NL9002602A

NL9002602A - Elektrische kabel.

Info

Publication number: NL9002602A
Application number: NL9002602A
Authority: NL
Original assignee: Nkf Kabel Bv
Priority date: 1990-11-28
Filing date: 1990-11-28
Publication date: 1992-06-16

Description

Elektrische kabel.

De uitvinding heeft betrekking op een elektrische kabel met een kabelkem van elektrische en/of optische geleiders en een kabelmantel met van binnen naar buiten een opvolging van omhullende lagen omvattende een hecht samenstel van een metallische laag en een laag van kunststof.

Uit het Europese octrooischrift 0.175.^19 ten name van aanvraagster, is een signaaltransmissiekabel bekend waarin de laag van kunststof uit polyamide-11 of polyamide-12 bestaat.

Gevonden is dat de functie van deze laag van kunststof, d.w.z. het bieden van bescherming tegen het migreren van organische en anorganische substanties tot in de kabelkern, overeenkomstig de uitvinding ook zeer goed kan worden vervuld door andere moeilijk doorlaatbare polymeren, in het bijzonder één of meer lagen van een fluorpolymeer en/of een thermoplastisch polyurethaanelastomeer. Met de term "moeilijk doorlaatbaar" wordt in dit verband een polymeer bedoeld, dat tenminste tijdens de normaliter te verwachten bedrijfsduur van een betreffende kabel slechts een dusdanige hoeveelheid fluïdum doorlaat, dat de beoogde werking van de kabel niet wezenlijk wordt beïnvloed.

Fluorpolymeren bezitten naast de gewenste chemische eigenschappen, dat wil zeggen een uitstekende weerstand tegen het migreren van organische stoffen, in het bijzonder olie en oplosmiddelen, ook een goede vlambestendigheid. Thermoplastische polyurethaanelastomeren zijn bijzonder olie- en benzinebestendig.

In een verdere uitvoeringsvorm van de elektrische kabel volgens de uitvinding is de laag van kunststof uit een naar de metallische laag toegekeerde eerste laag van polyetheen met hoge dichtheid (HDPE) en een over deze eerste laag aangebrachte tweede laag van moeilijk doorlaatbaar polymeer opgebouwd. Deze eerste laag van polyetheen met hoge dichtheid is met name bestand tegen anorganische substanties zoals waterige oplossingen van zuren, basen en zouten.

De metallische laag kan bestaan uit een folie of band van metaal, welke bij voorkeur door middel van een laag van synthetisch hars aan de laag van kunststof is gehecht. Het stevig hechten van de lagen is in het bijzonder belangrijk in verband met het rekken en stuiken van de kabelmantel, respectievelijk bij het verwarmen en afkoelen hiervan alsmede bij het buigen van de kabel. Bij een stevige hechting kan de metaalfolie in hoge mate worden gerekt en gestuikt, zonder dat er scheuren ontstaan en zonder het vormen van vouwen en dergelijke, welke eveneens aanleiding kunnen geven tot scheurvorming. De metaalfolie kan gevouwen en de band kan gewikkeld zijn aangebracht. De aan elkaar grenzende einden kunnen daarbij aan elkaar zijn gelast of gestuikt, dan wel overlappend zijn gerangschikt.

De metallische laag kan met voordeel door een op zichzelf bekende dunne-lagentechniek zoals sputteren, platteren, opdampen e.d. op de kunststof laag zijn aangebracht, welke op zijn beurt zo nodig in de vorm van een folie of band met aangrenzende of overlappende einden kan zijn aangebracht. Een metallische laag uit aluminium of koper, met bijvoorbeeld een dikte in de orde-grootte van 100 /urn, blijkt in de praktijk een uitmuntende gas- en vloeistofdichte kabelmantel op te leveren.

Bij voorkeur wordt bij toepassing van een metaalfolie of -band deze door middel van een laag van synthetisch hars aan de laag van \ kunststof gehecht. Bij toepassing van een overlappend gerangschikte folie of band van metaal c.q. kunststof worden de overlappende einden bij voorkeur eveneens door middel van een laag van synthetisch hars onderling gehecht. Als synthetisch hars voor het verkrijgen van een hecht samenstel voldoet een hars opgebouwd uit een copolymeer. Bij voorkeur wordt een copolymeer van polyetheen of een acrylaat met een dikte in de orde-grootte van 5 /urn toegepast. Het spreekt vanzelf dat ook andere, op zich bekende hechtmiddelen welke een goede hechting aan metaal en kunststof bezitten, voor dit doel kunnen worden toegepast.

Teneinde de weerstand tegen het migreren van ongewenste substanties door het oppervlak van de kabelmantel verder te verhogen, kan deze uit een meerlaags hechtend samenstel van een metallische laag en een laag van kunststof, zoals in het voorgaande beschreven, zijn opgebouwd.

De kabelmantel kan uiteraard verdere lagen omvatten, zoals een pantserlaag en een verdere kunststof buitenlaag van polyetheen met hoge dichtheid.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de tekening. Deze toont als voorbeeld een gedeeltelijke doorsnede van een uitvoeringsvorm van een elektrische kabel volgens de uitvinding, in het bijzonder een signaaltransmissiekabel.

In de figuur geeft het verwijzingscijfer 1 een kabelkern aan, bestaande uit een aantal paren onderling geïsoleerde kopergeleiders, die niet afzonderlijk zijn weergegeven. Vanzelfsprekend kan de kern 1 ook uit optische vezelgeleiders bestaan desgewenst in combinatie met kopergeleiders. Rond de kabelkern 1 is een dunne polyesterfolie 2 gewikkeld. Een aluminiumband 4 is met overlapping rond de polyesterfolie 2 gevouwen. Deze aluminiumband heeft aan elke zijde een bekleding van een synthetische harslaag 3i 5» bijvoorbeeld van etheen-acrylaat- copolymeer. Rond de metaalband 4 is een laag 6 van polyetheen met hoge dichtheid aangebracht, waarbij onder toepassing van thermische energie de overlappingen van de metaalband 4 worden afgedicht en de laag van polyetheen samensmelt met de bekleding 5 van de aluminiumband 4. Dit resulteert in een hecht samenstel.

Op de laag 6 van polyetheen is een verdere laag 7 van moeilijk doorlaatbaar polymeer volgens de uitvinding aangebracht, welke bij voorkeur bestaat uit een fluorpolymeer of een thermoplastisch poly-urethaanelastomeer. Zonodig kunnen meerdere lagen dan wel combinaties van lagen van moeilijk doorlaatbaar polymeer worden aangebracht. De fluorpolymeren bezitten een goede chemische en vlambestendigheid, terwijl de thermoplastische polyurethaanelastomeren een uitstekende olie- en benzinebestendigheid bezitten.

De bijzondere eigenschappen van deze materialen ten opzichte van het bekende polyamide-12 (PA-12) blijken uit de hierna volgende tabellen. Hierin staat PUR voor thermoplastische polyurethaanelastomeren, terwijl PVDF en ECTFE voorbeelden van een familie van fluorpolymeren zijn en wel respectievelijk polyvinylideenfluoride en ethyleen-chloortrifluoretheen.

Tabel 1

eigenschap eenheid PA-12 PUR PVDF ECTFE

dichtheid g/cm3 1,01-1,02 1,1-1,7 1,77 1.69 treksterkte N/mm2 40-60 30-50 32-50 49 rek bij breuk % 200-300 600-450 * 30 200 hardheid shore D 60-80 A 70-D 70 D 78 --- E-modulus N/mm2 1200-1500 — 1000-2000 1400 smeltpunt *C 172-180 — 170 240 verwerkingstemp. *C 190-220 180-200 200-290 260-300 lin.uitz.coeff. K-^· 12xl0“5 19xlO-5 10xl0”5 8xlO“5 wateropname * % 0,25-0,7 0,9 0,03 0,01 gebruiks-Tmin °C -60 --- --- -160 gebruiks-Tmax °C 80-100 100 150 160 L0I % 02 18 — 46-60 60 * 24 h ASTM D.955 L0I = Limiting Oxygen Index, d.i. het percentage 02 waarbij het betreffende materiaal precies 1 min. lang blijft branden.

Tabel 2 Chemische bestendigheid van een aantal polymeren PA-12 PUR PVDF ECTFE Vetten; olie ++ ++ ♦+ ++

Minerale olie ++ ++ ++ ++

Brandstoffen

Aromatische verbindingen + + ++ ++

Org. zuren + 0 ++ ++

Aminen ++ ++ 0 ++

Aldehyden 0 ++ + ++

Ke tonen ++ + 0 ++

Esters ++ + 0 ++

Alkoholen + + ++ ++

Halogeen-Alkanen + - ++ ++

Paraff. Koolwaterstoffen ++ ++ ++ ++

Oxyderende verbindingen — - ++ +

Halogenen — — ++ +

Anorganische Zouten ++ ++ ++ ++

Zuren: Sterk + + ++ ++

Zwak + + ++ ++ HF — — ++ ++

Basen: Sterk — 0 + ++

Zwak — + ++ ++

Water ++ ++ ++ ++

Toelichting Tabel 2: ++ bestendig + bestendig tot voorwaardelijk bestendig 0 voorwaardelijk bestendig - niet bestendig tot voorwaardelijk bestendig — niet bestendig

De kabel volgens het getoonde uitvoeringsvoorbeeld bevat verder een pantserlaag 8 van zinkgeplatteerde staaldraden, omgeven door een buitenmantel 9 van vlamvertragend polyetheen met hoge dichtheid.

In een praktische uitvoeringsvorm heeft de kern 1 een diameter van 16,5 mm en de polyesterfolie een dikte van 0,023 mm, zonodig kan een tweede polyesterfolie zijn voorzien of in plaats hiervan een aluminiumfolie als aardafscherming. De aluminiumband 4 heeft een breedte van 60 mm bij een dikte van 0,23 mm, waarbij de synthetische harslagen 3· 5 bij benadering 0,005 mm dik zijn. De staaldraden van de pantserlaag 8 hebben elk een diameter van 1 mm, waarbij de buitenmantel 1,9 mm dik is. De totale diameter van de in de figuur aangegeven kabel is 26,4 mm.

De kabel volgens de uitvinding heeft uitstekende mechanische eigenschappen en is vocht- en gasdicht en bestand tegen organische substanties zoals oliën, oplosmiddelen van bijvoorbeeld tolueen, benzeen, xyleen en anorganische substanties zoals zuren en basen.

Het spreekt vanzelf dat de uitvinding niet beperkt is tot het getoonde uitvoeringsvoorbeeld, waarop vele wijzigingen en aanvullingen mogelijk zijn zoals onder andere met betrekking tot de opbouw van de metallische laag en de kunststof laag.

Claims

1. Elektrische kabel met een kabelkem van elektrische en/of optische geleiders en een kabelmantel met van binnen naar buiten een opvolging van omhullende lagen omvattende een hecht samenstel van een metallische laag en een laag van kunststof, met het kenmerk, dat de laag van kunststof uit tenminste één moeilijk doorlaatbaar polymeer bestaat, met uitzondering van polyamide-11 en polyamide-12.

2. Elektrische kabel volgens conclusie 1, waarin het tenminste ene polymeer een fluorpolymeer of een thermoplastisch polyurethaanelastomeer is.

3. Elektrische kabel volgens conclusie 1 of 2, waarin de laag van kunststof uit een naar de metallische laag toegekeerde eerste laag van polyetheen met hoge dichtheid (HDPE) en tenminste één over deze eerste laag aangebrachte tweede laag van moeilijk doorlaatbaar polymeer is opgebouwd.

4. Elektrische kabel volgens conclusie 1, 2 of 3. waarin de metallische laag uit een folie of band van metaal is gevormd.

5. Elektrische kabel volgens conclusie 4, waarin de metallische laag door middel van een laag van synthetisch hars aan de laag van kunststof is gehecht.

6. Elektrische kabel volgens conclusie 1, 2 of 3. waarin de metallische laag een middels een op zichzelf bekende dunne-lagentechniek aangebrachte metaallaag is.

7. Elektrische kabel volgens conclusie 6, waarin de metallische laag op de laag van kunststof is aangebracht.

8. Elektrische kabel volgens conclusie 7. waarin de laag van kunststof uit een folie of band is gevormd.

9. Elektrische kabel volgens conclusie 4 of 8, waarin de folie of band overlappend is aangebracht.

10. Elektrische kabel volgens conclusie 9, waarin de overlappende delen door middel van een laag van synthetisch hars onderling zijn gehecht.

11. Elektrische kabel volgens conclusie 5 of 10, waarin de laag van synthetisch hars uit een copolymeer van polyetheen of een acrylaat bestaat.

12. Elektrische kabel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, waarin de metallische laag uit aluminium of koper bestaat.

13. Elektrische kabel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, waarin de metallische laag een dikte in de orde van grootte van 100 /um of meer heeft.

14. Elektrische kabel volgens een of meer van de voorgaande conclusies, omvattende een meerlaags samenstel van een hechtende metallische laag en een laag van kunststof.