DE1274704B - Verfahren zur Herstellung elektrischer Kabel - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIb

Deutsche Kl.: 21c-7/01

P 12 74 704.5-34 (P 26035)

14. November 1960

8. August 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hitzebeständigen und gegen Wasser und Wasserdampf unter Druck undurchlässigen ein- oder mehradrigen elektrischen Kabels, dessen Leiter mit Bändern aus gesintertem Polytetrafluoräthylen isoliert sind.

Elektrische Kabel dieser Art werden heute beispielsweise bei Öl- oder geothermischen Bohrungen allgemein verwendet.

Das für diesen Zweck am besten geeignete Material ist Polytetrafluoräthylen, da dieses Kunstharz ein sehr hohes chemisches Widerstandsvermögen und einen guten Widerstand gegen die Quellwirkung der Erdöle hat; außerdem wird es durch Wasserdampf nicht angegriffen und hat insbesondere eine sehr hohe Molekularstabilität, die es ermöglicht, daß es Temperaturen von mehr als 260° C widerstehen kann.

Es ist jedoch bekannt, daß die Verwendung dieses Kunstharzes beträchtliche Formungsschwierigkeiten mit sich bringt, welche insbesondere bei der Herstellung der Isolierschichten oder -lagen für elektrische Kabel störend werden.

Diese Schichten müssen in der Tat eine gleichbleibende und ganz bestimmte Dicke haben, sie müssen frei von Fehlern sein, sie dürfen keine Fremdstoffe enthalten, sie müssen den beabsichtigten mechanischen, elektrischen und chemisch-physikalischen Beanspruchungen widerstehen, und schließlich müssen sie in einer üblichen Industrieanlage hergestellt werden, ohne daß die Verwendung einer teueren nur zu diesem Zweck gebauten Maschinenanlage benötigt wird.

Die Verfahren zum Verarbeiten von Polytetrafluoräthylen, wie sie heute für die Herstellung von Industrieartikeln verwendet werden, können wie folgt zusammengefaßt werden:

1. Formen oder Spritzen des Pulvers, wie es aus den Anlagen zur Polymerisation des monomeren Tetrafluoräthylens kommt, um Gegenstände verschiedener Formen, z. B. Platten, Zylinder usw. zu erhalten;

2. Ausstoßen des mit öligen Schmiermitteln angefeuchteten Pulvers, um beispielsweise Stangen oder andere Ausstoßformen zu erhalten;

3. Drehen eines vorgeformten Zylinders nach dem Verfahren des Punktes 1, um Bänder zu erhalten;

4. Überziehen mit einem besonderen Bindemittel auf einer Fläche der gemäß dem Verfahren zu Punkt 3 erhaltenen Bänder;

Verfahren zur Herstellung elektrischer Kabel

Anmelder:

Pirelli Societä per Azioni, Mailand (Italien)

Vertreter:

Dr. E. Wiegand und Dipl.-Ing. W. Niemann,

Patentanwälte, 2000 Hamburg 50, Königstr. 28

Beanspruchte Priorität:

Italien vom 14. November 1959 (18 950)

5. Ausstoßen einer Stange nach dem Verfahren zu Punkt 2 und nachfolgendes Kalandrieren, um Bänder zu erhalten, die vermittels einer weiteren ao Behandlung zusammengeschmolzen bzw. gesintert werden können.

Das erstgenannte Verfahren ist für die Herstellung von Isolierschichten nicht anwendbar, da ernsthafte Schwierigkeiten beim Formen einer Isolierschicht an Kabeln auftreten würden, die eine Länge von mehreren Kilometern haben. Das zweite Verfahren gestattet nur eine sehr langsame Produktion und erfordert die Verwendung von sehr teuren Spezialmaschinen, die nicht ganz zuverlässig arbeiten.

Außerdem ermöglicht dieses Verfahren, wenn die Produktionskosten nicht in unzulässiger Weise erhöht werden, nur das Aufbringen der gesamten Isolierdicke in einem einzigen Arbeitsvorgang, und dies kann in bezug auf die dielektrische Festigkeit gefährlich sein, da ein kleiner Fehler oder ein Einschluß aus Fremdstoff in dem Isolierüberzug eine Perforation des Materials hervorrufen könnte.
Mit dem dritten Verfahren werden, bedingt durch das Aufbringen von Bändern, die nacheinander auf den Kabelleiter aufgewickelt werden, sehr gute Resultate erhalten.

Ein gemäß diesem Verfahren isoliertes Kabel hat in den meisten Fällen ein sehr gutes Verhalten, doch wenn es in überhitztem Salzwasser oder in Wasserdampf arbeiten muß, wie beispielsweise bei Öl- oder geothermischen Bohrungen, ist der auf das Kabel wirkende Außendruck derart, daß Wasser oder Wasserdampf zwischen die Isolierschichten hindurchdringen kann, die nicht fest miteinander verschlossen werden können, so daß der Isolationswert zu einer nicht mehr zulässigen niedrigen Grenze abfällt.

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Das vierte Verfahren ermöglicht ebenfalls sehr gute Ergebnisse, jedoch schließen die außerordentlich hohen Kosten des mit dem Bindemittel behandelten Bandes seine Anwendung in allen denjenigen Fällen aus, in denen der wirtschaftliche Faktor eine erhebliche Bedeutung hat; überdies zeigt das Bindemittel eine thermische Stabilität, die weit niedriger als die des Polytetrafluoräthylens ist.

Auch das fünfte Verfahren kann gute Ergebnisse

Festigkeit zu erhöhen. Da bei einem solchen isolierten elektrischen Leiter ein Band aus gesintertem Polytetrafluoräthylen aufgebracht ist, besteht die Gefahr, daß — wie ausgeführt — Einschlüsse aus Fremdstof-5 fen einePerforation des Materials hervorrufen können. Bei einer Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung werden übereinanderliegende sinterfähige Bänder durch Überlappen der Kante einer Windung zu der Kante der nächstfolgenden Windung aufge-

zeigen, jedoch bedingt die Verwendung von sinter- ίο bracht,
fähigen bzw. verschmelzbaren Bändern in einem aus- Nach einer weiteren Ausführungsform des Vergedehnten technischen Umfang sehr ernsthafte tech- fahrens der Erfindung können wenigstens zwei übernologische Schwierigkeiten. Die auf diese Weise er- einanderliegende Lagen aus sinterfähigen Bändern haltenen sinterfähigen Bänder sind sehr empfindlich aufgebracht werden, wobei die Kanten der Windun- und plastisch und haben eine schwache Konsistenz. 15 gen aneinanderstoßen und die Windungen der dar-Außerdem wird die Möglichkeit der Abdichtung die- überliegenden Lage so ausgebracht werden, daß sie ser Kabel nicht nur durch die Sinterungstemperatur, die aneinanderstoßenden Kanten der vorhergehenden sondern auch durch den während des Sintervorganges Lage überdecken.

angelegten Druck sehr stark beeinflußt. Schließlich ist es nach einer weiteren Ausführungs-Die Erfindung bezweckt ein Kabel zu schaffen, das 20 form des Verfahrens der Erfindung möglich, das vor-

mit Polytetrafluoräthylenbändern isoliert ist, die ge- her gesinterte Polytetrafluoräthylenband oder die

maß dem zuletzt genannten Verfahren hergestellt -bänder in einer Fläche mit einem Bindemittel zu

sind. überziehen.

Die technische Aufgabe der Erfindung besteht Die Erfindung wird in Verbindung mit der Zeichdaher darin, ein durch Polytetrafluoräthylen isoliertes 25 nung erläutert, welche eine Längsansicht mit wegelektrisches Kabel zu schaffen, das hohen Arbeits- gebrochenen Teilen des Kabels mit einem Kern vor temperaturen widerstehen kann und das gegen unter der Sinterbehandlung wiedergibt, das gemäß dem vor-Druck stehendes Wasser und Wasserdampf undurch- vorbeschriebenen Verfahren hergestellt worden ist. lässig ist. Das Verfahren der Erfindung besteht darin, Das Bezugszeichen 1 deutet einen Leiter oder den daß ein oder mehrere sinterfähige Bänder aus Poly- 30 verseilten oder aus Litzen bestehenden Leiter, 2 tetrafluoräthylen rings um den Metalleiter des Kabels Schichten aus sinterfähigem Band, 3 Schichten eines in üblicher Weise gewickelt werden, beispielsweise in- vorher gesinterten Bandes und 4 eine äußere dichte dem die Kante einer Windung die Kante der nächsten Umhüllung oder Umflechtung an, die beispielsweise überlappt oder einfach die Kanten der Windungen aus Metall hergestellt ist und vorzugsweise aus einer aneinandergelegt werden, ein oder mehrere vorher 35 genügenden Anzahl von gewirkten schmalen Bändern gesinterte Bänder aus Polytetrafluoräthylen, die mit besteht, deren jedes aus einer Mehrzahl von paralle-Bindemittel versehen sind oder nicht rings um die Ien Drähten gebildet ist.

sinterfähigen Bänder gewickelt werden, das Ganze mit TDie Erfindung umfaßt auch andere zusammenge-

einer thermisch und mechanisch widerstandsfähigen setzte Kabel als das oben beschriebene, beispielsweise Umhüllung oder Umflechtung, z. B. aus Metall- 40 ein Einleiterkabel, das mit einer Armierung versehen

drähten oder Glasfäden versehen wird und schließ- ist, die unmittelbar auf die Umhüllung aufgebracht ist, lieh das Kabel einer Wärmebehandlung unterworfen
wird, deren Temperatur höher als die Sintertemperatur von 318° C ist. Zur Wärmebehandlung kann das
Kabel durch ein Rohr geeigneter Länge hindurch- 45
gehen, oder das auf eine Metalltrommel gewickelte
Kabel wird in einem Ofen auf die gleiche Temperatur
während einer ausreichenden Zeit erhitzt.

Bei dieser Wärmebehandlung dehnt sich das Polytetrafluoräthylen, das die zu sinternden Bänder und 50 Biegens des Kabels den Reibungskoeffizienten gegen die vorher gesinterten Bänder bildet, aus und drückt Gleiten zu vermindern, das zwischen der Umhüllung auf die äußere Umhüllung, wodurch ein gleichförmi- und der herumstehenden Armierung auftreten kann ger Druck erhalten wird, der während der Behänd- - und das bei biegsamen Mehrleiterkabeln zwischen den lung über die ganze Länge des Kabels konstant und Kernen selbst stattfinden kann. Derselbe Zweck kann ausreichend ist. Die Bänder aus vorher gesintertem 55 durch schraubenförmiges Aufwickeln auf die äußere Material hindern das noch nicht gesinterte«Material Umhüllung eines oder mehrerer Streifen aus einem daran, und zwar sowohl während des Aufbringens der
Umhüllung als auch während der Wärmebehandlung,
durch die äußere Umhüllung hindurchzugehen, wodurch sie zusammenarbeiten, um während des Erwär- 60
mungsvorganges einen konstanten und ausreichenden Druck zu erzeugen und aufrechtzuerhalten.

Es ist bekannt, einen isolierten Leiter dadurch herzustellen, daß um den elektrischen Leiter ein Band

aus gesinterten Polytetrafluoräthylen gewickelt und 65 gesetzter Richtung aufgewickelt sind, deren Ränder auf die Umwicklung eine Lage aus faserförmigem sich um 50% überlappen, und mit einem vorher geMaterial aufgebracht wird, die mit einem Silikonharz sinterten Polytetrafluoräthylenband, dessen Ränder behandelt ist, um die dielektrische und mechanische sich um 25% überlappen. Die Gesamtdicke der Iso

oder Mehrleiterkabel, in welchem wenigstens einer der metallischen Leiter gemäß den obigen Ausführungen isoliert ist.

Die äußere Umhüllung, insbesondere wenn sie aus nichtmetallischem Material, z. B. gesponnener Glaswolle, hergestellt wird, wird vorzugsweise mit einem zweckentsprechenden Bindemittel, z. B. einer PoIytetrafluoräthylenemulsion, getränkt, um während des

Material erreicht werden, das gegen Gleiten einen niedrigeren Reibungskoeffizienten hat, z. B. Polytetrafluoräthylen.

Ein praktisches Ausführungsbeispiel eines durch Polytetrafluoräthylen isolierten Einleiterkabels enthält einen aus Litzen oder Seilen bestehenden Leiter von 5 mm Durchmesser, der durch zwei sinterfähige PoIytetrafluoräthylenbänder isoliert ist, die in entgegen-

Claims (1)

5 6 lation beträgt 0,45 mm, und die Isolation wird mit band aufgebracht werden, die dann mit einer oder einer festen Umhüllung aus Kupferdraht bedeckt. Die mehreren Bandlagen aus bereits gesintertem Sinterbehandlung wird bei der Temperatur von Polytetrafluoräthylen umwickelt und in bekannter 350° C während 10 Minuten durchgeführt. Weise mit einer darüberliegenden thermisch und Dieses Kabel hat die folgenden Isolationswerte 5 mechanisch widerstandsfähigen Außenhülle ver- ohne Auftreten von schwachen Stellen oder Fehlern: sehen werden, worauf das gesamte Kabel einer bei 200° C 4600 Megohm/km Wärmebehandlung unterworfen wird, deren Tern- bei 250° C 2600 Megohm/km Peratur oberhalb der Sintertemperatur von 318° C bei 300° C 300 Megohm/km 1ιε^· bei 350° C 5,5 Megohm/km 10 2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinanderliegenden sin- Durch Vergleich ist festzustellen, daß der gewöhn- terfähigen Bänder durch Überlappen der Kante liehe natürliche Kautschuk oder Bothylenisopren- einer Windung zu der Kante der nächstfolgenden oder Silikonkautschuk kaum einen Isolationswert von Windung aufgebracht werden. 0,2 Megohm/km schon bei 180° C erreicht. Das nach 15 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte Ka- kennzeichnet, daß wenigstens zwei übereinander- bel bedingt keine besondere technologische Schwie- liegende Lagen aus sinterfähigen Bändern aufge- rigkeiten in der Herstellung, erfordert keine Spezial- bracht werden, wobei die Kanten der Windungen maschinenanlage mit hohen Kosten und gewährleistet aneinanderstoßen und die Windungen der dar- die besten elektrischen Eigenschaften, da es ein 20 überliegenden Lage so aufgebracht werden, daß Dielektrikum nach Schichten hat. sie die aneinanderstoßenden Kanten der vorher- ... gehenden Lage überdecken. Fatentanspruche: 4 verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge-

1. Verfahren zur Herstellung eines hitzebestän- kennzeichnet, daß das vorher gesinterte PoIy-

digen und gegen Wasser und Wasserdampf unter 25 tetrafluoräthylenband oder die -bänder an einer

Druck undurchlässigen ein- oder mehradrigen Fläche mit einem Bindemittel überzogen ist bzw.

elektrischen Kabels, dessen Leiter mit Bändern sind,
aus gesintertem Polytetrafluoräthylen isoliert sind,

dadurch gekennzeichnet, daß unmittel- In Betracht gezogene Druckschriften:

bar über dem blanken Leiter eine oder mehrere 30 Französische Patentschrift Nr. 1170 279;

Lagen aus sinterfähigem Polytetrafluoräthylen- USA.-Patentschrift Nr. 2459 653.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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