DE6608860U

DE6608860U - Schnurmaterial fuer rueckdehnbare elektrische schnur und verfahren zu ihrer herstellung.

Info

Publication number: DE6608860U
Application number: DE19686608860
Authority: DE
Original assignee: Whitney Blake Co
Current assignee: Whitney Blake Co
Priority date: 1967-07-03
Filing date: 1968-07-03
Publication date: 1971-11-25
Also published as: FR1573437A; GB1229442A

Description

CABLE ADDRESS: PATENDLICH MUNICH

Akte: V-2137

Anmelderin: The Whitney Blake Company, i?65 Dixwell Avenue, New Haven, Connecticut 00314, USA

Schnurmaterial für ruckdehnbare elektrische Schnur und Verfahren

zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft ein Schnurmaterial für eine rückdehn-"bare elektrische Schnur und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Rückdehnbare oder schraubenlinienförmig gespulte elektrische Schnüre werden zum Beispiel für Telefonhandapparate, als Anschlußschnüre für elektrische Geräte sowie als Drahtverbindungen für Tr^ktoranhänger benutzt. Rücicdehtibaro Schnüre haben den Vorteil, daß sie sich in Abhängigkeit von der Bewegung der lu verbindenden Bauteile ausdehnen oder rückdehnen, wobei sie gleichzeitig mehr oder weniger straff bleiben, um ein Durchhängen und damit die Gefahr für ein Anstoßen oder Berühren weitgehend zu vermeiden.

Die Größe der Spannung in der rüolcdehnbaren Schnur bestimmt die Größe des Durehha'n/jeus, wenn sie zwischen verschiedenen Punkten gespannt ist. Jo höher die Spannung ist, desto geringer sind das Durchhängen und die Wahrscheinlichkeit für ein Anstoßen oder Berühren. Ferner führt oino Verringerung des Durchhangens zu einer kompakteren und wünschenswerteren Vorbindung. Die Größe der Spannung in der rückdohnbaren Schnur wird durch ihre R'Uclcdehntoarkeit gemessen, das hoißt ihre Fa'1'igkeit, sich

'V|· J 66O886tf25.11.71

i-i' "β 'j-

- a - 5 I

von Qinor gedehnt on Ltingo auf oino vorbostimmte riiolcgedehnte ' | Lunge als Punktion dor Zoit rUokzudohuen.

ί
Das Söhnurmatorial einer bekannten rückdehnbaren Schnur ist '

in Fig. 2 abgebildet. Dio bokannto rUokdohnbare Schnur hat eine Seele 6 aus Poiyvinylohlorid~(PVC)-isoliortem elektrischem Leiter 8, die durch einen sstrutliorton Mantel lü aus PVC-Isolisrung umgeben sind. Eine axial vorlaufondo Papiorschioht 12 trennt die Seele vom Mantel iö. Die Schnur ist ständig um oine Langsachse gespult, ura Rüokdehnungsoigonsohafton zu orzielon. Im allgemeinen wird das Spulen durch Viokoln dor Solmur auf einen Dorn und anschließendes Erhitzen der gowicicoiten Schnur »um überführen des · ]

Mantels in einen schraubenlinienförmig gospulten Verlauf vorgenommen (Vgl. z.B. US-PatentsohrIft 3 226 767).

Die bei der bekannten rUokdohnbaron Schnur erfordorliohe Papierschicht dient, zur Verhinderung der Adhäsion, die sonst zwischen der Seele und dem Mantel während der Extrusion des Mantels und /oder während der Erwärmung zum Verformen der gespulten Schnur auftreten würde. Es ist jedoch tuifc RUoksioht auf die Fertigungskosten wünschenswert, einen derartigen bosonderen Schnurbestandteil wie die Papierschicht wegzulassen, da dadurch die Schnur komplizierter wird. Ferner hat sich die Papierschicht als unzuverlässig für die Vermeidung der Adhäsion bei der bekannten rückdehnbaren Schnur erwiesen, da sie leicht zerrissen, verbrannt oder anderweitig bei der Bearbeitung beschädigt werden kann, 30 daß Teile der Seele und des Mantels sich während des Aufspulens berühren und Adhäsion auftritt. Diese Adhäsion macht das Abstreifen des Mantels von der Seele während der Sehnurinstallation sehr schwierig.

A.db,äsion tritt während des Auf spul ens auch zwischen den

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1 ^i-Vi'

PVC-isoliorton Le.ltorn 8 auf, dio die Seele 6 der bekannten Schnur bilden. Dio anhaftondon isolierten Leiter müssen auseinandergezogon worden, bevor sie zur Herstellung von Verbindungen abisoliert werden können, was ebenfalls die,'Installation erschwert.

Die UUolcdehnung dor bekannten Schnur ist ferner für manche , Zweoke nioht voll befriedigend, da die Spannung grundsätzlich vom Mantol allein orzeugt wird, so dall die bekannte Schnur eine relativ sohwaoho nuglcdohnung öui'vei«+·;

Ferner ist dio bokonnte Sohnur relativ schwer und sperrig und daher fllr manoho kommerzielle Anwendungen nicht sehr geeignet.

Unter Vermeidung dor genannten Schwierigkeiten und Nachteile ist ein Sohnurmaterial dor eingangs genannten Art für eine rückdelinbaro elektrische Sohnur gemäß der Erfindung dadurch gekennnzeiohnet., daß die Primlirisolation aus Polypropylen oder einem Äthylen-Propylen-Copolymer und der Mantel aus einem Elastomer besteht, und daß der Mantel direkt die Seele umgibt.

Auf diese Weise wird die Schnurrüclcdehnung bedeutend verbessert und werden die oben erwähnten Adhäsionsschwierigkeiten das bekannten Sohnurmaterials vermieden. Außerdem ist das Schnurmaterial gemäß der Erfindung vorteilhafterweise einfacher aufgebaut und damit auoh leichter.

Vorzugsweise ist das Elastomer Polyvinylchlorid.

Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schnurmaterials, bei dem eine Seele aus mindestens einem elektrischen Leiter, der von einer angrenzenden Primärisolation überzogen ist, hergestellt wird, die Seele mit einem Mantel überzogen wird, der Man.tel und die Seele schraubenlinienförmig aufgespult werden, sowie der Mantel im aufgespulten Zustand erwärmt wird,

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- 3a -

um den Mantel In oine bleibende Sohraubenlinienspule zu verformon, ist gomliß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daii als ditj l'rimUrlsolation Polypropylen oder ein Athylen-ftopylen-

Copolymor und als der Mantel ein Elastomer verwendet wird, daß dio Soolo (lirolct mit dem Mantel überzogen wird, und daß der aufgespulte Hantel so erwärmt wird, dall die Wärme durch den

I ■

Mantel geleitet wird, um die Seele in eine bleibende Schraubenlinionspule zu verformen

66088.^25.11.71

■ i.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilseitenansicht der rückdehnbaren elektrischen Schnur gemäß der Erfindung;

Pig. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch bekanntes rliokdehnbaros Schnurmaterial;

Pig. 3 οinen vergrößerten Querschnitt durch die rückdehvibare Schnur gemäß der Erfindung;

Fig. h eine graphische Darstellung vergleichbarer Itiickdehnungsworte für die rUoküehnbare Schnur geraa'ß der Erfindung und dio bekannte Sohnur von Fig. 2; und

Fig. 5 das -sur Bestimmung der Verta von Fig. 4 verwendete Verfahren.

Die rUokdehnbaro elektrische Schnur gemäß der Erfindung besteht aus dem Schnurmaterial 13 von Fig. 3.Es hat eine Seele Ik mit mindestens einem, normalerweise aber mehreren polypropylenisolierten Leitern 16, die von eine'.u Schutzmantel 18 aus einem Elastomer, vorzugsweise PVC, umgeben sind. Dir Schnur mit dem in Fig. 3 abgebildeten Querschnitt wird in eine ständig beibehaltene Spulenform bei erhöhter Temperatur gemäß

genauer
einem noch/zu beschreibenden Verfahren verformt, um die in Fig.l

abgebildete rückdehnbare elektrische Schnur 20 zu ergeben.

Unter Polypropylen solfⁿhier, wenn diese Bezeichnung allein verwendet wird, Materialien verstanden werden, die im wesentlichen Polypropylen oder ein Xthylen-Propylen-Copolymer enthalt" während unter PVC Materialien verstanden werden, die im wesentlichen PVC-Harz enthalten. Diese Materialien können auch Antioxydationsmittel, Farbstoffe, Weichmacher oder dergleichen in einer Menge

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enthalten, die zur Herstellung guten Isolations- oder Mantelmaterials erforderlich ist.

Die Yerwendung von Polypropylen als Primärisolation für

die rückdehnbare Schnur zusammen mit PVC oder einen ähnlichen

i· Elastomer als Mantel hat mehrere Vorteile. Bei den Temperaturen, |

t bei denen die rückdehnbare Schnur gemäß der Erfindung gespult |

•~: ..} 66 O88.6I25.11.71 ! ^;:-^:

wird, werden sowohl der Mantel IS als auch die polypropylen-

isolierten Leiter 16, die die Seele 14 bilden, in eine dauernde

Schraubealinienform übergeführt. Die Spannung, die durch die

Überführung sowohl der Seele Ik als auch des Mantels 18 in

die Schraubenlinienform erreicht wird, ist hoch. Das steht

im Gegensatz zu der relativ geringen Spannung der bekannten

Schnur, wo die Rückdehnung grundsätzlich durch den Mantel

allein erzeugt wird. Daher wird durch die Überführung sowohl

des Mantels 18 als avch der Seele Vi der Schmtr gemäß der

Erfindung in bleibende Schraubenlinienform die Rückdehnung

gegenüber der relativ geringen Rückdehnung der bekannten

Schnur bedeutend verbessert. . |

Es ist ferner festgestellt worden, daß boi der rUokdehn- |

i baren Schnur gemäß der Erfindung keine Adhäsion an der Grenz- ξ

fläche zwischen der Polypropylen-Primärisolation dor Soole Ik

und dem Elastomer des Mantels 18 auftritt, weder während der

Extrusion des Mantels IS noch während des Aufspulens. Daher

kann der Mantel 18 direkt auf der Seele Ik ohne ein© Papier- j

trennschicht extrudiert werden. Das Weglassen der Papi«?rtrenn- \

schicht vereinfacht die Fertigung und die damit verbundonon \

Kosten. Ferner wird auch die Installation vereinfacht, da \

koine Adhäsion auftritt und der Mantel 18 leicht von dor j

Seele Ik entfernt werden kann. |

Durch das Weglassen der Papiertrennsohioht kann das \

extrudierte Mautelmaterial tiefer in die Zwischenräume 21 zw i sehen den isolierten Leitern 16 eindringen (vgl.Fig.3). Der so erzeugte dichtanliegende Mantel gewährleistet eine stabile Seelenform, was gleichzeitig zu einer Stabilisierung der elektrischen Eigenschaften beiträgt.

Es hat sich ferner herausgestellt, das die getrennten polypropylenisolierten Leiter 16, die die Seele 14 in der rückdehnbaren Schnur gemäß der Erfindung bilden, während der Bearbeitung nicht aneinander haften. Die einzelnen Leiter 16 können daher leic.it getrennt werden, um Anschlüsse während der Installation herzustellen.

Die Dielektrizitätskonstante von Polypropylen ist geringer als die Dielektrizitätskonstante von PVC, weshalb weniger Polypropylen als Primärisolation erforderlich ist, um ähnliche elektrische Eigenschaften zu erzielen. Ferner sind die Verariheitungseigenschaften von Polypropylen so, daß die Extrusion von dünnwandigerem Material als praktisch bei PVC möglich ist. Daher kann die Primärisolationswanddioko T (Fig.3) bei der Schnur gemäß der Erfindung verringert werden, was zu einer dünneren Seele Ik, einem kleineren Manteldurchmesser d und damit zu einer kleineren und leichteren rückdehnbaren Schnur führt.

Eine rückdehnbare Schnur gemäß der Erfindung wird durch folgendes Verfahren hergestellt: vier isolierte Leiter It werden jeweils mit einer Polypropylen-Primärisolation überzogen, die eine Wanddicke T von etwa 0,023 cm (0,009 Zoll) im Gegensatz zu einer Wanddicke von 0,033 cm (0,013 Zoll) hat, die bei PVC-isoliorten Leitern einer ähnlichen bekannten riiolcdohnbaron Schnur erforderlich ist, Die isolierten Leiter 16 werden mit einem oxtrudiorton Mantel 18 aus PVC überzogen, dessen Wanddioko ühnlioh der der bekannten Schnur ist. Der Manteldurchmssser d (Fig^) U-QT oiitstnndotien Schnur beträgt jedoch nur Ο,ΊΙΟ om (0,165 Zoll) wogen dos kleineren

^. ;i 66O8a6.p25.11.71

Durchmessers der polypropylenisolierten Leiter 16, während bei der bekannten Schnur der Manteldurciimesser 0,457 cta (0,180 Zoll) bei einer Schnur mit im wesentlichen gleichen elektrischen Eigenschaften beträgt. Auf Wunsch können die Leiter 16 auch in der in der US-Patentschrift 2 764 625 angegebenen Weise abgeschirmt werden.

Die Schnur wird dann gespult. Zu diesem Zweck wird die Schnur auf einen Dorn gespult und a :f eine Temperatur von vorzugsweise 110 - l60 ⁰C (225 °F - 325 °p) während 10 - 25 min erwärmt. Vorzugsweise dauert die Erwärmung 12 min. Bei einem derartigen Wert von Zeit und Temperatur wird der Mantel 18 in eine bleibende Schraubenlinienform überführt. Außerdem dringt jedoch die Wärme durch den Mantel 18 ,zu den polypropylenisolierten Leitern l6„ die die Seele lh der Schnur gemäß der Erfindung bilden, vor, die dann ebenfalls in bleibende Sehraubenlinienforin überführt werden, um die rioch zu erläuternde erhöhte Rückdehnung zu erzeugen. Die Schnur geiuäß der Erfindung wird vorzugsweise "umgekehrt gespult", nachdem sie in die Schraubenlinienform verformt worden ist, um die Spulenwindungen dichter aneinander zu halten.

Eine nach dem obigen Verfahren hergestellte Schnur und ein Längsstück einer elektrisch vergleichbaren bekannten Schnur mit PVC-isolierten Leitern wurde dem folgenden Rückdehnungstest unterworfen. Zunächst wurde die rUckgcdehnte Lange jeder Schnur gemessen. Jede Schnur wurde dann vertikal aufgeha.igen (vgl. Fig. 5) und mit einem 170 g (6 Unzen)-Gewicht 22 belastet. Beide Schnüre wurden 1 min lang hängoiißelnsson, wonach die gedehnte Länge L gemessen wurde. Koinniorziollo Spezifikationen fordern, daß die gedehnte Längo dor rUckdolmbarGn Schnur unter diesen Testbedingungen fünfmal größor als dio riickgodohnte Länge bei einer Toleranz von + 15 $ beträgt* Die für die

■!' . ν?' ·! 660880/5.11.71 |

getesteten Schnüre erhaltenen Werte sind in der folgenden Tabelle eingetragen:

Tabelle_I

1 2

Messung Bekannte Schnur Schnur gemäß der Erfindung

[cm (ZoIl)J [cm (Zoll)]

Rückgedehnte Länge 25,4 (10) 21,6 (ö,5)

Gedehnte Länge 132,8 (52) 113,0 (44,5)

5-fach.e rückgedehnte

Ldage 127,0 (50) 108,0 (42,f}

1,6-faciie rückgedehnte

Länge 40,6 (l6) 34,8 (13,6)

PVC-Mantel auf PVC-isolierter Seele

PVC-Mantel auf polyprocpylenisolierter Seele.

Das Gewicht 22 wurde dann entfernt, so daß sich jede Schnur vertikal rückdehnen konnte. Damit eine Schnur den kommerziellen Spezifikationen genügt, muß sie sich auf das 1,6-fache ihrer rückged^hnten Länge (Tabelle i) innerhalb 5 min rückdehnen, je schneller die Rückdehnung eintritt_} desto grüßer ist die Rückdehnbarkeit oder desto geringer ist das Durchhängen der Schnur. Periodische Längenmessungen wurden vorgenommen, während sich die Schnüre vertikal rUckdehntcn. Die Meßwerte sind graphisch in Fig. 4 dargestellt, Es ist deutlich ersichtlich, daß die Schnur gemäß der Erfindung sich auf άε,ΰ i,6-fache ihrer rüokgedehnten Länge (34,8 cm (13,6 Zoll)) innerhalb 45 see nach Entlastung von dem Gewicht 22 rüo'Kdahnto .. Die bekannte Schnur brauchte jedoch 3 min, um ctas 1,6-i'achQ ihrer rückgedehnten Länge (40,6 cm (l6 Zoll)) zu erreichen, Dio größere RUckdeknijarkeit der Schnur gemäß der Erfindung ist als? klar ersichtlioh.

i *

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Die bessere Rückdehnung der Schnur gemäß dor Erfindung erlaubt die Herstellung von gutrUokdehnbaren Schnüren grüßoron I

Schraubenliniendurchmessers D (Pig.l) als bisher. Bei bokannton ' ] Schnüren führt ein großer Schraubenliniendurohmossor zu olnor unannehmbar geringen Rüokdehnung. Ein größoror Sohraubonliniondurchmesser ist jedoch wünschenswert, da eine größere linearo Länge der Schnur in einem gegebenen Längsstllok oinor gespulten rüokdehnbaren Schnur untergebracht worden kann, so daß oino größere Dehnung möglich ist. Dor kleinere Manfcoldurohmossor d j

(Fig. 3), der gemäß der Erfindung ermöglicht wird, trügt dazu bei, indem größere lineare Längen der Schnur in einem gogobonon Längsstück der gespulten rückdehnbaren Sohnur untergebracht werden können.

Die lineare Länge der Schnur in einem gegebenem Längsstüok der schraubenlinienförmigen rückdehnbaren Schnur ist proportional zum Verhältnis zwischen dem Schraubenliniendurchmesser D und dom Manteldurchmesser d, das heißt D/d. Je größer dieses Verhältnis ist, desto größer ist die lineare Länge der Schnur. Die Spezifikation einer Telefongesellschaft für bekannte rüokdehnbare Schnüre setzt als annehmbare Grenze für das Verhältnis D/d einen | maximalen Wert von 3,7, da sonst die Rückdehnung zu schlecht wird. Durch die Erfindung kann jedoch das Verhältnis B/d bis auf 5 hei guter Rücskdehnung erhöht werden, wie in der folgenden Tabelle II gezeigt ist, die die Rückdehnungswerte der bekannten Schnur mit der Schnur gemäß der Erfindung bei zunehmendem Verhältnis D/d vergleicht:

66 08 86625.11.71

■Tcsbei I© . 11 ·

Bekannte Schnur

Schraubenlinien 0 Mantel 0 d D/d RUckgedehnte Länge Lineare Länge d. D (cm(")) (cm(")) (cm(")) Drährs im gespulten

Abschnitt (cm("))

1,59 (5/8) 7,7.5 (11/16)

0,483(0,190) 3,3 25,4 (10) 0,470 (0,185) 3,7 24,45 (9,625) 185,5
208,3

(73)
(82)

PVC-

1,43 (18/32) 1,67 (21/32) 1,67 (21/32)

1,59 (20/32) 1,77 (23/32) 1,98 (25/32) 1,91 (24/32)

Belastung (g(Unzen) zur Dehnung auf 30,5 cm (1 Fuß) 28,35 (1) 42,5 (;,5)

42,5 (1,5)

42,5 (1,5)1

42,5 (1,5)

28,35 (1)

42,5 (1,5)

28,35 (1)

2 Belastung (g(Unzen) zur Dehnung auf 167/ cm (5,5Fuß)

Schnur gemäß der Erfindung Mantel auf polypropylenisolierter Seele

0..381 (0,150) 3,75 28,57 (11,25)

0,419 (0,165) 4,0 24,13 ( 9,5)

0,318 (0,150) 4,15 24,13 ( 9,5)

0,419 (0,165) 4,35 20,32 ( 8 )

0,419 (0,165) 4,7 19,05 ( 7,5)

0,351 (0,150) 5,0 19,69 (7

Bekannte Schnur

208,3	(82)
208,3	(82)
208,3	(82)
208,3	(82)
208,3	(82)
208,3	(82)
208,3	(82)

(32) (27)

61,0 cm (2 Fuß) 91,4 cm (3 Fuß) 121,9 cm (4 Fuß) 152,4 cm (5 Fuß)

85,05 141,7

141,7

113,3

127,5

113,3

99,2

56,7

:85,0

(31 170,1 (6) 311,9 (11) 482 (17)

(5) 226,8 (8) 340 (12) 510 (18)

Schnur gemäß der Erfindung

(5) 255,0 (9) 340 (12) 624 (22)

(4) 198,3 (7) 283,5 (10) 425 (15)

(4,5) 226,8 (8) 311 (11) 454 (16)

(6) 269,3 (9,5) 425 (15)

(6) 255,Oi (9) 340 (12)

(4,5) 212,5 (7,5) 311 (11)

(5) 212,5 (7_f5) 311 (11)

(4) 170,1

(3,5) 170,1

(2) 127,5

(3) 141,7

Dehnungslänge Wiedergewonnene Wiedergewonnene Läng 182,9 (6 Fuß) bei 170,1g Be lastg.,Länge (cm(")) nach Ausdehng. auf 12 (cm/¹¹)) cm (48") (cm("))

Bekannte Schnur

121,9 (48) 35,6 (14) 47,0 (18,5)

1162 (41) 101,6 (40) 26,0 (10,25) 4-1,4 (17)

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-2-

Belastung (g(Unzen))
zur Dehnung auf
167,6cm (5,5Fuß)

Dehnungslunge bei V^iedergewonnene Wiedergewonnene 182,9 (6Fuß) 170,1 g Belasfg. länge Longe nachAusd.

(cm(")) (cm(")) auf 121,9 cm (48")

794	(28)
567	(20)
652	(23)
567	(20)
510	(18)
397	(14)
454	(16)

Schnur gemäß der Erfindung
1560 (48) 90,2 (35,5) 30,5 (12)

935 (33)

1077 (38)

821 i;29)

821 (29)

624 (22)

708 (25)

110.5 (43,5)
104,1 (41)
113,0 (44,5)
120,7 (47,5)

134.6 (53)

25,4 (10) 25,4 (10) 31,1,(12,25) 31, i (12,25) 34,3 (13,5)

40,0 (16)

40,6 (16)

39,4 (15,5)

41,4 (17)

50,8 (20)

128,3 (50,5) 28,6 (11,25) 53,3 (21)

660886025.11.71

Claims

*·· · · e· · · 28. Juni 1971 E/m
Meine Akte; W-2157 " " .-12- ' * ι Sc h utz ansprü ehe

ly/Schnuri:mterial für eine rückdehnbare elektrische Sclinur^inil einer Seele aus mindestens einem elektrischen Leiter, der von einer angrenzenden Priraärisolation überzogen ist, und mit einem Mantel, der die Seele umgibt, dadurch gekennzeichnet, da«" die Primärisplation (16) aus Polypropylen oder einem Äthylen-Propylen-Copolynier und der Mantel (18) aus einein Elastomer ■besteht, und daß der Mantel direkt die Seele umgibt.
2. Sciinurmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Elastomer Polyvinylchlorid Ist.
3. KUckdchnbare elektrische Schnur aus dem Schnurmaterial nach Anspruch 1 oder S₁ lc'ji der der Mantel in eine bleibende, elastische Schraubcnlinionspule verXormt ist, d a d u r c h gekennzeichnet , da,3 auch die Seele in ci«e bleibende, elastische Scnraulienlinienspuie veri'ormt LsL.