. Es wurde festgestellt, dass die Kunststoffbeschichtung das Metall nicht ausreichend gegen die Korrosion schützte, das heisst, dass der korrodierende Angriff nicht auf die exponierten Metallkanten beschränkt war. Die Haft-

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schicht wurde durch den durch die Polypropylen- oder PoIyäthylenterephthalat-Schicht ausgeübten Druck unter Auftreten von Stellen von blankem Aluminium verformt. An den blanken Stellen trat bei einem Standardkorrosionstest mit Natriumhydroxid, der später noch genauer definiert wird, Korrosion ein, da das NaOH zwischen die Haftschicht und die Polypropylen- oder Polyäthylenterephthalatschicht eindrang.

In der US-PS 3 790 694 (Versuch 8 - Tabelle II) wird ein Metallstreifen beschrieben, auf den unter Vermittlung eines Haftstoffes eine Polypropylenschicht gebunden ist. In der Patentschrift ist kein spezielles Haftmittel beschrieben. Da ein Copolymerisat aus Äthylen und Acrylsäure der gegenwärtig best bekannte Metallhaftstoff ist, wurden Abschirmbänder nach der zuvor genannten Patentschrift unter Verwendung dieses Copolymerisate als Haftmittel hergestellt. Dabei wurde festgestellt, dass ähnliche Ergebnisse erhalten wurden, wie bei der US-PS 3 325 589. Nach der Patentschrift wird der Mantel, eine Abschirmung und Verbundbänder während der Extrusion des Kabelmantels vereinigt. Da die thermoplastischen Überzüge auf der Abschirmung und den Verbundbändern oberhalb ihres Schmelzpunktes gehalten werden müssen, um eine Verbindung mit ihnen zu ergeben, wurden sie von Anfang an geschädigt, wie festgestellt wurde. Die US-PSS 3 325 589 und 3 790 694 beziehen sich auf eine wärmebeständige Kernumhüllung (thermische Sperre) bzw. auf ein vollständig gefülltes Kabel.

US-PSS 3 321 572 (Versuch 13 - Tabelle II) und 3 622 683 (Versuch 8 - Tabelle II) zeigen unter anderem Abschirmbänder aus einem Metallstreifen und einem polymeren harzartigen

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Überzug, der mindestens an einer Seite des Metallstreifens haftet und bei erhöhter Temperatur verformungsbeständig ist. Es wurde festgestellt, dass bei diesen Abschirmbändern die Haftung des Überzuges auf dem Metallstreifen nicht befriedigt. Dadurch greifen korrodierende Medien nicht nur die exponierten Kanten des Metallstreifens an, sondern dringen auch zwischen den polymeren Überzug und den Metallstreifen ein.

In der US-PS 3 484 539 wird das Verbinden einer heissen siegelfähigen Schicht, zum Beispiel Polyvinylchlorid, mit einer Polymerisatschicht, die verformungsbeständig bei den zur Kabelherstellung verwendeten Temperaturen ist, gezeigt. Die dort beschriebene Polymerisatschicht, an der der die heiss-siegelfähige Schicht haftet, ist aber nicht fest mit dem Metallband verbunden, so dass auch in diesem Fall ein Eindringen von korrodierenden Flüssigkeiten möglich ist, wenn der Kabelmantel beschädigt wird.

Keine dieser Patentschriften zeigt infolgedessen eine befriedigende Verbindung zwischen einem Metallsubstrat und einer Kunststoffbeschichtung, wie sie insbesondere für die Abschirmung von Kabeln von Interesse ist. Die bekannten Verbundbänder dieser Art erfüllen insbesondere nicht beide Anforderungen, dass sie sowohl eine gute Verbindung bzw. Haftung zwischen Metall und Kunststoffbeschichtung als auch eine ausreichende Verformungsbeständigkeit haben.

Die Kabel mit einem Verbundmantel besitzen zwar eine verbesserte Beständigkeit gegen das Eindringen von Wasser in

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den Kern des Kabels und haben auch eine ausreichende mechanische Festigkeit, um mehrfachem Biegen zu wiederstehen, doch sind einige Probleme bei der Beendigung und bei der Spleissung der Kabel aufgetreten. Spezifisch wurde festgestellt, dass es mühevoll ist, den Mantel von dem Abschirmband zu trennen, um elektrische Verbindungen mit dem Band herzustellen. Es ist zwar möglich, einen Verbundmantel zu beendigen und zu spleissen, ohne den Mantel von dem Abschirmband abzutrennen, doch hat sich gezeigt, dass die Qualität der elektrischen Verbindungen in einem solchen Fall nicht so gut ist wie mit dem abgetrennten Mantel. Insbesondere ist bekannt, dass die elektrischen Eigenschaften der Verbindungen zu dem Abschirmband sich im Verlauf der Zeit weniger ändern als Verbindungen zum Abschirmband und dem damit verbundenen Mantel von elektrischen Kabeln.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist infolgedessen, einen Schichtkörper auf Basis eines Metallsubstrats und einer Kunststoffbeschichtung zur Verfügung zu stellen, der eine hohe Korrosionsbeständigkeit besitzt und auch bei erhöhten Temperaturen gegen Verformung beständig ist.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch einen korrosionsbeständigen Schichtkörper auf Basis eines Metallsubstrats und einer Kunststoffbeschichtung gelöst, wobei dieser Schichtkörper gekennzeichnet ist durch ein Metallsubstrat mit einem damit auf mindestens einer Seite fest verbundenen verformungsbeständigen Schicht eines polymeren harzartigen Materials mit einer Verformungstemperatur von mindestens 130⁰C.

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Bei der folgenden Schilderung der Erfindung sind die Ausdrücke "Schichtkörper" und "Verbundband¹¹ als gleichbedeutend anzusehen.

Die Schichtkörper nach der Erfindung können beispielsweise in der Bauindustrie als Komponenten von Dachmaterialien, Wänden, Fussbodenbedeckungen, Leitungen oder elektrischen Kabeln verwendet werden. Ausserdem kommen die Schichtkörper als Rückseiten von Druckplatten, Auskleidungen von Tanks, insbesondere für korrodierende Materialien, als Komponenten von gedruckten Schaltungen, als Schutzüberzüge von Leitungen, Behältern, Kanälen, metallischen Untergrundteilen, Etikettenmaterial in korrodierender Umgebung und Uberzugsmaterial für Schwimmkörper aus zellartigen Kunststoffschäumen in betracht.

Von besonderem Interesse ist die Verwendung der Schichtkörper nach der Erfindung als Abschirmung in Kraft- und Nachrichtenkabeln.

Die erfindungsgemässen Schichtkörper lassen sich in einfacher Weise unter Verwendung der gut bekannten Extrusion von heissen Schmelzen oder durch die' ebenfalls gut bekannte Laminiertechnik herstellen.

Die Erfindung umfasst auch die Verwendung des korrosionsbeständigen Bandes nach der Erfindung zur Abschirmung von Kabeln, insbesondere Nachrichtenkabeln.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das korrosionsbeständige Band eine zweite verformungsbeständige Schicht und / oder andere Schichten von polymeren Harzmaterialien enthalten. So können mit beiden Seiten des Metallbandes verformungsbeständige Schichten aus polymeren^ harz-

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artigen Material verbunden sein, um auf beiden Seiten einen hohen Widerstand gegen das Eindringen von Flüssigkeiten oder den Abrieb sicherzustellen.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Schichten aus einem polymeren Harzmaterial mit guten Hafteigenschaften sowohl gegenüber dem Metallband als auch gegenüber der oder den verformungsbeständigen Schichten verwendet, um die verformungsbeständige Schicht fest mit dem Metallband zu verbinden, falls ihre direkte Haftung nicht ausreichend ist, um dem Metallband einen befriedigenden Korrosionsschutz zu gewähren.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden heiss-siegelfähige Schichten eines thermoplastischen polymeren Harzmaterials dazu benutzt, um bei der Verwendung des erfindungsgemässen Bandes als Abschirmung in Kabeln eine hermetisch abdichtbare Abschirmungsnaht in der Kabelstruktur und eine gute Bindung zwischen der Kabelabschirmung und dem äusseren Kunststoffmantel des Kabels zu ergeben.

Bei einer anderen Ausführungsform ist eine Haft/Heiss-Siegelschicht aus thermoplastischem polymeren Harzmaterial mit einer guten Haftung gegenüber Metall und guten Heiss-Siegelmerkmalen fest und direkt mit einer Seite oder mit entgegengesetzten Seiten des Metallbandes verbunden.

Die vorstehend beschriebenen kombinierten Schichten von polymeren Harzmaterialien haben einen hohen elektrischen Widerstand, eine hohe Beständigkeit gegenüber Chemikalien

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und Feuchtigkeit und besitzen eine ungewöhnliche Haftung auf dem Metallband, so dass sie den Beanspruchungen der Herstellverfahren und der Verwendung sowohl hinsichtlich der Durchdringung als auch des Abriebes widerstehen, ohne dass es zu einer Abschälung kommt.

Das korrosionsbeständige Band nach der Erfindung erfüllt infolgedessen sowohl die Anforderungen an die Haftung oder Bindung der einzelnen Schichten als auch an die Verformungsbeständigkeit. Dadurch gibt es einen befriedigenden Korrosionsschutz und beschränkt den Angriff korrodierender Mittel auf die exponierten Metallkanten des Metallbandes.

Im Rahmen der Erfindung wird das erfindungsgemässe korrosionsbeständige Band auch in einem Kabel als Abschirmband verwendet, bei dem ein äusserer Mantel fest mit diesem Abschirmband verbunden ist und wobei der Mantel sich leicht entfernen lässt, um das Spleissen und das Erden zu erleichtern, wobei aber die Korrosionsbeständigkeit erhalten bleibt, da die Entfernung des Mantels in einer derartigen Weise möglich ist, dass einefest mit der Metallkomponente verbundene Haftschicht nach dem Abtrennen des Mantels auf dem Band zurückbleibt.

Dies ist darauf zurückzuführen, dass ein derartiges Abschirmband eine Bindung zwischen einem Metallband und einer damit fest verbundenen Haftschicht hat, wobei diese Bindung fester als die Zwischenschichtbindung (interlayer bond) von anderen fest gebundenen Schichten eines polymeren Harzmaterials ist. Durch sorgfältige Auswahl der Typen und Mengen der Polymer zusammensetzung für die verformungsbeständige Schicht wird die Bindung der verformungsbeständigen Schicht zu den be-

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nachbarten Schicht des polymeren Harzmaterials schwächer eingestellt als diejenige der Haftschicht zu dem Metallband. Die Zwischenschichtbindung soll derartig sein, dass sie unter normalen Verwendungsbedingungfen der Ablösung widersteht, sich aber ablöst, bevor sich die Haftschicht von dem Metallband trennt.

Unter "Metallband" wird hier eine relativ dünne Schicht von einem beliebigen Metall verstanden, das gute elektrische und / oder mechanische Eigenschaften hat und sich in elektrischen Kraft- und Nachrichtenkabeln verwenden lässt.

Unter einer "festen Verbindung" oder ähnlichen Ausdrücken wird verstanden, dass ein korrodierender Angriff auf die freien Metallkanten des korrosionsbeständigen Bandes dadurch beschränkt wird, dass chemisch und / oder mechanisch die verformungsbeständige Schicht mit dem Metallband verbunden wird, entweder direkt oder indirekt mit einer Haftschicht oder durch Verbinden einer Haft/Heiss-Siegelschicht direkt mit dem Metallband, so dass eine nennenswerte Ablösung der verformungsbeständigen Schicht und der Haft/Heiss-Siegelschicht von dem Metallband unter Korrosionsbedingungen und durch die von den Korrosionsprodukten ausgeübten mechanischen Kräfte vermieden wird.

Unter "Haftschicht" wird eine Schicht eines polymeren Harzmaterials mit guten Hafteigenschaften gegenüber dem Metallband und der verformungsbeständigen Schicht und dem Kunststoffmantel eines elektrischen Kabels verstanden.

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Unter "Heiss-Siegelschicht" wird eine Schicht eines thermoplastischen polymeren Harzmaterials mit einer Siegeltemperatur von etwa 121°C oder niedriger, bevorzugt 11O°C oder niedriger, verstanden, die sich leicht selbst oder andere polymere Materialien, wie zum Beispiel diejenigen Materialien, die den äusseren Kunststoffmantel eines Kabels bilden, versiegelt.

Unter "Haft/Heiss-Siegelschicht" wird eine Schicht eines thermoplastischen polymeren Harzmaterials verstanden, das sowohl gute Haft- als auch gute Heiss-Siegelmerkmale für die Haft- und Heiss-Siegelschicht, die fest an dem Metallband haftet, ergibt.

Unter "verformungsbeständiger Schicht" wird eine Schicht eines polymeren Harzmaterials verstanden, das im wesentlichen gegen das Durchdringen und / oder Abrieb bei Verformungstemperaturen von mindestens etwa 130⁰C unter Drücken, die normalerweise bei der Herstellung, Verlegung und / oder dem Gebrauch von Kabeln auftreten, beständig ist.

Die korrosionsbeständigen Schichtkörper nach der Erfindung eignen sich in erster Linie als Abschirmung für elektrische Kraft- und Nachrichtenkabel. Solche Kabel enthalten einen Kern mit mindestens einem isolierten Leiter, eine Abschirmung aus dem korrosionsbeständigen Band gemass der Erfindung und einen äusseren Kunststoffmantel, der das korrosionsbeständige Band umschliesst. Die verformungsbeständige Schicht des Abschirmungsbandes kann zum Kern, zum äusseren Mantel oder in beiden Richtungen angeordnet sein, um Schäden zu vermei-

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den, die durch Durchdringung und / oder Abrieb der Abschirmung während der Herstellung und des Betriebes des Kabels auftreten können.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch näher erläutert. Gleiche Symbole bedeuten in den Zeichnungen gleiche Teile.

Die Zeichnungen zeigen folgendes: Figur 1

einen Teilquerschnitt eines mit Kunststoff beschichteten Metallbandes nach der Erfindung;

Figuren 2 bis 9

Teilquerschnitte von modifizierten mit Kunststoff beschichteten Metallbändern nach der Erfindung;

Figur 10

einen Querschnitt eines typischen Kraftkabels mit drei isolierten Leitern, eines mit Kunststoff beschichteten Metallbandes als Abschirmung und eines äusseren Kunststoffmantels, und

Figur 11

eine weggebrochene perspektivische Ansicht eines Endes eines Nachrichtenkabels mit vielpaarigen isolierten Leitern im Kern, einer mit Kunststoff beschichteten Metallabschirmung und einem äusseren Kunststoffmantel.

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Figur 1 erläutert ein korrosionsbeständiges Verbundband gemäss der Erfindung, das sich als Abschirmung in einem Kabel verwenden lässt. Das Verbundband 10 besitzt ein Metallband 12 und eine verformungsbeständige Schicht 14, die aus einem polymeren Harzmaterial besteht, zum Beispiel aus einem Verschnitt aus 50 Gew% Polypropylen und 50 Gew% eines Copolymerisate aus Äthylen und Acrylsäure. Die verformungsbeständige Schicht ist fest mit dem Metallband verbunden. Um einen Korrosionsschutz für den Metallstreifen zu ergeben, kann das Verbundband in Kabelarten als Abschirmung verwendet werden, die einen äusseren Kunststoffmantel aus einer haftenden Zusammensetzung besitzen, die fest auf dem Metallband 12 auf der entgegengesetzten Seite der Schicht 14 haftet.

Figur 2 erläutert ein modifiziertes Verbundband 20 mit einer verformungsbeständigen Schicht 24, die der Schicht 14 in Figur 1 entspricht und die fest mit dem Metallband 12 verbunden ist. Die Schicht 25 ist mit der entgegengesetzten Seite des Metallbandes 12 fest verbunden. Sie kann ebenfalls eine verformungsbeständige Schicht sein, wie Schicht 24 oder sie kann eine Haft/Heiss-Siegelschicht sein, die zum Beispiel aus einem Copolymer!sat aus Äthylen und Acrylsäure besteht.

Figur 3 erläutert ein anderes modifiziertes korrosionsbeständiges Verbundband 30 nach der Erfindung. Das Metallband 20 kann eine verformungsbeständige Schicht 34, wie die Schicht in Figur 1, haben, die fest mit dem Metallband verbunden ist. Auf der Schicht 34 haftet eine heiss-siegelfähige Schicht Alternativ kann die Schicht 36 eine verformungsbeständige Schicht aus einem Material, wie Polyamid, sein, das direkt

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nicht ausreichend gut auf dem Metallband 12 haftet, um einen guten Korrosionsschutz zu geben. Die Schicht 34 kann dann eine Haftschicht aus einem Copolymerisat aus Äthylen und Acrylsäure sein. Wie das Verbundband 10 von Figur 1 lässt sich das Verbundband 30 für Kabelkonstruktionen verwenden, die einen äusseren Kunststoffmantel aus einer haftenden Zusammensetzung besitzen, so dass ein guter Korrosionsschutz für das Metallband 12 erreicht wird.

Figur 4 zeigt ein anderes modifiziertes Verbundband 40, das als Kabelabschirmung geeignet ist. Es gibt vier mögliche Anordnungsweisen bei dem Band 40 gemäss der Erfindung. Die Schicht 45 kann eine verformungsbeständige Schicht sein, wie Schicht 14 von Figur 1, für zwei der möglichen Anordnungen oder eine Haft/Heiss-Siegelschicht, wie die Schicht 25 von Figur 2, für zwei andere Anordnungen. Schicht 44 kann ebenfalls eine verformungsbeständige Schicht sein, wie Schicht 14 von Figur 1, wenn sie direkt fest an das Metallband 12 gebunden ist oder sie kann eine Haftschicht sein aus einem Copolymerisat aus Äthylen und Acrylsäure, die ihrerseits fest an eine verformungsbeständige Schicht 46, wie die Schicht 36 von Figur 3, gebunden ist, wobei diese Schicht direkt nicht fest auf dem Metallband 12 haftet. Wenn die Schicht 44 eine verformungsbeständige Schicht ist, die fest an dem Metallband 12 haftet, ist die Schicht 46 zweckmässigerweise eine Heiss-Siegelschicht, wie die Schicht 36 von Figur 3.

Figur 5 zeigt eine andere modifizierte Ausführungsform eines Verbundbandes 50 gemäss der Erfindung. Bei dem Band 50 sind drei Anordnungen möglich. Zunächst können zwei verformungsbe-

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it

ständige Schichten 56 und 57, wie die Schicht 36 von Figur 3, die direkt nicht fest auf dem Metallstreifen 12 haftet, durch die Haftschichten 54 und 55, wie Schicht 34 von Figur 3, fest mit dem Metallstreifen 12 verbunden sein. Die beiden anderen möglichen Anordnungen können eine verformungsbeständige Schicht 55, wie Schicht 14 von Figur 1, fest mit dem Metallstreifen 12 verbunden haben und eine Heiss-Siegelschicht 57, wie Schicht 36 von Figur 3, mit der Schicht 55 verbunden haben. Auf der entgegengesetzten Seite des Metallbandes 12 kann eine verformungsbeständige Schicht 54, wie Schicht von Figur 1, fest mit dem Band 12 verbunden sein und eine Heiss-Siegelschicht 56, wie Schicht 36 von Figur 3, mit Schicht 54 verbunden sein oder alternativ kann eine verformungsbeständige Schicht 56, wie Schicht 36 von Figur 3, die direkt nicht fest auf dem Metallband 12 haftet, über die Haftschicht 54, wie Schicht 34 von Figur 3, fest mit dem Metallstreifen 12 verbunden sein.

Figur 6 zeigt ein weiteres modifiziertes Verbundband 60 gemäss der Erfindung. Eine verformungsbeständige Schicht 66, wie Schicht 36 von Figur 3, die direkt nicht fest auf dem Metallband 12 haftet, ist über'die Haftschicht 64, wie Schicht 34 von Figur 3, mit dem Metallband 12 verbunden. Eine Heiss-Siegelschicht 68 aus einem Copolymerisat von Äthylen und Acrylsäure ist mit der Schicht 66 verbunden. Das Verbundband 60 lässt sich ebenso wie die Verbundbänder 10 und 30 als Abschirmung für Kabelkonstruktionen verwenden, die einen äusseren Kunststoffmantel aus einer haftenden Zusammensetzung besitzen, so dass durch Verwendung des haftenden Aussenmantels ein guter Korrosionsschutz gewährleistet 1st. _709(U2/085e

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Figur 7 zeigt noch eine weitere modifizierte Ausführungsform eines Verbundbandes 70 nach der Erfindung. Die Haftschicht 74, die verformungsbeständige Schicht 76 und die Heiss-Siegelschicht 78 sind dieselben wie die entsprechenden Schichten 64, 66 und 68 in Figur 6. Schicht 75 kann eine verformungsbeständige Schicht, wie Schicht 14 in Figur 1, oder alternativ eine Haft/Heiss-Siegelschicht, wie Schicht 25 in Figur 2, sein, die fest direkt mit dem Metallband 12 verbunden ist.

Figur 8 zeigt eine weitere modifizierte Ausbildungsform des Verbundbandes gemäss der Erfindung. Die Haftschicht 84, die verformungsbeständige Schicht 86 und die Heiss-Siegelschicht 88 sind die gleichen wie die entsprechenden Schichten 64, und 68 in Figur 6. Auf der entgegengesetzten Seite des Metallbandes 12 befindet sich eine verformungsbeständige Schicht 85, wie Schicht 14 von Figur 1, die direkt fest mit dem Metallband 12 verbunden ist, und eine Heiss-Siegelschicht 87, wie Schicht 36 von Figur 3, wobei Schicht 87 mit Schicht 85 verbunden ist. Alternativ kann eine verformungsbeständige Schicht 87, wie Schicht 36 von Figur 3, die direkt nicht fest auf dem Metallband 12 haftet, mit dem Metallband 12 über die Haftschicht 85, wie Schicht 34 von Figur 3, verbunden sein.

Figur 9 zeigt ein weiteres modifiziertes Verbundband 90 gemäss der Erfindung. Die Haftschicht 94 und 95, die verformungsbeständigen Schichten 96 und 97 und die Heiss-Siegelschichten 98 und 99 sind die gleichen wie die entsprechenden Schichten 64, 66 und 68 in Figur 6.

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Die Figuren 10 und 11 zeigen die Verwendung der erfindungsgemässen korrosionsbeständigen Verbundbänder bei einem typischen Kraftkabel mit drei Leitern 100 bzw. bei einem Nachrichtenkabel mit vielpaarigen Leitern 110. Das Kraftkabel 100 hat metallische Leiter 101 von niedrigem Widerstand, die kompakt oder verseilt sein können und üblicherweise aus Kupfer oder Aluminium bestehen. Jeder Leiter ist isoliert, wozu üblicherweise ein extrudierter Überzug 102 verwendet wird, zum Beispiel aus Polyvinylchlorid, Polyäthylen oder Gummi. Zur Ausfüllung der Zwischenräume werden übliche Füllstoffe 103 verwendet, zum Beispiel natürliche Fasern oder aufgeschäumte Kunststoffe, so dass im wesentlichen ein Kern mit kreisförmigem Querschnitt entsteht, der von der Abschirmung 104 umschlossen wird. Die Abschirmung 104 kann aus irgendeinem der Verbundbänder nach den Figuren 1 bis 9 bestehen. Die Abschirmung 104 ist bevorzugt ein in Längsrichtung gefaltetes Rohr (folded tube) mit einer überlappenden Naht, die hermetisch durch Heiss-Versiegelung des heiss-siegelfähigen Kunststoffüberzuges des Verbundbandes an der überlappenden Naht während der Kabelherstellung abgedichtet werden kann. Ein äusserer Kunststoffmantel 105, der üblicherweise aus extrudiertem Polyäthylen, das Stabilisatoren und Russ enthält, besteht, ist fest mit der Abschirmung 104 verbunden. Das Nachrichtenkabel 110 besitzt im inneren Kern zahlreiche Paare von isolierten Leitern 111 (zum Beispiel mit Kunststoff überzogene Kupferdrähte), die durch eine Kernumhüllung 112 aus einem Kunststoff, zum Beispiel Polypropylen oder Polyäthylenterephthalat, zu einem Bündel zusammengefasst sind. Die Kernumhüllung wird durch ein Klebeband 113 fest zusammengehalten. Das Bündel ist in einer Bandabschirmung 114, die aus einem beliebigen Verbund-

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a*

band gemäss den Figuren 1 bis 9 bestehen kann, enthalten. Wie das Abschirmband 104 des Kraftkabels 100 ist das Abschirmband 114 bevorzugt ein längsgefaltetes Rohr mit einer hermetisch versiegelten überlappenden Naht. Ein äusserer Kunststoffmantel 115, der bevorzugt aus Polyäthylen besteht, ist über das Abschirmband extrudiert und vorteilhafterweise damit verbunden.

Die bei der Erfindung zur Herstellung der Verbundbänder verwendeten Metallbänder haben bevorzugt eine Dicke von 0,005 bis 0,635 mm, besonders bevorzugt 0,051 bis 0,381 mm. Das Metallband besteht besonders bevorzugt .aus Aluminium, Aluminiumlegierungen oder mit Aluminium plattierten Legierungen. Andere bevorzugte Metalle sind Stahl, unverzinnter Stahl, mit Zinn plattierter Stahl, aluminisierter Edelstahl, an der Oberfläche modifizierter, mit Kupfer plattierter Edelstahl, "Terneplate"-Stahl, galvanisierter Stahl, Chrom oder mit Chrom behandelter Stahl, andere Metalle, die verwendet werden können, sind an der Oberfläche modifiziertes Kupfer, Bronze, Blei, Magnesium oder Zinn. Diese Metalle können auch an der Oberfläche behandelt sein oder können Überzüge auf der Oberfläche besitzen.

Die verformungsbeständige Schicht gemäss der Erfindung hat bevorzugt eine Dicke von 0,0025 bis 0,381 mm, besonders bevorzugt 0,0127 bis 0,051 mm. Die verformungsbeständige Schicht kann aus einem polymeren Harzmaterial bestehen, das eine Deformationstemperatur von mindestens etwa 130⁰C hat. Beispiele derartiger Materialien sind Polypropylen, mit Carboxylgruppen modifiziertes Polypropylen, Polyamide, Polyäthylenterephthalat, fluorhaltige Polymerisate, 1-4-Dimethylpentenpolymerisate, Athylenpropylencopolymerisate,

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stereoregelmässiges Polystyrol, flexible wärmegehärtete polymere harzartige Materialien, Vinylidenchloridvinylchloridcopolymerisate und bestrahlte mit Carboxylgruppen modifizierte Olefinpolymerisate. Diese polymeren harzartigen Materialien können zum Beispiel mit Polyäthylen von niedriger oder hoher Dichte, Äthylenäthylacrylatcopolymerisaten, Äthylenvinylacetatcopolymerisaten, mit Carboxylgruppen modifizierten Äthylenpolymerisaten, Äthylenacrylsäurecopolymerisaten, ionischen Olefinpolymerisaten oder chloriertem Polyäthylen verschnitten werden, vorausgesetzt, dass die Verformungstemperatur der daraus hergestellten Schicht mindestens etwa 130⁰C beträgt. Es können auch flexible in der Wärme gehärtete polymere harzartige Materialien verwendet werden, wie zum Beispiel Polyurethane, vorausgesetzt, dass ihre Verformungstemperatur mindestens 130⁰C beträgt.

Die am meisten bevorzugten Materialien sind Verschnitte von Olefinpolymerisaten. Andere bevorzugte Materialien

sind Polyamide und Vinylidenchloridvinylchloridcopolymerisate.

Die Haftschicht hat bevorzugt eine Schichtdicke von 0,0025 bis 0,254 mm, besonders bevorzugt 0,0076 bis 0,0635 mm. Diese Schicht kann aus einem beliebigen thermoplastischen polymeren Harzmaterial bestehen, das die verformungsbeständige Schicht fest an das Metallband bindet. Copolymerisate aus Äthylen und äthylenisch ungesättigten Carbonsäure, die eine feste Haftung auf Aluminium ergeben, werden infolgedessen bei Verwendung eines Aluminiumbandes bevorzugt verwendet. Zu derartigen Polymerisaten gehören normalerweise feste thermoplastische Polymerisate des Äthylens, die durch Monomere mit reaktionsfähigen Carboxylgruppen modifiziert sind, insbesondere Copolymerisate aus einer grösseren Menge Äthylen und einer kleineren Menge einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure, typischerweise 1 bis 30,

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und bevorzugt 2 bis 20 Gew% der äthylenisch ungesättigten Carbonsäure. Spezifische Beispiele solcher geeigneter äthylenisch ungesättigter Carbonsäuren, wobei dieser Ausdruck Mono- und Polycarbonsäuren, Säureänhydride und Teilester der mehrbasischen Säuren einschliesst, sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Itakonsäure, Maleinsäureanhydrid, Monomethylmaleat, Monoäthylmaleat, MonomethyIfumarat, Tripropylenglykolmonomethylathersaures Maleat oder Äthylenglykolmonophenylather - saures Maleat. Bevorzugt ist die Carbonsäure eine alpha, beta äthylenisch ungesättigte Mono- oder Polycarbonsäure oder ein Anhydrid davon mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen im Molekül oder ein Teilester einer derartigen Polycarbonsäure, bei der der Säureanteil mindestens eine Carboxylgruppe enthält und der Alkoholanteil 1 bis 20 Kohlenstoffatome besitzt. Das Copolymerisat kann im wesentlichen aus Äthylen und einer oder mehreren solchen äthylenisch ungesättigten Säuren bestehen oder es.kann auch geringe Mengen an anderen Monomeren, die mit Äthylen mischpolymerisierbar sind, enthalten. Als Beispiel von derartigen Comonomeren seien die Ester der Acrylsäure genannt. Die Comonomeren können mit dem Copolymerisat in beliebiger Weise kombiniert werden, zum Beispiel als statistische Copolymerisate, als Block- oder Segment-Copolymerisate oder als Pfropf-Copolymerisate. Copolymerisate dieser Art und die Verfahren zu ihrer Herstellung sind gut bekannt. Andere bevorzugte Materialien sind Verschnitte der vorstehend beschriebenen sauren Copolymerisate mit anderen Olefinpolymerisaten.

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Die Heißsiegelschicht hat bevorzugt eine Dicke von 0,0025 bis 0,254 mm, besonders bevorzugt 0,0076 bis 0,0254 mm. Heißsiegelmaterialien in der Reihenfolge ihrer Bevorzugung sind Copolymerisate von Äthylen und äthylenisch ungesättigten Carbonsäuren, Polyäthylen von niedriger Dichte, Verschnitte von niedrig schmelzenden Olefinpolymerisaten, Äthylen-Vinylacetat-Copoly— rnerisate und Äthylen-Äthylacrylat-Copolymerisate. Haft/Heißsiegelmaterialien in der Reihenfolge ihrer Bevorzugung sind Copolymere aus Äthylen und äthylenisch ungesättigten Carbonsäuren oder Verschnitte der sauren Copolymeren mit anderen Olefinpolymerisaten. ionischen Olefinpolymerisaten, Verschnitten von mit Carboxylgruppen modifizierten Olefinpolymerisaten oder Verschnitten von ionischen Olefinpolymerisaten bestehen.

Die Verformungsbeständigkeit einer Schicht eines polymeren Harzmaterials wird üblicherweise mit Hilfe von einem Penetrometer gemessen. Die bekannten Penetrometer sind aber für die Messung von Überzügen aus einer oder mehreren Schichten von harzartigen Kunststoffen mit einer Dicke von 1,52 bis 3,17 mm konstruiert, so dass sie sich wenig für die Messung der Dicke von Schichten oder Überzügen von Abschirmkabeln oder Temperaturen und Drücken, die bei der Herstellung oder Verwendung von Kabeln auftreten, eignen. Es wurde deshalb ein spezieller Penetrometertest entwikkelt, um die Eignung von relativ dünnen Überzügen, das heißt Überzügen mit einer Dicke von 0,254 mm oder weniger, auf mit Kunststoff beschichteten Metallen zu messen und

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- TX-

dadurch den Verforrnungswiderstand bei erhöhten Temperaturen zu ermitteln. Dieses spezielle Penetrometer besteht aus einem 1,68 kg wiegenden Metallblock, auf dem ein kreisförmiger Ring eingearbeitet worden ist. Der Ring hat einen Außendurchmesser von 38,1 mm und eine Dicke von 0,635 mm. Die Schneidkante des Ringes steht im Kontakt mit der Probe des beschichteten Abschirmbandes und ist auf einen Radius von 0,79 mm ab-

2 gerundet, der einen Druck auf die Probe von 24,6 g/mm ausübt. Bei dem Testverfahren wird die Probe des Verbundbandes auf eine Basis wie eine Metallplatte gegeben und dann wird das spezielle Penetrometer über der Probe mit dem Ring im Kontakt mit dem Überzug des Verbundbandes angeordnet. Ein wegen des Überzuges offener elektrischer Kreis verbindet das Penetrometer und das Metallband der Probe. Danach wird die gesamte Anordnung in einen auf 218 C vorerwärmten Luftumwälzofen gegeben, wodurch die Temperatur des Verbundbandes mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 C pro Minute erhöht wird. Sobald der Ring den Überzug durchdringt, schließt sich der elektrische Kreis und die Temperatur, bei der das eintritt, wird bestimmt, zum Beispiel durch ein Thermoelement oder eine ähnliche Einrichtung. Diese Temperatur ist die Verformungs- oder Deformationstemperatur für den zu prüfenden Überzug. Es wurde festgestellt, dass die Bedingungen dieses Tests gut mit den Temperaturen und Drücken übereinstimmen, die bei der Herstellung und Verwendung von Kabeln auftreten. Ferner wurde beobachtet, dass die verformungsbeständige Schicht eine Verformungstemperatur von mindestens 130 C, bevor-

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zugt mindestens 138 C haben sollte, um bei den Temperaturen und Drücken, die normalerweise mit der Herstellung und dem Gebrauch von Kabeln auftreten, verformungsbeständig zu sein.

Der Grad oder die Festigkeit der Haftung .zwischen Kunststoffschichten und zwischen einer Kunststoffschicht und dem Metallband des Verbundbandes nach der Erfindung, der die Bedingung einer "festen Bindung" erfüllt, sollte einen Wert von mindestens etwa 1 kg / 2,54 cm Bandbreite, bevorzugt mindestens 2 kg / 2,54 cm entsprechen nachdem eine Probe des Verbundbandes in entionisiertes Wasser bei einer Temperatur von 70 C für einen Zeitraum von 7 Tagen eingetaucht worden ist. Der Grad der Haftung wird bestimmt, indem man einen Formkörper mit den Dimensionen 15,24 cm χ 15,24 cm χ - mm aus einem Kunststoffmantelmaterial herstellt. Die Herstellung dieser Probe erfolgt in ähnlicher Weise, wie dies in der Spezifikation PE-200 des United States Department of Agriculture, Rural Electrification Administration beschrieben ist. Es wird ein Blatt eines Abschirmbandes vom den gleichen Dimensionen (15,24 cm χ 15,24 cm) über den Formring gegeben. Ein Band eines 0,0254 mm dicken Polyesterfilms wird zwischen dem Abschirmband und dem Formkörper des Überzugsmaterials angeordnet, um eine Verbindung mit einem Ende zu verhindern und um ein Aufreißband (tab) für die Verwendung in einer Maschiene zur Prüfung der Zugfestigkeit zu erzeugen. Das Abschirmband wurde mit dem Formkörper unter Verwendung einer Formpresse und einer Preßtemperatur von 190 C verbunden. Der Verformungsdruck betrug 0,2 kg/mm . Der Erwärmungszyklus war wie folgt: 3 Minuten zur Erreichung der

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Temperatur ohne Druck; 2 Minuten unter Druck und 5 Minuten zum Abkühlen auf Raumtemperatur. Nachdem der Schichtkörper aus dem Abschirmband und aus dem Mantelmaterial fertiggestellt ist, werden 2,54 cm Proben mit einem Probeschneider für die Prüfung der Bindefestigkeit hergestellt. Die Proben werden in einer Maschine zur Prüfung der Zugfestigkeit angeordnet und die Bindefestigkeit wird wie folgt geprüft: Der nicht-verbundene Keil des Abschirmbandes wird um 180 zurückgebogen und dann wird die Probe in eine Vorrichtung zur Prüfung der Zugfestigkeit mit dem Abschirmband an der oberen Einspannklemme und dem Formring des Überzugsmaterials an der unteren Einspannklemme eingespannt. Hinter dem Formring wird eine steife Metallplatte angeordnet, um den Abschälwinkel bei 180 zu halten. Das Abschirmband wird dann von dem steifen Formring aus dem Mantelmaterial mit einer Geschwindigkeit des Kreuzkopfes von 12,7 cm pro Minute getrennt. Die zur Trennung des Abschirmbandes von dem Formkörper erforderliche Kraft wird als Maß für die Haftfestigkeit gemessen. Die Trennung kann eintreten an den Grenzflächen Metallband/Kunststoff schicht oder Kunststoffschicht/Kunststoffschicht oder Kunststoffschicht/Mantelmaterial.

Es wurden einige Verbundbänder nach der Erfindung aus mit Kunststoff beschichtetem Aluminiumband hergestellt und ihre Korrosionsbeständigkeit wurde geprüft. Die Testbänder, die eine Fläche von 5,03 χ 5,08 cm hatten, wurden zuerst einem simulierten Ummantelungstest unterworfen und wurden dann in 1-nortnale Natriumhydroxid lösung (1-n NaOH-Lösung) 24 Stunden eingetaucht. Blanke Alurainiumstellen auf den Oberflächen der Verbundbänder,die durch Beschädigung der Kunst-

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stoffbeschichtung während des simulierten Ummantelungstests freigeworden waren, wurden hierbei korrodiert. Die Anzahl der korrodierten Stellen, die leicht feststellbar waren, wurde festgestellt und ergab einen Korrosionsschadenindex. Ein Index von 0 zeigt an, dass keine Korrosionsstellen aufgetreten sind, wogegen eine höhere Zahl die Anzahl der Korrosionsstellen auf der Probe angibt. Verbundbänder mit schlecht haftenden Kunststoffüberzügen führten zu einer gesamten Korrsosion des Metalls, die häufig mit einer Ablösung der Überzüge verbunden war. Der simulierte Ummantelungstest war so gestaltet, dass er die Temperatur- und Druckbedingungen simulierte, die normalerweise innerhalb eines Kabels während und nach dem Ummantelungsvorgang auftreten, so dass dadurch die Wirkungen der Ummantelung auf die Kabelkomponenten erfaßt werden konnten. Der Te.st ist besonders gut geeignet, um den Einfluß der Temperatur- und Druckbedingungen auf den Kunststoffüberzug oder die kunststoffüberzogenen Abschirmbänder zu erfassen. Um einen solchen Test durchzuführen wurde ein zylindrischer Abschnitt eines Kabels mit einer Länge von etwa 5,0 cm in eine rechteckige Konfiguration mit ebenen Oberflächen umgewandelt. Der Test wurde unter Verwendung folgender Arbeitsweise durchgeführt; Eine Probe eines geformten Ummantelungsmaterials mit den Dimensionen etwa 5,08 cm χ 5,08 cm,die 13 g wog und eine Dicke von 2,54 mm hatte, wurde in einem Ofen auf eine Temperatur von 218 C erwärmt. Das Ummantelungsmaterial wurde aus dem Ofen nach 6 bis 7 Minuten entfernt und innerhalb eines Zeitraums von 5 Sekunden wurde ein geriffeltes Ab-

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schirmband (5,08 cm χ 5,08 cm) auf das Ummantelungsmaterial angeordnet. Dann wurden hintereinander eine geriffelte Kernumhüllung aus einem Polyesterfilm, ein Abschnitt eines Kabelkerns mit einer im allgemeinen rechteckigen Konfiguration und einem Gewicht von 218 g und ein 2000 g Gewicht auf dem Abschirmband aufgestapelt. Zum Schluß wurde die gesamte Anordnung in einen großen Aluminiumblock,der 955 g wog, zur Abkühlung gegeben, wobei die Temperatur der Grenzfläche Kernumhüllung/Abschirmung durch ein dort angeordnetes Thermoelement überwacht wurde. Der Aluminiumblock simuliert hier ein Kühlbad, das sich abwärts von dem Extrusionskopf in Arbeitsrichtung befindet.

Die Temperatur-Zeitrelation für den bei diesem Test erhaltenen Schild entspricht derjenigen von Kabeln mit einer großen Anzahl von Leiterpaaren während der Extrusion des Mantels, vergleiche R. C. Mildner, P. C. Woodland, H. A. Walters und G. E. Clock, ¹¹A Novel Form of Thermal Barrier for Communication Cables", 14th International Wire and Cable Symposium, Atlantic City, New Jersey, 1965. Die Heißsiegelfähigkeit wurde an Filmproben des Überzugsmaterials mit Hilfe eines speziellen Siegeltests ermittelt. Es wurden zwei Filmproben von einer Breite von 50,8 mm in einem Heißsiegelgerät,wie "Sentinel Brand, Model 24AS" oder einer ähnlichen Einrichtung in Kontakt miteinander gebracht. Die Temperatur des Siegelstabes wurde in Stufen von 5 cm von 88 C auf eine Temperatur gebracht, die ausreichend war, um die Filme zu versiegeln. Die Temperatur, bei der die Filme miteinander versiegeln wird als minimale Siegeltemperatur bezeichnet. Die Verweilzeit in Sekunden

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für den Sicgelstab entspricht dem 26,25-fachen der Filmdicke in mm. Der Luftdruck auf den Siegelstab

2
wird auf 28 g/mm eingestellt.

Der Einfluß der "Füllstoffe" auf den Kabelkern wurde mit kunststoffbeschichteten Abschirmbäridern geprüft, wobei Beschichtungen auf beiden Seiten der Einwirkung von Petrolatum-Füllverbindungen (Witco 5B) und einem leicht-flüssigen Mittel (=floodant) (Witco 4) bei 115,5°C 2 Sekunden ausgesetzt wurde. Es wurde eine prozentuelle Quellung errechnet, bezogen auf die Menge des von dem Überzug aufgenommenen Füllstoffs, nachdem die Oberfläche abgewischt worden war, so dass sie frei von Füllstoff war. Es wurde das ursprüngliche Gewicht des Überzuges von dem Gewicht des Überzuges nach der Einwirkung abgezogen und die Differenz wurde durch das ursprüngliche Gewicht geteilt. Diese Zahl wurde mit 100. multipliziert, um die prozentuelle Quellung zu erhalten. Die Ergebnisse dieses Tests sind in Tabelle IX angegeben.

Bei einem "Test für die Anschlußstabilität" wurden beschichtete Metallproben mit den Dimensionen von etwa 50 mm χ 150 mm geriffelt. Dann wurden an jedes Längsende der Proben Anschlüsse angelegt (Griplok^). Es wurde der Anfangswiderstand in Milli-ohm unter Verwendung einer Kelvinbrücke über die Anschlüsse geraessen. Die Proben wurden dann 50 Temperaturzyklen von -40 bis +60⁰C unterworfen, wobei jeder Zyklus eine Dauer von 8 Stunden hatte. Dann wurde der Widerstand wieder gemessen. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle X angegeben.

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Bei einem Test zur Prüfung der Verbundfestigkeit des Mantels und des Biegeverhaltens wurde auf einer Kabelununantelungseinrichtung ein mit einem Verbundmantel versehenes Gasrohr unter Verwendung von länglichen geriffelten Laminaten hergestellt. Die Laminate waren so orientiert, dass die vielschichtig überzogene Seite den extrudierten Mantel berührte. Proben des Rohrs wurden dann zur Bestimmung der Verbundfestigkeit des Mantels und des Biegeverhaltens herangezogen. Die Ergebnisse sind aus Tabelle XII zu ersehen.

Außerdem wurden noch folgende Testverfahren benutzt:

1. Die physikalischen Eigenschaften der Beschichtung wurden nach ASTM D-638 bestimmt.

2. Der Elmendorf-Reißtest wurde nach ASTM D-1922 durchgeführt .

3. Der Schmelzindex wurde nach ASTM D-1238.bestimmt.

In Tabelle I sind die Deformationstemperaturen und die Korrosionsindices von typischen Beispielen gemäß dieser Erfindung zusammengestellt. Die Proben der entsprechenden Beispiele wurden durch Extrudieren der Kunststoffschichten mit einer jeweiligen Schichtdichte von etwa 0,0254 mm und Laminieren dieser Schichten mit einem heißen Metallband von einer Temperatur von etwa 190 C hergestellt.

Es wurden Verbundmantelkabel (bonded jacket cables) unter Verwendung dieser Beispiele auf technischen Herstellungseinrichtungen unter normalen Verarbeitsbedingungen hergestellt.

Die Verforraungsbeständigkeit wurde durch die beim Penetro- metertest bestimmte Deformationstemperatur ermittelt.

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Beispiele 8 bis 11 zeigen in Tabelle I die Verwendung von Dreikomponentenverschnitten als verformungsbeständige Schicht.

Beispiel 12 zeigt die Verwendung eines Verschnitts aus vier Komponenten als verformungsbeständige Schicht.

Beispiel 13 zeigt die untere Grenze für die Verfortnungstemperatur eines Verschnitts aus Polyäthylen mit Polypropylen von etwa 130 C.

Beispiel 14 erläutert die Verwendung eines Haftmantels, um die Verwertbarkeit eines nur auf einer Seite beschichteten Metalls entsprechend den Figuren 1, 3 und 6 zu zeigen.

Beispiel 15 erläutert eine Ausführungsform der Erfindung, bei der Polypropylen als verformungsbeständige Schicht verwendet wird. Es wird ein ÄAS-PP Verschnitt als zweite Haftschicht verwendet, um die verformungsbeständige Schicht mit einer ersten Haftschicht aus ÄAS zu verbinden. Eine zweite Schicht aus einem AAS-PP Verschnitt und eine Heißsiegelschicht aus ÄAS kann nacheinander auf die PP Schicht aufgetragen werden, um eine niedrigere Siegeltemperatur zu erhalten.

Beispiele 16 und 13 sind Vergleichsversuche, wobei die gleichen Arbeitsbedingungen wie bei den Beispielen gemäß der Erfindung benutzt wurden. Die Zusammensetzung der Verschnitte in der verforrnungsbeständigen Schicht war aber so ausgewählt, dass die Verformungstemperatur niedriger als 130°C lag.

Beispiel 19 erläutert einen besonderen Verschnitt für die verformungsbeständige Schicht, der innerhalb des gewünschten

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* " 2 7 Ί b O 8 6

Bereichs der Verformungstemperatur und des Korrosionsindex liegt.

Beispiel 20 zeigt ein funktionelles Beispiel mit Kupfer. Da Kupfer eine ÄAS Beschichtung in Gegenwart von Feuchtigkeit angreift, wurde ein Kupferstabilisator (Oxalsäurebis-(benzylidenhydrazid)) dem ÄAS zugegeben.

Beispiel 21 erläutert ein funktionelles Beispiel mit einem ionomeren Polymerisat (Surlyn^ 1652, 11 % MAA) als Haftschicht für das Metall.

Beispiel 22 ist ein funktionelles Beispiel mit einem Verschnitt aus ÄAS-Polyäthylen als Metallhaftschicht.

Beispiele 23 und 25 erläutern funktioneile Beispiele mit vernetzten Überzügen bei denen es ungewöhnlich war, dass sie nach der Bestrahlung die Verbundfähigkeit, die Siegelbarkeit und die Korrosionsschutzeigenschaften behielten.

Die Beispiele 26 bis 27 sind funktionelle Beispiele mit einem handelsüblichen Vinylidenchlorid-Vinylchloridcopolymerisat als verformungsbeständige Schicht in der Wärme. Wie bei Beispiel 15 wird eine zweite Haftschicht aus einem Verschnitt· oder einem geeigneten Polymerisat dazu verwendet, um die verformungsbeständige Schicht fest an das Metall zu binden. Die wesentlichen Strukturen sind wie folgt: Metall/Haftschicht/zweite Haftschicht/ verformungsbeständige Schicht; Metall/Haftschicht/zweite Haftschicht/verformungsbeständige Schicht/heißsiegelfähige Schicht (ÄVA) oder Metall/Haftschicht/zweite Haftschicht (Verschnitt)/verformungsbeständige Schicht/zweite Haftschicht (Verschnitt)/S iegelschicht.

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Eine vergleichende Analyse der Tabellen I und II zeigt, dass eine Beschädigung des nach dem Stand der Technik kunststoffbeschichteten Abschirmbandes eintritt, gemessen an den korrodierten Stellen, die auf einer Fläche

2
von 25 cm der Probe gezählt wurden. Aus dem Vergleich geht ferner die Notwendigkeit für die Verwendung einer verformungsbeständigen Schicht mit einer Verformungstemperatur von mindestens 130 C und einer festen Bindung hervor, um das Auftreten von blanken Stellen auf der Oberfläche des Bandes und die dadurch gegebene Korrosionsgefahr zu verhindern.

Beispiele 9 bis 11 erläutern in Tabelle II,dass ein Schanden der niedriger schmelzenden Überzüge auf dem Metall durch eine verformungsbeständige Schicht eintreten kann. Ohne feste Haftung zwischen einer verformungsbeständigen Schicht und einer Metallhaftschicht oder mit Bindungen zwischen den beiden, die wasserempfindlich sind, kann eine Korrosion an den Fehlstellen des Haftüberzuges auf dem Metall eintreten.

Beispiel 12 zeigt die Nicht-Eignung eines bekannten Materials wegen mangelnden Korrosionsschutzes.

Beispiel 13 unterstreicht, dass eine feste Bindung der Beschichtung an das Metall erforderlich ist.

Die Tabellen III und IV erläutern das anfängliche Haftvermögen beziehungsweise Bindefestigkeit und das Haftvermögen nach einer Alterung für 7 Tage in entionisiertem Wasser von 7O⁰C. In Tabelle III werden jeweils zwei Werte angegeben, da mehrschichtige überzüge nicht notwendigerweise

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an der Grenzfläche zwischen dem Metall und einer unmittelbar benachbarten polymeren Schicht bei der Prüfung des Haftvermögens versagen. Wenn die Haftung auf dem Metall die Haftung der verschiedenen polymeren Schichten untereinander übertrifft, dann tritt ein Versagen an der schwächsten Grenzfläche auf. (Die Nummerierung der Beispiele entspricht derjenigen in Tabellen I und II, wo der genaue Aufbau der Verbundbänder angegeben ist.) Das minimale Haftvermögen beträgt 1,0 kg/2,54 cm, unabhängig davon, ob das Haftvermögen sich auf die Haftung zwischen Metall und einer polymeren Schicht oder einer polymeren Schicht mit einer anderen polymeren Schicht bezieht. Für die erste wird die Korrosionsbeständigkeit und das mechanische Verhalten unterhalb des minimalen Haftvermögens unbefriedigend sein. Für die letzte wird die Fähigkeit der Ablösung bei der Handhabung zu widerstehen ebenfalls unterhalb dem minimalen Haftvermögen unbefriedigend sein.

Aus Tabelle III geht außerdem hervor, dass eine sorgfältige Auswahl der Typen und Mengen der Polymerisate eine Bindung zwischen dem Metallband und der Haftschicht ergibt, die fester ist als die Bindungen zwischen den anderen Schichten des polymeren Harzmaterials, wobei aber noch ein minimales Haftvermögen von 1,0 kg/2,54 cm zwischen dem polymeren Überzug und dem benachbarten polymeren Überzug vorhanden ist.

Die Tabellen V und VI zeigen, dass die vielschichtigen Überzüge eine verbesserte Zugfestigkeit, Dehnung und Reißfestigkeit als bekannte überzüge haben. Die Nummerierung der Bei-

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spiele bezieht sich nur auf verbesserte Schichtaufbauten von Tabelle I und nicht auf beschichtete Metallstrukturen.

Die Tabellen VII und VIII zeigen Werte aus tatsächlichen Kabeln , die unter Verwendung von einigen Abschirmbändern gemäß den Tabellen I und II hergestellt wurden. Es wird die gleiche Nummerierung verwendet.

Tabelle IX zeigt, dass die verbesserten Überzüge nach der Erfindung eine erhöhte Beständigkeit gegenüber den ungünstigen Einwirkungen von Füllstoffen und leicht-flüssigen Verbindungen (flooding compounds), die in Kabeln vorkommen, haben. Aus den dort angegebenen Werten geht hervor, dass die Verbundbänder nach der Erfindung auch geeignet sind, um die Lebensdauer von gefüllten Kabeln zu verlängern.

Tabelle X zeigt, dass die Anschlußstabilität des beschichteten Metalls durch die neue Beschichtung verbessert wird, da die Erhöhung des Widerstands gegenüber dem Anfangswert kleiner ist.

Tabelle XI zeigt, dass die elektrische Durchschlagsfestigkeit und der Durchdringungswiderstand durch die neue Beschichtung verbessert wird. Die elektrische Festigkeit kann mit Vorteil in gefüllten Kabeln dazu verwendet werden, um die übliche elektrische Sperre, die um den Kern gewickelt ist, wegzulassen. Die reduzierte Durchdringungsgeschwindigkeit kann auch die Korrosionsbeständigkeit verbessern.

Die Vierte über die Verbundfestigkeit (bond strength) geben die Niveaus der Grenzflächenbindungen der vielschichtigen Proben wieder. Diese Verbundwerte sind etwa die Hälfte derjenigen eines bekannten Vergleichsbeispiels (Probe 5 von

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Tabelle II). Das Versagen der Grenzschicht stellt aber ein Mittel dar für die Kontrolle des Bindungsniveaus zwischen den polymeren Schichten des Abschirraungsbandes und dem Mantel, das heißt es wird eine genügend feste Bindung angestrebt, um gute mechanische Eigenschaften zu ergeben, doch soll ein leichtes Ablösen des Mantels zum Spleißen möglich sein. Darüberhinaus soll mindestens die Haftschicht des vielschichtigen Überzuges auf dem Metallband intakt bleiben, um einen dauerhaften Korrosionsschutz zu ergeben.

Die Werte für das Biegeverhalten der mehrschichtigen Proben sind überraschend, da bei nur der Hälfte der Verbundfestigkeit bei der Erfindung ein gleichgutes Biegeverhalten wie bei der Vergleichsprobe festgestellt wurde. Aus diesen Ergebnissen kann geschlossen werden, dass ein gutes Biegeverhalten eine mäßig hohe Mantelbindung verlangt, dass aber noch wichtiger die Fähigkeit ist, Spannungen wieder abzugeben. Der Vielschichtfilm ist infolgedessen ein Mittel zur Spannungsabgabe über die niedrigere Zwischenschichthaftung.

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Tabelle I Schichtkörper nach der Erfindung

Beispiel Schichtaufbau

1 ÄAS (D/Al/ÄAS (l)/50% ÄAS (l)-50% PP/ÄAS (1)

2 ÄAS (D/Al/ÄAS (D/40%-ÄAS (l)-60% PP/ÄAS (1) 3* ÄAS (D/Al/ÄAS (D/30% ÄAS (l)-70% PP/ÄAS (1) 4 ÄAS (1) Al/ÄAS (l)/50% MDPÄ-50% PP/ÄAS (l)

^ 5 ÄAS (D/Al/ÄAS (I)/100% PA/ÄAS (1)

6 50% ÄAS (2)-50% PP/Al/50% ÄAS (2)-50% PP

£ 7 ÄAS (D/ZPS/ÄAS (l)/50% HDPÄ-50% PP/ÄAS (1)

8 ÄAS (D/Al/ÄAS (D/34% HDPÄ (I)-64% PP -2% LDPÄ/

°° ÄAS (1) 163 ' 0

9 ÄAS (D/Al/ÄAS (D/39% HDPÄ (l)-59% PP -2% NDPÄ/

ÄAS (1) , 160 0

10 ÄAS (D/Al/ÄAS (D/44% HDPÄ (l)-54% PP -2% NDPÄ/

ÄAS (I) · 154 " 0

Verformungs- temperatur C	Korrosions index
144	O
164	O
164	O
164	O
>199	O
166	O
163	O

CD OO CD

Tabelle I (Fortsetzung)

Verformungs- Korrosions-Beispiel Schichtaufbau temperatur C index

ÄAS (D/Al/ÄAS (D/49% HDPÄ (l)-49% PP -2% NDPÄ/

ÄAS (1) 151 0

12 ÄAS (D/Al/ÄAS (1)/19% HDPÄ (I)-197. ÄAS (1) -2% NDPÄ/
60% PP/ÄAS (1)

ÄAS (D/Al/ÄAS (l)/70% HDPÄ-30% PP

0,254 ram Mantel aus ÄAS (D/Al/ÄAS (l)/35% HDPÄ (1)

65% PP/ÄAS(1)

ÄAS (D/Al/ÄAS (D/50% ÄAS (l)-50% PP/PP

ÄAS (D/Al/ÄAS (D/90% HDPÄ-10% PP/ÄAS (1)

ÄAS (D/Al/ÄAS (D/80% HDPÄ-20% PP/ÄAS (1) 18" ÄAS (D/Al/ÄAS (l)/70% ÄAS (l)-30% PP/ÄAS (l)

ÄAS (D/Al/ÄAS (1)/60% ÄAS (l)-40% PP/ÄAS (1)

	13	17
O	14
CO
CO
NJ	15
O	16"
OO	*
cn

158	O
136	O
163	O
164	O
124	94
128	86
111	35
131	7

OO CT)

Tabelle I (Fortsetzung)

Verformungs- Korrosions-Beispiel Schichtaufbau temperatur C index

	20
	21
	22
	23
ο	24
9842	25 26
ο	27
GD cn

ÄAS (3)/Cu/ÄAS (3)/PA/ÄAS (1) >199 0

Ionomer/Al/Ionomer/50% PP-50% HDPÄ 154 0

70% ÄAS (l)-30% HDPÄ/Al/70% ÄAS (l)-30% IIDPÄ/50% PP -

50% HDPÄ · 163 0

ÄAS (D/Al/ÄAS (1) (Bestrahlt mit 10 megarad)

ÄAS (D/Al/ÄAS (1) (Bestrahlt mit 10 megarad)

ÄAS (D/Al/ÄAS (1)/NDPÄ (Bestrahlt mit 5 megarad)

ÄAS (D/Al/ÄAS (l)/50% ÄVA-50% ÄAS/VCI VCI

ÄAS (D/Al/ÄAS (D/ÄVA/VCl^CI/ÄVA/ÄAS (1)

Vergle ichsproben

1 - alle Prozentangaben auf Gewichtsbasis
Al - Aluminium (Qualität für elektrische Anwendungen) Schichtdicke 0,203 mm

>210	0
>210	0
>210	0
160	0
161	0

cn O OO

Tabelle I

ÄAS (1) -Äthylen/Acrylsäure-Copolymerisat-Schicht, 8 Gew% Acrylsäure ÄAS (2) -Äthylen/Acrylsäure-Copolymerisat-Schicht, 12% Acrylsäure

ÄAS (3) -Äthylen/Acrylsäure-Copolymerisat-Schicht, 8 Gew% Acrylsäure mit 0,1% Kupferstabilisator

PP -Polypropylen, Schmelzfluß 9,0, Dichte 0,905 PP (1) -Polypropylen, Schmelzfluß 7,0, Dichte 0,908

HDPÄ -Polyäthylen von hoher Dichte, Schmelzfluß 3,6-4,4, Dichte 0,963-0,967 o HDPÄ (1) -Polyäthylen von hoher Dichte, Schmelzindex 5,0, Dichte 0,964 co NDPÄ -Polyäthylen von niedriger Dichte, Schmelzindex 1,95, Dichte 0,919 n> PA -Polyamide-Schicht -*J

ο ÄVA -Äthylenvinylacetat-Copolymerisat, 28 Gew% Vinylacetat

in ZPS -Zinnplattierte Stahlschicht, 0,152 mm dick

VCI₂VCI -Vinylidenchlorid-Vinylchlorid-Copolymerisat

Cu -Kupferschicht, 0,127 mm dick Der Schrägstrich (/) zeigt in der Tabelle e'ine Grenzfläche an.

CD OD CO

	Versuch	Stand	Tabelle II	zum	Vergleich	Verformungs temperatur C	Korrosions index
	1	Schichtaufbau	der Technik			106	77
	2	NDPÄ/HS (1)/Al/HS (D/NDPÄ		09	603	108	60
	3	Tern. Copoly./Al/Tern. Copoly.	US-PS 38	49	591	106	92
	4	NDPÄ/ÄAS (D/Al/ÄAS (l)	US-PS 38	56	756	122	14
	5	HDPÄ/ÄAS (D/Al/ÄAS (1)	US-PS 38	07	978	102	99
	6	ÄAS (D/Al/ÄAS (1)	US-PS 35	33 95	036 540	112	39 j ι
«*· O (O 00	7	ÄVA/Ionomer/Al/Ionomer/ÄVA	US-PS 32 US-PS 37	et 59	al 605	102	if
■Γ* ro	8	ÄAS (2)/Al/ÄAS (2)	Ishikawa US-PS 39	68	433	163	*
O OO	9	PP/Al/PP	US-PS 38	90 79 22	694 824 683	163 ,·	41
cn	10	0,127 mm PP/ÄAS (D/Al/ÄAS (1)	US-PS 37 US-PS 33 US-PS 36	25	589	> 209	36
		0,025 mm PT/ÄAS (D/Al/ÄAS (l)	US-PS 33	25	589
	'US-PS 33

O OO CD

Verformungs- temperatur C	Korrosions index
> 209	38
106	*
>2O9	*

Tabelle II (Fortsetzung)

Versuch Schichtaufbau

11 0,0762 mm PT/ÄAS (D/Al/ÄAS (1) US-PS 33 25 589

12 NDPÄ/Al/NDPÄ GB-PS 886 417

13 PT/Al/ÄAS (1) ' US-PS 33 21 572

Metall vollständig verbraucht während des Tests: nicht ausreichende Korrosionsbeständigkeit

_ω "" - H. Ishikawa, et al " A New Method of Manufacturing Laminated Aluminium Polyethylene Sheath ^ Cable", 21st International Wire and Cable Symposium, Atlantic City, New Jersey (1972) 153. ,

^ Al - Aluminium von elektrischer Qualität, 0,203 mm dick.

NDPÄ - Schicht aus Polyäthylen von niedriger Dichte.

°» HS (1) - Thermoplastische Haftschicht gemäß US-PS 38 09 603.

Tern. Copoly. - Schicht aus ternärem Copolymerisat aus Äthylen, Vinylacetat und Methacrylat Γχ>

oder Glycidylacrylat ,· _*

ÄAS (1) - Schicht aus statistischem Äthylen'/Acrylsäure-Copolymerisat CD

HDFÄ - Schicht aus Polyäthylen von hoher Dichte, Schmelzindex 6,0-9,0, Dichte 0,962-0,966 ^ ÄVA - Schicht aus Athylen/Vinylacetat-Copolymcrisat

Ionomcr - Schicht aus Äthylcn/Mcthacrylsäure-Copolymerisat mit zum Teil durch Metallioncn neutralisierten Carboxylgruppen

ÄAS (2) - Schicht aus Äthylen/Acrylsäure-Pfropfcopolymcrisat PT - Polyäthylentcrcphthalat (MYLAR^ )

so

Tabelle III Haftvermögen in kg/25,4 mm (Erfindung)

Tabelle 1 Haftung gegenüber Metall Haftung gegenüber Kunststoff

Beispiel anfangs

1	7,95
2...	7,95
3"	7,95
4	7,90
5	7,95
&	2,77
7	15,44
8	6,45
9	6,36
10	6,36
11	6,45
12	6,45
13	7,95
14	7,55
15...	7,95
IG!	8,95
17;;	8,95
18"	8,90
19	8,92
20	11,20
21	7,84
22	8,29
23	9,64.
24	6,68
25	8,07
26	8,40
27	8,42

gealtert anfangs

9,08	3,	,27
9,11	1,	,04
9,08	o,	,54
8,99	2,	,60
9,09	4,	,63
2,93	2,	,81
12,94	4,	,27
6,04	1,	05
6,18	1,	34
6,68	2,	36
6,59	3,	13
6,63	1,	34
8,90	8,	40
8,35	1,	07
8,77	2,	31
9,12	8,	18
9,17	7,	45
9,13	8,	72
9,15	4,	54
10,50	4,	26
7,90	1,	43
9,12	2,	90
10,-05	8,	45
7,53	6.	95
9,50	4,	27
9,15	1,	81
9,23	3,	86

gealtert

4,	09
1,	09
o,	68
2,	59
2,	95
2,	92
5,	09
1,	00
1,	36
2,	13
3,	09
1,	32
8,	42
1,	05
2,	30
9,	54
6,	13
7,	13
4,	51
4,	28
1,	45
2,	93
8,	90
6,	93
4,	31
1,	78
3,	91

*Vergleichsversuche 709842/0858

5*

Tabelle IV

Vergleichsversuche zum Haftvermögen nach dem Stand der Technik

Tabelle II Beispiel

Haftvermögen in kg/25,4 nun

gegenüber Metall Anfangs Gealtert

1	4,31	5,18
2	7,18	3,73
3	4,27	4,82
4	6,72	8,30
5	8,00	8,68
6	4,59	6,63
7	2,68	3,72
8	0	0
9	0,14-	0
10	0,40	0
11	0,50	0
12	0,17	0

709842/0856

- l/t -

Tabelle V Erfindung

Tabelle I Beispiel	Rich- tung	Minimale Zugfestigkeit Dehnung Elmendorf Siegeltgm- Streck Reiß % (g) ρeratür C	2,68 " 2,16	580 555	634 672	113
1	AR QR	0,96 0,97	2,57 2,22	605 656	525 717	113
2	AR QR	0,99 0,95	2,58 2,36	685 685	307 442	113
4	AR QR	1,32 1,30	4,65 4,56	600 540	166 150	110
5	AR QR	1,70 1,80	2,82 2,58	770 795	480 576	104
8	AR QR	1,38 1,32	2,64 2,58	775 755	295 499	104
9	AR QR	1,37 1,36	2,65 2,49	695 750	262 486	107
10	AR QR	1,41 1,35	2,60 2,50	760 800	352 538	110
11	AR QR	1,32 1,29	2,84 2,47	715 740	416 589	110
12	AR QR	1,38 1,27	Tabelle	VI	Stand der	Technik
Tabelle II Beispiel			1,90 1,58	300 450	170 190	110
1	AR QR	1,13. 1,06	1,79 1,83	450 560	244 308	107
5	AR QR	0,74 0,71

Zugfestigkeit und Dehnung: ASTM D-882 (Reiß - Zerreißfestigkeit)

AR - Arbeitsrichtung

QR - Quer zur Arbeitsrichtung Elmendorf-Reißfestigkeit:ASTM D- 1922

709842/0858

Tabelle VII Kabelcharaktcrisierung (Erfindung)

	Beispiel von Tabelle I	Kabelgröße	Schmelztemperatur des Mantels C	Arbeitsgeschwindig keit m/Min	Korrosion index
	2	100 pr, 22 AWG, Luftkern	221	18,0	0
	3	100 pr, 22 AWG, Luftkern	221	18,0	0
«4 O (O 00 ivj	5 5	150 pr, 24 AWG, Luftkern 75 pr, 24 AWG, gefüllter Kern	218 232	15,2 30,5	0 0
/0856	9	100 pr, 22 AVJG, Luftkern	235	24,4	σ

Tabelle VIII Kabelcharaktcrisicrung
(Stand der Technik)

Beispiel von .... ' _ . Schmelztemperatur Arbeitsgeschwindig- Korrosions-Tabelle I Kabelgröße des Mantels C keit m/min index

	3	25 pr, 22 AWG, Luftkern	-199	30,5	49
	4	100 pr, 22 AUG, Luftkern	199	18,0	36
O u> GO	5	25 pr, 22 AWG, Luftkern	199	30,5	97
ro	5	150 pr, 22 AWG, Luftkern	218	15,2	76
085(	5	75 pr, 24 AWG, gefüllter Kern	232	30,5	22
	5	100 pr, 22 AUG, Luftkern	221	18.0	78

er; oo

Tabelle IX Beständigkeit gegenüber Füllstoff und leicht-flüchtigen Mitteln

(B) .... ■ Prozentquellung

Schichtaufbau ^v ' . Füllstoff ^v ' flüssiges Mittel

ÄAS (l)/50% ÄAS (l)-50% PP/ÄAS (1)/A1/ 5,2 10,2

ÄAS (1) 50% ÄAS (l)-50% PP/ÄAS (1)

ÄAS (l)/40% ÄAS (l)-60% PP/ÄAS (1)/A1/ 5,2 11,1

ÄAS (D/40% ÄAS (D-60% PP/ÄAS (1)

ο ÄAS (l)/50% HDPÄ-50% PP/ÄAS (1)/A1/ . 5,'O 10,1

<o ÄAS (l)/50% HDPÄ-50% PP/ÄAS

*- Beispiel 5 (Tabelle II) 10,5 13,8

οι * ' Siehe Tabelle I für die Charakterisierung der Materialien

^v ' Gewichtszunahme nach Einwirkung des Füllstoffes und des leicht-fluchtigen Mittels

bei 115,5°C für 2 Sekunden. !^

^vw Mischung aus 92% Petrolatum und 87* Polyäthylen * cn

Mischung aus 75% Petrolatum und 25% ataktischem Polypropylen ^

	Tabelle X	in Milliohm ^1'
	AnschlußStabilität	(2) nach Cyclisierung
Beispiel von	Widerstand	1,187"' 1,702 1,7825 2,727
Tabelle I	anfangs
2 10 18 5(3)	0,6663 0,6912 0,7353 0,6750

Es wurden zwei Anschlüsse an einer 50 χ 140 mm Probe des beschichteten Metalls angeschlossen. Der Widerstand der Anordnung wurde mit einer Kelvinbrücke gemessen.
(2)

Widerstand nach 50 Temperaturcyclen im Bereich von (3)

-40 bis +60⁰C, wobei jeder Cyclus 8 Stunden dauerte.

Beispiel 5 von Tabelle II.

709842/0856

Tabelle XI

2

Erfindung Stand der Technik Elektrische Eigenschaften von Schichtkörpern

I
Erfindung Stand

Durchschlagfestigkeit,Kilovolt/Cm 1360 1100

Permeabilität

h/100 i

, cc-tnil/24 h/100 in²/Atm 334 525

α, O₂, cc-tnil/24 h/100 in /Atm ' 1130 1580

S H₂O, g-mil/24 h/100 in²/Atm ' 0,74' 1,28

Beispiel 10 von Tabelle I

Beispiel 5 von Tabelle II

cn CD CO CD

Tabelle XII

Verbundfestigkeit des Mantels und Biegeverhalten eines mit einem

(3)
Mantel verbundenen Gasrohres

Biegeverhalten > Cyclen

Schichtkörper

Beispiel 10 - Tabelle I Beispiel 5 - Tabelle II

Mantelhaftvermögen	j 16	mit	R/D x	von
kfc/2,54 cm Weite	13
4,1			30	40
7,3		22	38

-*. Anzahl von Hin- und Herbiegungen um den angegebenen Dorn, die erforderlich vjaren, ς ο ·

α» um einen Bruch des Schichtkörpers herbeizuführen. 1 Cyclus = 2 Biegungen cn

Oi (2)

R/D = Radius des Dorns/Durchmesser des Rohrs

Die Dicke des Mantels betrug etwa 1,52 mm. Die Rohre waren mit Bleischrot gefüllt, -J

um einen inneren Halt zu haben. , · er.

Aus der vorstehenden detaillierten Beschreibung der Erfindung geht hervor, dass sie einen verbesserten korrosionsbeständigen Schichtkörper zur Verfügung stellt, der als Komponente von Bauteilen oder als Abschirmung in elektrischen Kraft- und Nachrichtenkabeln verwendet werden kann. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verbundband von verbesserter Korrosionsbeständigkeit aus einem Metallband und einer verformungsbeständigen Schicht eines polymeren Harzmaterials, das fest mit mindestens einer Seite des Metallbandes verbunden ist,-wobei die verformungsbeständige Schicht eine Verformungsternperatur von mindestens etwa 130 C besitzt. Dieses Verbundband, das als Abschirmung in Kabeln dienen kann, muß gleichzeitig die Anforderungen hinsichtlich der Haftung und der Verformungsbeständigkeit erfüllen, um einen befriedigenden Korrosionsschutz bei Abschirmbändern dadurch zu ergeben, dass es den korrodierenden Angriff auf die exponierten Metallkanten beschränkt.

Die verformungsbeständige Schicht aus dem polymeren Harzmaterial muß infolgedessen die Penetration und/oder den Abrieb, die zum Freilegen des Metallbandes führen, unter den Temperaturen und Drücken ausschließen, die normalerweise mit der Herstellung und dem Gebrauch von Kabeln verbund en s ind.

Die Erfindung schließt auch mit Kunststoff überzogene Metallverbundbänder ein, die Schichten aus anderen polymeren Harzmaterialien besitzen als die Schicht aus einem ^fc verformungsbeständigen Kunststoff, wodurch eine vielschichtige Struktur mit einer Kombination von vorteilhaften Eigenschaften entsteht.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Jl.jKorrosionsbeständige Schichtkörper auf Basis eines Metalls und einer Kunststoffbeschichtung, gekennzeichnet durch ein Metallsubstrat, das mindestens eine mit ihm fest verbundene verformungsbeständige Schicht eines polymeren Harzmaterials besitzt, wobei diese verformungsbeständige Schicht eine Verforraungstemperatur von mindestens 130°C hat.

   2. Schichtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   dass er eine Haft/Heißsiegelschicht aus einem thermoplastischen polymeren Harzmaterial einschließt, die fest mit mindestens einer Seite des Metallsubstrats verbunden ist.

   3. Schichtkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet ,

   dass er eine Heißsiegelschicht eines thermoplastischen polymeren Harzmaterials einschließt, die fest mit mindestens einer verformungsbeständigen Schicht auf der Seite der verformungsbeständigen Schicht, die dem Metallsubstrat entgegengesetzt ist, gebunden ist.

   h. Schichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Haftschicht aus einem polymeren Harzmaterial besitzt, die ein gutes Haftvermögen zu der verformungs-

   J09U2/0856

   ORIGINAL INSPECTED

   beständigen Schicht und zum Metallsubstrat besitzt und zwischen und fest gebunden an das Metall substrat und mindestens an eine verformungsbeständige Schicht gebunden ist.

   5. Schichtkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

   dass die Haftung zwischen dem Metallsubstrat und der damit fest verbundenen Haftschicht stärker ist als die Grenzflächenhaftung zwischen anderen fest gebundenen Schichten aus polymerem Harzmaterial.

   6. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftfestigkeit zwischen dem Metallsubstrat und der benachbarten Schicht aus polymerem Harzmaterial oder zwischen irgendwelchen benachbarten Schichten aus polymerem Harzmaterial mindestens 1,0 kg/2,54 cm nach der Alterung für 7 Tage in entionisiertem Wasser von 70°C ist.

   7. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Zerreißfestigkeit quer zur Arbeitsrichtung einer Mehrfachschicht des polymeren Harzmaterials, die die verfomrungsbeständige Schicht in einer Anordnung an einer Seite des Metallstreifens einschließen, min-

   2
   destens 2,0 kg/mm nach ASTM D-882 beträgt.

   709842/0856

   8. Schichtkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

   dass die Dehnung der Mehrfachschicht mindestens 500% nach ASTM D-882 beträgt.

   9. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtkörper für die Verwendung als Kabelabschirmung ausgebildet ist und weniger als 8 Korrosions-

   Schadenspunkte auf einer Fläche von 25,0 cm nach simulierten Prüfungen für die Ummantelung und Korrosion besitzt.

   10. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass er für die Verwendung zur Kabelabschirmung ausgebildet ist und eine Gewichtszunahme von weniger als 6,0% nach der Einwirkung für einem Zeitraum von 2 Sekunden einer Kabelfüllstoffmasse zeigt, wobei diese Masse 92 Gew% Petrolatum und -8 Gew% Polyäthylen enthält und bei einer Temperatur von 115,5 C gehalten wird und wobei die nicht von dem Schichtkörper aufgenommene Füllstoffmasse abgewischt worden ist.

   11. Schichtkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

   dass er für die Verwendung als Kabelabschirmung ausgebildet ist und der elektrische Widerstand des Schichkörpers von einer Länge von 14,0 mm und einer Weite von 5 cm bei zwei Anschlüssen an jedem Längsende weniger als 2 Milliohm beträgt, nachdem er einer Temperaturbean-709842/0856

   spruchung von 50 Cyclen im Bereich von -40 C bis +60 C mit einem Cycluszeitraum von 8 Stunden pro Cyclus unter· worfen worden ist.

   12. Elektrisches Kraft- oder Nachrichtenkabel mit einem Kern mit mindestens einem isolierten Leiter, einer Abschirmung und einem äußeren Kunststoffmantel, der die Abschirmung umschließt,

   dadurch gekennzeichnet,

   dass die Abschirmung aus einem der Schichkörper nach

   den Ansprüchen 9, 10 oder 11 besteht.

   13. Elektrisches Kraft- oder Nachrichtenkabel mit einem Kern mit mindestens einem isolierten Leiter, einer Abschirmung und einem äußeren Kunststoffmantel, der die Abschirmung umschließt,

   dadurch gekennzeich n*e t , dass die Abschirmung aus einem Schichtkörper gemäß Anspruch 5 besteht und dass die Haftschicht mit dem Metallsubstrat nach der Entfernung des Kunststoffmantels fest verbunden bleibt.

   14. Kabe!abschirmung auf Basis eines Metalls und einer Kunststoffbeschichtung,
   gekennzeichnet durch ein Metallsubstrat, das mindestens eine mit ihm fest verbundene verformungsbeständige Schicht eines polymeren Harzmaterials besitzt, wobei diese verformungsbeständige Schicht eine Verformungstemperatur von mindestens 130 C hat und wobei die Haftfestigkeit zwischen dem Metallsubstrat und der benachbarten Schicht aus

   709842/0856

   polymerem Harzmaterial oder zwischen irgendwelchen benachbarten Schichten aus polymerem Harzmaterial mindestens 1,0 kg/2,54 cm nach der Alterung für 7 Tage in ent ionisiertem Wasser von 70 C ist.

   l->· Kabelabschirmung nach Anspruch 14,

   dadurch gekennzeic h.n e t ,

   dass sie weniger als 8 Korrosionsschadenspunkte auf einer

   Fläche von 25,0 cm hat, nachdem sie einer in der Beschreibung näher charakterisierten simulierten Prüfung für die Ummantelung und Korrosion unterworfen worden ist.

   16. Kabelabschirmung nach Anspruch 14,
   dadurch ge k e nnzeichnet ,

   dass sie eine Haft/Heißsiegelschicht eines thermoplastischen polymeren Harzmaterials einschließt, die fest mit mindestens einer Seite des Metallbandes verbunden ist.

   17. Kabelabschirmung nach Anspruch 14,
   dadurch gekennzeichnet,

   dass sie eine Heißsiegelschicht aus einem polymeren Harzmaterial einschließt, die an mindestens eine verformungsbeständige Schicht an der zum Metallband entgegengesetzten Seite fest haftet.

   18. Kabelabschirmung anch Anspruch 14,
   dadurch gekennzeichnet,

   dass sie eine Haftschicht aus einem polymeren Harzmaterial einschließt, die gute Hafteigenschaften gegenüber der verformungsbeständigen Schicht und dem Metallband besitzt und zwischen dem Metallband und mindestens einer verfor- mungsbeständigen Schicht fest haftend angeordnet ist.

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