DE2706809A1

DE2706809A1 - Schwachstromkabel mit einschicht- isolation

Info

Publication number: DE2706809A1
Application number: DE19772706809
Authority: DE
Inventors: Manuel Anthony Durakis; John Richard Reiser
Original assignee: General Cable Corp
Current assignee: General Cable Corp
Priority date: 1976-02-20
Filing date: 1977-02-17
Publication date: 1977-09-01
Also published as: JPS52102581A; FR2341924A1; IT1086824B; ES456043A1; GB1529042A; FR2341924B1

Description

PATENTANWALT DR. HANS Ul.RICH MAY

D β MÖNCHEN 22, THIERSCHSTRASSE 27 TELEGRAMME: MAVPATENT MDNCHEN TELEX 02 4487 PATOP TELEFON CO80} 22SO01

G-7-P-5O/1514 - 5f„ München, 17. Februar 1977

G-7-G-5O/1514a Dr.M/hs

File 15457

GENERAL CABLE CORPORATION, GREENWICH, CONNECT!CUT/USA

Schwachstromkabel mit Einschicht-Isolation

Kurze Zusammenfassung (abstract) der Erfindung

Die Erfindung betrifft Schwachstromkabel, besonders Telefonkabel (Einführungsdrähte) mit einer verbesserten Einschicht-Isolation, welche aus einem halbkristallinen, niedermolekularen Äthylen-Propylen-Dienterpolymer (EPDM) besteht. Die Isolation hat bessere elektrische Eigenschaften, welche dünnere Isolationsquerschnitte ermöglicht, so daß der Gesamtquerschnitt des Schwachstromkabels kleiner ist, wobei sich das Kabel durch geringere Kosten, höhere Temperaturfestigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit auszeichnet und als in der Erde verlegtes Kabel geeignet ist. Die Isolation ist auch zäher und damit abriebfester.

Stand der Technik und Zusammenfassung der Erfindung

Die sogenannte Einschicht-Isolation (unipass insulation) ist bekannt für Schwachstromkabel, wie Telefonkabel. Bei einer solchen Isolation übernimmt eine Verbindung oder Masse die Stelle von sowohl der Isolation als auch dem Mantel, die früher beim üblichen Kabelaufbau benutzt wurden. Bei den bisher bekannten Schwachstromkabeln mit Einschicht-Isolation war jedoch Polyvinylchlorid (PVC) der Hauptbestandteil der Isolation.

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Aufgabe der Erfindung ist eine Verbesserung der chemischen und physikalischen, besonders elektrischen und mechanischen Eigenschaften solcher Schwachstromkabel, besonders Telefonkabel, mit Einschicht-Isolation.

Es wurde gefunden, daß Äthylen-Propylen-Dienterpolymere (EPDM-Polymere) mit einem Gehalt an Füllstoff als Einschicht-Isolation für Schwachstromkabel die gestellte Aufgabe lösen. EPDM-Polymere mit einem Gehalt an Füllstoff sind aus der US-PS 3.148.169 bekannt.

Das erfindungsgemäße Schvachstrom-(Telefon-)Kabel mit Einschicht-Isolation benutzt als Hauptbestandteil der Isolation ein halbkristallines, niedermolekulares Äthylen-Propylen-Dienterpolymer (EPDM) mit verhältnismäßig kleinen Anteilen an Füllstoff und vorzugsweise mit flammhemmenden Zusätzen, wie von den Versicherungsgesellschaften vorgeschrieben. Die Zusammensetzung der Isolation wird im folgenden genauer angegeben.

Wegen der verbesserten elektrischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Schwachstromkabels kann der Querschnitt eines Telefonkabels

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(Bandleiters) von 4,06 mm χ 7»62 mm (0,160 χ 0,300 ) bei der bekannten PVC-Einschicht-Isolation auf 3,424 mm χ 5t842 mm

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(0,135 χ 0,230 ) mit dem erfindungsgemäß verwendeten EPDM-Polymer verringert werden, was Kosten und Gewicht spart, und das verbesserte erfindungsgemäße Telefonkabel hat weitere Vorteile, nämlich u.a. einen besseren Isolationswiderstand, eine niedrigere Dämpfung, eine höhere Temperaturfestigkeit» verbesserte Biegsamkeit bei niedrigen Temperaturen und ausgezeichnete Feuchtigkeitsbeständigkeit, wodurch das Kabel zur unterirdischen Verlegung geeignet ist.

Die Erfindung wird weiter erläutert durch die folgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels» die sich auf die beigefügte Zeichnung bezieht, worin entsprechende Teile in allen Figuren durch gleiche Bezugszahlen bezeichnet sind. Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht, hauptsächlich im Schnitt, eines erfindungsgemäßen Telefonkabels;

Fig. 2 schematisch eine Vorrichtung zur Einschichtaufbringung der Isolation auf die Leiter des Kabels.

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Die Erfindung beruht auf der Entdeckung· daß ein wesentlich verbessertes Telefonkabel mit Einschicht-Isolation (unipass telephone drop wire) mit einem Äthylen-Propylen-Dienterpolymer» hiernach als "EPDM¹* bezeichnet· als Hauptbestandteil der Isolation hergestellt werden kann. Das besondere· für die Zwecke der Erfindung verwendete EPDM-Polymer ist halbkristallin und hat ein niedriges Molekulargewicht. Das erfindungsgemäß geeignete EPDM hat ein spezifisches Gewicht von etwa Ot85; ist hellbernsteinfarben und hat eine Mooney-Viskosität ML (1+4) bei 121⁰C (25O°F) von etwa 25.

Ein EPDM-Polymer mit den angegebenen Eigenschaften ist von der Firma Du Pont Company· Wilmington· Delaware/USA unter der Handelsbezeichnung «NORDEL 2722" (e.Wz.) erhältlich. Möglicherweise gibt es andere halbkristalline» niedermolekulare Polymere· die dem Produkt "NORDEL 2722" chemischäquivalent sind, jedoch ist darüber derzeit nichts bekannt.

Ein wesentlicher Vorteil des halbkristallinen· niedermolekularen EPDM-Polymers ist· daß es mit einem niedrigen Füllstoffgehalt verarbeitet werden kann· z.B. etwa 47 Teile Füllstoff auf 100 Teile Polymerisat· und dieser niedrige Füllstoffgehalt führt zu wesentlich verbesserten elektrischen Eigenschaften im Vergleich mit üblichen EPDM-Massen, bei denen der Füllstoffgehalt etwa 110 pro 100 Teile Polymerisat beträgt. Der Dien-Gehalt des erfindungsgemäßen EPDM-Polymers führt zu einer hohen Vernetzungsdichte in der vulkanisierten (gehärteten) Isolation und kompensiert dadurch den niedrigen Füllstoffgehalt.

Außerdem kann Polyäthylen mit niedriger Dichte in einer Menge von etwa 18 Teilen auf 100 Teile Polymerisat anstelle des üblichen Verarbeitungsöls bei den erfindungsgemäßen niedrigen Füllstoffgehalten benutzt werden. Diese Abwandlung führt zu einem hohen Modul und hoher Zugfestigkeit· beides Eigenschaften, die für ein gutes Schwachstromkabel erforderlich sind.

Die Verwendung eines halbkristallinen EPDM-Polymers mit niedrigem Molekulargewicht führt zu einer Isolationsmasse, die nicht nur zäh ist, sondern sich auch bei niedrigem Füllstoff gehalt leicht verarbeiten läßt.

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Der Compressioncut der erfindungsgemäßen Isolation, ist bei etva 47 Teilen Ton pro 100 Teilen Polymerisat 60 - 90 % größer als bei Isolationen, die auf üblichen amorphen Polymerisaten, vie den Produkten ¹¹NORDEL 1040" oder "NORDEL 1070" (e.Wz.), Hersteller Du Pont, aufbauen.

Vorschriften von Versicherungsgesellschaften, besonders der Feuerversicherung, verlangen, daß Telefonkabel eine flammhemmende Isolation haben. Eine solche Isolation brennt war, venn sie einer Flamme ausgesetzt ist, jedoch brennt die Isolation nach Entfernung der Flamme innerhalb einer kurzen Zeit, die in den Versicherungsvorschriften angegeben ist, nicht mehr veiter. Die erfindungsgemäße Isolation wird durch Zusatz eines chlorhaltigen Zusatzstoffes und von Antimonoxyd zur Rezeptur flammhemmend gemacht. Zu geeigneten chlorhaltigen Zusatzstoffen gehört ein von der Firma Hooker Specialty Chemicals Company, Niagara Falls, New York/USA, unter der Bezeichnung "Dechlorane" (e.Wz.) oder ein von der Firma Diamond Alkali Company, USA, unter der Handelsbezeichnung "Chlorovax 70" (e.Wz.) vertriebenes Produkt. Die Menge an chlorhaltigem Zusatzstoff ist je nach dem verwendeten Typ verschieden und kann beispielsveise zvischen etwa 65 % bis 77 % liegen. Um ausreichende flammhemmende Eigenschaften zu erreichen, sollten dem chlorhaltigen Zusatzstoff etwa 1 bis 2 % Antimonoxyd zugesetzt werden, wobei die Zahlenangabe nur beispielhaft ist.

Fig. 1 zeigt ein Telefonkabel 10 mit Leitern 12 und 14, die in die Einschicht-Isolation16 eingebettet sind, die aus dem beschriebenen halbkristallinen, niedermolekularen EPDM-Polymer hergestellt ist. Beim bevorzugten Kabelaufbau sind die Leiter 12 und 14 mit einem Klebstoff 18 beschichtet, der auf die Leiter 12 und 14 aufgebracht wurde, bevor die Isolation 16 über die Leiter extrudiert wird.

Beim bevorzugten Kabelaufbau wird ein Klebstoff verwendet, der von der Dayton Chemical Products Division der Firma Whittaker, West Alexandria, Ohio, unter der Handelsbezeichnung "Thixon XAP 1788" (e.Wz.) vertrieben vird.

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Es können auch andere Klebstoffe benutzt werden, und ein anderes spezielles Beispiel ist der von der Firma Hughson Chemical Lord Corporation, Erie, Pennsylvania/USA, unter der Handelsbezeichnung "Chemlok B-2197-65" (e.Wz.) vertriebene Klebstoff.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Extruder 24» durch welchen das Isolationsmaterial 16 über die Leiter 12 und 14 in einem einzigen Durchgang extrudiert wird, der die Isolation aufbringt, welche die Stelle von sowohl der Isolation der Leiter 12 und 14 als auch eines Mantels für das Kabel einnimmt. Das Kabel 10 gelangt vom Extruder 24 zu einer nichtgezeigten üblichen kontinuierlichen Vulkanisationsapparatur, in der das Isolationsmaterial vernetzt wird, vorzugsweise in solchem Ausmaß, daß es wärmegehärtet wird.

Im Vergleich mit einem üblichen Telefonkabel mit Polyvenylchlorid-Einschicht-Isolation läßt sich das erfindungsgemäße Telefonkabel etwa 10 % billiger herstellen. Der Isolationswiderstand dieses verbesserten Telefonkabels beträgt etwa 44.200 MΩ /km (14.500 Mß /1000 feet) gegenüber 731,5 MÄ /km (240 MS /1000 feet) für die Polyvinylchlorid-Isolation. Die trockene Kapazität der Leiter zueinander ist niedriger, nämlich 0,0559 pF/km (0,090 micromicrofarad per mile) im Vergleich mit 0,08326 pF/km (0,134 x 10~¹² farad/mile) für das PVC. Dies führt zu einer niedrigeren Dämpfung.

Die Temperaturfestigkeit der Isolation auf dem erfindungsgemäßen Kabel beträgt etwa 90⁰C, im Vergleich mit 60⁰C £ür das PVC-isolierte Kabel. Die elektrische Festigkeit des erfindungsgemäßen Kabels liegt in einem Verhältnis von 20 kVolt zu 11 kVolt höher als die von PVC-isolierten Telefonkabel. Durch diesen Vorteil ist die Möglichkeit eines Versagens an den Klemmstellen infolge von Blitzschlag verringert. Die außerdem gegebene bessere Biegsamkeit bei niedrigen Temperaturen ist ein wesentlicher Vorteil beim Verlegen von Telefonkabeln in kaltem Wetter.

Alle diese Vorteile ergeben sich durch die Verwendung des halbkristallinen, ein niedriges Molekulargewicht aufweisenden Äthylen-Propylen-Dienterpolymers als hauptsächlicher Bestandteil der Einschicht-Isolation des erfindungsgemäßen Telefonkabels.

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Wie oben erläutert, erfordert dieses Terpolymer weniger Füllstoff und es kann mit einem Polyäthylen niedriger Dichte verwendet werden, um die Schnittfähigkeit der Masse zu verbessern und die Verwendung von Verarbeitungsöl zu vermeiden_t während gleichzeitig der Modul und die Zugfestigkeit verbessert werden. Für 100 Teile des EPDM-Terpolymers werden vorzugsweise zwischen 5 und 25 Teile Polyäthylen niedriger Dichte eingesetzt. Das erfindungsgemäße Schwachstromkabel ist bestimmt zur Verwendung als Telefonkabel (Einführungsdraht = drop wire), kann jedoch auch für andere Zwecke verwendet werden, wo die gleichen Eigenschaften erwünscht sind.

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Leerseife

Claims

Patentansprüche

1. Schwachstromkabel, besonders Telefonkabel, mit wenigstens einem Leiter und einer den oder die Leiter bedeckenden Einschicht-Isolation, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbestandteil der Isolation ein halbkristallines Äthylen-Propylen-Dienterpolymer mit niedrigem Molekulargewicht ist und die Isolation eine erheblich unter 110 Teilen auf 100 Teile Polymer liegenden, jedoch wenigstens für die Verleihung zusätzlicher Festigkeit der Isolation ausreichende Menge eines Füllstoffs enthält.

2. Schwachstromkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoffanteil unter etwa 75 Teilen pro 100 Teile des Polymers liegt.

3. Schwachstromkabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsmasse vernetzt ist und der Diengehalt des Terpolymers eine hohe Vernetzungsdichte in der vulkanisierten Isolation liefert und dadurch den niedrigen Füllstoffgehalt kompensiert.

4. Schwachstromkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsmasse mit etwa 47 Teilen behandeltem Ton und 18 Teilen Polyäthylen niedriger Dichte pro 100 Teile des Polymers kompoundiert ist.

5. Schwachstromkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation eine zur Verleihung flammhemmender Eigenschaften ausreichende Menge eines chlorhaltigen Zusatzstoffes und von Antimonoxyd enthält.

6. Schwachstromkabel nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,

daß der chlorhaltige Zusatzstoff etwa 65 bis 77 % Chlor enthält und das Verhältnis von chlorhaltigem Zusatzstoff zu Antimonoxyd wenigstens etwa 2 zu 1 ist.

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7. Schwachstromkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei in einem Abstand voneinander parallel verlaufende Leiter aufweist, die durch einen einheitlichen Abschnitt des Äthylen-Propylen-Dienterpolymers in einem Abstand voneinander gehalten sind, wobei die Isolation ein einstückiges Extrudat ist.

8. Schwachstromkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Äthylen-Propylen-Dienterpolymer ein spezifisches Gewicht von etwa 0,85 hat, hellbernsteinfarben ist, und eine Mooney-Viskosität ML (1+4) bei 121⁰C (250⁰F) von etwa 25 hat.

9. Schwachstromkabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet! daß die Isolation vernetzt und thermogehärtet ist.

10.Verfahren zum Herstellen eines Schwachstromkabels, besonders Telefonkabels, wobei eine Mehrzahl elektrischer Leiter längs paralleler Wege in einem Abstand voneinander und durch Führungen in einem Extruder vorwärts bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig über alle beide oder sämtliche Leiter ein halbkristallines Äthylen-Propylen-Dienterpolymer mit niedrigem Molekulargewicht und von der in den Ansprüchen 1 bis 9 angegebenen Art extrudiert und die Leiter mit dem darauf extrudierten Überzug durch eine kontinuierliche Vulkanisationsvorrichtung geführt werden, um das die extrudierte Isolation bildende Polymer zu einem wärmegehärteten Zustand zu vulkanisieren und zu vernetzen.

.Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Leiter ein Klebstoff aufgebracht wird, bevor das Terpolymer über die Leiter extrudiert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoff ein Produkt mit der Handelsbezeichnung "Thixon XAP 1788" (e.Wz.), das von der Dayton Chemical Products Division der Firma Whittaker, West Alexandria» Ohio/USA, vertrieben wird, verwendet wird.

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13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet» daß als Klebstoff ein Produkt, das unter der Bezeichnung "Chemlock B-2197-65" (e.Wz.) von der Hughson Chemical Lord Corporation, Erie, Pennsylvania/USA, vertrieben wird, verwendet wird.

14. Schwachstromkabel, besonders Telefonkabel, nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Leiter (12, 14) mit einem Klebstoff (18) überzogen ist, über den das Terpolymer (16) aufgebracht ist.

15· Schwachstromkabel, besonders Telefonkabel, nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und 14» dadurch gekennzeichnet, daß das Äthylen-Propylen-Dienterpolymer ein spezifisches Gewicht von etwa 0,85 hat, hellbernsteinfarben ist und eine Mooney-Viskosität ML (1+4) bei 121°C (250⁰F) von etwa 25 hat, das Kabel zwei in einem Abstand voneinander parallel laufende Leiter (12, 14) aufweist, die durch einen Einheitsabschnitt der Isolation, die ein einziges Extrudat ist, in einem Abstand voneinander gehalten sind, wobei die Isolation mit etwa 47 Teilen vorbehandeltem Ton und 18 Teilen Polyäthylen mit niedriger Dichte auf je 100 Teile des Polymers kompoundiert und die Isolation vernetzt und wärmegehärtet ist, wobei der Diengehalt des Terpolymers eine hohe Vernetzungsdichte in der vulkanisierten Isolation liefert und dadurch den niedrigen Füllstoffgehalt kompensiert, und wobei jeder der Leiter (12. 14) mit einem Klebstoff (18) beschichtet ist, über den die Isolation (16) aufgebracht ist.

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