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Kabel für die Nachrichtentechnik
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Die Erfindung betrifft ein Kabel für die Nachrichtentechnik, das aus
einer Vielzahl von gegeneinander isolierten Metalladern besteht, von denen mehrere,
insbesondere vier, zu Grundbündeln und diese zu Hauptbündeln verseilt sind und aus
mehreren Hauptbündeln eine Kabelseele gebildet ist, die von Papier umgeben ist und
deren sämtliche Hohlräume mit einem Gemisch aus flüssigen, halbfesten und festen,
vorwiegend parafinischen, mikrokristallinen Kohlenwasserstoffen (z,B. Petrolat),
dessen Viskosität bzw. Konsistenz ähnlich der von Vaseline ist, ausgefüllt sind
und die mit einem Mantel aus Polyäthylen umhüllt ist, der innseitig mit einer Metall-Folie,
insbesondere aus Aluminium, beschichtet ist, wobei zwischen Papierumhüllung der
Seele und der Metall-Folie ein durch das Schrumpfen des z.B. Petrolats bedingter
Ringspalt mit im Verhältnis zum Kabeldurchmesser sehr geringer Abmessung vorhanden
ist.
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Kabel für die Nachrichtentechnik, auf die sich die vorliegende Erfindung
bezieht, sind hinreichend bekannt und in der Praxis vielfach verwendet. Der Aufbau
eines solchen Nachrichtenkabels ist beispielsweise beschrieben in dem Buch:"Nachrichtenkabel
und -übertragungssysteme" von W. Schubert, Siemens AG, 1971, Seiten 33 bis 37.
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Die Herstellung solcher Kabel geschieht in der Weise, daß die aus
vielen Grundbündeln zusammengesetzten Hauptbündel zu einer Seele zusammengefaßt
werden, indem der entstehende Strang durch eine Papierumspinnung zusammengehalten
wird. Die Papierumspinnung besteht aus einem schraubenlinienförmig aufgewickelten
Kreppapierband, ggf. unter Verwendung einer den Halt vergrößernden Beilage.
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Die so entstandene Kabelseele muß mit einem Polyäthylenmantel umgeben
werden, damit das Kabel gegenüber Wasser und atmosphärischen Einflüssen dicht ist
und auch einen gewissen mechanischen Halt hat. Aus Gründen unter anderem der elektrischen
Abschirmung ist innerhalb des Polyäthylenmantels eine Metallbeschichtung, insbesondere
in Form einer Aluminiumfolie, aufgebracht.
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Bevor der Polymthylenmantel aufgebracht wird, wird die Kabelseele
durch und durch mit dem Gemisch aus flüssigen, halbfesten und festen, vorwiegend
parafinischen, mikrokristallinen Kohlenwasserstoffen (z.B. Petrolat), das eine Viskosität
bzw. Konsistenz ähnlich der der Vaseline hat, gefüllt, damit alle Zwischenräume
zwischen den Adern, den Grund- und den Hauptbündeln, frei von Feuchtigkeit sind
und die gegenseitige Isolation noch verbessert wird. Das Eindringen von Wasser in
diese
Zwischenräume wird durch dieses Gemisch, z.B. Petrolat verhindert.
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Zum Aufbringen des Polyäthylenmantels ist es bekannt lich erforderlich,
daß die so vorbereitete Kabelseele durch einen Extruder geführt wird, in welchem
der Kabelmantel aufgebracht wird. In dem Extruder befindet sich die Polyäthylenmasse,
die auf Temperaturen von 200 bis 2200 C erwärmt werden muß, um Schmelztemperatur
zu erreichen. Die Kabelseele wird beim Durchführen durch den Ummantelungskopf des
Extruders mit dem heißen Polyäthylenmantel umgeben. Es ist nicht zu vermeiden, daß
dabei die Kabelseele ebenfalls auf verhältnismäßig hohe -Temperaturen erhitzt wird,
die mit einem gewissen Temperaturgradienten im Inneren der Kabelseele noch etwa
1400 C betragen.
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Bei diesen Temperaturen schmilzt bzw. dehnt sich aber das Gemisch
aus flüssigen, halbfesten und festen, vorwiegend parafinischen, mikrokristallinen
Kohlenwasserstoffen aus, das danach im Abkuhlprozeß, der bis zu 24 Stunden dauern
kann, schrumpft. Diese Schrumpfung macht der Polyäthylenmantel nicht voll mit, so
daß ein Ringspalt zwischen der Papierumhüllung und der Metallbeschichtung des Polyäthylenmantels
entsteht.
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Der Ringspalt, der etwa eine Abmessung von etwa 0,25 bis 1,0 mm aufweist
und damit im Vergleich zum Gesamtdurchmesser des Nachrichtenkabels (ca. 1 bis 10
cm) sehr klein ist, ist insbesondere dann problematisch, wenn das Kabel beispielsweise
durch Blitzschlag oder durch mechanische Einwirkungen bei der Verlegung oder nach
der Verlegung im Erdreich beschädigt wird. An den Schadstellen kann Feuchte oder
sogar Wasser eintreten,
das sich dann im Ringspalt ausbreitet. Als
Folge hiervon treten Effekte auf, die die dielektrischen Eigenschaften des Kabels
negativ beeinflussen und zu Störungen im Nachrichtenverkehr führen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kabel für
die Nachrichtentechnik zu schaffen, bei dem der Ringspalt gefüllt und dafür Sorge
getragen ist, daß bei durch Beschädigung oder auf andere Weise eintretendem Wasser
sich dieses im Ringspalt nicht ausbreiten kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Kabel der eingangs angegebenen Art
erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt mit einem reaktionsfähigen
Kunststoffgemisch ausgefüllt ist, das aus einem Polyol, das heißt einem Gemisch
aus Hydroxylgruppen enthaltenden Verbindungen mit Äther- und/oder Estergruppen und
Diisocyanat mit einem Äquivalentverhältnis zwischen Polyol und Diisocyanat von 1:1
bis 1:2 besteht und das bei Anwesenheit von Wasser unter C02-Abspaltung einen Schaum
bildet, dessen Anteil an geschlossenen Poren größer 60 , ist.
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Durch dieses Kunststoffgemisch ist gewährleistet, daß ein Schaum entsteht,
der den Ringspalt ausfüllt. Dieses Ausfüllen mit Schaum geschieht noch nicht oder
nur in geringem Ausmaß während der Erhitzungsperiode des Kabels.
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Die Schaumbildung setzt im wesentlichen erst während des Schrumpfungsprozesses,
bei dem sich der Ringspalt bildet, ein. Anlaß für diese Schaumbildung ist Wasser,
das entweder dem Polyol zugemischt ist, oder das dem Papier der Seelenumhüllung
zugemischt ist, damit eine gewisse Mindestfüllung des Spaltes gewährleistet ist,
oder Wasser, das bei Beschädigung der Kabelumhüllung in den
Ringspalt
eintritt. Im zuletzt genannten Fall setzt die Schaumbildung sehr schnell ein, so
daß der Ringspalt abgedichtet wird und dieses Wasser im Ringspalt sich nicht ausbreiten
kann.
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Der entstehende Schaum besteht in aller Regel aus dem sich bildenden
Polyuretan und ist aufgrund der vorhandenen Komponenten sehr dicht. Ein Schaum mit
einem Anteil an geschlossenen Poren von wesentlich unter 50 96 würde die hier angestrebte
Dichtigkeit nicht gewährleisten.
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Andererseits ist der hier entstehende Schaum mit dem hohen Anteil
geschlossener Poren relativ steif; dies spielt aber im Hinblick auf die vorliegende
Erfindung keine Rolle, weil der Ringspalt im Verhältnis zum Gesamtdurchmesser des
Nachrichtenkabels von sehr geringer Dicke ist und damit auch die entstehende Schaumschicht
von einer Dicke ist, die elastische Verformungen im hohen Maße zuläßt. Das Kabel
ist somit im gleichen Maße biegsam, wie bisher verwendete Kabel für diese Zwecke.
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Als Isocyanatkomponente kommt, wie im nachfolgenden Ausführungsbeispiel
erläutert, vorzugsweise Diphenylmetan-4,4-Diisocyanat in Frage. Außerdem kdnnen
cycloaliphatische Isocyanate verwendet werden. Als Polyol-Komponente kommen vorzugsweise
Polyäther-Polyole mit Molgewichten von 300 bis 2000 und Viskositäten von 600 bis
2500 m Pa s bei 250 C in Frage.
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Bevorzugte Ausführungsformen des Kabels sind den Unteransprüchen zu
entnehmen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform davon besteht darin, daß die Isocyanatkomponente
im flüssigen Zustand in das reaktionsfähige Kunststoffgemisch wenigstens zum Teil
in Form von Kapseln eingegeben wird. Die Kapseln sind durch Umhüllungshäute gebildet,
die in Wasser und/oder Polyol und/oder einem dem Polyol zuzusetzenden Stoff löslich
sind, so daß gewährleistet ist, daß bei der Erhitzungsperiode die Kapseln noch nicht
geöffnet werden.
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Erst bei Eintritt von Feuchtigkeit oder bei der Reaktion mit Polyol
nach einem längeren Zeitraum oder durch Einwirkung der dem Polyol zugemischten organischen
Verbindung werden die Häute durch Quellung und wenigstens partielle Lösung zerst8rt,
so daß das darin befindliche flüssige Diisocyanat mit dem Polyol in Reaktion treten
kann.
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Für die Kapselhäute verwendbare Materialien, die von Wasser und/oder
Polyol und/oder einer dem Polyol zugesetzten Kunststoffverbindung angegriffen werden
und dadurch das von ihnen umschlossene flüssige Diisocyanat freigeben, sind an sich
bekannt und im Handel erhältlich. Entsprechende Materialien lassen sich durch einfache
Versuche ermitteln.
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Es genügt, wenn nur ein Teil, beispielsweise 20 % der Diisocyanat-Komponente
in Form solcher Kapseln beigegeben wird, damit stets ein Reservoir reaktionsfähigen
Isocyanats im Ringspalt vorhanden ist.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die Füllung des Ringspaltes
gemäß der Erfindung in der Weise erfolgt, daß ein Material verwendet wird, das aus
einem zu wenigstens 20 % mit einer OH-Gruppen enthaltenen organischen Verbindung
vorreagiertem Diisocyanat besteht. Ein solches vorreagiertes Produkt wird üblicherweise
als nPraepolymeres" bezeichnet. Auch auf diese Weise ist gewährleistet, daß noch
genügend Ispcyanatkomponente bei Zutritt von Wasser zur Bildung eines Schaumes vorhanden
ist.
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Das Aufbringen des reaktionsfähigen Kunststoffgemisches wird vorteilhaft
in der Weise vorgenommen, daß die Kabelseele möglichst unmittelbar vor dem Eintreten
in den Extruder mit dem Kunststoffgemisch durch Aufträufeln, Besprühen, Bestreichen
oder anderweitiges Benetzen versehen wird. Die Komponente des reaktionsfähigen Kunststoffgemisches
vertragen die kurzzeitige Erhitzung unter Ausschluß von Luftsauerstoff auf 140 bis
2200 C ohne Schädigung. Nach dem Auftragen der reaktionsfähigen Mischung wird die
Metallfolie in an sich bekannter Weise aufgetragen und erst dann wird in dem Extruderkopf
die Polyäthylenummantelung gebildet. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die
reaktionsfähige Mischung an die Stelle gelangt, an der sich später beim Schrumpfen
der Ringspalt bildet.
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Für das Ausfüllen von Hohlräumen in Kabelgarnituren, das sind Verbindungsstücke
zwischen Kabeln, sind in der DE-OS 2 459 136 (VPA 74/4734) weitere schaumfähige
Kunststoffmischungen beschrieben. Solche Kunststoffmischungen können auch bei der
vorliegenden Erfindung verwendet werden, bei der jedoch sowohl die Problemstellung
als auch die Lösung anders ist als bei dem Aus-
füllen von Kabelgarnituren.
Bei den Kabelgarnituren wird das gesamte Gehäuse, das heißt der gesamte Hohlraum,
mit der zur Schaumbildung fähigen Masse gefüllt, und ausgeschäumt. Ringspaltbildung
und späterer Wassereintritt spielen dabei keine Rolle.
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Das Verhältnis zwischen Polyol und Diisocyanat muß wenigstens stöchiometrisch
(1:1) sein; vorzugsweise liegt ein Überschuß an Isocyanatkomponente vor, so daß
das Verhältnis bis 1:2 reicht. Damit wird eine genügende Menge an Diisocyanat sichergestellt,
die später mit Wasser noch reagieren kann.
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In der beigefügten Zeichnung ist.mit 1 die einzelne Ader bezeichnet.
Im vorliegenden Fall sind vier solche Adern 1 zu einem Grundbündel 2 zusammengefaßt.
Aus mehreren solchen Grundbündeln ist ein Hauptbündel 3 gebildet. Mehrere solche
Hauptbündel 3 sind wiederum zur Kabelseele 4 zusammengefaßt, und zwar mit der Papierummantelung
5. Unterhalb des Polyäthylenmantels 6 ist eine Metallfolie 7 vorhanden. Innerhalb
der Papier umhüllung 5 sind die Zwischenräume zwischen den einzelnen Adern 1, den
Grundbündeln 2 und den Hauptbündeln 3 mit dem oben beschriebenen Gemisch, zum Beispiel
Petrolat, vollständig gefüllt. Zwischen der Metallfolie 7 und der Papierumhüllung
5 entsteht beim Schrumpfungsvorgang des Petrolats der Ringspalt 8. Dieser Ringspalt
ist gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem zur Schaumbildung fähigen, oben beschriebenen
Kunststoffgemisch 9 gehüllt.
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AusführungsbeisBiel:
I. Polyolkomponente 60 - 80 Gewichtsteile, vorzugsweise
60 Gewichts-Teile Polyäther aus 6 Mol Propylenoxid und 1 Mol Trimethylpropan als
Vernetzer (Hydroxylzahl 380 bis 480, Mol - Gewicht 300 bis 600) 30 - 50 Gewichts-Teile,
vorzugsweise 40 Gewichts-Teile Polypropylenglykoläther (10 Propylenreste, Hydroxylzahl
50 - 60) ca 1,0 Gewichts-Teile N-Methyl-N1-Dimethylaminomethylpiperazin als Beschleuniger
(als tertiäres Amin) ca 2,0 Gewichts-Teile Ricinusölsulfonat mit 50 % H20-Anteil
ca 0,8 Gewichts-Teile Polyoxyalkylen-polydimethylsiloxan-Copolymer (als Benetzer
und Zellregler) II. Isocyanatkomponente 82 Gewichts-Teile Diphenylmethan-4, 4' -Diisocyanat
(roh, mit ca. 15 % Polyisocyanatgehalt, das heißt Gemisch von Trimerisat und Diphenylmethantriisocyanat;
Viskosität bei 250 C 100 bis 200 m Pa s; Dichte 1,23 bis 250 C, ca. 30 - 3296 NCO-Gehalt)
Die
Komponenten I und II werden im Verhältnis von 1:1 bis 1 zu 2 eingesetzt.
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6 Patentansprüche 1 Figur