DE2005881B2

DE2005881B2 - Elektrisches Kabel mit erhöhtem Widerstand gegenüber Feuchtigkeit

Info

Publication number: DE2005881B2
Application number: DE2005881A
Authority: DE
Inventors: Raymond Charles Midland Mich. Mildner (V.St.A.)
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1969-02-17
Filing date: 1970-02-10
Publication date: 1978-09-07
Also published as: GB1258221A; FR2031461B1; NL7001311A; BE746016A; US3590141A; FR2031461A1; DE2005881A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Kabel mit erhöhtem Widerstand gegenüber Feuchtigkeit und insbesondere ein koaxiales oder verseiltes Doppelkabel, bei dem das Isoliermittel zwischen den Leitern gegenüber dem Eindringen von Feuchtigkeit in die Kabel geschützt ist

Die Wirksamkeit eines Kabels und seine Fähigkeit Signale in Ton- und Bildfrequenzbereichen sowie elektrischen Strom in Stromverteilern wirksam zu übertragen, hängt weitgehend von dem Zustand des Kabels ab. Obgleich viele Faktoren den Zustand eines im Betrieb befindlichen Kabels beeinflussen, ist der Feuchtigkeitsgrad im Kabel wahrscheinlich der einzige und bedeutendste Faktor, welcher die Fähigkeit eines Kabels, elektrische Signale wirksam zu übertragen, bestimmt Da viele Kabel in Bereichen hoher Feuchtigkeit verwendet werden, z. B. bei unterirdischer Verlegung in der Nähe von oder unterhalb des Grundwassers oder bei oder bei oberirdischer Verwendung, wo sie Regen und Schnee ausgesetzt sind, ist eine Kabelkonstruktion erforderlich, weiche gegenüber Wasser und anderen Formen von Feuchtigkeit undurchlässig ist.

Die Entwicklung von Außenmänteln aus Kunststoff auf Kabeln hat wesentlich dazu beigetragen, ein Eindringen des Wassers in das Kabel zu verhindern. Obgleich derartige Außenmäntel aus Kunststoff gegenüber Flüssigkeit undurchlässig erscheinen, ist dies nicht der Fall, wie sich aus dem Vorhandensein von Feuchtigkeit im Kabel durch genaue Messung ergibt.

Bei jüngeren Entwicklungen in der Kabelherstellung wird ein zylindrischer Metallschutzschirm innerhalb des Kunststoffmantels verwendet, um ein Eindringen von Feuchtigkeit in die Arbeitsstelle des Kabels mit zu verhindern. Ein derartiges Kabel ist zum Beispiel in der US-PS 33 15 025 beschrieben. Es hat einen zylindrischen Metallschutzschirm, der aus einem Metallstreifen besteht, der derart um den Kabelkern herum gefaltet ist, daß seine Kosten zur Bildung einer Längsnaht einander überlappen, wobei die Naht durch ein klebriges Polymeres verbunden ist. Die äußere Oberfläche des Metallschutzschirms kann vollständig mit einer Klebstoffschicht versehen sein, die ihn mit der anschließenden Schicht verbindet. Obgleich der Metallschutzschirm das Eindringen von Feuchtigkeit in das Kabel vermindert und wahrscheinlich für einige Kabelarten ausreicht, z. B. für solche, die zur Übertragung von Signalen bei niederen (Ton) Frequenzen konstruiert sind, ist das zum Verbinden der Längsnaht verwendete klebrige Polymere nicht undurchlässig und gestattet kleinste Mengen von Feuchtigkeit in das Kabel einzudringen, wo sie sich in der Isolierung zwischen den Leitern sammelt Ist die Isolierung gegenüber Feuchtigkeit empfindlich, wie z. B. ein Schaumkunststoff, kann das Vorhandensein dieser kleinsten Mengen an Feuchtigkeit verheerende Ergebnisse erbringen. Obgleich die Feuchtigkeit anfänglich dampfförmig sein kann, bewirkt ein Absinken der Umgebungstemperatur

eine Kondensierung des Dampfes in der Isolierung sowie die Bildung von Wassertropfen, wodurch das durch die Leiter übertragene Signal völlig zerstört werden kann. Obgleich sich hermetische Schutzhüllen, beispielsweise aus Blei oder Aluminium, zur Vermeidung eindringender Feuchtigkeit anstelle des Metallschutzschirms mit der Längsnaht verwenden lassen, hat diese Art von Schutz viele Nachteile, da sie wesentlich teurer, das sich ergebende Kabel wesentlich schwerer ist und das Kabel auch seine Elastizität verliert ι ο

Obgleich das Innere aller Kabelarten vorzugsweise frei von Feuchtigkeit zu halten ist, ist es von besonderer Bedeutung, das Innere eines koaxialen oder verseilten Hohlraum- oder mit Kunststoff-Schaum isolierten Doppelkabels trocken zu halten, da kleinste Feuchtigkeitsmemgen in dem elektrischen Feld zwischen den Leitern in diesen Kabelarten die die Wirksamkeit der übertragenen Signale erheblich einschränken und häufig durch die Feuchtigkeit ein Kurzschluß des Signals über dem Leiter stattfindet, wodurch ein vollständiger Ausfall verursacht wird Wenn darüber hinaus die relative Luftfeuchtigkeit im Kabel durch das Eindringen selbst kleinster Mengen an Feuchtigkeit zunimmt, kann ein geringer Abfall der Umgebungstemperatur eine Kondensation der Feuchtigkeit im Kabel verursachen, wodurch die elektrischen Eigenschaften des Kabels äußerst ungünstig beeinflußt werden.

Es stellt sich folglich die Aufgabe, ein Kabel zur Verfügung zu stellen, bei dem das Eindringen von Feuchtigkeit mit seinen nachteiligen Wirkungen zuverlässig vermieden wird, ohne daß das Gewicht des Kabels zu stark erhöht, seine Flexibilität zu sehr vermindert oder die Produktion zu teuer wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Kabel mit zumindest einem Leiter zur Übertragung elektrischer Signale, einem diesen Leiter ungebenden Isoliermittel, eine, das Isoliermittel umgebenden Metallschutzschirm mit einer durch Überlappung der Kanten eines Metallstreifens entstandenen Naht gelöst, wobei der Metallstreifen zur Bildung des Metallschutzschirms dient, und mit einem Außenmantel aus Kunststoff, wobei das Kabel dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine Schutzhülle aufweist aus

A einer um den Metallschutzschirm herum innerhalb des Außenmantels angeordneten Schicht aus hygroskopischem Material, welche als Auffänger für absorbierte Flüssigkeit dient, und
B einem die Schicht aus hygroskopischem Material umgebenden Matellschirm, welcher zwischen der Schicht aus hygroskopischem Material und dem Außenmantel vorgesehen ist, wobei die Kanten des Metallschirms zur Bildung einer vermittels eines polymeren Klebstoffs verbundenen Längsnaht einander überlappen.

Der Metallschirm zwischen der hygroskopischen Schicht und dem Außenmantel wird durch Längsfaltung eines Metallstreifens derart gebildet, daß die Kanten desselben zur Bildung einer Längsnaht einander überlappen, die vermittels eines klebrigen Polymeren bzw. eines polymeren Klebstoffes verbunden ist Es ist von entscheidender Bedeutung für die erfindungsgemäße Schutzhülle, daß das Metallschirmelement der Schutzhülle angemessen widerstandsfähig gegenüber einem Eindringen von Feuchtigkeit ist, so daß keine sehr starke hygroskopische Schicht erforderlich ist, welche andernfalls zur Aufnahme großer Mengen von Feuchtigkeit notwendig wäre. Die erfindungsgemäße Schutzhülle unterscheidet sich infolgedessen von der Verwendung konzentrischer Schichten aus Kunststoff, zwischen denen eine Schicht aus flüssigkeitsabsorbierendem Material vorgesehen ist Bei der zuletzt genannten Konstruktion müßte die Schicht aus absorbierendem Material eine erhebliche Dicke zur Aufnahme der großen Mengen von Feuchtigkeit aufweisen, die durch die äußere Kunststoffschicht der konzentrischen Schichten aus Kunststoff hindurchgelangen müßten.

Ein Kabel gemäß der Erfindung wei.it zumindest einen Leiter zur Übertragung elektrischer Signale, ein den Leiter umgebendes Isoliermittel, einen das Isoliermittel umgebenden Metallschutzschirm sowie einen Außenmantel aus Kunststoff auf. Die Ziele der vorliegenden Erfindung werden mit dem oben beschriebenen, verbesserten Kabel erreicht das eine Schutzhülle mit einer um den Metallschutzschirm herum innerhalb des Außenmantels angeordneten hygroskopischen Schicht aufweist, welche als Auffänger für Absorptionsfeuchtigkeit dient, sowie mit einem die Schicht aus hygroskopischem Material umgebenden Metallschirm, welcher zwischen dieser Schicht aus hygroskopischem Material und dem Außenmantel aus Kunststoff angeordnet ist Der die Schicht aus hygroskopischem Material umgebende Metallschirm ist derart ausgebildet, daß seine Kanten zur Bildung einer Längsnaht einander überlappen, welche vermittels eines klebrigen Polymeren bzw. eines polymeren Klebstoffs verbunden ist. In einer abgewandelten Ausführungsform der oben beschriebenen Konstruktionen ist eine Schicht aus Kunststoff, beispielsweise Polyolefin oder dergleichen, zwischen dem das Isoliermittel umgebenden Metallschutzschirm und der Schicht aus hygroskopischem Material angeordnet

Jedes beliebige hygroskopische Material, welches sich als Auffänger für Absorptionsfeuchtigkeit eignet und durch den Außenmantel aus Kunststoff und in wesentlich geringerem Maße durch die Längsnaht des Metallschirmes hindurchdringt läßt sich erfindungsgemäß verwenden. Beispiele hygroskopischer Materialien sind Papier, Gewebe sowie Gemische aus polytnerem Material und verträglichen Sikkativ-Trockenmitteln, wie z. B. Calciumchlorid, Natriumsulfat und Natriumchlorid. Papier wird allgemein als hygroskopisches Material bevorzugt, da es gegenüber Feuchtigkeit allgemein inert relativ billig und ohne weiteres verfügbar ist. Außerdem ist das Papier relativ porös, so daß es die Feuchtigkeit durch Expandierung aufnehmen kann, ohne das Kabel in gefährlichem Maße zu beanspruchen. Jedes geeignete Polymere mit einem vergleichweise niedrigen Modul, welches große Mengen von Sikkaktiv-Trockenmitteln aufnehmen kann, ohne brüchig zu werden, läßt sich erfindungsgemäß verwenden. Beispiele von polymeren Materialien, welche sich mit dem Sikkativ-Trockenmittel zur Bildung eines hygroskopischen Material vermischen lassen, sind chloriertes Poläthylen sowie die Copolymeren von Äthylen und Isobutylacrylat Da Korrosionen ebenfalls auftreten können, wenn das Sikkativ-Trockenmittel Feuchtigkeit absorbiert, kann, falls erwünscht, ein entsprechender Korrisionsinhibitor mit dem polymeren Material und dem Sikkativ-Trockenmittel vermischt werden.

Obgleich die Menge von mit dem polymeren Material vermischten Sikkativ-Trockenmittel weitgehend eine Frage der persönlichen Wahl ist, welche von Faktoren, wie Wirtschaftlichkeit diktiert wird, wird das Trockenmittel allgemein vorzugsweise in der Größenordnung von 5 bis 80 Gew.-°/o — bezogen auf das Gesamtgewicht

der Mischung — verwendet.

Der die Schicht aus hygroskopischem Material umgebende Metallschirm, welcher zur Erhöhung des Widerstandes gegenüber Feuchtigkeit der Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem hygroskopischen Material zusammenwirkt, besteht aus einem entsprechenden Metall, wie z. B. Aluminium, Kupfer, Bronze, Stahl oder Zusammensetzungen aus einem oder mehreren der vorgenannten Metalle. Der Metallschirm kann von jeder geeigneten und angemessenen Dicke, wie z. B. 0,05 bis 0,5 mm, sein.

Vorzugsweise wird der Metallschirm mit dem Außenmantel vermittels eines Klebstoffs verbunden, welcher als Schicht über praktisch den gesamten Berührungsbereich zwischen dem Metallschirm und dem Außenmantel vorgesehen ist In derjenigen Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Schicht aus Kunststoff zwischen dem Metallschutzschirm und der Schicht aus hygroskopischem Material vorgesehen ist, wird der Metallschutzschirm mit der Kunststoffschicht vorzugsweise vermittels eines über praktisch den gesamten Berührungsbereich zwichen diesen Schichten vorgesehenen Klebstoffs verbunden. Es versteht sich auch, daß die wahlweise verwendete Kunststoffschicht das Sikkativ-Trockenmittel enthalten kann und damit, falls erwünscht, als hygroskopische Schicht dient

Es läßt sich jeder geeignete Klebstoff zur Verbindung der einzelnen Kabelelemente verwenden. Beispiele von Klebstoffen sind die Polymeren von einem Olefin, beispielsweise Äthylen, Propylen undd dergleichen, sowie einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen pro Molekül, wie beispielsweise Acrysäure, Methacrylsäure, Äthacrylsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure, Tiglinsäure, Angelicasäure und Seneciosäure.

Sowohl statische als auch Pfropf-Copolymere des Olefins und der äthylenisch ungesättigten Carbonsäure lassen sich gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der in den Figuren gezeigten bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise isometrische Schnittansicht eines Kabels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt eines Kabels gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und

Fig.3 einen Querschnitt eines Kabels gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

In den Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher Elemente verwendet

In F i g. 1 weist ein allgemein mit 1 bezeichnetes koaxiales Kabel einen Leiter 2 aus Kupfer oder dergleichen auf, welcher praktisch in der Mitte des Kabels angeordnet- ist, sowie ein Isoliermittel mit einer Mehrzahl von quer zum Leiter 2 und im Längsabstand angeordneten scheibenförmigen Abstandshaltern 3. Ein aus Kupfer, Aluminium oder dergleichen bestehender Metallschutz 4 mit einer Längsnaht 5, die durch Überlappung der Kanten eines Matallstreifens entstanden ist, umgibt das Isoliermittel. In dem koaxialen Kabel gemäß F i g. 1 dient der Metallschutzschirm 4 als Rückleiter, eine Kunststoffschicht 7 aus einem Polyolefin, wie z. B. Polyäthylen, Polypropylen oder dergleichen, umgibt den Metallschutzschirm 4 und ist wahlweise mit diesem vermittels einer auf die Außenfläche des Metallschutzschirmes 4 aufgebrachten Klebstoffschicht oder klebenden Schicht verbunden. Die Kunststoffschicht 7 ist ein wahlweises Kennzeichen der Kabelkonstruktion gemäß Fig. 1, und das koaxiale Kabel 1 kann, falls erwünscht, ohne diese Schicht ausgebildet sein.

Eine Schicht 9 aus einem hygroskopischem Material, wie z. B. Papier, Textilgewebe, einem Gemisch aus polymerem Material und Sikkativ-Trockenmittel oder dergleichen, ist um die Kunststoffschicht 7 herum

to angeordnet und kann wahlweise mit dieser vermittels einer auf der Außenfläche der Kunststoffschicht 7 aufgebrachten Klebstoffschicht 11 oder klebenden Schicht verbunden werden. Ein Metallschirm 12 umgibt die Schicht aus hygroskopischem Material und ist derart ausgebildet, daß die Kanten derselben zur Bildung einer Längsnaht 13 einander überlappen, welche vermittels eines als Raupe oder dergleichen entlang den Kanter des Metallschirms vorgesehenen klebrigen Polymeren verbunden ist Der Metallschirm 12 besteht aus einem entsprechenden Metall wie z. B. Aluminium, Kupfer

Verbindungen derselben, Stahl, Zusammensetzunger

aus zwei oder mehreren der vorgenannten Metalle odei dergleichen.

Ein äußerer Kunststoffmantel 14 aus einem Polyole-

fin, wie z. B. Polyäthylen oder dergleichen, umgibt der Metallschirm 12 und ist vorzugsweise mit diesem vermittels der auf die Außenfläche des Schirmes aufgebrachten polymeren Klebstoffschicht oder klebenden Schicht 16 verbunden.

3r Das Kabel gemäß F i g. 1 kann durch entsprechende in der Technik bekannte Verfahren hergestellt werden Die scheibenförmigen Abstandshalter 3 sind mit nichi veranschaulichten radialen Schlitzen versehen, so daC sie auf dem Leiter 2 angeordnet werden können während der Leiter in eine Kabelherstellungsmaschine eintritt Der die Abstandshalter 3 umgebende Metall schirm 4 ist aus einer Längsfaltung eines Metallstreifen; und der Überlappung seiner Kanten zur Bildung einei Längsnaht 5 entstanden, die vermittels eines Klebstoff!

verbunden ist Die wahlweise verwendete Kunststoffschicht 7 wird sodann über den Metallschutzschirm < extrudiert, indem dieser durch einen herkömmlicher Extruder hindurchgeführt wird. Die Schicht 9 aus hygroskopischem Material wird um die Kunststoff schicht 7 herum, vermittels entsprechender, von der Ar des hygroskopischen Materials abhängiger Verfahrer angeordnet Wird ein Papier oder Textilgewebe al· hygroskopisches Material verwendet wird es spiralför mig über die Kunststoffschicht gewickelt oder ii Längsrichtung über diese gefaltet Enthält das hygros kopische Material ein polymeres Gemisch und eii Sikkativ-Trockenmittel, wird es durch Extrudieren odei dergleichen um die Kunststoffschicht 7 herum an geordnet Der Metallschirm 12 wird um die Schicht 9 de hygroskopischen Materials durch Längsfaltung eine: Metallstreifens unter Bildung einer Längsnaht 1-angeordnet. Der Außenmantel 14 aus Kunststoff win sodann auf dem Metallschirm 12 durch einen entspre chenden Extruder strangverpreßt.

bo Wenn der Metallschutzschirm 4 und der Metallschim 12 mit Klebstoffüberzügen, zur Bildung einer feste: Verbindung mit ihren jeweiligen benachbarten Elemen ten in dem Kabel versehen werden, können derartig' Klebstoffschichten durch Extrudierung des Klebstoff

t>5 auf die Metallflächen, Ablagerung des Klebstoffs au einer Lösung oder einem Latex, Auftragung eine Filmschicht oder dergleichen aufgebracht werden. Obgleich die scheibenförmigen Abstanshalter 3 ii

F i g. 1 als; Isoliermittel veranschaulicht sind, können auch andere Formen der Isolierung, wie z. B. ein spiralförmiger Streifen aus Isoliermittel oder ein Schaumpolyolefin, wie z.B. Schaumpolyäthylen, Schaumpropylen oder dergleichen verwendet werden. Wird ein Schaumpolyolefin als Isoliermittel verwendet, wird es vorzugsweise dadurch aufgebracht, daß der Leiter 2 durch einen Extruder hindurchgeführt wird, welcher diis ein Blähmittel enthaltende Polyolefin unter solchen Temperatur- und Druckbedingungen extrudiert, daß ein Blähmittel des Polyolefins expandiert, sobald es den Extruder verläBt und dadurch eine zellenförmige Schicht bildet

Der Metallschutzschirm 4 in der Kabelstruktur gemäß F i g. 1 besteht allgemein aus einem Material, wie z. B. Kupfer oder dergleichen, so daß es als Leiter zur Übertragung elektrischer Signale dient

Fig.2 der Zeichnungen veranschaulicht ein allgemein mit dem Bezugsschein 21 bezeichnetes Kabel, das zwei koaxiale, allgemein mit 22 und 23 bezeichnete Kabel aufweist, welche allgemein parallel zueinander angeordnet sind. Jedes der koaxialen Kabel 22 und 23 hat einen ersten Leiter 24 zur Übertragung elektrischer Signale, ein den ersten Leiter 24 umgebendes Isoliermittel 26, einen zweiten Rückleiter 27 in Form eines um das Isoliermittel 26 herum angeordneten Zylinders, dessen Kanten zur Bildung einer Längsnaht einander überlappen, wobei die Längsnaht vorzugsweise vermittels eines Klebstoffs verbunden ist, sowie einen den Leiter 27 umgebenden Außenmantel 29 aus Kunststoff. Der Leiter 24 in den koaxialen Kabeln 22 und 23 ist vorzugsweise aus Kupfer oder dergleichen gefertigt Das Isoliermittel 26 enthält ein Schaumpolyolefin, wie z.B. ein Schaumpolyäthylen oder dergleichen. Das Isoliermittel kann wahlweise die scheibenförmigen Abstandshalter 3 gemäß F i g. 1 der Zeichnung aufweisen. Der Rückleiter 27 in jedem der koaxialen Kabel 22 und 23 besteht vorzugsweise aus einem gut leitenden Material, wie z. B. Kupfer oder dergleichen. Der Außenmantel 29 aus Kunststoff besteht bei jedem der koaxialen Kabel aus einem entsprechenden Polyolefin, wie z. B. Polyäthylen.

Eine wahlweise Schicht 31 aus Kunststoff, welcher entweder geschäumtes oder ungeschäumtes Polyäthylen oder dergleichen sein kann, ist zwischen den koaxialen Kabeln 22 und 23 und einer Schicht 9 aus hygroskopischem Material vorgesehen. Die Kanten eines die Schicht aus hygroskopischem Material umgebenden Metallschirms 12 überlappen einander zur Bildung einer Längsnaht 13, welche vermittels eines klebrigen Polymeren verbunden ist. Ein Außenmantel 14 aus einem entsprechenden Kunststoff, wie z. B. einem Polyolefin oder dergleichen, umgib den Metallschirm 12.

Wie in Verbindung mit Fig. 1 der Zeichnungen beschrieben, können die verschiedenen Elemente des Kabels gem. F i g. 2 vermittels eines klebrigen Copolymeren eines Olefins und einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure verbunden werden. Der Rückleiter 27 wird daher wahlweise mit dem Isoliermittel 26 und dem Außenmantel 29 verbunden. In ähnlicher Weise wird der Metallschirm 12 mit dem Außenmantel 14 vermittels des klebrigen Polymeren wahlweise verklebt.

Obgleich das Kabel 21 gemäß Fig.2 zwei in der hygroskopischen Schicht 9 und dem Metallschirm 12 angeordnete koaxiale Kabel 22 und 23 aufweist, liegt es im Sinn und Geltungsbereich der Erfindung, eine Mehrzahl koaxialer, allgemein parallel zueinander aneeordneter Kabel zu verwenden. Die Schicht 9 aus hygroskopischem Material, der Metallschirm 12 und die übrigen Elemente des Kabels 21 werden aus den in Verbindung mit dem Kabel gemäß F i g. 1 beschriebenen Materialien hergestellt Das Kabel 21 wird unter Verwendung bekannter Kabelherstellungsmaschinen mit einer Vorrichtung zur Herstellung eines Kabelschirms und Kabelmantelextrudern gefertigt

Die Kabelkonstruktion nach F i g. 3 der Zeichnungen besteht aus einem verseilten Doppelkabel gemäß der

ι ο Erfindung. Ein in F i g. 3 allgemein mit Bezugszeichen 32 bezeichnetes verseiltes Doppelkabel weist zwei Leiter 33 auf, welche einzeln mit einer Schicht 34 aus geschäumten Polyolefin, ζ. Β. Polyäthylen oder dergleichen, isoliert sind. Zur Bildung eines verseilten Paares

is sind sie miteinander verseilt und weisen von den Außenflächen der Schichten 34 bestimmte einander entgegengesetzte Spiraltäler auf. Eine Schicht 36 aus geschäumtem Polyolefin, wie z. B. Polyäthylen, umgibt das verseilte Paar und verläuft praktisch über alle von den Schichten 34 bestimmten Spiraltäler, um einen zylindrischen Kern aus Schaumisolierung zu bilden. Ein Metallschutzschirm 37 umgibt die Schicht 36. Die Kanten des Schirms 37 überlappen einander zur Bildung einer Längsnaht 38. Die die Naht 38 bildenden Kanten sind vorzugsweise vermittels eines klebrigen Polymeren miteinander verbunden. Eine Schicht 39 aus einem festen Kunststoff, wie z.B. aus einem Polyolefin, ist

- zwischen dem Metallschirm 37 und einer Schicht 9 aus hygroskopischem Material vorgesehen. Die Kunststoffschicht 39 ist eine wahlweise und kann, falls erwünscht, bei der Kabelkonstruktion nach F i g. 3 entfallen. Wird die Schicht 39 aus Kunststoff nicht verwendet, befindet sich die Schicht 9 aus hygroskopischem Material in direktem Kontakt mit dem Metallschutzschirm 37.

Ein Metallschirm 12 umgibt die Schicht 9 aus hygroskopischem Material und verläuft allgemein in gleicher Ebene mit dieser. Die Kanten des Metallschirms 12 überlappen einander zur Bildung einer Längsnaht 13, welche vermittels des klebrigen Copolymeren verbunden ist Der Metallschirm 12 ist aus einem geeigneten Metall, wie z. B. Aluminium, Kupfer, Bronze, Stahl oder Zusammensetzungen aus zwei oder mehreren der obenerwähnten Metalle gebildet Ein Außenmantel 14 aus Kunststoff umgibt den Metallschirm 12 und ist aus einem entsprechenden polymeren Material, wie z. B. Polyäthylen oder Polyvinylchlorid), gefertigt

Die Schicht 9 aus hygroskopischem Material ist aus einem entsprechenden Material, wie z.B. den in Verbindung mit F i g. 1 und 2 der Zeichnungen

so beschriebenen Materialien, gefertigt Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Kabels nach F i g. 3 wird vorzugsweise allgemein ein Klebstoff verwendet, der ein Copolymeres eines Olefin und einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure enthält, welcher Klebstoff als Schicht über praktisch den gesamten Berührungsbereich zwischen der Schicht 36 des geschäumten Polyolefins und der Metallschicht 37 sowie über praktisch den gesamten Berührungsbereich zwischen dem Metallschirm 12 und dem Außenmantel 14 vorgesehen ist Obgleich die Kabelkonstruktion gemäß F i g. 3 ein verseiltes Doppelkabel ist, liegt es auch im Sinn und Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung, eine Vielzahl von verseilten Doppelkabeln oder Viererseilen zu verwenden.

μ Bei Kabeln gemäß der Erfindung wird vorzugsweise allgemein etwas freier Raum zwischen dem Metallschutzschirm und dem die Schicht aus hygroskopischem Material umgebenden Metallschirm belassen, so daß das

hygroskopische Material sich als Aufnehmer des absorbierten Wassers ausdehnen kann. Wie oben ausgeführt, enthält Papier normalerweise ausreichend freien Raum, um diese Ausdehnung aufzunehmen. Ist die hygroskopische Schicht ein Gemisch aus einem polymeren Material und einem Sikkativ-Trockenmittel, kann das polymere Material, falls erwünscht, teilweise oder vollständig geschäumt werden. Benachbart der hygroskopischen Schicht sollten jedoch Durchgänge in Längsrichtung vermieden werden, um eine Längsbewegung der Feuchtigkeit zu verhindern.

Die Erfindung wurde vorwiegend in Verbindung mit koaxialen Kabeln beschrieben, da die mit dem Eindringen von Feuchtigkeit verbundenen Probleme bei dieser Art von Kabeln schwerwiegender sind. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung bei allen Arten von Kabeln und insbesondere bei solchen verwendbar ist, bei denen die Feuchtigkeit ein Problem aufgibt

Obgleich der Metallschirm der Schutzhülle, wie oben dargelegt, aus jedem geeigneten Metall hergestellt werden kann, wird aJlgemein verzinnter Stahl wegen des höheren elektromagnetischen Schutzes, den dieses Material bei niederen Frequenzen bietet, und wegen seiner höheren mechanischen Festigkeit gegenüber weicheren Metallen wie z. B. Kupfer oder Aluminium, bevorzugt, da es dem Kabel einen besseren mechanischen Schutz garantiert

Das folgende Beispiel veranschaulicht die mit der erfindungsgemäßen Kabelschutzhülle erhaltenen verbesserten Ergenisse.

Beispiel

Ein koaxiales Hohlraumkabel mit einem isolierten, mittigen Leiter, einem Rückleiter und einer Schicht aus Polyäthylen in Form eines den Rückleiter umgebenden Innenmantels wird mit einer Schutzhülle versehen, welche eine Schicht aus hygroskopischem Papier einer Dicke von 0,5 mm und einen die hygroskopische Papierschicht umgebenden Metallschirm aufweist. Der Metallschirm entsteht aus einer Längsfaltung eines 0,2 mm dicken Aluminiumstreifens um die Schicht aus hygroskopischem Papier herum, derart, daß die Kanten des Streifens zur Bildung einer Längsnaht einander überlappen. Der den Metallschirm bildende Aluminiumstreifen weist eine 0,05 mm dicke Schicht eines klebrigen Copolymeren von Äthylen und Acrysäure auf der Oberfläche des Streifens auf, welche die Außenfläche des Metallschirms ergibt Das klebrige Copolymere verbindet den Metallschirm mit einem Außenmantel aus Polyäthylen, welcher über den Schirm extrudiert ist. Die verschiedenen Kabelelemente sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen.

Tabelle I

Element

Symbol Durchmesser (cm)

1 Isolierung um den

mittleren Leiter D₀ 1,9

2 0,2 mm dicker Aluminium-Rückleiter, auf Außenseite
mit 0,5 mm starkem
copolymerem Klebstoff

beschichtet Di 1,96

3 Innenmantel mit 1,5 mm
starker Schicht eines Polyäthylens geringer Dichte D₂ 2,26

Element

Symbol

Durchmesser (cm)

4 SCHUTZHÜLLE:
Hygroskopisches Papier

einer Dicke von 0,5 mm Dh 2,36

5 METALLSCHIRM:

0,2 mm dickes Aluminium,

auf Außenseite mit 0,05 mm

starkem Copolymer-Klebstoff

beschichtet D₃ 2,41

6 Außenmantel mit 1,5 mm
starker Schicht aus

Polyäthylen geringer Dichte D₄ 2,7

Bei den nachfolgenden Berechnungen, welche den Widerstand gegenüber Feuchtigkeit eines Kabels mit einer erfindungsgemäßen Schutzhülle veranschaulichen, wird die Durchlässigkeit feines Polyäthylens geringer Dichte mit 1 χ 10-⁷ ecm pro cm Hg bei 20⁰C zugrundegelegt.

Außerdem verwenden die Berechnungen eine obere Grenze von 50% mit Bezug auf die Feuchtigkeit im Luftraum zwischen den Leitern. Diese obere Grenze kann als die maximal tolerierbare mit Bezug auf die Feuchtigkeit zur Verhinderung einer Kondensation in dem Luftzwischenraum angenommen werden, wenn die Temperatur des Kabels absinkt

Der Feuchtigkeitsfluß F durch eine Schicht aus Polyäthylen in einem Kabel, wie z. B. durch den Innenoder Außenmantel, wird durch die Formel

F =

8640(2π)(Ρ)(/1Ρ)

log,.

D₁

ausgedrückt, in der

F = ecm Wasser/Tag/cm Kabellänge
P = Durchlässigkeit des Polyäthylens
/IP= Druckdifferential über der Polyäthylenschicht

D₁ = Außendurchmesser der Polyäthylenschicht D₁ — Innendurchmesser der Polyäthylenschicht

In den verschiedenen Arbeitsgängen wird das Kabel zur Erhaltung einer relativen Feuchtigkeit von 100% in so Wasser eingetaucht.

Test Nr. 1

Der Feuchtigkeitsfluß (F) in ein koaxiales Kabel, das nur die Elemente 1, 2 und 3 der Tabelle I mit der Ausnahme enthält, daß die Längsnaht des Rückkabels weder für sich allein no/> mit dem Innenmantel verbunden ist (d. h., der Rückleiter weist keine klebrige

bo Copolymere-Schicht auf), beträgt gemäß obiger Formel 2,4 ccm/Tag/cm Kabellänge. Dies entspricht etwa 40 Mikrogramm/Tag/cm Kabellänge. Das Luftvolumen zwischen den Leitern beträgt etwa 2 ccm/cm Kabellänge. Da die Dichte gesättigten Wasserdampfes sich auf

b5 17,3 Mikrogramm/ccm bei 20⁰C beläuft, hätte der Luftraum zwischen den Leitern eine relative Feuchtigkeit von 100% in weniger als einem Tag bei einem Wasserdampfstrom von 40 Mikrogramm/Tag.

Test Nr. 2

Die Erfahrung hat gelehrt, daß durch Verbindung der Längsnaht in dem Rückleiter und durch Verbindung des Rückleiters mit dem Mantel eines koaxialen Kabels das Eindringen von Feuchtigkeit in den Mantel und die Naht in dem Rückleiter um einen Faktor von etwa 100 erhöht wird. Folglich ist der Feuchtigkeiisstrom (F) in das koaxiale Kabel, welches nur die Elemente 1,2 und 3 der Tabelle I aufweist, wobei die Längsnaht mit dem Copolymer-Klebstoff und der Rückleiter mit dem Innerimantel verbunden ist, um etwa 0,4 Mikrogramm/ Tag/cm Kabellänge verringert Die relative Feuchtigkeit RHo in diesem Kabel nimmt um etwa 1,16%/Tag zu, wie sich aus der Formel

RH_n =

0,4 g/Tag
2(17,3 g/ccm)

χ 100 = 1,16%

ergibt

Die zur Erreichung einer relativen Feuchtigkeit von 50% erforderliche Zeit Tbeträgt etwa 60 Tage, wie sich aus der Formel

T =

100
1,16

löge

100

100—50

= 60 Tage

25

Test Nr. 3

Ein koaxiales Kabel wurde nur aus den Elememten 1, 2, 3, 5 und 6 oder der Tabelle I mit der Ausnahme hergestellt, daß kein Copolymer-Klebstoff in der Konstruktion verwendet wurde (d. h. die gleiche Kabelkonstruktion wie bei Test Nr. 1, außer daß bei diesem Test das Kabel ebenfalls mit einem nicht verbundenen Metallschirm und einem Außenmantel versehen ist). Bei dieser Konstruktion dienten der zusätzliche Metallschirm und der Außenmantel der Verminderung eines Eindringens von Feuchtigkeit um 50%. Der Luftraum zwischen den Leitern erreichte bei dieser Konstruktion etwa 100% relative Feuchtigkeit in etwa 2 Tagen.

Test Nr. 4

Ein koaxiales Kabel wurde aus den Elementen gemäß Test Nr. 3 mit der Ausnahme hergestellt, daß die Längsnähte in dem Rückleiter und in dem Metallschirm mit einem Copolymer-Klebstoff verbunden wurden. Der Rückleiter und der Metallschirm wurden ebenfalls vermittels Klebstoff mit ihren jeweiligen Polyäthylenelementen verbunden. Bei dieser Konstruktion dienten der zusätzliche Metallschirm und der Außenmantel der Verminderung eines Eindringens von Feuchtigkeit gegenüber der Kabelkonstruktion nach Test Nr. 3 auf die Hälfte. Folglich erreichte die Luft in dem Hohlraum dieses Kabels eine relative Feuchtigkeit von 50% in etwa 120 Tagen.

Kabelkonstruktion gemäß Tabelle I

Bei einem erfindungsgemäß konstruierten Kabel unter Verwendung aller in Tabelle I aufgeführten

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Elemente wurde ein hygroskopisches Papier eines Gewichtes von 0,3gr/cm I labellänge verwendet. Das Papier war von der Art, welches Wasserdampf von etwa 7,5 Gew.-% seines Eigengewichtes absorbiert, wenn c:s sich im Gleichgewicht mit Luft befindet, welche eine relative Feuchtigkeit von 50% aufweist, oder etwa 15% absorbiert, wenn es sich im Gleichgewicht mit Luft befindet, welche eine relative Feuchtigkeit von 100% aufweist. Da eine Kabelkonstruktion mit einem

ίο verbundenen Metallschirm und einem verbundenen Mantel etwa 0,4 Mikrogramm Wasserdampf in das hygroskopische Papier pro Tag eindringen läßt, wenn das Kabel in Wasser getaucht wird, nimmt die relative Feuchtigkeit RHh des hygroskopischen Papiers etwa 9 χ 10 - ⁴%/Tag zu, wie sich aus der Formel

0,4 χ IQ'"
(0,3) (0,15)

20 100 = etwa 9 χ 10"*%
(annähernd)

ergibt

Die zur Erreichung der relativen Feuchtigkeit von 50% in der hygroskopischen Schicht erforderliche Zeit beträgt 7,7 χ 10⁴ Tage (etwa 210) Jahre), wie sich aus der nachfolgenden Formel

ergibt.

Ein Kabel der beschriebenen Art mit einer nur 60tägigen zufriedenstellenden Betriebsweise ist nicht jo brauchbar.

100

ergibt.

(9 χ 10"*) ^bc 100—50
7,7 χ 10* Tage (210 Jahre)

Test Nr. 5

Wenn die Längsnaht des Metallschirms und der Rückleiter nicht verbunden bzw. geschlossen werden sowie der Metallschirm und der Rückleiter nicht mit ihren jeweiligen Kunststoffelementen verbunden wurden, verringerte sich die zur Erreichung der relativen Feuchtigkeit von 50% in der Kabelkonstruktion gemäß Tabelle erforderliche Zeit, wie oben ausgeführt, um den Faktor 100 (im selben Verhältnis wie bei Test Nr. 2), woraus sich eine Lebensdauer von nur 770 Tagen oder etwas mehr als 2 Jahren ergibt. Es ist daher erwiesen, daß die Verbesserung der vorliegenden Erfindung auf die Kombination eines mit Klebstoff verbundenen Metallschirms und Jer Schicht eines hygroskopischen Materials zurückzuführen ist.

50	Bezugszeichenhste	koaxiales Kabel	elektrischer Leiter
	1	elektrischer Leiter	Isoliermittel
	2	Abstandshalter
	3	Metallschutzschirm
55	4	Längsnaht
	5	Kunststoffschicht
	7	Klebstoffschicht
	8	Schicht aus hygroskopischem Material
	9	Klebstoffschicht
h0	11	Metallschirm
	12	Längsnaht
	13	Kunststoffmantel
	14	Klebstoffschicht
	16	Kabel
b5	21	22,23 koaxiale Kabel
	24
	26

27 Rückleiter

29 Außenmantel

31 Kunststoffschicht

32 Doppeikabel

33 elektrischer Leiter

14

34 Schicht aus geschäumtem Polyolefin

36 Schicht aus geschäumtem Polyolefin

37 Metallschutzschirm

38 Längsnaht

39 Kunststoffschicht

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

20 05 88ί Patentansprüche:

1. Kabel mit zumindestens einem Leiter zur Übertragung elektrischer Signale, einem diesen Leiter umgebenden Isoliermittel, einem das Isoliermittel umgebenden Metallschutzschirm mit einer durch Überlappung der Kanten eines Metallstreifens entstandenen Naht, wobei der Metallstreifen zur Bildung des Metallschutzschirms dient, und mit einem Außenmantel aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Schutzhülle aufweist aus

A einer um den Metallschutzschirm (4) herum innerhalb des Außenmantels angeordneten Schicht (9) aus hygroskopischem Material, welche als Auffänger für absorbierte Flüssigkeit dient, und

B einem die Schicht (9) aus hygroskopischem Material umgebenden Metallschirm (12), weleher zwischen der Schicht aus hygroskopischem Material und dem Außenmantel vorgesehen ist, wobei die Kanten des Metallschirms (12) zur Bildung einer vermittels eines polymeren Klebstoffs (16) verbundenen Längsnaht (13) einander überlappen.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (9) aus hygroskopischem Material Papier, Gewebe, ein Gemisch aus einem polymeren Material und Calciumchlorid, ein Gemisch aus einem polymeren Material und Natriumsulfat oder ein Gemisch aus einem polymeren Material und Natriumchlorid ist

3. Kabel nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Schicht (9) aus hygroskopischem Material umgebende Metallschirm (12) aus Aluminium, Kupfer, Bronze, Stahl oder einer Zusammensetzung derselben besteht

4. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der zwischen der Schicht (9) aus hygroskopischem Material und dem Außenmantel vorgesehene Metallschirm (12) vermittels Klebstoff (16) mit dem Außenmantel (14) verbunden ist wobei der Klebstoff ein Polymeres aus einem Olefin sowie einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure enthält

5. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der Leiter (2) ein Einzelleiter aus Kupfer ist welcher praktisch in der Mitte des Kabels angeordnet ist, das Isoliermittel eine Mehrzahl scheibenförmiger, quer auf dem Leiter im Längsabstand angeordneter Abstandshalter (3) aufweist und der Metallschutzschirm (4) ein Kupfer- oder Aluminiumleiter ist.

6. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Schicht (7) aus Kunststoff, welche zwischen dem Metallschutztschirm (4) und der Schicht (9) aus hygroskopischem Material angeordnet ist.

7. Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich- bo net, daß ein Klebstoff, der ein Copolymeres eines Olefins und einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure enthält als in ihrer Anordnung an sich bekannte Klebstoff-Schicht (8, 16) über praktisch den gesamten Berührungsbereich b5

a) zwischen dem Metallschutzschirm (4) und der Schicht (7) aus Kunststoff vorgesehen ist, die sich zwischen dem Metallschutzschirm (4) und der Schicht (9) aus hygroskopischem Material befindet und

b) ebenfalls zwischen dem Metallschirm (12), der zwischen der Schicht (9) aus hygroskopischem Material und dem Außenmantel (14) angeordnet ist und dem Außenmantel (14) vorgesehen ist