DE4437161A1 - Elektrisches oder optisches Kabel - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein elektrisches oder optisches Kabel mit Aufbauelementen aus durch Extrusion verarbeitbaren polymeren Werkstoffen oder Elastomeren.

Zunehmende Qualitätsanforderungen auch auf dem Gebiet elektrischer und optischer Kabel sowie eine zunehmende Vielfalt von neuen Anwendungsbereichen mit zum Teil extremen Forderungen an die Leistungsfähigkeit der eingesetzten Werkstoffe stellen die bisher in der Kabeltechnik eingesetzten thermoplastischen Kunststoffe oder Elastomere immer wieder in Frage.

So reicht die Standfestigkeit für den Kabel- oder Leitungsaufbau verwendeter Mischungen bei erhöhten Betriebstemperaturen oft nicht aus, bei anderen Mischungen bereitet die Verarbeitung Schwierigkeiten und wieder andere setzen Grenzen dann, wenn es darum geht, diese Mischung mit geeigneten Füllstoffen, gegebenenfalls auch in größeren Mengen, zu versetzen.

Unter diesen Gesichtspunkten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Möglichkeiten zu finden, die diesen Anforderungen genügen, insbesondere auch bei bekannten Mischungszusammensetzungen zur Erweiterung ihres Einsatzbereiches führen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die polymeren Kunststoffe oder Elastomeren, d. h. die polymeren Werkstoffe, als Basispolymer oder als Verschnittkomponente Polyvinylbutyral enthalten. Aus Polyvinylbutyral, hergestellt aus Polyvinylalkohol mit Butyraldehyd als Acetalisierungskomponente werden bekanntlich (z. B. Saechtling, Kunststofftaschenbuch 22.08.1983, Seite 201-202) Lacke, Imprägniermittel, Klebstoffe, Schrumpfkapseln, abziehbare Verpackungen usw. hergestellt, wobei ein spezielles Anwendungsgebiet den Automobilbau betrifft, wo das Polyvinylbutyral in Form einer Folie zwischen die Glasscheiben einer Verbundglas- Frontscheibe eingebracht und mit diesen aus Sicherheitsgründen verklebt ist. Der Einsatz dieser Polymerkomponente im Verschnitt mit in der Kabeltechnik verwendeten Werkstoffen bringt erhebliche Vorteile mit sich. Mit einem Erweichungspunkt von ca. 110°C ist die erfindungsgemäße Verschnittkomponente in der Lage, die Wärmestandfestigkeit bestimmter Werkstoffe zu erhöhen, beispielsweise können so thermoplastische Kabelmäntel ertüchtigt werden, wenn dem Mantelmaterial beispielsweise das Polyvinylbutyral zugesetzt wird. Weist das betreffende Kabel einen Schichtenmantel auf, so kann auch eine oder mehrere der verwendeten Schichten aus einem Material bestehen, das mit Polyvinylbutyral angereichert ist. Die mit dem erfindungsgemäßen Material angereicherten bzw. verschnittenen Werkstoffe sind darüberhinaus geeignet, das verwendete thermoplastische oder elastomere Material zur Herstellung flammfester Mäntel zu nutzen.

Ein besonderer Vorteil der gemäß der Erfindung verwendeten, aus Polyvinylbutyral bestehenden Verschnittkomponente besteht in der Füllbarkeit dieses Materials. Aus diesem Grunde hat es sich in Weiterführung der Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen, bei einem elektrischen Kabel, beispielsweise mit aus verseilten Adern bestehender Seele und einer diese Seele umgebenden Füllmischung als sogenannter Innenmantel, als Basismaterial dieser Füllmischung ein Polyvinylbutyral zu verwenden. Dabei kann es zur Einstellung der gewünschten Eigenschaften oft vorteilhaft sein, wenn diese Füllmischung zusätzlich eine oder mehrere Elastomerkomponenten enthält.

Solche elastomeren Komponenten sind z. B. Ethylen- Propylen-Kautschuk (EPR), Ethylen-Propylen-Terpolymer- Kautschuk (EPDM), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Butylkautschuk (IIR), ggf. auch halogeniert, Polyisobutylen (PIB), chloriertes Polyethylen (CM), Polychloropren (CR), Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVM, früher EVA), Naturkautschuk (NR), Polybutadien-Kautschuk (BR), Isoprenkautschuk (IR), Styrol-Isopren-Kautschuk (SIR) sowie ein Polyethylen-Octen-Elastomer (POE Type der Fa. Dow Chemical).

Erfordert der jeweilige Verwendungszweck der Füllmischung thermoplastische Komponenten in der Füllmischung, so sind vorteilhaft das Polyethylen in den Varianten LDPE, LLDPE und HDPE einsetzbar oder solches mit einer Dichte unter 0,91, wie z. B. VLDPE. Ebenso können Ethylenacrylatcopolymere, Polyvinylchlorid, Polyvinylchlorid-Recyclate, Polypropylen oder amorphe Polyalphaolefine verwendet werden.

Unabhängig von dem Anwendungsbereich des elektrischen oder optischen Kabels hat es sich in Durchführung der Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die polymeren Werkstoffe das Polyvinylbutyral in einer Menge von mindestens 10 Teilen auf 100 Teile Polymeres enthalten.

Das Polyvinylbutyral (PVB) und dessen Verschnitte mit anderen polymeren Werkstoffen kann vorteilhaft als Polymerbasis für herkömmliche und auch schwer brennbare oder leitfähige Füllmischungen verwendet werden. Im übrigen ist die erfindungsgemäße Mischung halogenfrei, wenn das PVB allein oder mit halogenfreien Polymeren verschnitten wird und die entsprechenden Füllstoffe, etwa Hydroxide des Aluminiums oder Magnesiums, komplexe Salze, wie Magnesium/Calciumcarbonat, Magnesiumhydroxicarbonate oder Gemische dieser Füllstoffe, eingesetzt werden.

Wie bereits ausgeführt, ist ein wesentliches Anwendungsgebiet des verwendeten Polyvinylbutyrals die Autoindustrie, von der Sicherheitsglas mindestens für die Frontscheibe des Automobils verlangt wird. Dem Bestreben, die bei einem Automobil verwendeten Werkstoffe nach der Beendigung des Autolebens einer Wiederverwertung zuzuführen, erfährt in Durchführung der Erfindung eine besondere Bedeutung, wenn das für die erfindungsgemäßen Zwecke verwendete Polyvinylbutyral ein Recycling-Material ist. Dies gilt nicht nur für das aus dem Sicherheitsglasscheiben zurückgewonnene Polymermaterial, sondern auch für mit Fehlern behaftete Polyvinylbutyral- Folien, die nach ihrer Herstellung, z. B. aufgrund geringfügiger Materialfehler, nicht zum Einsatz kommen, d. h. nicht der Verklebung zweier Autoscheiben dienen. Hier ergibt sich ein weiterer Vorteil der Erfindung, nämlich die Verwendung dort, wo diese Fehler keine einschränkende Rolle spielen.

Zusätzlich zu den erwähnten Anwendungsfällen eines Kabelmantels oder einer Füllmischung kann das erfindungsgemäß eingesetzte Material für weitere andere Komponenten eines Kabels eingesetzt werden. So kann z. B. das Material der Beiläufe, die als selbsttragende Elemente im Kabel angeordnet sein können, ganz oder teilweise aus Polyvinyl-Butyral bestehen, angedeutet wurde aber auch bereits, daß bei einem Kabelaufbau mit konzentrischen Schichten aus polymeren Materialien mindestens eine dieser Schichten aus einem Polyvinylbutyral enthaltenden polymeren Werkstoff besteht.

Die Erfindung sei anhand der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Ein einfacher Aufbau eines Energiekabels entsprechend der Fig. 1 besteht aus den drei miteinander verseilten Adern 1, die von dem sogenannten Innenmantel 2 umschlossen sind; den äußeren mechanischen Schutz dieses Energiekabels übernimmt der Mantel 3. Die Isolierung der Adern 1 besteht aus herkömmlichen Werkstoffen, wie beispielsweise PVC, PE oder einem Elastomeren, der Werkstoff des Außenmantels 3 sichert die benötigte Standfestigkeit, die Mischung selbst kann auch flammfest eingestellt sein. Basis oder Verschnittkomponente für die den Innenmantel 2 bildende Füllmischung ist ein Polyvinylbutyral, das in dem Fall der Folienmaterial- Verwendung noch den besonderen Vorteil mitbringt, daß es mit einem Weichmacher bereits versetzt ist. Auf die Zugabe eines üblichen Weichmachers könnte damit bei der Mischungsaufbereitung ggf. verzichtet werden. Die Mischung könnte im übrigen folgende Zusammensetzung haben:

Polyvinylbutyral/Weichmacher: 100 Teile
zusätzlicher Weichmacher: 0-80 Teile
Füllstoffe: 0-800 Teile
Verarbeitungshilfen, Stabilisatoren, Pigmente etc.: 0,5-50 Teile.

Eine andere Variante der erfindungsgemäßen Füllmischung weist die nachfolgende Zusammensetzung auf:

Polyvinylbutyral/Weichmacher: 10-100 Teile von 100 Teilen Polymermaterial
Füllstoffe: 0-1500 Teile Kreide, Kaolin, Schwerspat, etc.
Weichmacher: 10-200 Teile
Verarbeitungshilfsmittel: 10-100 Teile
Stabilisatoren, Pigmente etc.: 1-10 Teile

Dabei können die Verschnittpolymeren, z. B. Polyethylen, Copolymere des Polyethylens, Polyvinylchlorid, Polyisobutylen, Elastomere, wie Ethylen-Propylen- Kautschuk (EPR), Ethylen-Propylen-Terpolymer-Kautschuk (EPDM), Styrolbutadien-Kautschuk (SBR), Butylkautschuk (IIR), auch in halogenierter Form, chloriertes Polyethylen (CM) oder Polychloropren (CR) sein.

Eine schwer brennbare Variante der erfindungsgemäßen Füllmischung weist folgende Zusammensetzung auf:

Polyvinylbutyral: 10-100 Teile von 100 Teilen Polymermaterial
Weichmacher: 0-200 Teile
Füllstoff I: 0-200 Teile
Füllstoff II: 50-500 Teile
Verarbeitungshilfen: 10-100 Teile
Stabilisatoren, Pigmente, etc.: 1-10 Teile.

Dabei kann als Füllstoff I Kreide, Kaolin, Schwerspat und dergl. verwendet werden, während man als Füllstoff II zweckmäßig Hydroxide des Magnesiums und Aluminiums, komplexe Salze, wie Magnesium/Calciumcarbonat oder Magnesiumhydroxicarbonat allein oder als Gemische, einsetzt.

Ein Energiekabel mit verseilten Adern 4 beschreibt auch die Fig. 2, die Rundung des verseilten Stranges übernimmt der Innenmantel 5, der entsprechend der Ausführungsbeispiele der Fig. 1 zusammengesetzt sein kann, aber auch aus herkömmlichen Materialien bestehen kann. Wesentlich für dieses Ausführungsbeispiel ist, daß der Mantel 6 zweischichtig aufgebaut ist, wobei die dem Innenmantel zugekehrte Schicht 7 aus herkömmlichen Werkstoffen aufgebaut ist, während die Schicht 8 als Basismaterial oder als Verschnittkomponente Polyvinylbutyral enthält.

Abweichend von den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen ist in der Fig. 3 ein optisches Kabel dargestellt, bei dem im Innern eines Kunststoffröhrchens 9 mit einem Coating versehene Glasfasern 10 angeordnet sind, wobei der von den Fasern 10 freie Raum im Innern des Röhrchens 9 mit einer gegen Feuchtigkeit dichtenden Masse ausgefüllt ist. Mit 11 ist eine Polsterschicht bezeichnet, die vom äußeren Schutzmantel 12 überdeckt ist. Je nachdem, welche Anforderungen an die Kabelaufbauelemente 11 oder 12 gestellt werden, können diese als Basispolymer oder als Verschnittkomponente Polyvinylbutyral enthalten.

Als letzte Ausführungsform der Erfindung, die nur beispielhaft angeführt sind, ist in der Fig. 4 ein optisches Flachkabel beschrieben, das aus parallel nebeneinander geführten optischen Adern 13 besteht, sowie außen liegenden zugfesten Elementen 14, die insgesamt von einem gemeinsamen Mantel 15 umschlossen sind. Einkerbungen 16 dienen dazu, die parallel geführten Adern etwa zum Zwecke des Anschließens im Teilnehmeranschlußbereich getrennt weiterzuführen. Jede Ader 13 besteht hierbei aus Lichtwellenleiter 17 aufnehmenden Kunststoffröhrchen 18.

Ähnlich wie in all den vorher beschriebenen Fällen auch kann der gemeinsame Mantel 15 durch eine Verschnittkomponente auf Basis Polyvinylbutyral ertüchtigt werden, sei es, daß wegen der zu erwartenden Temperaturen die Wärmestandfestigkeit der Umhüllung zu erhöhen, die Flammbeständigkeit zu verbessern oder das Extrusionsverhalten des verwendeten Materials zu korrigieren ist.

Claims (10)

1. Elektrisches oder optisches Kabel mit Aufbauelementen aus thermoplastischen verarbeitbaren polymeren Werkstoffen und/oder Elastomeren, dadurch gekennzeichnet, daß die polymeren Werkstoffe als Basispolymer oder Verschnittkomponente Polyvinylbutyral enthalten.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die polymeren Werkstoffe Polyvinylbutyral in einer Menge von mindestens 10 Teile auf 100 Teile Polymeres enthalten.

3. Kabel nach Anspruch 1 oder 2 mit einer aus verseilten elektrischen Adern bestehenden Seele und einer diese umgebenden Füllmischung als sog. Innenmantel, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial dieser Füllmischung ein Polyvinylbutyral ist.

4. Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllmischung zusätzlich elastomere Komponenten enthält.

5. Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllmischung zusätzlich thermoplastische Komponenten enthält.

6. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyvinylbutyral enthaltenden polymeren Werkstoffe flammfest machende Zusätze enthalten.

7. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyvinylbutyral ein Recycling-Material ist.

8. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden mit im Kabel angeordneten selbsttragenden Beiläufen, dadurch gekennzeichnet, daß das Material dieser Beiläufe ganz oder teilweise aus Polyvinylbutyral besteht.

9. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden mit Aufbauelementen in Form konzentrischer Schichten, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der konzentrischen Schichten aus einem Polyvinylbutyral enthaltenden polymeren Werkstoff besteht.

10. Kabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrische Schicht der Kabelmantel ist, der zweischichtig aufgebaut ist, von denen eine aus einem Polyvinylbutyral enthaltenden polymeren Werkstoff besteht.