EP1267362A1 - Kabel zur Übertragung von elektrischen Signale - Google Patents

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EP1267362A1
EP1267362A1 EP01401587A EP01401587A EP1267362A1 EP 1267362 A1 EP1267362 A1 EP 1267362A1 EP 01401587 A EP01401587 A EP 01401587A EP 01401587 A EP01401587 A EP 01401587A EP 1267362 A1 EP1267362 A1 EP 1267362A1
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metal foil
layer
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cable
wires
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Ferdinand Grögl
Thomas Mann
Adreas Dipl.-Ing. Rietz
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Nexans SA
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    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/1875—Multi-layer sheaths
    • H01B7/1885—Inter-layer adherence preventing means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B11/00—Communication cables or conductors
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/1895—Internal space filling-up means

Definitions

  • the invention relates to a cable for the transmission of electrical signals according to the Preamble of claim 1 and a method for producing such a cable according to claim 14.
  • An electrical signal transmission cable is known from DE 298 08 657 U1, at which the adjacent wires are surrounded by a polyester film.
  • a screen braid is placed in a ring around the inner jacket, which is in turn surrounded by an outer jacket.
  • Polyester film prevents the inner sheath from filling the gusset between the wires.
  • this release film can be removed time-consuming after removing the inner jacket.
  • a serious disadvantage, however, is that the screen is formed by a braid.
  • the Applying a braid in cable technology is a time-consuming process making the production of a cable more expensive.
  • FIGS. 1 and 2 Exemplary embodiments explained in more detail.
  • Figure 1 shows a section through an inventive cable.
  • the cable has two Cores 1 and 2, which are stranded together.
  • Each of the wires 1, 2 has a conductor 1a, 2a z.
  • B. a copper strand and an insulating layer 1b, 2b.
  • the wire insulation 1a, 2a expediently consists of two layers, namely an inner soft, foamed layer and an outer harder solid Layer. Suitable materials for the layers are polypropylene - foamed and solid - as well as polyethylene - foamed and solid.
  • the core surface is provided with a separating layer 3, which is made of, for example Wax, paraffin, etc.
  • the separation layer 3 has the task of removing the Simplify inner jacket 4.
  • the inner jacket 4 consists of an extruded foamed, soft adjusted polyolefin foam, so that it is easy to tear can be removed.
  • the inner jacket 4 fills the gusset between the wires 1 and 2 out.
  • the electrical screen is arranged, which consists of an inside lying metal foil 5, a rope 6 located above the metal foil 5, and one there is another metal foil 7 on the outside.
  • Both the metal foil 5 and the Metal foils 7 are foils made of copper or aluminum, which are attached to at least one of them Surfaces are laminated with plastic.
  • the inner metal foil 5 carries the Plastic layer on its surface facing the inner jacket 4, whereas the external metal foil 7 a plastic layer facing the outer jacket having.
  • the plastic layer of the metal foils 5 and 7 is expediently one Copolymer of polyethylene. This ensures that the metal foil 5 with the Inner jacket and the metal foil 7 glued to the outer jacket 8. Through the Bonding creates a bond that prevents the metal foils from tearing.
  • the metal foils 5 and 7 are applied lengthwise and with a slight overlap of the band edges.
  • the rope 6 consists of a large number of tinned copper wires or Copper strands that are roped onto the metal foil layer 5 with alternating lay direction are. Has a stranding or roping of the wires with changing direction of lay the advantage that the wires can be removed from fixed processes. This has been known for a long time under the name SZ stranding.
  • the outer jacket 8 is advantageously made of polyethylene or flame retardant Polymers e.g. B. polyurethane, which are preferably halogen-free.
  • the jacket material can be cross-linked, chemical or physical or non-cross-linked.
  • the cable according to the invention is in particular as a so-called professional bus line for fixed Suitable for laying in industrial machines.
  • the conductors 1a and 2a are withdrawn from the processes 9a and 9b and by means of the Provide extruder 10a and 10b with the core insulation. Veins 1 and 2 arrive then into a cooling section 11a and 11b, which also functions as a store.
  • the surface of the wires 1 and 2 applied the separation layer 3 u. z. through spray nozzles 12a and 12b, which are thin Spray a layer of wax, paraffin on the surface of wires 1 and 2.
  • spray nozzles 12a and 12b which are thin Spray a layer of wax, paraffin on the surface of wires 1 and 2.
  • the separation layer 3 z. B. by immersion or by mechanical application z. B. be applied with a thread wetted with the release agent.
  • the wires 1 and 2 then arrive in an SZ stranding system 13 in which the wires 1 and 2 be stranded together with changing lay direction.
  • the SZ stranded wires 1 and 2 are then in an extruder 14 with the Provide inner jacket 4.
  • a cooling section 15 which is also designed as a memory the inner jacket is cooled.
  • a first plastic-coated metal foil 5 is placed on the inner jacket.
  • the Metal foil 5 is drawn off from a supply spool 16 and by means of a Shaping device 17 longitudinally with overlapping band edges around the Shaped inner jacket.
  • the stranding layer 6 is roped onto this first metal foil 5.
  • a A large number of supply spools 18, only two of which are shown, which form the stranded layer 6 wires 19 are drawn off and by means of an SZ stranding device 20 alternating lay direction placed on the metal foil 5.
  • Another plastic-clad metal foil 7 is drawn off from a supply spool 21 and by means of a shaping device 22 with overlapping band edges around the stranding layer 6 molded around.
  • the outer jacket 8 With a jacket extruder 23, the outer jacket 8 is applied, which in a Cooling section 24, which is also designed as a memory, is cooled and cured. Due to the remaining heat of extrusion, the metal foil 5 adheres to the inner jacket 4 and the metal foil 7 with the outer jacket 8.
  • the finished cable is then wound onto a supply spool by means of a winder 25 or cable drum wound up.
  • the process allows large lengths of cable to be produced at one speed up to 100 m / min.
  • the storage combined with the cooling sections have a Capacity of 200 m.
  • the SZ stranding device has an output of at least 3000 blows / min.

Landscapes

  • Communication Cables (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

Es wird ein Kabel zur Übertragung von elektrischen Signalen beschrieben mit
  • a) einer Kabelseele, welche zumindest zwei nebeneinander liegende mit einer Aderisolierung versehene Adern aufweist,
  • b) einem Innenmantel, welcher von der Kabelseele leicht entfernbar ist,
  • c) einem Schirm sowie
  • d) einem äußeren Kabelmantel.
    • Bei einem solchen Kabel weist die Oberfläche jeder Aderisolierung (1a,2a) eine Beschichtung (3) aus einem Trennmittel auf. Der Schirm besteht aus einer ersten auf dem Innenmantel (4) aufliegenden Metallfolie (5), einer die Metallfolie (5) umgebende Verseillage (6)aus einer Vielzahl von Metalldrähten sowie einer auf der Verseillage (6) liegenden Metallfolie (7).
    Figure 00000001

    Description

    Die Erfindung betrifft ein Kabel zur Übertragung von elektrischen Signalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kabels nach Anspruch 14.
    Für die Anbringung von Steckverbindern an die Adern von elektrischen Kabeln ist es erforderlich, die Adern freizulegen. Hierbei ist es häufig nicht zu vermeiden, daß bei der Entfernung des Kabelmantels auch die innen liegenden Adern beschädigt werden.
    Zur Entfernung des Kabelmantels ist es bekannt, ein radial einschneidendes Werkzeug zu verwenden, welches den Kabelmantel sowie eine ggfs. vorgesehene Abschirmvorrichtung des Kabels durchtrennt. Schwierigkeiten können noch dadurch entstehen, daß ein unterhalb des Schirmes befindlicher Innenmantel sich nicht leicht entfernen läßt, da dieser mit den Adern verklebt ist.
    Aus der DE 298 08 657 U1 ist ein elektrisches Signalübertragungskabel bekannt, bei welchem die nebeneinander liegenden Adern von einer Polyesterfolie umgeben sind. Über der Polyesterfolie ist ein Innenmantel aus leicht extrudierbarem Polyvinylchlorid vorgesehen. Ein Schirmgeflecht ist ringförmig um den Innenmantel herumgelegt, welches wiederum von einem Außenmantel umgeben ist.
    Dieses bekannte Kabel ist mit einigen schwerwiegenden Nachteilen behaftet. Die Polyesterfolie verhindert, daß der Innenmantel die Zwickel zwischen den Adern ausfüllt.
    Dadurch kann es u. U. zu einer Veränderung der Lage der Adern zueinander und somit zu einer Veränderung der Übertragungseigenschaften kommen. Darüberhinaus muß diese Trennfolie nach dem Entfernen des Innenmantels zeitaufwendig entfernt werden.
    Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß als Material für den Innenmantel Polyvinylchlorid verwendet wird, welches bekanntlich aus Gründen der Umwelt nicht unproblematisch ist.
    Ein gravierender Nachteil ist jedoch, daß der Schirm durch ein Geflecht gebildet ist. Die Aufbringung eines Geflechtes in der Kabeltechnik ist ein zeitaufwendiger Vorgang, wodurch sich die Herstellung eines Kabels verteuert.
    Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Kabel sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben anzugeben, welches leicht abisolierbar und kostengünstig herstellbar ist.
    Diese Aufgabe wird durch das im Kennzeichen des Anspruchs 1 sowie des Anspruchs 14 Erfaßte gelöst.
    Neben den sich aus der Aufgabenstellung direkt ergebenden Vorteilen zeichnet sich das Kabel gemäß der Lehre der Erfindung durch sehr gute Übertragungseigenschaften aus.
    Die Erfindung ist anhand der in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
    Figur 1 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Kabel. Das Kabel weist zwei Adern 1 und 2 auf, die miteinander verseilt sind. Jede der Adern 1, 2 hat einen Leiter 1a, 2a z. B. eine Kupferlitze sowie eine Isolierschicht 1b, 2b.
    Die Aderisolierung 1a, 2a besteht zweckmäßigerweise aus zwei Schichten und zwar aus einer inneren weichen, geschäumten Schicht und einer äußeren härteren massiven Schicht. Geeignete Materialien für die Schichten sind Polypropylen - geschäumt und massiv - sowie Polyethylen - geschäumt und massiv.
    Die Aderoberfläche ist mit einer Trennschicht 3 versehen, welches beispielsweise aus Wachs, Paraffin etc. besteht. Die Trennschicht 3 hat die Aufgabe, die Entfernung des Innenmantels 4 zu vereinfachen. Der Innenmantel 4 besteht aus einem extrudierten geschäumten, weich eingestellten Polyolefinschaum, so daß dieser leicht durch Einreißen entfernt werden kann. Der Innenmantel 4 füllt die Zwickel zwischen den Adern 1 und 2 aus.
    Über dem Innenmantel 4 ist der elektrische Schirm angeordnet, welcher aus einer innen liegenden Metallfolie 5, einer über der Metallfolie 5 gelegenen Umseilung 6, sowie einer außen liegenden weiteren Metallfolie 7 besteht. Sowohl die Metallfolie 5 als auch die Metallfolie 7 sind Folien aus Kupfer oder Aluminium, die zumindest an einer ihrer Oberflächen mit Kunststoff kaschiert sind. Die innen liegende Metallfolie 5 trägt die Kunststoffschicht an ihrer dem Innenmantel 4 zugekehrten Oberfläche, wogegen die außen liegende Metallfolie 7 eine dem Außenmantel zugekehrte Kunststoffschicht aufweist. Die Kunststoffschicht der Metallfolien 5 und 7 ist zweckmäßigerweise ein Copolymer des Polyethylens. Dadurch wird erreicht, daß die Metallfolie 5 mit dem Innenmantel und die Metallfolie 7 mit dem Außenmantel 8 verklebt. Durch die Verklebung wird ein Verbund erreicht, der ein Einreißen der Metallfolien verhindert.
    Die Metallfolien 5 und 7 werden längseinlaufend aufgebracht und zwar mit einer geringen Überlappung der Bandkanten.
    Die Umseilung 6 besteht aus einer Vielzahl von verzinnten Kupferdrähten oder Kupferlitzen, die mit wechselnder Schlagrichtung auf die Metallfolienlage 5 aufgeseilt sind. Eine Verseilung bzw. Umseilung der Drähte mit wechselnder Schlagrichtung hat den Vorteil, daß die Drähte von feststehenden Abläufen entnommen werden können. Diese unter dem Namen SZ-Verseilung ist seit langem bekannt.
    Der Außenmantel 8 besteht vorteilhafterweise aus Polyethylen oder flammwidrigen Polymeren z. B. Polyurethan, die vorzugsweise halogenfrei sind. Das Mantelmaterial kann vernetzt, chemisch oder physikalisch oder unvernetzt sein.
    Das erfindungsgemäße Kabel ist insbesondere als sog. Profi-Bus-Leitung für feste Verlegung in Industrieautomaten geeignet.
    Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kabels bzw. einer solchen Leitung soll anhand der Figur 2 näher erläutert werden.
    Von den Abläufen 9a und 9b werden die Leiter 1a und 2a abgezogen und mittels der Extruder 10a und 10b mit der Aderisolierung versehen. Die Adern 1 und 2 gelangen dann in eine Kühlstrecke 11a und 11b, die gleichzeitig als Speicher fungiert.
    Vor oder hinter den Kühlstrecken 11a und 11b wird auf die Oberfläche der Adern 1 und 2 die Trennschicht 3 aufgebracht u. z. durch Sprühdüsen 12a und 12b, die eine dünne Schicht aus Wachs, Paraffin auf die Oberfläche der Adern 1 und 2 sprühen. Alternativ kann die Trennschicht 3 z. B. durch Eintauchen oder durch mechanischen Auftrag z. B. mit einem mit dem Trennmittel benetzten Faden aufgebracht werden.
    Die Adern 1 und 2 gelangen dann in eine SZ-Verseilanlage 13, in der die Adern 1 und 2 mit wechselnder Schlagrichtung miteinander verseilt werden.
    Die SZ-verseilten Adern 1 und 2 werden dann in einem Extruder 14 mit dem Innenmantel 4 versehen. In einer Kühlstrecke 15, die ebenfalls als Speicher ausgebildet ist, wird der Innenmantel gekühlt.
    Auf den Innenmantel wird eine erste kunststoffkaschierte Metallfolie 5 aufgelegt. Die Metallfolie 5 wird von einer Vorratsspule 16 abgezogen und mittels einer Formvorrichtung 17 längseinlaufend mit überlappenden Bandkanten um den Innenmantel geformt.
    Auf diese erste Metallfolie 5 wird die Verseillage 6 aufgeseilt. Hierzu werden von einer Vielzahl von Vorratsspulen 18, von denen nur zwei dargestellt sind, die die Verseillage 6 bildenden Drähte 19 abgezogen und mittels einer SZ-Verseileinrichtung 20 mit wechselnder Schlagrichtung auf die Metallfolie 5 aufgelegt.
    Eine weitere kunststoffkaschierte Metallfolie 7 wird von einer Vorratsspule 21 abgezogen und mittels einer Formvorrichtung 22 mit überlappenden Bandkanten um die Verseillage 6 herumgeformt.
    Mit einem Mantelextruder 23 wird der Außenmantel 8 aufgebracht, der in einer Kühlstrecke 24, die ebenfalls als Speicher ausgebildet ist, gekühlt und ausgehärtet wird. Durch die verbleibende Extrusionswärme verklebt die Metallfolie 5 mit dem Innenmantel 4 und die Metallfolie 7 mit dem Außenmantel 8.
    Das fertige Kabel wird abschließend mittels eines Aufwicklers 25 auf eine Vorratsspule oder Kabeltrommel aufgewickelt.
    Das Verfahren erlaubt die Herstellung großer Kabellängen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 m/min. Die mit den Kühlstrecken kombiniertem Speicher weisen ein Fassungsvermögen von 200 m auf.
    Die Ader SZ-Verseileinrichtung hat eine Leistung von mindestens 3000 Schlägen/min.

    Claims (14)

    1. Kabel zur Übertragung von elektrischen Signalen mit
      a) einer Kabelseele, welche zumindest zwei nebeneinander liegende mit einer Aderisolierung versehene Adern aufweist,
      b) einem Innenmantel, welcher von der Kabelseele leicht entfernbar ist,
      c) einem Schirm sowie
      d) einem äußeren Kabelmantel gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
      1) die Oberfläche jeder Aderisolierung (1a,2a) weist eine Beschichtung (3) aus einem Trennmittel auf,
      2) der Schirm besteht aus einer ersten auf dem Innenmantel (4) aufliegenden Metallfolie (5), einer die Metallfolie (5) umgebende Verseillage (6)aus einer Vielzahl von Metalldrähten sowie einer auf der Verseillage (6) liegenden Metallfolie (7).
    2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Aderisolierung (1a,2a) befindliche Trennschicht eine Wachsschicht ist.
    3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Aderisolierung (1a,2a) befindliche Trennschicht (3) eine dünne Schicht aus einem Faservlies ist.
    4. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aderisolierung (1a,2a) zweischichtig ist, wobei die innere Schicht weich und die äußere Schicht hart ist.
    5. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht aus einem geschäumten Polyolefin besteht.
    6. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenmantel (4) aus einem geschäumten Polyolefin, vorzugsweise geschäumtem Polypropylen besteht.
    7. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innen liegende Metallfolie (5) eine zumindest an einer Seite mit Kunststoff beschichtete Kupfer- oder Aluminiumfolie ist.
    8. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die innen liegende Metallfolie (5) längseinlaufend auf den Innenmantel (4) aufgebracht ist.
    9. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verseillage (6) mit wechselnder Schlagrichtung der Drähte auf die innen liegende Metallfolie (5) aufgebracht ist.
    10. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte der Verseillage (6) verzinnte Kupferdrähte sind.
    11. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Verseillage (6) befindliche Metallfolie (7) eine zumindest an einer Seite mit Kunststoff beschichtete Folie aus Kupfer oder Aluminium ist.
    12. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die über der Verseillage (6) befindliche Metallfolie (7) mit dem Außenmantel (8) verklebt ist.
    13. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die über der Verseillage (6) befindliche Metallfolie (7) längseinlaufend aufgebracht ist.
    14. Verfahren zur Herstellung eines Kabels nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
      a) Herstellen der Adern durch Beschichten eines metallischen Leiters mit Kunststoff.
      b) Aufbringen der Trennschicht auf die Aderisolierung
      c) Verseilen der Adern zu einer Kabelseele
      d) Umhüllen der Kabelseele mit einem Innenmantel durch Extrusion des Innenmantels
      e) Auflegen einer ersten längseinlaufenden Metallfolie auf den Innenmantel
      f) Umseilen der ersten Metallfolie mit einer Vielzahl von Metalldrähten
      g) Auflegen einer zweiten längseinlaufenden Metallfolie auf die Umseilung und
      h) Extrusion des Außenmantels, wobei die Schritte a bis h im Tandem durchgeführt werden.
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