DE3048023A1

DE3048023A1 - Fuellmaterial fuer fernmeldekabel oder dergleichen

Info

Publication number: DE3048023A1
Application number: DE19803048023
Authority: DE
Inventors: Lawrence Eugene Hickory N.C. Davis; Naren Ishwarbhai Valdese N.C. Patel
Original assignee: Superior Cable Corp
Current assignee: Superior Essex Inc
Priority date: 1979-12-26
Filing date: 1980-12-19
Publication date: 1981-09-17
Also published as: FR2472820A1; ES8204554A1; ES498075A0; GB2073240B; GB2073240A; IT8026923A0; US4333706A; CA1162997A; IT1226481B

Description

Füllmaterial für Fernmeldekabel oder dergleichen

Die Erfindung betrifft ein Füllmaterial für Fernmeldekabel oder dergleichen.

Bei der Auslegung und Konstruktion von elektrischen Fernmeldekabeln oder ähnlichen übertragungskabein, insbesondere Telefonkabeln, ist es üblich, isolierte Leiter zu einem Kern zusammenzusetzen, der von einer Kernumhullung umgeben wird (oder einer spiralförmig umwickelten oder in Längsrichtung aufgelegten Wärraeschutzhülle), einer metallischen Abschirmung und schließlich einer polymeren Ummantelung, um den Kabelaufbau zu vervollständigen. Feuchtigkeit oder Wasser kann in derartige Kabel dadurch eintreten, daß die Feuchtigkeit oder das Wasser durch Diffusion durch

S/bi

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die Ummantelung "gepumpt"wird oder durch die offenen Kabelenden, undichte Spleißstellen oder überflutete Anschlüsse oder durch Herstellungsfehler oder öffnungen in der Schutzhülle, die durch eine mechanische Beschädigung oder durch einen Angriff von Nagetieren hervorgerufen sind, hindurchtreten bzw. hindurchwandern.

Sobald Wasser in den Kabelkern eintritt, kann es durch Zwischenräume Über die Länge des Kabels hindurchwandern und sich in den Zwischenräumen ansammeln. Das Vorhandensein von Wasser innerhalb eines Kabels hat katastrophale Wirkungen auf dessen elektrische Eigenschaften, da das Wasser die gegenseitige Kapazität von (Leiter-) -Paaren erhöht und damit den Ubertragungsverlust erhöht. Die Korrosionswirkungen von Wasser auf Metallteile können zu einem elektrisch offenen Schaltkreis führen und das Vorhandensein von Feuchtigkeit in Kabeln mit optischen Wellenleitern hat nachteilige Wirkungen auf die Lichtübertragungseigenschaften. Um diese Probleme zu beseitigen, ist es üblich, die Zwischenräume innerhalb des Kernes eines Kabeln und überall innerhalb des Kabels mit einer fettähnlichen Masse auszufüllen, um den Eintritt und den Durchgang von Wasser zu verhindern oder auf ein Minimum zu bringen. Nicht gefüllte oder teilweise gefüllte Räume, die in den sogenannten "ausgefüllten Kabeln¹¹ während oder nach dem Ausfüllen verbleiben, ruf en Stellen hervor, an welchen Wasser eintreten kann und sich sammeln kann und was daher unerwünscht ist.

In der US-PS 3 706 838 ist ein Petrolatum als Füllmasse beschrieben. Fernmelde- oder Nachrichtenkabel, die mit Petrolatum gefüllt sind, haben viele Nachteile, von denen einer derjenige ist, daß die Eigenschaft des Petrolatums bei höheren Temperaturen flüssig wird, welchen die Kabel während der Montage oder während ihrer Verwendung, insbesondere in warmen klimatischen Gebieten ausgesetzt sind. Im

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-₇: "" "3Q48Q23

flüssigen Zustand kann dieses Füllmittel aus dem Kabel Ober Öffnungen herausfließen oder sich gegenüber relativ höheren Abschnitten des Kabels in tiefer gelegenen Abschnitten absetzen, wodurch teilweise gefüllte Räume entstehen, die in einem elektrischen Ungleichgewicht in diesem System resultieren. Petrola-

5 6 turn hat eine Dielektrizitätskonstante von 2,25 bei 10 und 10 Hz; Luft hat eine Dielektrizitätskonstante von 1,0. Die Verwendung von Petrolatum als Fuller zum Ausfüllen der Zwischenräume, die andererseits durch Luft ausgefüllt wurden, erhöht die gegenseitige Kapazität der elektrischen Leiterpaare. Außerdem hat Petrolatum die Tendenz, sich bei Abkühlung zusammenzuziehen, d.h. zu schwinden, so daß nicht ausgefüllte Zwischenräume verbleiben; ferner hat es die Eigenschaft, einige Isoliermaterialien zu beeinträchtigen, die bei der Herstellung von Nachrichtenkabeln weit verbreitet sind. Vorliegende Erfindung vermeidet demgegenüber die vorstehend angegebenen Nachteile sowie weitere Nachteile von Petrolatum als Füllmasse.

In der US-PS 3 683 104 und 3 843 568 sind hitzebeständige bzw. wärmebeständige Mischungen aus Petrolatum und teilweise vernetzten Polymerisaten (Mischpolymerisaten) beschrieben, welchen hohle synthetische thermoplastische Teilchen hinzugegeben werden, die aus einem Mischpolymerisat bzw. Copolymerisat aus Styren und Acrylonitril hergestellt sind. Die US-PS 3 801 359 beschreibt ein Verfahren zum Folien von Fernmelde- bzw. Nachrichten-Ubertragungskabeln mit einer Mischung aus 85 % Petrolatum mit 15 % Polyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht, um ein Tropfen bei Temperaturen von 80 C und darunter zu verhindern. In der US-PS 3 888 710 ist ein Verfahren beschrieben, um Mischungen aus Polyäthylenen niedriger Dichte,die größere Anteile an niedrigem Molekulargewicht haben und kleinere Mengenverhältnisse an Polyäthylenen mit hohem Molekulargewicht in

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fettähnliche Materialien umzuwandeln, die beim Auffüllen elektrischer Kabel durch Kaltfüllverfahren verwendbar sind. In der US-PS 3 893 961 sind Massen beschrieben, die zum Ausfüllen von Spleißverschlüssen bei FernsehUbertragungskabeln geeignet sind und 85 bis 98 Gew.-jS Polybuten, 0,25 bis 6 Gew.-# eines Gelierungsraittels aus der Gruppe von hydriertem Gleitöl und fein verteiltem Silicium gewählt ist, und 1 bis 10 Gew.-% Polyäthylen mit einem Molekulargewicht in Bereich von etwa 10.000 bis 20.000. In der US-PS 4 110 554 ist der Aufbau eines flexiblen elektrisch leitenden, schwimmfähigen Halteseilkabels fUr hohe Belastung beschrieben, in dem Zwischenräume innerhalb der mittleren belastungsaufnehmenden Elemente zum Zwecke der Schwimmfähigkeit hohl ausgebildet sind,während die Übrigen Zwischenräume in dem Halteseilkabei im wesentlichen mit dünnwandigen, hohlen Mikrokügelchen aus Glas ausgefüllt sind. Diese mikroskopischen Kügelchen erhöhen die Schwimmfähigkeit des Kabels und verhindern einen Bruch des Kabels durch den Wasserdruck, wenn sie in großen Wassertiefen verwendet werden.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllmaterial für Fernmeldekabel oder NachrichtenUbertragungskabel allgemein und bezieht sich auf zwei Gruppen von FUllmaterialien, die bei der Herstellung von gefüllten bzw. ausgefüllten Nachrichtenübertragungskabeln elektrischer Art oder von Art optischer Wellenleiter verwendet werden.

Die eine Gruppe des erfindungsgemäßen Füllmaterials ist eine Mischung aus organischem Material und anorganischen hohlen MikroKugeln, welches einen Schmelz- oder Tropfpunkt nahezu gleich dem Schmelzpunkt von Petrolatum hat, d.h. einen Durchschnittswert von 57,2 C. Die andere Gruppe des Materials gemäß der Erfindung besteht aus einer Mischung aus organischen Materialien und anorganischen hohen Mikro-Kugeln mit einem Tropfpunkt, der vom Tropfpunkt des Petrolatums selbst bis 75 C reicht. In dieser Gruppe ist das

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organische Material ein modifiziertes Petrolatum, das aufgelöstes Polyäthylen- oder Glyzerin-HydroxystearatCglycerol hydroxy stearate) enthält.

Die Erfindung bezieht sich auf Kabelfüllmaterialien, die wünschenswerte dielektrische Konstanten haben und geeignet sind, die Zwischenräume zwischen und um die isolierten elektrischen Leiter auszufüllen, insbesondere von verdrillten Paaren von elektrischen Leitern, die ein Bündel oder einen Kern eines Kabels ergeben.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf Ubertsagungskabel, die mit Materialien ausgefüllt sind, in welchen der Eintritt und die Durchwanderung von Feuchtigkeit innerhalb des Kabels wesentlich eingeschränkt bzw. verhindert wird.

Die Erfindung schafft KabelfOllmaterialien, die ein verringertes Schrumpfverhalten haben, wenn sie abgekühlt werden und die geringere Dielektrizitätskonstanten und Dichtigkeitswerte gegenüber den Werten von Petrolatum als solchem haben.

Weiterhin schafft die Erfindung FUllmaterialien, die bei etwa 115 C (240 F) gemischt werden können und zum Ausfüllen von Zwischenräumen in NachrichtenUbertragungskabeln bei Temperaturen verwendet werden können, die von 87°C bis 104°C (190°F bis 220°F) während ihrer Herstellung reichen.

Die Erfindung schafft zwei Gruppen von FUllmaterialien bzw. Füllraischungen zur Verwendung bei der Herstellung von ausgefüllten Fernmelde- oder Schwachstromkabeln elektrischer Art oder nach Art optischer Wellenleiter. Die erste Gruppe des FUllmaterials besteht aus einem Gemisch aus Petrolatum (auch natürliche Vaseline genannt) und anorganischen hohlen (mit Luft gefUllten)mikroskopischen Kugeln. Diese Mischungen haben einen Tropfpunkt nahezu gleich dem durch-

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schnittlichen Schmelzpunkt des Petrolatum-Bestandteiles, dessen mittlerer Wert bei 57,2 C liegt. Die zweite Gruppe der Füllmasse besteht aus Mischungen aus modifizierten Petrolatum und anorganischen hohlen (luftgefullten) mikroskopischen Kugeln. Diese Mischungen haben Tropfpunkte von 57,2 C bis 75 C und darüber. Das modifizierte Petrolatum enthält Petrolatum, das sorgfältig mit Polyäthylen (erste AusfUhrungsform) oder Glyzerinhydroxystearat (zweite Ausführungsform) gemischt ist.

Im folgenden werden bevorzugte Ausfuhrungsformen des erfindungsgemäßen FUllmaterials sowie ein mit einem derartigen Füllmaterial hergestelltes Kabel anhand der Zeichnung zur Erläuterung weiterer Merkmale beschrieben.Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines Ubertragungskabels, insbesondere eines Fernmeldekabels,.gemäß der Erfindung zur Veranschaulichung der verschiedenen Bestandteile des Kabelaufbaus, wobei
Teile weggeschnitten sind,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung isolierter elektrischer Leiter nach Fig.l, wobei Zwischenräume dargestellt sind, die mit einem Füllmaterial gemäß der Erfindung ausgefüllt sind,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Kabels nach Fig. 1 gemäß der Erfindung zur Veranschaulichung einer Vielzahl isolierter Leiter sowie der Zwischenräume, die mit dem Füllmaterial
ausgefüllt sind,

Fig. 4 eine maßgleiche Darstellung eines Kabels mit einer Vielzahl von Leitern und Zwischenräumen zwischen den Leitern, die mit dem erfindungsgemäßen Kabelfüllraaterial ausgefüllt sind, und

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Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer anorganischen hohlen, mikroskopischen Kugel gemäß Fig. 1 bis 3.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden verschiedene Beispiele der KabelfUllmaterialien und ihrer entsprechenden Eigenschaften nachfolgend in Tabellen angegeben. Die Daten für die erste Gruppe von FUllmaterialien sind in der folgenden Tabelle I angegeben, die Daten für die zweite Gruppe in den folgenden Tabellen II und III. Die Tabelle II enthält Daten, die sich auf Petrolatum beziehen, das mit einem Polyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht modifiziert wurde. Die Tabelle III enthält Daten für ein Petrolatum, das mit Glyzerinhydroxystearat modifiziert wurde. Die Daten in den Tabellen I bis III bei einer öltrennung oder einem Tropfen von den Leitern wurden wie folgt erhalten: Ein Endabschnitt einer polymeren Ummantelung (und der metallischen Abschirmung) eines eisenfreien bzw. eines Luftkern-Kabels wurden entfernt, so daß etwa 7,5 cm (3 inch) der isolierten elektrischen Leiter freigelegt wurden. Die Leiter wurden dann voneinander getrennt und in die zu testende geschmolzene Abstimmung getaucht, konnten abkühlen und wurden dann vertikal in öfen aufgehängt, wobei sie über 24 Stunden auf vorgewählten Temperaturen gehalten wurden; während dieser Zeit wurden sie im Hinblick auf eine öltrennung oder ein Tropfen beobachtet.

Der hier verwendete Ausdruck Petrolatum gemäß der Erfindung bedeutet eine Mischung aus mikrokristallinen Wachsen und öl. Vorzugsweise beträgt die Menge an öl in dem Petrolatum, das gemäß der Erfindung verwendet wird, nicht mehr als ]5%, wie dies durch ASTM D-721 bestimmt ist. Ein derartiges Material ist bekannt (Penreco Inc. of Butler, Pennsylvania/USA). Es wird jedoch davon ausgegangen, daß Jedes derartige Petrolatum rait Kabelgüte verwendbar ist bzw. den beschriebenen Zweck erfüllt.

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TABELLE I

Eigenschaften der ersten Gruppe

to

O CO CO

σ oo co

Bei spiel	Petrolatum mit 0.2^ Irganox 1010	Anorganische hohle Mikro- kugeln	Keine Öltrennung oder Tropfen von der Leitern nach 24 Std. bei:	Theoretische Dichte der Misch ung bei Raum« temp. -gm/cm^J	Dielektri- - zitäts- konstante bei TkHz
1	99%	1% (glasförmi( Teilchendicht« 0.15 gms/cm³)	55°C	0.84	2.20
2	95%	5% "	55°C	0.71	1.82
3	80%	20% "	60⁰C	0.45	1.59
4	80%	20% (glasför- mig»Partikel- dichte 0.16 gms/an³)	60°C . M I	0.46
5	80%	20% ( glas- förmig,Par tikeldichte 0.25 gms/an³)	60 °.C	0.59	2.14
6	65%	35% ( keramik- förmig, Par tikeldichte U.6 gms/crn³)	60% '	0.76	1.96
7	40%	60% "	zu dick und trok- ken für diesen Test	■ 0.69	2.02

N)

CD

OO O

CO

to

co co

co

33

O g

TABELLE II
Eigenschaften der zweiten Gruppe (erste AusfUhrungsform) (Petrolatum modifiziert mit Polyäthylen)

Bei spiel	Petrolatum mit 0.2% Irganox 1010	Anorganische hohle Mikro- kugeln	LMW Polyäthy len in Petrolatum aufgelöst <	-Keine Öltrennung oder Tropfen von den Leitern nach 24 Std. bei:	Theoretische Dichte der Misch ung bei Raun- temp.-gm/cm	Dielektri zitäts konstante bei IkHz
8	95%	1% (glas- förwiq_tPar- tikeldichte 0.15 gms/an3)	4% ■■: ι¹ '■	60⁰C ¹I ■■	0.84	2.28
9	91%	5% "	! 4%	65°C	0.71 ■	1.83
10	84%	15% "	1%	65°C	0.51	1.60
11	79%	20% "	1%	65 ⁰C	0.45	1.57
12	72%	20% " "	8%	73°C.	0.45	1.54
13	91%	1% "	8%	71°C	0.84	2.30
14	82%	15% "	3%	71?C	0.51	1.58
15	72%	24% (glas- förmig,Par tikeldichte 0.22 gms/cm^)	4%	71⁰C	0.51	1.73
16	62%	35% (keramik förmig,Pax- tikeldichte Π . fi nrric; /ητι3 ^	3%	75⁰C	0.77	2.07

LO CD 4>-CO O KJ) CO

TABELLE III
higenschaften der zweiten Gruppe (zweite AusfUhrungsform) (Petrolatum modifiziert mit Glyzerinhydroxystea.

Bei spiel	Petrolatum mit 0.2% Irganox 1010	Anorganische hohle Mikro- kugeln	Glycerol Hydroxy- Stearat, in Petro latum gelöst	Keine Öltrennung , oder Tropfen von den Leitern nach 24 Std.bei:	Theoretische Dichte der Misch ung bei Raumtemp, -gin/cm^	)ielektri- zitäts- konstante bei IkHz
17	98%	1% (glas- f Or nag, Par tikeldichte 0.15 gms/cm3)	1%	55⁰C	0.84	2.03
18	93%	5% " "	2%	6O⁰C	0.71	1.95
19	76%	23% " "	1%	zu dick und trocken für dies Test	>n °·⁴²	1.47
20	65%	25% " "	10%	zu dick und trok ken für diesen Test	0.40	1.56
21	66%	19% " "	15%	75⁰C	' 0.46	1.92
22	75%	10% " "	15%	75⁰C	0.59	2.23
23	82%	16% " "	2%	75 ⁰C	0.49	1.60
24	77%	20% " "	3%	75 ⁰C	0.45	1.65
25	72%	23% " "	5%	zu dick und trok ken für diesen Test	0.42	1.55
26	65%	25% (glas- förmig,Par- tikeldichte 0.22 gms/an³)	10%	75°C	0.50	1.89
27	60%	39% (keramik- förmig,Par tikeldichte 0.6 cms/an³)	1%	75°C	0.74	2.19

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Ein typisches, benutztes Petrolatum hat einen nominellen Schmelzpunkt von 57,2 C, eine Dichte von 0,88 g/cm bei Raumtemperatur, einen ölgehalt von nicht mehr als 15 Gew. -%, eine Dielektrizitäts-

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konstante von 2,25 maximum bei 10 bis 10 Hz und einen Dissipations faktor (Verlustfaktor) von 0,0004 maximum bei 10 Hz und 0,0008 maximum bei 10 Hz. Ferner ist ein kleiner Betrag an Antioxidationsmittelzusatz enthalten, nämlich 0,2 Gew.-/5 Irganox 1010 (Ciba-Geigy, Ardsley, New York/USA).

Ein Polyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht (hergestellt von Allied Chemicals of Morristown, New Jersey/USA unter der Bezeichnung AC-8) wurde als zufriedenstellend angesehen. Andere Polyäthylene mit niedrigem Molekulargewicht sind ebenfalls verwendbar. Ein typisches Polyäthylen, das bei vorliegender Erfindung benutzt wurde, hatte ein Molekulargewicht von etwa 3500. Ein derartiges Polyäthylen wurde mit Petrolatum dadurch gelöst, daß die Mischung auf minimal 110 C (230°F), vorzugsweise 115,6⁰C (240°F), erhitzt wurde.

Glyzerinhydroxystearat ist ebenfalls verfugbar (Loxiol G-I5 von Henkel Inc., Fort Lee, New Jersey/USA). Dieses Glyzerinhydroxystearat wurde dadurch in Petrolatum gelöst bzw. mit Petrolatum zu einer Lösung gebracht, daß das gleiche Verfahren wie für Polyäthylen eingesetzt wurde.

Es ist zu beachten, daß der Ausdruck "Glas" als unterkühlte Flüssigkeit mit hoher innerer Reibung bzw. Eigenreibung definiert wird, d.h. als anorganische Mischung mit ionischer Bindung und geringer oder keiner kristallinen Struktur, z.B. eine feste Lösung (Mischkristall) von geschmolzenen Silikaten mit unterschiedlicher Zusammensetzung. Hohle, mikroskopische Kugeln aus Glas (hergestellt von Minnesota Mining and Manufacturing Corp. und bezeichnet als "3M" Brand Glass Bubbles Cl5/250, "3M" Brand Glass Bubbles Al6/500 und "3M" Brand Glass Bubbles E22X, sowie Microballoons "elektrischer Güte¹¹ mit der

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Bezeichnung "Eccospheres SI", hergestellt von Emerson & Cuming, Inc. of Canton, Mass./USA) waren zufriedenstellend.

Die Eigenschaften der mikroskopischen Glaskugeln, im folgenden Mikrokugeln bezeichnet, sind in der Tabelle IV angegeben. Ähnliche Arten von hohlen Glas-Mikrokugeln sind ebenfalls verwendbar.

Der Ausdruck "keramisch" bedeutet in vorliegender Beschreibung, daß ein kristallines anorganisches Material,das aus einzelnen Teilchen besteht, entweder mittels einer glasartigen Phase und/oder Feststoff-Zusamraensintern zusammengefugt bzw. miteinander verbunden wird. Hohle keramische Mikrokugeln bekannter Art (hergestellt von Emerson & Cuming, Inc. of Canton,Mass./USA mit der Bezeichnung "Eccospheres FA-A") sind zufriedenstellend. Die Eigenschaften keramischer Mikrokugeln der vorstehend angegebenen Art sind in Tabelle IV angegeben.

Aus der Tabelle IV ist ersichtlich, daß anorganische hohle Mikrokugeln, die nach der Erfindung verwendet werden sollen, eine Teilchendichte zwischen 0,12 und 0,6 gms/cra haben. Petrolatum hat eine Dichte von 0,88 gm/cm bei 20 C. In einer Mischung aus Petrolatum und Mikrokugeln steigen die Mikrokugeln auf die Oberfläche und schwimmen (flottieren) auf der Oberfläche des Petrolatums, wenn die Mischung auf und Über seinen Schmelzpunkt erhitzt wurde. Wenn 1 bis 8 Gew.-# aus Polyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht oder 1 bis 15 Gew.-/6 Glyzerinhydroxystearat in Petrolatum (modifiziertem Petrolatum) aufgelöst waren und Mikrokugeln in diese Lösungen gemischt wurden, so konnte beobachtet werden, daß die "Tropfpunkte" der resultierenden Mischungen wesentlich erhöht wurden, in manchen Fällen bis zu und Über 75 C. Die Mischungen blieben homogen und stabil bei allen wahrscheinlichen Temperaturen bzw. Betriebstemperaturen, welchen die gefüllten bzw. ausgefüllten Kabel normalerweise ausgesetzt sind.

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TABELLE IV

CD O CO CO

Art der hohlen anorgani schen Mikrokugeln	Größenbereich der Teilchen (Durchmesser)	Bereich der Teilchen dichte (gms/cnr (nominell)
Glas
Minnesota Mining and Manufacturxng Corporation St. Paul, Minn.		·■
Type 3M Cl5/25O	20-200 f}^	0.12 to 0.18 (0.15)
Type 3M E22X	20-200 ρ™	0.19 to Ü.25 (0.22)
Type 3M A16/500	20-200 fiTh	0.14 to 0.18 (0.16)
Emerson & Cuming, Inc. Canton, Mass.
Eccospheres SI Grade	44-175 ρ Wn	(0.25)
Keramik
Emerson & Cuming; Inc. Canton, Mass.
Eccospheres FA-A	60-325 p^	(0.6)

Der Ausdruck "Tropfpunkt" gemäß vorliegender Beschreibung bedeutet die maximale oder nahezu maximale Temperatur, bei der ein Teil der Mischung oder ein Bestandteil davon (normalerweise öl) sich vom Kabel oder den Leitern des Kabels nicht trennt bzw. herabfließt, wenn das Kabel mit offenem Ende in einer vertikalen Position Ober 24 Stunden aufgehängt ist.

Die in den hohlen Mikrokugeln eingeschlossene bzw. eingefangene Luft reduziert die gesamte Kapazität der Zusammensetzung bzw. des Gemische und somit werden die Werte der Dielektrizitätskonstanten der Kabelfüllungsmischung gemäß der Erfindung verringert. Es wurde experimentell festgestellt, daß die hohlen Glas-Mikrokugeln niedriger Dichte wesentlich wirksamer bei der Reduzierung der Dielektrizitätskonstanten der Mischungen als die relativ schweren hohlen keramischen Mikrokugeln sind. Die Verwendung von Füllmischungen gemäß der Erfindung, die niedrige Dielektrizitätskonstantenwerte haben, machen es möglich, die elektrische Isolierungsdicke zu verringern ohne nachteilige Effekte auf die Ubertragungseigenschaften herbeizufuhren und somit sind wesentliche Einsparungen an Materialkosten bei der Herstellung elektrischer Übertragungskabel möglich.

Die Mischungsdichten der Beispiele 1 bis 27 sind beträchtlich geringer, insbesondere die jener Mischungen, die 15 Gew.-% oder mehr an Mikrokugeln haben, als diejenige von Petrolatum selbst. Diese reduzierte Dichte ermöglicht es, daß ein längeres Kabel mit vorgegebenem Gewicht des Fullmaterials gefüllt werden kann. Das sich ergebende Kabel ist je Längeneinheit leichter als vergleichbare Kabel, die mit Petrolatum gefüllt sind. Die Gesamtverringerung des Betrages an Petrolatum Über eine vorbestimmte Länge des Kabels hat eine weitere nützliche Wirkung, nämlich wird weniger öl frei, um

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die elektrische Isolierung bei elektrischen Übertragungskabeln zu verschlechtern oder um einen Ubertragungsverlust bei optischen Wellenleiterkabeln hervorzurufen. Bei einer höheren Beschickung der Füllmischungen mit Mikrokugeln, d.h. bei einem größeren Anteil von Mikrokugeln ergeben die großen Oberflächen der Mikrokugeln Stellen fUr eine ölabsorption und reduzieren damit weiter die Menge an Öl, die nachteilige Wirkungen auf die Kabeleigenschaften haben kann.

Relativ niedrige Temperaturen können beim Auffüllen der Kabel unter Vervendung der beschriebenen Mischungen vorliegen. Dies ergibt ein geringeres Schrumpfen der FUllmischungen, wenn sie auf Raumtemperatur abgekühlt werden.

Bei den beschriebenen Mischungen, insbesondere solchen Mischungen mit 15 Gew.-% oder mehr an Mikrokugeln belegen die Mikrokugeln ein beträchtliches Volumen (etwa 50Ji). Sie ändern sich bezüglich ihres Volumens nur wenig während des AbkUhlens im Vergleich zu Petrolatum oder modifiziertem Petrolatum selbst, wodurch die relative Volumenänderung des FUllmaterials in Vergleich zu der bei Petrolatum, das modifiziert oder nicht modifiziert ist, reduziert wird.

Im folgenden werden bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung weiter erläutert. Die Beispiele 1 bis 7 (Tabelle i) der ersten Gruppe repräsentieren Mischungen von 40 bis 99 Gew.-% Petrolatum und 1 bis Gew.-/^ anorganischen hohlen Mikrokugeln. Die Beispiele 8 bis 16 (Tabelle Il)der ersten Gruppe der ersten Ausfuhrungsform repräsentieren Mischungen mit 1 bis 8 Gew.-% eines Polyäthylens mit niedrigem Molekulargewicht, das in 62 bis 95 Gew.~% Petrolatum und 1 bis 35 Gew.-% anorganischen hohlen Mikrokugeln gelöst ist. Die Beispiele 17 bis 27 (Tabelle III) der zweiten Gruppe (zweites Ausführungsbeispiel) repräsentieren Mischungen aus 1 bis 15 Gew.-%

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Glyzerinhyclroxystearat/ das sorgfältig in 60 bis 98 Gew.-% Petrolatum gemischt ist, zu welchem 1 bis 39 Gew.-% anorganische hohle Mikrokugeln hinzugegeben und mit diesen vermischt werden. Innerhalb der beschriebenen Bereiche ergibt sich für die beschriebenen Ausführungsbeispiele folgendes:

Ausfuhrungsbeispiel - erste Gruppe Bestandteile Gew. -%

(A) Petrolatum 85

Hohle Glas-Mikrokugeln - Teilchengröße von 0,12 bis

0,25 gms/cm und Durchmesser von 20 bis 200 /ura 15

(B) Petrolatum 65

Hohle keramische Mikrokugeln - nominelle Teilchendichte 0,6 gms/cm und Durchmesser von 60 bis 325 pm 35

Ausfuhrungsbeispiel - zweite Gruppe Bestandteile, erstes Ausfuhrungsbeispiel Gew. -%

(A) Petrolatum 82

Hohle Glas-Mikrokugeln - Teilchengröße von

0,12 bis 0,25 gms/cm und Durchmesser von

20 bis 200 pm 15

Polyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht,

gelöst in Petrolatum 3

(B) Petrolatum 62

Hohle keramische Mikrokugeln -nominelle Teilchendichte 0,6 gins/cm** und Durchmesser von 60 bis 325 μια 35

Polyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht,

gelöst in Petrolatum 3

Bestandteile, zweites Ausführungsbeispiel Gew.-%

(A) Petrolatum

Hohle Glas-Mikrokugeln - Teilchengröße von

0,12 bis 0,25 gms/cm^ und Durchmesser von

20 bis 200 um Π

Glyzerinhydroxystearat, gelöst in Petrolatum

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(B) Petrolatum 60

Hohle Keramik-Mikrokugeln - nominelle Teilchendichte 0,6 gras/cm^ und Durchmesser von 60 bis 325 jum 39

Glyzerinhydroxystearat, gelöst in Petrolatum I

Das Petrolatum und die anorganischen hohlen Mikrokugeln der ersten Gruppe werden zusammen entweder auf einmal, d.h. in einer Menge (batch) oder in einem kontinuierlichen Verfahren bei Temperaturen zwischen 93°C (2OO°F) und etwa 100°C (215⁰F)-auf bekannte Weise gemischt. Diese Temperatur ist wesentlich niedriger als die Teraperatuien,die Üblicherweise verwendet werden, um andere Mischungen bzw. Zusammensetzungen zu mischen, die Polyolefine und andere Polymere enthalten. Ungeachtet der Mischtemperatur kann die Füllmaterialzusammensetzung bei einem Kabel auf eine an sich bekannte Weise bei einer Temperatur zwischen 87⁰C (19O°F) und 93°C (200°F) eingesetzt werden. Diese Temperatur ist nicht nur niedrig im Vergleich zu einigen Füllmaterialien, sondern fuhrt auch zu weniger Hohlräumen und verbessert die personelle Sicherheit. Niedrige Anwendungstemperaturen reduzieren die nachteiligen Wirkungen hoher Temperaturen, die bei den bekannten Zusammensetzungen verwendet wurden, wobei sich die nachteiligen Wirkungen auf die Isolierung bezieh die auf die elektrischen Leiter aufgebracht ist.

Im Hinblick auf die Materialien der zweiten Gruppe sind die Körnchen bzw. Granulate _ocj_er Flocken von Polyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht oder von Glyzerinhydroxystearat in Petrolatum gelöst und werden dann mit den Mikrokugeln gemischt. Die resultierende Zusammensetzung bzw. Mischung wird dann abgekühlt, während sie gerührt wird und bei Raumtemperatur für den zukunftigen Gebrauch aufbewahrt. Wenn diese Mischung für eine sofortige Verwendung benötigt wird, wird sie auf eine Temperatur zwischen 87°C und 93°C (190° bis 2OO°F) abgekühlt und auf gleiche Weise verwendet, wie die Mischungen der ersten Sorte.

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Die "Rual Electrification Administration" des Ministeriums für Landwirtschaft in den USA hat festgelegt, daß ausgefüllte Schwachstromkabel, die von REA-Verleihern benützt werden, über eine Zeitperiode von 24 Stunden bei Temperaturen bis 65 C + 1 C kein Öl abtropfen dürfen. Die bevorzugten Ausführungsformen von Mischungen der zweiten Gruppe gemäß vorliegender Erfindung, die vorstehend beschrieben sind, gewährleisten, daß kein Öl bis zu 71 C herabtropft; dabei wird diese spezielle Bestimmung von REA überschritten.

In Fig. 1 ist ein Schwachstromkabel dargestellt und mit 1 bezeichnet, das gemäß vorliegender Erfindung verwendet wird. Mit 2 ist eine Ummantelung angegeben, die eine metallene Abschirmung 3 umgibt, die ihrerseits ein KunststoffkernurahUllungselement 4 begrenzt bzw. umgibt. Der Kern, der durch die Kernhülle 4 begrenzt ist, weist ein Bündel aus isolierten Leitern 5 auf, die durch ihre gerade Beschaffenheit Zwischenräume 6 zwischen den Leitern bilden. Entweder isolierte elektrische Leiter oder optische (lichtübertragende) Wellenleiter, wie sie beispielsweise in der US-PS 3 884 550 und/oder 3 711 262 beschrieben sind, sind in einem rohrförmigen Glied aus einem Kunststoffmaterial, wie es bei einer üblichen Isolation von elektrischen Leitern verwendet werden kann, eingeschlossen. Insoweit wird auf Fig. 2 der US-PS 3 843 568 verwiesen.

Fig. 2 zeigt eine auseinandergezogene bzw. vergrößerte Ansicht des linken Anschlußabschnittes des Kabels nach Fig.1. Fig. 2 zeigt die Zwischenräume 6 zwischen den isolierten Leitern 5, die mit einem Füllmaterial aus Petrolatum oder modifiziertem Petrolatum 7 und Mikrokugeln 8 ausgefüllt ist.

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht des Kabels nach Fig.l und zeigt die isolierten elektrischen Leiter 5, das Petrolatum oder modifiziertes Petrolatum als Element 7 und die hohlen anorganischen Mikro-

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kugeln (aus Glas oder Keramik) als Element 8.

Fig. 4 zeigt eine teilweise aufgeschnittene Perspektivansicht eines Kabels mit einer Vielzahl von verdrillten isolierten elektrischen Leitern 5, die so miteinander verdrillt sind, daß sie eine Vielzahl von Zwischenräumen 6 festlegen, die mit Petrolatum oder modifiziertem Petrolatum 7 und Mikrokugeln 8 ausgefüllt sind.

Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht einer typischen hohlen Mikrokugel 8_f wie sie in Fig. 1 bis 4 gezeigt sind. Mit 9 ist ein luftgefüllter Kern bezeichnet, der durch die kugelförmig geformte Wand 10 festgelegt ist, die aus einem anorganischen Material, wie Glasoder Keramikmaterial hergestellt ist.

Kabel, die das erfindungsgemäße Füllmaterial enthalten, können durch an sich bekannte geeignete Techniken hergestellt werden. Ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens zur Herstellung eines Kabels mit vielpaarigen, verdrillten Leitern beinhaltet die Verfahrensschritte, eine Vielzahl von verdrillten Paaren isolierter elektrischer Leiter in eine Formzone zu verbringen, um ein Bündel von Leitern (einen Kern) herzustellen, wonach der auf diese Weise hergestellte Kern durch eine Stopfbuchse (stuffing box) gefuhrt wird. Diese Stopfbuchse ist an eine Pumpe mittels einer Leitung angeschlossen, die dazu dient, den Kabelfüller von der Pumpe zu der Stopfbuchse zu führen. Der Kabelfüller wird durch die Seite der Stopfbuchse mit einer vorbestimmten Temperatur und unter ausreichendem Druck geleitet, um ihn in die Zwischenräume zwischen den isolierten Leitern zu drücken. Die Stopfbuchse kann derart eingestellt werden, daß eine Schicht aus Füllmaterial um den Umfang des Kernes der Leiter geschaffen wird. Der Kern wird von der Stopfbuchse zu einer Kern-Umwicklungsmaschine bzw* Kern-Umhüllungsmaschine geleitet, die in Längsrichtung oder in spiralförmiger Weise einen Streifen aus Kunststoff (Kernhülle) um

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den Kern legt. Daraufhin wird der umwickelte Kern zu einem Formgerät geleitet, das in Längsrichtung einen Streifen aus Aluminium oder einem anderen Metallband um die Kernhülle auf Übliche Weise zur Bildung einer Abschirmung Ubereinanderlegt bzw. faltet.

Der Aluminiumstreifen 3 (Abschirmung) weist eine Klebebeschichtung aus einem Copolymerisat (Mischpolymerisat) aus Äthyl-Acryl-Säure auf beiden Seiten auf, um eine Verbindung zwischen den überlappten Kanten des Streifens und/oder an der darauffolgend aufgebrachten Kunststoffummantelung zu erreichen. Nach Aufbringen der Abschirmung wird das auf diese Weise geformte Gebilde durch eine Querkopfziehform geleitet, die an einem Extruder angebracht ist, die eine Schicht aus Polyäthylen um die Abschirmung zur Bildung einer Umhüllung extrudiert, wobei die Hitze der Extrusion die Abschirmung an der Umhüllung anhaften läßt bzw. eine Verbindung mit der Umhüllung hervorrufen läßt. Das sich ergebende Kabel wird abgekühlt und dann auf eine Rolle aufgewickelt.

Während die vorstehend beschriebenen Schritte einzeln ohne Unterbrechung jedes Schrittes ausfuhrbar sind, wird es im allgemeinen bevorzugt, daß das Kabel auf kontinuierliche Weise hergestellt wird, um die Notwendigkeit der Verwendung von Speicher- oder Zwischenaufnahmespulen zwischen den einzelnen Schritten zu vermeiden.

Die Erfindung beschreibt FUllmaterialien für Fernmeldekabel sowie Fernmeldekabel mit einer Vielzahl von isolierten elektrischen Leitern, die verdrillt sind und einen Kern bilden, in dem eine Vielzahl von Zwischenräumen zwischen den isolierten elektrischen Leitern gebildet wird , die mit KabelfUlimaterialien ausgefüllt sind. Die FUllmaterialien bestehen aus einem Material auf der Basis von Petrolatum und anorganischen Mikrokugeln und können in zwei Gruppen aufgeteilt werden: (1) Eine erste Gruppe zum Auffüllen von Kabeln wird bei Temperaturen unterhalb

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des Schmelzpunktes von Petrolatum benutzt.

(2) Die zweite Gruppe von Füllmaterial dient zum Auffüllen von Kabeln, die über diese Temperatur verwendet werden. Die erste Gruppe besteht aus Mischungen aus 40 bis 90 Ge\t.-% Petrolatum und 1 bis 60 Gew.-% anorganischen, hohlen (mit Luft gefüllten) Mikrokugeln. Wenn die Mischungen dieser Gruppe als Füllmaterial in einem Telefon- bzw. Nachrichtenkabel verwendet werden, hat das Füllmaterial einen Tropfpunkt nahe gleich dem mittleren Schmelzpunkt von Petrolatum, normalerweise 57,2 C. Die zweite Gruppe besteht aus zwei Ausfuhrungsformen. Die erste Ausfuhrungsform weist 62 bis 65 Gew.-?S Petrolatum, 1 bis 35 Gew.-jS anorganischen, hohlen Mikrokugeln, und 1 bis 8 Gew.-% Polyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht, das in Petrolatum geläst ist, auf. Die zweite Ausführungsform weist 60 bis 98 Gew.-% Petrolatum, 1 bis 39 Gew.-% anorganischen, hohlen Mikrokugeln und 1 bis 15 Gew.-% Glyzerinhydroxystearat (glycerol hydroxy stearate), das in Petrolatum gelöst ist, auf. Wenn die Mischungen aus der zweiten Gruppe als Füllmaterial in einem Telefonkabel ver wendet werden, konnten Tropfpunkte, die vom mittleren Schmelzpunkt des Pet: werden.

des Petrolatums bis zu Temperaturen bis zu 75 C reichen, beobachtet

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-JIG-

Leerseite

Claims

Patenunwoltukanzlcl, 8000 Mündien, LeopoldmBe 20/IV

Ihr Zeichen Betreff

Unser Zeichen

SUPERIOR CABLE CORPORATION

Patentansprüche

..y.. \ .3048.023 PATE N TA N WÄLT E

DR. ERNST STURM DR, HORST REINHARD DIPL.-ING. KARL-JÜRGEN KREUTZ

8000 München 40, Leopoldstraße 20/IV

Telefon: (089) 39 64 51

Telex: 5212839 isard

Telegramm: Isarpatent

Bank: Deutsche Bank AG München

Konto-Nr. 21 14171 (BLZ 700 700 10)

Postscheck: München 97 56-809

Datum

Γ 1. ^Füllmaterial für Fernmeldekabel oder dergleichen, ^■—' gekennzeichnet durch eine Mischung aus 40 bis Gew.-# Petrolatum und 1 bis 60 Gew.-/C anorganischen hohlen Mikrokugeln, die eine Teilchendichte von 0,12 bis 0,6 gra/cm und Durchmesser bis zu 325 Mikrometer haben.
2. Füllmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Petrolatum aus einer Mischung aus mikrokristallinem Wachs und Ol besteht, wobei der ölanteil maximal 15 Gew.-% des Petrolatums beträgt und daß die hohlen Mikrokugeln aus Glas- oder Keramikmaterial bestehen.
3. Füllmaterial für Fernmeldekabel oder dergleichen, gekennzeichnet durch eine Mischung aus 62 bis 95 Gew.-% Petrolatum, I bis Gew.-% Polyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht und 1 bis

Gew.-jS anorganischen hohlen Mikrokugeln, die eine Teilchen-

o
dichte von 0,12 bis 0,6 gms/cm und Durchmesser bis zu 325 jjy*\

S/bi

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ORIGINAL INSPECTED

haben, wobei das Polyäthylen in dem Petrolatum gelöst ist.
4. Füllmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Petrolatum aus einer Mischung aus mikrokristallinem Wachs und Dl besteht, daß der ölanteil maximal 15 Gevr-% des Petrolatums beträgt und daß die hohlen Mikrokugeln aus Glas- oder Keramikmaterial bestehen.
5. Füllmaterial für Fernmeldekabel oder dergleichen,gekennzeichnet durch eine Mischung aus 60 bis 98 Gew.-% Petrolatum und 1 bis 15 Gew.-# Glyzerinhydroxylstearat und 1 bis 39 Gew.-/£ anorani scher hohler Mikrokugeln, die eine Teilchendichte von 0,12 bis

3 0,6 gms/cm und Durchmesser bis zu 325 μη» haben.
6. Füllmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Petrolatum aus einer Mischung aus mikrokristallinem Wachs und Öl besteht, daß der ölanteil maximal 15 Gew.-% des Petrolatums beträgt und daß die hohlen Mikrokugeln aus Glas- oder Keratnikraaterial bestehen.
7. Kabel, insbesondere Fernmeldekabel, bestehend aus einer Vielzahl von Leitern, die derart angeordnet sind, daß sie eine Vielzahl von Zwischenräumen zwischen sich festlegen, mit einer die Leiter umfangsraäßig umgebenden Hülle, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kabeifüllmaterial in den Zwischenräumen vorhanden ist, daß das Füllmaterial 40 bis 99 Gew.-jS Petrolatum und 1 bis 60 anorganischer hohler Mikrokugeln enthält, deren Teilchendichte

von 0,1:

reicht.

von 0,12 bis 0,6 gms/cm und deren Durchmesser bis zu 325 pm

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8. Kabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter elektrische Leiter oder lichtübertragende Wellenleiter sind.
9. Kabel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Petrolatum aus einer Mischung aus mikrokristallinem Vfachs und Dl besteht und daß der ölanteil maximal 15 Gew.-% des Petrolatums beträgt, wobei die Mikrokugeln aus Glas- oder Keramikmaterial bestehen.
10. Kabel, insbesondere Fernmeldekabel, mit einer Vielzahl von Leitern, die derart angeordnet sind, daß sie eine Vielzahl von Zwischenräumen zwischen sich festlegen, mit einer die Leiter urafangsmäßig umgebenden Umhüllung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kabel-Füllmischung in den Zwischenräumen vorgesehen ist, daß die Mischung 62 bis 95 Gew.-^ Petrolatum, 1 bis 8 Gew.-/S Polyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht und 1 bis 35 Gew. -% anorganischer hohler Mikrokugeln enthält, deren Teilchendichte von 0,12 bis 0,6 gms/cra und deren Durchmesser bis zu 325 jum reicht, wobei das Polyäthylen in dem Petrolatum gelöst ist.
11. Kabel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter elektrische Leiter oder lichtübertragende Wellenleiter sind.
12. Kabel nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Petrolatum aus einer Mischung aus mikrokristallinem Wachs und öl besteht und daß der ölanteil maximal 15 Gew.-/S des Petrolatums beträgt, wobei die Mikrokugeln aus Glas- oder Keramikmaterial bestehen.
13. Kabel, insbesondere Fernmeldekabel, mit einer Vielzahl von Leitern,

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die derart angeordnet sind, daß sie eine Vielzahl von Zwischenräumen zwischen den Leitern festlegen, mit einer die Leiter urafangsmäßig umgebenden Umhüllung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kabel-Füllmaterial in den Zwischenräumen vorgesehen ist, daß das Kabel-Füllmaterial 60 bis 98 Gew.-% Petrolatum, I bis 15 Gew. -% Glyzerinhydroxystearat und 1 bis 39 Gew.-% an anorganischen hohlen Mikrokugeln aufweist, deren Teilchendichte von 0,12 bis 0,6 gras/cm und deren Durchmesser bis zu 325 jum reicht, wobei das Glyzerinhydroxystearat in Petroleum aufgelöst ist.
14. Kabel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter elektrische Leiter oder lichtübertragende Wellenleiter sind.
15. Kabel nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Petrolatum aus einer Mischung aus mikrokristallinem Wachs und Öl besteht, daß der ölanteil maximal 15 Gew.-% des Petrolatums beträgt, und daß die hohlen Mikrokugeln aus Glas- oder Keramikmaterial bestehen.

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