DE1036960B

DE1036960B - Schaumstoffisolierung fuer elektrische Leiter, insbesondere fuer Fernmelde- und Hochfrequenzkabel, sowie fuer Wellenleiter

Info

Publication number: DE1036960B
Application number: DES43400A
Authority: DE
Inventors: Dr Hermann Boesche; Dipl-Chem Georg Sam
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-04-06
Filing date: 1955-04-06
Publication date: 1958-08-21

Description

DEUTSCHES

In letzter Zeit befassen sich viele bekannte Vorschläge damit, elektrische Leiter mit einem schaumförmigen Isolierstoff zu isolieren. Als schaumförmige Isolierstoffe wurden bisher Kautschuk, Polystyrol, Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylkarbazol, Polytetrafluoräthylen, Polytrichlorfluoräthylen, PoIychlorbutadien und Butylkautschuk vorgeschlagen. Von diesen Isolierstoffen sind aber für hochwertige Isolierungen bisher im wesentlichen nur Polystyrol und Polyäthylen für Schaumstoffisolierungen praktisch benutzt worden. Die Verwendung von Polystyrol hat den Vorteil, daß ein sehr hoher Aufschäumungsgrad erreichbar ist, und zwar läßt sich bei Schaumpolystyrol volumenmäßig ein Gasanteil von etwa 85 bis 95% erreichen. Aufgeschäumtes Polystyrol hat aber den Nachteil einer verhältnismäßig geringen Elastizität. Ferner bereitet es Schwierigkeiten, Polystyrol auf dem Leiter selbst aufzuschäumen. Daher ist man zur Isolierung von elektrischen Leitern mit Schaumpolystyrol so vorgegangen, daß man das Polystyrol zunächst in Form von Blöcken oder Platten aufschäumte und aus diesen Blöcken bzw. Platten Formstänge, vorzugsweise in Form von Bändern, herausschnitt und diese um den Leiter wickelte. Auf diese Weise erreicht man zwar Leiterisolierungen mit einem sehr großen Luftvolumen, doch ist dieses Herstellungsverfahren sehr kostspielig. Hierbei ist es bekannt, daß derartige aus Bändern gebildete Schaumsioffisolierungen wegen begrenzter Standfestigkeit nicht immer die gewünschte Gleichmäßigkeit aufweisen, so daß beispielsweise in Trägerfrequenz-Fernmeldekabeln, die aus derartigen Adern aufgebaut sind, keine genügend kleinen Nebensprechkopplungen erreichbar sind.

Zum Unterschied von Polystyrol wird Polyäthylen als fortlaufend geschlossene Schaumstoffschicht auf den Leiter aufgebracht, indem das mit einem Aufblähmittel versehene Polyäthylen um den Leiter gespritzt und auf dem Leiter aufgeschäumt wird. Die Erzielung brauchbarer Isolierungen aus Schaumpolyäthylen bereitet aber wegen des niedrigen Erweichungspunktes von Polyäthylen Schwierigkeiten. Der Erweichungspunkt des üblichen im Hochdruckverfahren hergestellten Polyäthylens (Weichpolyäthylen) mit relativ niedrigem Anteil liegt etwa bei 112 bis 114° C. Zudem ist bei Polyäthylen nur ein verhältnismäßig geringer Aufschäumungsgrad erreichbar; der Gasanteil liegt volumenmäßig bei Schaumpolyäthylen in der Größenordnung von 50%. - - - -

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaumstoffisolierung für elektrische Leiter zu schaffen, die gegenüber der bekannten Schaumstoffisolierung aus Weichpolyäthylen sowohl einen höheren Erweichungspunkt hat, als auch mit einem höheren Aufschäumungsgrad herstellbar ist. In dem nun folgenden Teil

Schaumstoffisolierung für elektrische

Leiter, insbesondere für Fernmelde-

und Hochfrequenzkabel,

sowie für Wellenleiter

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. Hermann Bösche und Dipl.-Chem. Georg Sam,

Neustadt bei Coburg,
sind als Erfinder genannt worden

as der Beschreibung ist außer dem Ausdruck Weichpolyäthylen auch der Ausdruck Hartpolyäthylen aufgeführt. Diese Bezeichnungen sind bisher in der Literatur nicht nachzuweisen, kennzeichnen jedoch treffend die für die Durchführung der Erfindungsaufga1>e bedeutsamen Stoffeigenschaften und zur Wahl stehenden Polyät'hylensorten.

Im Gegensatz zu den bereits "bekannten Isolierungen aus Weichpolyäthylen mit einem Erweichungspunkt in Höhe von 112 bis 114° C, die im Spritzverfahren auf den Leiter aufgebracht und aufgeschäumt werden, ist gemäß der Erfindung der Hauptbestandteil der Isolierung ein "sogenanntes Hartpolyäthylen, also ein Polyäthylen bzw. eine Polyäthylenmischung mit einem Erweichungspunkt von 130° C und darüber. Vorzugsweise besteht die Schaumstoffisolierung aus einem" Hartpolyäthylen mit möglichst hohem ■ Anteil an kristallisierten, unverzweigteri Polymerisatketten, wie es z.B. nach dem ISTiederdruekveffahren unter Verwendung von Aluminiumalkylen oder durch thermische Zersetzung von Diazomethan als 'Pölymethylen gewonnen wird. . ■ ■■■"'■ ■ ■" ■'

Ein derartiges im Niederdruckverfahren hergestelltes Polyäthylen war an sich bekannt.'Es"'war jedoch nicht bekannt, daß dieses "Polyäthylen - "eine größere mechanische Standfestigkeit aufweist, wodurch es besonders vorteilhaft als Schaumstoffisolierung für elektrische Leiter geeignet ist. Zur Erzielung bestimmter elektrischer und mechanischer Eigenschaften kann im Rahmen der Erfindung Hartpolyäthylen mit einem

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im Hochdruckverfahren hergestellten Weichpolyäthylen gemischt werden.

Zum Aufschäumen werden an sich bekannte gasabspaltende Treibmittel verwendet, die bei der Aufschäumungstemperatur vorzugsweise ohne Rückstand vergasen bzw. keine die Leitfähigkeit und den Verlustwinkel erhöhende Rückstände hinterlassen. Beispielsweise kommt als Aufschäumungsmittel stickstoffabspaltendes Disulfohydrazid in Frage. Es können Zusatzstoffe beigemischt werden, welche die Brennbarkeit der Isolierung herabsetzen, z. B. chlorierte Produkte.

Der hohe Erweichungspunkt von Hartpolyäthylen ist für die Anwendungszwecke der Erfindung besonders vorteilhaft, da der höhere Erweichungspunkt mit einer höheren Härte und höheren Standfestigkeit der Schaumstoffisolierung verbunden ist. Hierbei ergibt sich weiter der Vorteil, den Verschäumungsgrad zu erhöhen und auch die Spritztemperatur heraufzusetzen, was sich indirekt wieder günstiger auf die Verschäumungsmöglichkeiten auswirkt. Außerdem ist Hartpolyäthylen in der Herstellung billiger als Weichpolyäthylen. Eine Hartpolyäthylen-Schaumstoffisolierung ist also einer Weichpolyäthylen-Schaumstoffisolierung sowohl in technischer bzw. elektrischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht überlegen.

In der Zeichnung sind einige bevorzugte Anwendungsbeispiele für Leiterisolierungen aus aufgeschäumtem Hartpolyäthylen dargestellt.

Die Fig. 1 zeigt ein koaxiales Hochfrequenzkabel aus dem Innenleiter 10, der fortlaufenden schaumförmigen Hartpolyäthylenisolierung 11 und dem im Preßverfahren hergestellten Aluminiummantel 12, der gleichzeitig als Außenleiter und als wasserdichter KaMmantel dient. Es ist ein Vorteil der großen Wärmebeständigkeit der schaumförmigen Hartpolyäthylenisolierung, daß unmittelbar auf die Isolierung ein Aluminiummantel gepreßt werden kann. Trotzdem kann es zweckmäßig sein, über der Hartpolyäthylenisolierung noch eine wärmeisolierende Schicht anzuordnen.

Nach der Fig. 2 wird ein dielektrischer Hohlleiter 13 mit einer fortlaufenden schaumförmigen Hartpolyäthylenisolierung 14 versehen, über der eine leitende Schicht 15 angeordnet ist, die in erster Linie als Schirmschicht dient.

Die Fig. 3 zeigt die Anwendung einer schaumförmigen Hartpolyäthylenisolierung für Trägerfrequenz-Fernmeldekabel, die aus Vierern aufgebaut sind. Danach ist jeder Einzelleiter 16 mit einer fortlaufenden schaumförmigen Hartpolyäthylenisolierung 17 versehen. Vier derartig isolierte Leiter werden zu einem Sternvierer verseilt und durch ein Isolierstoffband 18 zusammengehalten. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3 besteht das Fernmeldekabel aus einem in der Mitte liegenden Sternvierer und sechs darum verseilten, in gleicher Weise aufgebauten Sternvierern. Die Seelenbespinnung ist in üblicher Weise durch mehrere Isolierstoffbandlagen 19 gebildet. 20 ist der wasserdichte Kabelmantel. Bei dieser Ausführung kann der zentral liegende Sternvierer durch eine koaxiale Hochfrequenzleitung ersetzt werden, bei der die Isolierung ebenfalls vorzugsweise aus einer schaumförmigen Hartpolyäthylenisolierung besteht.

Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können hochbiegsame, elektrisch hochwertige Schaltleitungen oder hochbiegsame Spulenwicklungsdrähte mit schaumförmigem Hartpolyäthylen isoliert werden. Die Anwendung von schaumförmigem Hartpolyäthylen kommt insbesondere dann in Frage, wenn gleichzeitig hohe Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften, insbesondere an die Wärmebeständigkeit, und ferner an die elektrischen Eigenschaften der Isolierung gestellt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaumstoffisolierung für elektrische Leiter, insbesondere für Fernmeldekabel und Hochfrequenzkabel, sowie für Wellenleiter, bei der die Isolierung im Spritzverfahren auf den Leiter aufgebracht und aufgeschäumt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbestandteil der Isolierung ein sogenanntes Hartpolyäthylen ist, also ein Polyäthylen bzw. eine Polyäthylen-Mischung mit einem Erweichungspunkt von 130° C und darüber.

2. Schaumstoffisolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartpolyäthylen aus einem möglichst hohen Anteil an kristallisierten, unverzweigten Polymerisatketten besteht, wie es z. B. nach dem Niederdruckverfahren unter Verwendung von Aluminiumalkylen oder durch thermische Zersetzung von Diazomethan als PoIvmethylen gewonnen wird.

3. Schaumstoffisolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartpolyäthylen mit einem im Hochdruckverfahren hergestellten Weichpolyäthylen gemischt ist.

4. Schaumstoffisolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung mit gasabspaltenden Treibmitteln versetzt ist, die bei der Aufschäumungstemperatur ohne Rückstand vergasen bzw. keine die Leitfähigkeit und den Verlustwinkel erhöhende Rückstände hinterlassen.

5. Schaumstoffisolierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Aufschäumungsmittel stickstoffabspaltendes Disulfohydrazid verwendet wird.

6. Verwendung einer Schaumstoffisolierung für elektrische Leiter nach Anspruch 1 beim Aufbau von koaxialen Hochfrequenzkabeln, dadurch gekennzeichnet, daß über der schaumförmigen Hartpolyäthylenisolierung des als Innenleiter dienenden Leiters ein vorzugsweise gepreßter Aluminiummantel als Außenleiter angeordnet ist.

7. Verwendung einer Schaumstoffisolierung für elektrische Leiter nach Anspruch 1 beim Aufbau dielektrischer Hohlleiter, dadurch gekennzeichnet, daß über der schaumförmigen Hartpolyäthylenisolierung des in Form eines dielektrischen Rohres ausgebildeten Leiters eine als Schirm dienende gut leitende Schicht angeordnet ist.

8. Verwendung einer Schaumstoffisolierung für elektrische Leiter jiaoh Anspruch 1 beim Aufbau von Fernmeldekabeln, insbesondere für die Trägerfrequenzübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß je vier mit schaumförmigem Hartpolyäthylen isolierte Leiter zu einem Sternvierer verseilt und gegebenenfalls mehrere Sternvierer in einer oder mehreren Lagen zu einem Fernmeldekabel zusammengefaßt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 878 560;
Aufsatz von Krügel in FTZ, 1954, Heft 5, S. 221 bis 226.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen