NO325192B1 - Koaksialkabel og fremgangsmate til fremstilling av samme - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en koaksialkabel, og mer bestemt en forbedret lavtaps-koaksialkabel med forbedrede bøynings- og håndteringskarakteristikker og forbedrede dempningsegenskaper for en gitt nominell størrelse.

Koaksialkablene som vanligvis anvendes i dag for overføring av HF-signaler, slik som f.eks. fjernsynssignaler, innbefatter en kjerne med en innerleder og en metallmantel som omgir kjernen og som tjener som ytterlederen. Et dielektrikum omgir innerlederen og isolerer den elektrisk fra den omgivende metalliske mantelen. I enkelte slag koaksialkabler anvendes luft som det dielektriske materialet, og elektrisk isolerende avstands-stykker er anbrakt med mellomrom langsetter kabelens lengde for å holde innerlederen koaksialt i forhold til den omgivende mantelen. I andre kjente koaksialkabelkonstruk-sjoner omgir skumdielektrikum innerlederen og utfyller rommet mellom innerlederen og den omgivende metalliske mantelen.

En viktig egenskap ved koaksialkabelen er dens evne til å forplante et signal med så liten demping som mulig. Et mål for signalforplantningen er uttrykt som en prosentdel av lyshastigheten, vanligvis kjent som forplantningshastigheten (Vp). Koaksialkabler som er konstruert med luftdielektrikum har meget gode signalforplantningskarakteri-stikker, med Vp-verdier vanligvis 90% eller høyere. Imidlertid har disse koaksialkablene beklageligvis relativt begrensede bøyningskarakteristikker og er følsomme for krølling, flatklemming eller sammensynking av den ytre mantelen, hvilket vil påvirke de elektriske egenskapene negativt og gjøre kabelen ubrukelig. Som følge av dette krever koaksialkabler med luft-dielektrikum meget forsiktig behandling under installasjonen for å unngå slik skade. I tillegg anbefales de ikke for anvendelse i installasjoner som krever små bøyeradier eller hyppig omvending av bøyningene.

Koaksialkabler som er konstruert med "skum-dielektrikum" har derimot betydelig bedre bøyningsegenskaper enn kabler med luftdielektrikum. De kan installeres langt enklere uten overdrevent hensyn til krølling, flatklemming eller sammenfalling av yttermantelen og de kan anvendes i miljøer hvor kabler med luftdielektrikum er uegnet. Imidlertid er de belemret med en noe lavere forplantningshastighet enn kabler med luft-dielektrikum. Denne reduksjonen i Vp og økningen i dempningstapene skyldes skum-dielektrikumet.

En tidligere koaksialkabel med skum-dielektrikum anvendte et polystyrenskum fremstilt ved hjelp av et pentanbasert ekspanderingsmiddel, som angitt i US patent nr. 4.104.481 til Wilkenloh med flere. Selv om dette skum-dielektrikumet ga fortreffelig signalforplantning, med forplantningshastighet (Vp) verdier på 90% og høyere, var anvend- eisen av pentan som et ekspandeirngsmiddel og de åpne cellene i det resulterende polystyrenskummet ulemper som begrenset det kommersielle bruksomfanget av denne kabelkonstruksj onen.

Et alternativ til polystyrenskum-dielektrikumet med åpne celler har vært å anvende et skum-dielektrikum av ekspandert polyolefin med lukkede celler. US patent nr. 4.104.481 beskriver en koaksialkabel med et skum-dielektrikum av polyolefin som innbefatter polyetylen eller polypropylen som er skummet ved å anvende et klorfluor-karbonbasert ekspanderingsmiddel og et kjernedannende middel. Det resulterende skum-dielektrikumet besitter forbedrede bøyeegenskaper uten de negative virkningene assosiert med polystyren/pentan-systemer. US patent nr. 4.472.595 til Fox med flere, beskriver en koaksialkabel med skum-dielektrikum som har forbedret håndterings- og bøyekarakteristikker.

Nyligere, som følge av miljøhensyn og offentlige forskrifter, har skumfabrikantene sluttet med å anvende de fleste klorfluorkarboner og har gått over til alternative ekspanderingsmidler slik som nitrogen, svovelheksafluorid og karbondioksyd. Imidlertid foreligger det behov for å forbedre signalforplantningsegenskapene til skum-dielektrikumet produsert ved disse alternative ekspanderingsmidlene.

Patentpublikasjonen US 4.104.481 beskriver en koaksialkabel, samt en fremgangsmåte for fremstilling av denne, hvor koaksialkabelen innbefatter en kjerne med minst én leder, et skumdielektrikum med lukkede celler og en rørformet metallmantel. Skum-dielektrikumet omslutter innelederen og metallmantelen omslutter skumdielektrikumet, hvor skumdielektrikumet er et polyolefinskum med tetthet som ligger i området 0,10-0,289 g/cm , fremstilt ved bruk av klorfluor karbonbaserte ekspansjonsmidler og forskjellige kjernedannende midler. Det kjernedannende midlet kan være sammensatt av UD-komponerte partikler valgt fra en gruppe som består hovedsakelig av azobisform-aminer, kalsiumkarbonat, silika og silikater.

Publikasjonen US 5.234.963 beskriver en prosess og en anordning for pelletisering av kjemiske oppskummingsmidler i en høysmelteharpiksbærer. De pellets som blir beskrevet kan innbefatte både et endotermisk og et eksotermisk middel. Når det blir innkorporert i en termoplastisk harpiks for å fremstille et skummet produkt, vil de kjemiske oppskummingsmidler reagere på kjemisk måte for å danne en blanding av karbondioksid, nitrogen eller hydrogen som oppskummingsmiddelet. I patentkrav 1 beskrives en prosess for fremstillingen av et kapslet, kjemisk oppskummingskonsentrat, som innbefatter å forbinde en harpiksbærer med et fast, kjemisk oppskummingsmiddel som er valgt fra gruppen som består av et endotermisk, kjemisk oppskummingsmiddel og, et eksotermisk, kjemisk oppskummingsmiddel og blandinger av disse under betingelser hvor det hovedsakelig ikke er noen reduksjon i trykk, å drive blandingen av bærer og oppskummingsmidler gjennom en form som danner adskilte strenger av blandingen i et vannkammer, og å pelletisere strengene under vann, hvor vannet holdes i vannkammeret ved et trykk mellom 0,76 og 15,5 kg/cm2 trykkmål og kjølt til en temperatur mellom 4,5°C og 82°C.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fleksibel koaksialkabel innbefattende en kjerne med minst én inneleder og et skumdielektrikum med lukkede celler, kjennetegnet ved de trekk som fremgår av det vedfølgende selvstendige patentkrav 1.

Ytterligere fordelaktige trekk ved foreliggende oppfinnelses fleksible koaksialkabel fremgår av de vedfølgende uselvstendige patentkravene 2 til og med 12.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en anvendelse av en fleksibel koaksialkabel innbefattende en kjerne med minst én inneleder og et skumdielektrikum med lukkede celler, hvilken anvendelse er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av det vedfølgende patentkrav 13.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for å frembringe en koaksialkabel, kjennetegnet ved det trekk som fremgår av det vedfølgende selvstendige patentkrav 14.

Ytterligere fordelaktige trekk ved foreliggende oppfinnelses fremgangsmåte for å frembringe en koaksialkabel er kjent ved det trekk som fremgår av de vedfølgende uselvstendige patentkravene 15 til og med 18.

I henhold til den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringes en koaksialkabel med skum-dielektrikum som har en forplantningshastighet (Vp) større enn rundt 90% av lyshastigheten. Denne høye forplantningshastighetsverdien er en meget betydelig forbedring i forhold til forplantningshastighetsverdiene til de nåværende tilgjengelige koaksialkabler med skum-dielektrikum og er sammenlignbar med signalforplantningsegenskapene til koaksialkabler med luft-dielektrikum. Imidlertid har koaksialkabelen med skum-dielektrikum i henhold til oppfinnelsen fleksibilitet og bøyekarakteristikker som er langt bedre enn de til koaksialkabler med luft-dielektrikum. På denne måten tilveiebringer koaksialkabelen i henhold til den foreliggende oppfinnelse fremragende signalforplantningsegenskaper i kombinasjon med glimrende fleksibilitet og bøynings-karakteirstikker.

Koaksialkabelen i henhold til den foreliggende oppfinnelse innbefatter en kjerne med minst en innerleder og et skum-dielektrikum med lukkede celler som omgir innerlederen. En rørformet metallisk mantel omslutter tett og er fortrinnsvis festet med kjernen. Den fleksible koaksialkabelen kan også innbefatte en beskyttende kappe som tett omslutter den rørformede metalliske mantelen. Koaksialkabelen har en forplantningshastighet (Vp) på 90% eller høyere.

Skum-dielektrikumet i koaksialkabelen i henhold til den foreliggende oppfinnelsen har en lav densitet, fortrinnsvis ikke større enn 0,22 g/cm<3>. Skummet har en fin, ensartet lukket cellestruktur, fortrinnsvis med den største cellediameter på 170 }im. Skum-dielektrikumet er fortrinnsvis dannet av en polyolefin, og helst av en blanding av lavdensitets polyetylen og høydensitets polyetylen. Disse karakteirstikkene tilveiebringer en høy kjernestivhet, hvilket gir utmerkede fleksibilitets- og bøyningskarakteri-stikker og bidrar også til koaksialkabelens fremragende forplantningshastighet.

Disse og andre egenskaper og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil enkelt bli klart for fagfolk på området etter å ha tatt i betraktning den følgende detaljerte beskrivelsen som beskriver både den foretrukne og alternative utførelse av oppfinnelsen. Figur 1 er en perspektivtegning som viser en koaksialkabel i henhold til den foreliggende oppfinnelse i et tverrsnitt og med deler av kabelen skåret bort for å forbedre illustrasjonen. Figur 2 er en skjematisk illustrasjon av en innretning for produksjon av den forbedrede koaksialkabelen i henhold til oppfinnelsen. Figur 1 illustrerer en koaksialkabel produsert i henhold til den foreliggende oppfinnelsen. Koaksialkabelen innbefatter en kjerne 10 som innbefatter en innerleder 11 av et egnet elektrisk ledende materiale slik som kobber, aluminium eller kobberkledd aluminium, og et omgivende, kontinuerlig, sylindrisk, dielektrisk ekspandert plastskum-materiale 12. I den illustrerte utførelsen er det vist kun en enkelt innerleder 11, fordi dette er den mest vanlige oppstillingen for koaksialkabler av det slag som brukes til overføring av HF-signaler, slik som fjernsynssignaler. Det er imidlertid klart at den foreliggende oppfinnelsen er anvendbar også for kabler med mer enn 1 innerleder isolert fra hverandre og som danner en del av kjernen.

Innerlederen 11 er fortrinnsvis festet til det dielektriske ekspanderte plastskum-materialet 12 ved hjelp av et tynt limlag 13 for å danne kjernen 10. Egnede lim for dette formålet innbefatter etylenakrylsyre (EAA) og etylenmetylakrylat (EMA) kopolymerer. Slike lim er beskrevet i, for eksempel, US patentnr. 2.970.129; 3.520.861; 3.681.515 og 3.795.540.

Dielektrikumet 12 er et lavtaps-dielektrikum dannet av en egnet plast slik som en polyolefin. For å redusere massen til dielektrikumet pr. lengdeenhet og på denne måten redusere dielektrisitetskonstanten, bør det dielektriske materialet være av en sammen-setning av ekspandert celleskum. Videre bør skummet være av en lukket cellekon-struksjon for å tilveiebringe den ønskede høye kjernestivhet og for å hindre utbredning av fuktighet langsmed kabelen. Oppfinnelsens lukkede celle skum-dielektrikum er fortrinnsvis en ekspandert polyolefin og spesielt foretrukket som skum-dielektrikum er en ekspandert blanding av lavdensitet polyetylen og høydensitet polyetylen. Oppfinnelsens foretrukne skum-dielektrikumsammensetning er beskrevet i nærmere detalj herunder.

Tett omsluttende kjernen er det en kontinuerlig, rørformet, metallisk mantel 14. Mantelen 14 er kjennetegnet ved at den er både mekanisk og elektrisk kontinuerlig. Dette gjør det mulig for mantelen 14 å effektivt tjene både mekanisk og elektrisk forsegling av kabelen mot ytre påvirkninger og til å forsegle kabelen mot lekkasje av FfF stråling. Den rørformede mantelen 14 kan dannes av en rekke forskjellig elektrisk ledende materiale slik som kobber eller aluminium. Den rørformede, metalliske mantelen 14 har en veggtykkelse som er valgt slik at det opprettholder et T/D forhold (forholdet mellom tykkelsen av veggen til den ytre diameteren) på mindre enn 2,5%. For den viste kabelen, er veggtykkelsen mindre enn 0,030 tommer (0,76 mm).

I den foretrukne utførelsen som var illustrert, er den kontinuerlige mantelen 14 dannet av et flatt metallband som er formet til en rørformet konfigurasjon med de motstående sidekantene av båndet samlet støtende mot hverandre, og med de støtsamlede sidekantene kontinuerlig sammenføyd ved hjelp av en kontinuerlig, langsgående sveisesøm, angitt ved 15. Selv om produksjon av mantelen 14 ved hjelp av langsgående sveising er illustrert som foretrukket, vil fagfolk på området erkjenne at andre fremgangsmåter for å produsere en mekanisk og elektrisk kontinuerlig tynnvegget, rørformet, metallisk mantel også kan anvendes. Det vil, for eksempel, også bli forstått av fagfolk på området at fremgangsmåter som resulterer i en "sømløs" langsgående mantel også kan anvendes.

Den indre overflaten til den rørformede mantelen 14 festes over sin fulle lengde og hele omkretsen til ytterflaten til skum-dielektrikumet 12 ved hjelp av et tynt limlag 16. Fortrinnsvis er limlaget 16 et EAA eller EMA kopolymer som beskrevet herover. Limlaget 16 gjøres så tynt som mulig slik at det unngår å negativt påvirke de elektriske karakteristikkene til kabelen. Det er ønskelig med et limlag 16 som har en tykkelse på rundt 1 mil (0,03 mm) eller mindre. Den nåværende, foretrukne fremgangsmåte for å oppnå en slik tynn avsetning av lim og en egnet limsammensetning til dette formål, er beskrevet i US patent nr. 4.484.023 til Gindrup.

Den ytre overflaten til mantelen 14 kan eventuelt omgis av en beskyttende kappe 18. Egnede sammensetninger for den ytre beskyttende kappen 18 innbefatter termoplastiske belegningsmaterialer slik som polyetylen, polyvinylklorid, polyuretan og gummi. Den beskyttende kappen 18 kan festes til ytterflaten av mantelen. 14 ved hjelp av et limlag 19 for å på den måten øke bøyningsegenskapene til koaksialkabelen. Limlaget 19 er fortrinnsvis et tynt lag av et lim slik som en EAA eller EMA kopolymer som beskrevet over.

Figur 2 illustrerer en egnet oppstilling av en innretning for å produsere kabelen vist i figur 1. Som illustrert styres innerlederen 11 fra en egnet tilførselskilde, slik som en trommel 31, og et limlag 13 påføres overflaten av innerlederen. Den belagte innerlederen 11 styres så gjennom en ekstruderingsanordning 32. Ekstruderingsanordningen 32 ekstruderer kontinuerlig den skumbare polymersammensetningen konsentrisk rundt innerlederen 11. Etter å ha forlatt ekstruderingsanordningen oppskummer plastikk-materialet og ekspanderer til å danne en kontinuerlig sylindrisk vegg av skum-dielektrikum 12 som omgir innerlederen 11.

I en alternativ utførelse av oppfinnelsen kan skum-dielektrikumet 12 ha en densitetsgradient hvor skum-dielektrikumets densitet øker radielt fra en indre overflate av skum-dielektrikumet til en ytre overflate av skum-dielektrikumet. Densitetsgradienten kan være et resultat av å endre den skumbare polymersammensetningen eller forholdene ved utløpet av ekstruderingsanordningen 32. Imidlertid tilveiebringes densitetsgradienten vanligvis ved å ekstrudere en første skumbar polymersarnmensetning og en andre polymersammensetning i rekkefølge for å danne skum-dielektrikumet 12. De første og andre polymersammensetningene kan sam-ekstruderes eller ekstruderes uavhengig av hverandre for å danne et indre lag av skum-dielektrikum og et ytre dielektrisk lag. Straks det er oppskummet og ekspandert, besitter det ytre dielektrikum en større densitet enn det indre lag av skummet dielektrikum. Det ytre dielektriske laget kan være et skummet dielektrikum eller en uskummet dielektrisk hud og kan være dannet av det samme materialet som det indre skummede dielektriske laget. Den økede densiteten ved ytteroverflaten til skum-dielektrikumet 12 resulterer i en økning i kjernestivheten som således øker bøyeegenskapene til koaksialkabelen.

Ytteroverflaten til kjernen 10 belegges med et lag av lim 16. En kopolymer limsammensetning påføres så overflaten til skum-dielektrikumet 12 ved hjelp av egnet påføringsmiddel for å danne limlaget 16. Limsammensetningen kan f.eks. samekstru-deres på den skumbare polymersammensetningen eller den andre polymersammensetningen i ekstruderingsanordningen 32 eller ekstruderes på skum-dielektrikumet 12 i en annen ekstruderingsanordning. Alternativt kan innerlederen 11 og det omgivende dielektrikumet 12 styres gjennom en limpåføringsstasjon 34 hvor et tynt lag av en limsammensetning slik som en EAA eller EMA påføres ved hjelp av egnede midler, slik som påsprøyting eller neddykking. Etter å ha forlatt limpåføringsstasjonen 34, kan overflødig lim fjernes ved egnede midler og den limbelagte kjernen 10 føres gjennom en limtørkingsstasjon 36, slik som en varmetunnel eller kammer. Etter å ha forlatt tørke-stasjonen 36, styres kjernen gjennom en kjølestasjon 37, slik som et vanntrau.

Straks limlaget 16 har blitt påført kjernen 10, styres en smal metallstrimmel S fra en egnet tilførselskilde slik som en trommel 38 og formes til en rørformet konfigurasjon som omgir kjernen. Strimmelen S avanserer så gjennom en sveiseinnretning 39, og de motstående sidekantene til strimmelen S legges i et kantstøtende forhold til hverandre og sammenføyes ved hjelp av en kontinuerlig langsgående sveisesøm. Kjernen og den omgivende mantelen føres så gjennom en rullende eller stasjonær reduksjonsdyse hvor den rørformede mantelen 14 reduseres i diameter og bringes i nær kontakt med kjernen 10. Sammenstillingen som er produsert på denne måten kan så føres gjennom en belegningsekstruderingsanordning 42 hvor en polymersammensetning ekstruderes rundt metallmantelen 14 for å danne en beskyttende kappe 18 som omgir mantelen. Forut for påføringen av polymersammensetningen for å danne kappen 18, kan i tillegg et tynt limlag 19 påføres overflaten til mantelen 14 ved hjelp av egnet middel slik som sam-ekstrudering i belegg-ekstrudeirngsanordningen 42. Belegg-ekstrudeirngsanordningen 42 tjener også til å aktivere limet 16 og ved derved å danne en sammenføyning mellom mantelen 14 og den ytre overflaten til dielektrikumet 12. Den således produserte kabelen kan så bli samlet opp på egnede beholdere, slik som tromler 44, som er egnet for lagring og forsendelse. Diameteren til kabelen er typisk større enn rundt 0,25 tommer (0,64 cm).

Koaksialkablene i henhold til den foreliggende oppfinnelse har forbedrede bøynings-karakteristikker i forhold til konvensjonelle koaksialkabler. En egenskap som forbedrer bøyningskarakteristikkene til oppfinnelsens koaksialkabel er at mantelen 14 er limfestet til skum-dielektrikumet 12. Ved dette forholdet understøtter dielektrikumet 12 mantelen til bøyning for å forhindre skade på koaksialkabelen. I tillegg kan skum-dielektrikumet 12 som beskrevet over, inneha en gradert densitet for å støtte mantelen ved bøyning. Av denne grunn er øket kjernestivhet i forhold til mantelstivheten fordelaktig for koaksial-kabelens bøyningskarakteristikker. Mer bestemt har koaksialkablene med sveiset mantel i henhold til oppfinnelsen et kjerne-til-mantel stivhets-forhold på minst 5, og fortrinnsvis minst 10. I tillegg er den minste bøyeradius for koaksialkabelen i henhold til oppfinnelsen med sveiset mantel betydelig mindre enn 10 kabeldiametere, og nærmere en størrelsesorden på rundt 7 kabeldiametere eller mindre. Reduksjon i den rørformede mantelens veggtykkelse er slik at forholdet mellom veggtykkelsen og dens ytre diameter (T/D forhold) ikke større enn rundt 2,5% for kabler med sveiset mantel. Mantelens reduserte veggtykkelse bidrar til bøyningsegenskapene til koaksialkabelen og reduserer fordelaktig dempningen i koaksialkabelen. Kombina-sjonen av disse trekkene og egenskapene til mantelen 14 som beskrevet herover, resulterer i en yttermantel med betydelige bøyningskarakteristikker.

Som fremsatt ovenfor, selv om koaksialkabler med sveisete mantler generelt besitter bedre mekaniske egenskaper enn sømløse mantler, er den foreliggende oppfinnelse også rettet mot sømløse mantler og forbedring av de elektriske og mekaniske egenskapene til disse. I disse mantlene, er kjerne-til-mantel stivhetsforholdet minst rundt 2, og fortrinnsvis minst rundt 5. I tillegg er den minste bøyeradien i koaksialkabler med sømløs mantel i henhold til oppfinnelsen betydelig mindre enn 15 kabeldiametere, og mer i størrelsesorden av rundt 10 kabeldiametere eller mindre.

Reduksjonen i veggtykkelsen til den rørformede mantelen er slik at forholdet mellom veggtykkelsen og dens ytre diameter (T/D forholdet) ikke er større enn 5,0% for kabler med sømløse mantelkonstruksjoner.

Videre, i tillegg til forbedrede bøyningskarakteristikker, besitter koaksialkabelen i henhold til den foreliggende oppfinnelsen en forplantningshastighet (Vp) større enn rundt 90% av lyshastigheten, og til og med større enn rundt 91% av lyshastigheten. De høye Vp-verdiene kan for en stor del tilskrives det ekspanderte skum-dielektrikumet med lukkede celler i henhold til den foreliggende oppfinnelsen.

Typisk er utgangspunktet for skum-dielektrikumet med lukkede celler pellet av en polymer, slik som en polyolefin, som tilsettes ekstruderingsanordningen 32. Eksempler på polyolefiner innbefatter polyetylen, polypropylen og kombinasjoner eller kopolymerer av disse. Fortrinnsvis anvendes polyetylenpellet for å danne skum-dielektrikumet 12 i henhold til oppfinnelsen, og mest foretrukket er polyetylen som innbefatter høydensitets polyetylen (HDPE) eller en kombinasjon av HDPE og lavdensitets polyetylen (LDPE).

Det er vanlig å innbefatte med polymerpellet små mengder av kjernedannende middel som vil tjene til å tilveiebringe kjernedanningspunkter for gassbobler i løpet av opp-skummingsprosessen. For eksempel beskriver US patent nr. 4.104.481 til Wilkenloh med flere, anvendelsen av azobisformamider, slik som azodikarbonamider, som kjernedannende midler i produksjon av et skum-dielektrikum for en koaksialkabel. Fordi kjernedanningsmiddelet anvendes i meget små konsentrasjoner, f.eks. så lave som 0,01 vekt-%, kan konsentratblandingspellet som inneholder en blanding av polymer og en relativ høy konsentrasjon av det kjernedannende middel bli blandet med umodifiserte polymerpellet for å oppnå den ønskede samlede konsentrasjonen av kjernedannings-middel ensartet fordelt med polymeren. Konsentratblandingspellet som inneholder det kjernedannende middel, har tradisjonelt blitt produsert ved å sammenblande det kjernedannende middelet med polymeren og å danne pellet av dette.

Kjernedannende midler kan karakteriseres som enten eksotermiske kjernedannende midler eller endotermiske kjernedannende midler. Eksempler på eksotermiske kjernedannende midler innbefatter azobisformamider slik som azodikarbonamider, kommersielt tilgjengelig fra Uniroyal Chemical Co. under handelsnavnet Celogen. Eksempler på endotermiske kjernedannende midler innbefatter natriumbikarbonat/- sitronsyremidler, natriumkarbonat/sitronsyremidler, natriumbikarbonat eller natrium-karbonat i kombinasjon med andre svake organiske syrer, og lignende. Det foretrukne kjernedannende middel for den foreliggende oppfinnelsen er en kombinasjon av eksotermiske og endotermiske kjernedannende midler. Mer bestemt har det blitt opp-daget at en polyolefin slik som polyetylen, når den er ekspandert med en kombinasjon av et eksotermisk kjernedannende middel og et endotermisk kjernedannende middel, tilveiebringer et skum-dielektrikum med lukkede celler med lavere densitet enn konvensjonelle skum-dielektrikker som anvender polyetylen blandet kun med eksotermiske kjernedannende midler. Det kjernedannende middelet er fortrinnsvis en blanding av et azobisformamid eksotermisk middel slik som en azodikarbonamid og et natrium-karbonat/sitronsyre endotermisk kjernedannende middel.

Som uttrykt herover, har kjernedannende midler vanligvis blitt blandet med polymeren for å danne pellet som inneholder de kjernedannende midlene. Dette innbefatter grundig blanding av de kjernedannende midlene med polymeren i en ekstruderingsanordning mens det oppvarmes for å smelte polymeren. Blandingen blir så ekstrudert og kuttet opp til pellet for anvendelsen. I den foreliggende oppfinnelsen er det spesielt foretrukket å anvende pellet med kjernedannende midler som har blitt utsatt for en liten eller ingen varming, dvs. pellet som ikke har noen termisk fortid. En fremgangsmåte for å tilveiebringe kjernedannende midler uten termisk fortid er å anvende et bindemiddel slik som termoplastisk harpiks. Typisk blir nye pellet, perler, mikropellet, pulvere eller granulater av harpiksmateriale belagt med et bindemiddel av termoplastisk harpiks og så belagt med det kjernedannende middelet for anvendelse i oppfinnelsen. Eksempler på termoplastiske bindemidler innbefatter polyetylen, etylenvinylacetat (EVA) kopolymerer, polystyren, polyvinylklorid, polyetylen tereftalat, nylon, fluorpolymerer og lignende. Prosessen med å belegge harpiksen med det termoplastiske bindemiddelet og det kjernedannende middelet foregår ved temperaturer under 200°F (93°C) slik at egenskapene til det kjernedannende middelet ikke blir påvirket. I den foreliggende oppfinnelsen kan polyolefinpellet bli belagt med et termoplastisk bindemiddel og en blanding av et endotermisk/eksotermisk kjernedannende middel. Pellet av dette slaget er f.eks. tilgjengelig fra NiTech Inc. fra Hickory, North Carolina.

De pellet som er belagt med kjernedannende midler som anvendes i oppfinnelsen, innbefatter generelt mellom rundt 80 til mindre enn 100 vekt-% polyolefin, mer enn 0 til rundt 20 vekt-% av det eksotermiske kjernedannende middel, og større enn 0 til rundt 20 vekt-% av det endotermiske kjernedannende middelet. Fortrinnsvis innbefatter pellet mellom rundt 80 og 95 vekt-% polyolefin, mellom rundt 1 og 10 vekt-% av det eksotermiske kjernedannende middelet og mellom rundt 1 og 10 vekt-% av det endotermiske kjernedannende middelet. Et eksempel på en anvendbar pelletblanding for skum-dielektrikumet i oppfinnelsen innbefatter 90 vekt-% HDPE, 7,5 vekt-% av det eksotermiske kjernedannende middelet azobisformamid og 2,5 vekt-% av det endotermiske kjernedannende middelet bikarbonat/sitronsyre.

Pellet belagt med det kjernedannende middelet blir blandet med umodifisert polyolefinpellet for å tilveiebringe den ønskede konsentrasjonen av det kjernedannende middelet jevnt fordelt i polymerråmaterialet som mates til ekstruderingsanordningen 32. Fortrinnsvis er mellom rundt 0,1 og 10 vekt-% av pelletene HDPE pellet som inneholder eksotermiske og endotermiske kjernedannende midler og mellom rundt 99,9 og 90 vekt-% av pelletene er umodifiserte LDPE og HDPE pellet.

I ekstruderingsanordningen 32 varmes polymerpelletene til en smertetilstand, hvor de videre kombineres med et ekspanderingsmiddel slik som nitrogen eller karbondioksyd. Denne blandingen ekstruderes fra krysshodedysen til ekstruderingsanordningen som omgir senterlederen 11, hvoretter det ekspanderer og oppskummes så det frembringer det lukkede celle skumdielektrikumet 12.

Fra det foregående vil det være klart at et skum-dielektrikum med lukkede celler i henhold til den foreliggende oppfinnelsen er distinkt forskjellig fra dielektrikumet produsert ved anvendelsen av konvensjonelle kjernedannende midler. For eksempel, i tillegg til en lavere densitet, vil skummet værekarakterisert vedat det har restmengder av både eksotermiske og endotermiske kjernedannende midler. I tillegg kan det være detekterbare restmengder av det termoplastiske harpiksbindemiddel (eller degraderings-produkter i dette).

Skum-dielektrikumet i henhold til oppfinnelsen har en lavere densitet, og tilveiebringer større kjernestivhet for en gitt densitet enn skum-dielektrikum produsert ved tidligere kjent teknologi som anvender azodikarbonamid kjernedannende midler. Densiteten til skum-dielektrikumet er mindre enn rundt 0,22 g/cm<3>, fortrinnsvis mindre enn rundt 0,19 g/cm<3>, og fortrinnsvis mindre enn 0,17 g/cm<3>. Det er i teknikken vel kjent at lavere densitet i skum-dielektrikk 12 generelt resulterer i en økning i koaksialkabelens forplantningshastighet. I tillegg resulterer en reduksjon i densiteten av de lukkede cellene generelt i en økning i cellestørrelsen. Den største cellestørrelsen i skum-dielektrikumet er typisk mindre enn rundt 170 um og den midlere cellestørrelsen er mellom rundt 90 og 130 um. Nærmere bestemt er den største cellestørrelsen ved en densitet på 0,22 g/cm<3>rundt 125 um, ved en densitet på 0,19 g/cm<3>rundt 150 nm og ved en densitet på 0,17 g/cm<3>rundt 170 nm. Selv om det ikke er ønskelig å bli begrenset av teorien, ser det ut til at cellestørrelsen og densiteten i den foreliggende oppfinnelsen kan tilskrives at polymerpelletene ikke tidligere har blitt gjenstand for varmebehandling og således tilveiebringer et kjernedannende middel med en høyere fraksjon fine partikler og derfor en mindre midlere partikkelstørrelse.

Etter å ha lest den ovenstående beskrivelse av den foreliggende oppfinnelsen, vil man skjønne at en fagmann på området kan lage endringer og variasjoner av dette. Disse endringene og variasjonene er innbefattet i ånden og omfanget av de heri vedfølgende krav.

Claims (18)

1. En fleksibel koaksialkabel innbefattende en kjerne (10) med minst én innerleder (11) og et skumdielektrikum med lukkede celler (12), hvilket skumdielektrikum omslutter innerlederen, og en rørformet metallmantel (14), hvilken mantel omslutter kjernen (10),karakterisert vedat skumdielektrikumet med lukkede celler (12) har en densitet på ikke mer enn 0,22 g/cm<3>og innbefatter restmengder av et endotermisk kjernedannende middel og restmengder av et eksotermisk kjernedannende middel.

2. Koaksialkabel som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat skumdielektrikumet med lukkede celler (12) innbefatter en polyolefin.

3. Koaksialkabel som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat skumdielektrikumet med lukkede celler (12) også innbefatter restmengder av et termoplastisk bindemiddel.

4. Koaksialkabel som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat skumdielektrikumet med lukkede celler (12) er en blanding av lavdensitets polyetylen og høydensitets polyetylen.

5. Koaksialkabel som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat cellene i skum-dielektrikumet med lukkede celler (12) har en største cellediameter på 170 nm.

6. Koaksialkabel som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat cellene i dielektrikumet med lukkede celler (12) har en midlere cellediameter på mellom rundt 90 og 130 um.

7. Koaksialkabel som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat skumdielektrikumet med lukkede celler (12) oppviser en densitetsgradient, idet densiteten stiger radielt fra en indre overflate av dielektrikumet (12) til en ytre overflate av dielektrikumet (12).

8. Koaksialkabel som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat slcumdielektrikumet (12) innbefatter et indre lag av skumdielektrikum og et ytre dielektrisk lag, hvor det ytre dielektriske laget har en densitet som er større enn densiteten av det indre laget av skumdielektrikum.

9. Koaksialkabel som angitt i krav 8, karakterisert vedat det ytre dielektriske laget er en uskummet dielektrisk hud.

10. Koaksialkabel som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat forut nevnte minst én innerleder (11) er sammenføyd med skum-dielektrikumet (12) for å danne kjernen (10).

11. Koaksialkabel som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat skum-dielektrikumet med lukkede celler (12) innbefatter en skummet polyolefin med en densitet på ikke mer enn 0,19<g>/cm3.

12. Koaksialkabel som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat skum-dielektrikumet med lukkede celler (12) innbefatter en skummet polyolefin med en densitet på ikke mer enn 0,17<g>/cm3.

13. Anvendelse av en fleksibel koaksialkabel innbefattende en kjerne (10) med minst én innerleder (11) og et skumdielektrikum med lukkede celler (12), hvilket skum-dielektrikum omslutter innerlederen, og en rørformet metallmantel (14), hvilken mantel omslutter kjernen (10), i hvilken kabel skumdielektrikumet med lukkede celler (12) har en densitet på ikke mer enn 0,22 g/cm<3>og innbefatter restmengder av et endotermisk kjernedannende middel og restmengder av et eksotermisk kjernedannende middel, til signalforplantning ved en forplantningshastighet (Vp) på 90% av lyshastigheten eller større.

14. En fremgangsmåte for å frembringe en koaksialkabel,karakterisert vedat den innbefatter: å fremmate en leder (11) inn i og gjennom en ekstruderingsanordning (32) og å ekstrudere derpå en skumbar polymersammensetning hvilken skumbare polymersammensetning innbefatter en skumbar polymer, et endotermisk kjernedannende middel, et eksotermisk kjernedannende middel og et ekspanderingsmiddel; å bevirke oppskumming og ekspandering av den skumbare polymersammensetningen for å danne en kabelkjerne (10), hvilken kabelkjerne (10) innbefatter et ekspandert skum-dielektrikum (12), hvilket ekspanderte skumdielektrikum (12) omgir den fremmatede lederen (11), og å danne en elektrisk og mekanisk kontinuerlig metallmantel (14) rundt kabelkjernen (10) for å frembringe en koaksialkabel.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 14,karakterisertv e d at den videre innbefatter å ekstrudere en andre polymersammensetning på den skumbare polymersammensetningen, hvor den andre polymersammensetningen har en større densitet enn den ekspanderte skumbare polymersammensetningen etter at den skumbare polymersammensetningen er bevirket til å oppskumme og å ekspandere.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 14,karakterisertv e d at trinnet med å ekstrudere den skumbare polymersammensetningen innbefatter å sam-ekstrudere den skumbare polymersammensetningen og en andre polymersammensetning til å omslutte den skumbare polymersammensetningen, hvor den andre polymersammensetningen har en større densitet enn den ekspanderte skumbare polymersammensetningen etter å ha bevirket oppskumming og ekspandering av den skumbare polymersammensetningen.

17. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 14 -16,karakterisert vedat den skumbare polymersammensetningen videre innbefatter et termoplastisk bindemiddel.

18. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 14-17,karakterisert vedat den skumbare polymeren er en polyolefin.