DE3854147T2

DE3854147T2 - Wasserfestes Nachrichtenkabel.

Info

Publication number: DE3854147T2
Application number: DE3854147T
Authority: DE
Inventors: Candido John Arroyo; Harold Paul Debban; Walter J Paucke
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1987-10-30
Filing date: 1988-10-19
Publication date: 1995-11-09
Anticipated expiration: 2008-10-20
Also published as: DK172869B1; DK600488A; JPH01146209A; EP0314371B1; CA1309472C; KR890007314A; US4815813A; EP0314371A3; EP0314371A2; ES2074442T3; DE3854147D1; DK600488D0; KR0136663B1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein wasserfestes Nachrichtenkabel.

Hintergrund der Erfindung

In der Kabelindustrie ist bekannt, daß Veränderungen der Umgebungsbedingungen zu Unterschieden im Dampfdruck zwischen der Innenseite und der Außenseite eines Kabelmantels aus Kunststoff führen. Dies führt im allgemeinen dazu, daß Feuchtigkeit von außerhalb des Kabels in das Kabel innere eindringt. Dies führt u.U. zu einem unerwünscht hohen Feuchtigkeitspegel in dem Kabel, insbesondere dann, wenn ein Kunststoffmantel das einzige Hinderniss für die eintretende Feuchtigkeit darstellt. Hohe Feuchtigkeitspegel innerhalb eines Kabelumhüllungssystems können sich nachteilig auf die Übertragungseigenschaften des Kabels auswirken.
Zudem kann Wasser aufgrund von Beschädigungen des Kabels, die seine Unversehrheit beeinträchtigen, in das Kabel eindringen. Blitze oder mechanische Stöße können beispielsweise Öffnungen in dem Umhüllungssystem des Kabels hervorrufen, durch die Wasser in Richtung auf den Kabelkern eindringen kann und sich, falls es nicht eingedämmt wird, in Längsrichtung des Kabels bis in die Verbindungsmuffen ausbreiten kann. Kommerziell sind einige Verbindungsmuffen erhältlich, bei denen der Kabelmantel innerhalb der Muffe abgeschlossen wird. Falls sich Wasser in Längsrichtung entlang des Kabels ausbreiten kann, kann es daher in die Verbindungsmuffe eindringen und möglicherweise zu einer Verschlechterung der Übertragungseigenschaften des Kabels führen.
Lichtleitfaserkabel sind neuerdings in großem Umfange in den Markt für Nachrichtenkabel eingedrungen. Obwohl sich Wasser in einem Lichtleitfaserkabel sich nicht nachteilig auf dessen Leistungsfähigkeit auswirkt, kann eine Ausbreitung des Wassers entlang des Kabel inneren bis zu Verbindungspunkten, Abschlüssen oder einer zugehörigen Ausrüstung Probleme hervorrufen und sollte daher vermieden werden. Unter manchen Klimabedingungen kann auch die Entwicklung von Eis im Inneren eines Lichtleitfaserkabels dazu führen, daß die Lichtleitfasern in dem Kern zusammengedrückt oder gequetscht werden, wodurch deren Dämpfung nachteilig beeinflußt wird.
Im Stand der Technik wird eine metallische Abschirmung verwendet, um ein Kabel gegen einen Wassereintritt zu schützen. Füllmaterialien werden zum Füllen des Kabelkerns und zum teilweise Beschichten eines Kabelumhüllungssystems verwendet, um zu verhindern, daß sich eindringendes Wasser in Längsrichtung ausbreitet. Obwohl die Verwendung eines Füllmaterials aufgrund der Notwendigkeit, die Zwischenräume des Kerns sorgfältig auszufüllen, Organisationsprobleme verursacht, die Geschwindigkeit der Fertigungsstraßen verringert und während des Verspleißungsvorganges für das Personal vor Ort Probleme verursacht, wird es nach wie vor dafür verwendet, um ein Eindringen von Wasser in den Kern zu verhindern. Bei anderen Anordnungen wird ein ataktisches Material verwendet, das über die Außenfläche der Metallabschirmung ergossen wird.
Gegenwärtig umfassen viele kommerziell erhältliche Kabel ein bei Wasserkontakt aufquellendes Band. Bei solch einem Band handelt es sich im allgemeinen um ein Laminat, das ein bei Wasserkontakt aufquellendes Pulver umfaßt, welches zwischen zwei Geweben aus Zellulose eingeschlossen ist. Obwohl solch ein Band dem Kabel eine ausreichende Festigkeit verleiht, ist es relativ teuer und dick. Falls das Band zu dick ist, nimmt der Durchmesser des Kabels zu, wodurch Probleme beim Abschluß des Kabels mit Standardgerätschaften hervorgerufen werden.
Ein anderer Faktor, der bei einem wasserblockierenden System für ein Kabel in Betracht gezogen werden muß, ist die Verbindung des Kabelmantels aus Kunststoff mit einer darunterliegenden Metallabschirmung. Wo diese Verbindung für die Funktionsfähigkeit des Kabels wichtig ist, muß darauf geachtet werden, daß zwischen dem Kabelmantel und der Metallabschirmung kein wasserblockierendes Teil angeordnet wird, welches die gewünschte Verbindung beeinträchtigt.
In der Vergangenheit war es üblich, zwischen einer Abschirmung des Umhüllungssystems und dem Kern oder dem Kernrohr, falls eines vorhanden war, ein wasserblockierendes Band anzuordnen. Obwohl das wasserblockierende Band typischerweise zwischen der Metallabschirmung und dem Kernrohr angeordnet wurde, wurde dadurch nicht verhindert, daß sich Wasser beispielsweise in Längsrichtung zwischen den anderen Teilen des Umhüllungssystems und in die Verbindungsmuffen ausbreitet.
In der EP-A-0 174 424 wird ein wasserblockierendes Lichtleitfaserkabel offenbart, in dem sowohl benachbart zu jeder Lichtleitfaser als auch in der Kabelumhüllung ein wasserabsorbierendes Fasergeflecht angeordnet ist, um eventuell vorhandenes Wasser zu absorbieren.
In der EP-A-0 107 433 wird ein Kabel offenbart, bei dem der Kern von zwei Deckschichten umgeben ist. Bei diesen Schichten handelt es sich um Umhüllungs- oder Mantelschichten, zwischen denen sich eine wasserblockierende Schicht befindet. Die wasserblockierende Schicht umf aßt eine Umwicklung aus einem flexiblen und kompressiblen Pulvermaterial.
Die DE-A-30 05 875 offenbart ein Kabel, bei dem zwei Streifen aus einem wasserblockierenden Material zwischen äußeren Verstärkungselementen (oder einer äußeren Metallabschirmung) und der äußeren Beschichtung des Kerns angeordnet sind. Die Verstärkungselemente befinden sich in einer wasserabsorbierenden Schicht.
Die EP-A-0 013 477 offenbart ein System für wasserfeste Telefonkabel. Benachbart zu isolierten Leitern befinden sich längliche Litzen mit wassersensitiven, aufquellenden Zusätzen, die das Kabel im Falle eines Wassereinbruchs abdichten.
Der Stand der Technik offenbart anscheinend kein Kabel, das mit einem System versehen ist, welches weitgehend verhindert, daß sich Wasser in Längsrichtung entlang des Kabelumhüllungssystems ausbreitet. Es besteht daher ein Bedarf an solche einem derzeit offensichtlich nicht erhältlichen wasserblockierenden System für ein Kabel, das zudem relativ billig ist und die gewünschte Verbindung zwischen Teilen des Kabelumhüllungssystems nicht beeinträchtigt. Solch ein System sollte im Verlauf des Herstellungsverfahrens für ein Kabel einfach geschaffen werden können.
Die GB-A-2 186 098 offenbart ein Nachrichtenkabel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß wird ein Kabel gemäß Anspruch 1 geschaffen.
Die vorstehend genannten Probleme aus dem Stand der Technik werden durch das erfindungsgemäße Kabel gelöst. Das Kabel umfaßt einen Kern, der Lichtleitfasern oder metallische Leiter enthalten kann, und einen Kunststoffmantel. Zwischen dem Kern und dem Mantel ist ein längliches wasserblockierendes Teil angeordnet. Das wasserblockierende Teil weist eine relativ hohe Zugfestigkeit auf und ist relativ dünn.
Das wasserblockierende Teil kann die Form eines Streifens aufweisen oder es kann sich bei ihm um ein Garn handeln, so daß nur ein unwesentlicher Teil der Innenfläche des Mantels bedeckt ist. Auf diese Art und Weise wird durch den Streifen oder das Garn lediglich ein unwesentlicher Teil des Mantels von anderen Teilen des Umhüllungssystems getrennt. Das wasserblockierende Teil beeinträchtigt somit nicht die wünschenswerte Haftung zwischen dem Mantel und den anderen Teilen des Umhüllungssystems. Zudem erstreckt sich das wasserblockierende Teil geradlinig oder schraubenförmig entlang des Kabels. Bei einem Kabel, in dem die Verstärkungselemente geradlinig in dem Kabel verlaufen, kann der Streifen oder das Garn schraubenförmig um ein Kernrohr gewickelt sein, entlang dessen Außenfläche sich die Verstärkungselemente erstrecken. Bei einem Kabel, bei dem sich die Verstärkungselemente schraubenförmig um den Kern erstrecken, erstreckt sich das Garn oder der Streifen geradlinig oder er ist so gewickelt, daß seine Schraubenrichtung entgegengesetzt zu der Schraubenrichtung der Verstärkungselemente verläuft. Das Garn oder der Streifen sind zwischen den Verstärkungselementen und dem Kern angeordnet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Nachrichtenkabels mit einem Umhüllungssystem, das ein wasserblockierendes Teil umfaßt, wobei mehrere Lagen des Umhüllungssystems weggebrochen sind und einige Lagen zur besseren Übersichtlichkeit in ihrer Dicke übertrieben dargestellt sind;
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des Kabels gemäß Fig. 1, in dem einige Teile des Kabels genauer dargestellt sind;
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Kabels gemäß Fig. 1, wobei ein Garn schraubenförmig angeordnet ist;
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des Kabels gemäß Fig. 1, die einen wasserblockierenden Streifen umfaßt;
Fig. 5 - 6 zeigen eine perspektivische Ansicht und eine Querschnitt eines Kabels mit einem wasserblcckierenden Streifen; und
Fig. 7 - 8 zeigen eine perspektivische Ansicht und einen Querschnitt einer anderen Ausführungsform des Kabels gemäß den Fig. 5 und 6 mit einem wasserblockierenden Garn.

Ausführliche Beschreibung

In den Fig. 1 und 2 ist ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen versehenes Nachrichtenkabel dargestellt. Das Kabel weist eine Längsachse 21 auf. Es enthält einen Kern 22, der eine oder mehrere Lichtleitfasern 24-24 umfaßt, und mit einem Material 25 gefüllt ist, wie es z.B. in dem amerikanischen Patent 4,701,016 offenbart wird. Der Kern ist von einem Umhüllungssystem 26 umgeben, das ein Kernrohr 28 umfaßt, welches die Lichtleitfasern umgibt. Der Kern ist zudem von einem Abschirmungssystem 29 aus Wellblech, einem oder mehreren Verstärkungselementen 30-30 und einem äußeren Mantel 32 umgeben. Das Abschirmungssystem 29 ist mit dem Mantel 32 verbunden. Ein solches Kabel wird in dem amerikanischen Patent 4,765,712 offenbart und beansprucht. Zwischen der Abschirmung 29 und dem Kernrohr 28 ist ein wasserblockierendes Band 31 angeordnet. Bei dem wasserblockierenden Band 31 handelt es sich um ein Laminat, das zwei relativ poröse Substratbänder umfaßt, zwischen denen sich ein bei Wasserkontakt aufquellendes Pulver befindet.
Bei dem erfindungsgemäßen Kabel sind zusätzliche Vorkehrungen getroffen, um zu vermeiden, daß Wasser entlang des Kabels in die Kabelmuffen fließt. Zwischen den Lichtleitfasern 24-24 und dem Mantel 32 ist ein wasserblockierendes Teil, wie z.B. ein Garn oder ein Streifen angeordnet, das mit einem wasserblockierenden Material, wie z.B. ein bei Wasserkontakt aufguellendes Material behandelt wurde. In dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Kabel erstrecken sich die Verstärkungselemente 30-30 schraubenförmig um die metallische Abschirmung 29. Der Mantel 32 ist mit der darunterliegenden Abschirmung verbunden, wobei die Verstärkungselemente teilweise in den Kunststoff des Mantels eingebettet sind. Wenn die Verstärkungselemente 30-30 an der metallischen Abschirmung anliegen, kann sich bei einem solchen Kabel das Wasser benachbart den Überkreuzungspunkten der Verstärkungselemente mit den Wellenbergen der Abschirmung entlang des Kabels ausbreiten. Dieses Ausbreiten des Wassers wird im wesentlichen dadurch verhindert, daß ein Garn oder ein Streifen so zwischen der Abschirmung und den Verstärkungselementen angeordnet wird, daß das Garn oder der Streifen lediglich einen unwesentlichen Teil der Außenfläche der Abschirmung bedeckt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem wasserblockierenden Teil um ein Garn 33 (siehe Fig. 1), wie z.B. ein Garn von 5 Denier, das mit einem bei Wasserkontakt aufquellenden Material behandelt wurde. Solch ein Garn wird in dem amerikanischen Patent 4 366 206 offenbart, das hier durch Bezugnahme aufgenommen wird. Ein zur Verwendung in einem Kabel geeigneten Garn wird von der Japan Exlan Co., Ltd. in Osaka, Japan, unter der Handelsbezeichnung "LANSEAL-F" superabsorbierende Faser hergestellt. Dieses Garn ist bei der Chori America Inc. kommerziell erhältlich. Ein einziges Garn, das sich geradlinig oder schraubenförmig in Längsrichtung entlang des Kabels erstreckt, beeinträchtigt offensichtlich nur sehr wenig die Verbindung zwischen dem Mantel und einer darunterliegenden Abschirmung.
Das Garn 33 kann sich im wesentlichen geradlinig entlang des Kabels parallel zu dessen Längsachse erstrecken, so daß jedes der schraubenförmig gewundenen Verstärkungselemente bei jeder seiner Windungen das Garn kreuzt. Alternativ hierzu kann das Garn 33 in entgegengesetzter Richtung zu den schraubenförmig gewundenen Verstärkungselementen schraubenförmig gewunden sein (siehe Fig. 3).
Es ist wichtig, daß sich das wasserblockierende Teil in einer beliebigen Ebene quer zu der Längsachse 21 des Kabels lediglich um einen unwesentlichen Abschnitt der inneren Peripherie des Kabels in dieser Ebene erstreckt. Da es wünschenswert ist, daß zwischen dem Mantel und einem darunterliegenden Teil des Umhüllungssystems, wie z.B. der Abschirmung, eine Klebebindung vorhanden ist, beieinträchtigt das Garn oder das Band auf diese Art und Weise lediglich einen unwesentlichen Abschnitt der Verbindungsfläche.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Kabel ist zwischen der metallischen Abschirmung 29 und den Verstärkungselementen 30-30 ein sich in Längsrichtung erstreckender wasserblockierender Streifen 35 angeordnet. Da die Verstärkungselemente schraubenförmig um die Abschirmung gewickelt sind, erstreckt sich der wasserblockierende Streifen vor dem Anbringen der Verstärkungselemente geradlinig entlang der Abschirmung. Alternativ hierzu kann er auch schraubenförmig so um den Kern gewickelt sein, daß seine Schraubenwindungen, wie bei dem Garn in Fig. 3, entgegengesetzt zu den Schraubenwindungen der Verstärkungselemente verlaufen. In diesem Fall muß darauf geachtet werden, daß der Mantel nicht vollständig von der Umhüllung isoliert wird, da eine Verbindung zwischen Mantel und Abschirmung wünschenswert ist. In der Tat wird bei einigen Anwendungen die äußere Oberfläche der Abschirmung 29 mit einem Klebemittel als Verbindung zu dem Mantel versehen. Der Schutz des Kabels vor Wasser muß erreicht werden, ohne daß die Verbindung zwischen Teilen des Umhüllungssystems beeinträchtigt wird. Bei einem Kabel mit einem äußeren Durchmesser von etwa 1,27 cm wird zwischen der Abschirmung und dem Mantel typischerweise ein Streifen mit einer Breite von etwa 0,95 cm angeordnet. Somit steht nach wie vor ein beträchtlicher Teil der Peripherie der Abschirmung für die Verbindung mit dem Mantel zur Verfügung.
Der wasserblockierende Streifen 35 kann ein Laminat umfassen, bei dem zwischen zwei Bändern ein bei Wasserkontakt aufquellendes Pulver angeordnet ist. Wie bei einer bevorzugten Ausführungsform kann es sich auch um ein wasserblockierendes Teil handeln, wie es z.B. in der zuvor erwähnten Anmeldung von C.J. Arroyo offenbart wird, die am gleichen Tag wie die vorliegende Anmeldung eingereicht wurde.
Wenn der Streifen 35 gemäß der zuvor erwähnten Anmeldung von C.J. Arroyo, die am gleichen Tag wie die vorliegende Anmeldung eingereicht wurde, hergestellt wird, umfaßt das Band ein Substrat oder einen Trägerstreifen 37 aus einem hydrophoben Material. Das Band ist zudem mit einem wasserblockierenden Material behandelt. Das behandelte Band ist vorzugsweise hydrophil. Ein hydrophiles Material ist ein Material, das eine große Affinität zu Wasser aufweist und Wasser leicht absorbiert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Streifens besteht der Substratstreifen 37 aus einem nichtgewebten Polyestergespinst, dessen Gespinststruktur zufällig angeordnete Fasern umfaßt, die vor allem an den Faserüberkreuzungen miteinander verbunden sind. Obwohl es für die Erfindung nicht notwendig ist, weist das Gespinst eine erhöhte Zugspannung auf, wenn die Fasern in dem Gespinst ein zusammenhängendes Ganzes bilden. Die Fasern können aus einem beliebigen Kunststoffharz oder aus einem anderen geeigneten Material gebildet werden, welches im wesentlichen nicht hygroskopisch ist und bei den bei der Extrusion des Mantels 32 auftretenden Temperaturen seine Form beibehält. Die Fasern der Gespinststruktur sind so angeordnet, daß Luftzellen oder Luftblasen gebildet werden.
Ein zu einer Gespinststruktur der oben beschriebenen Art geformtes Faserprodukt aus Polyethylenterephtalat ist unter dem eingetragenen Warenzeichen "Reemay" der E.I. du Pont de Nemours and Company, Incorporated in Wilmington, Del. bekannt. Die Reemay -Gespinststruktur ist von der Reemay, Inc. in Old Hickory, Tennessee, in verschiedenen Dicken und Dichten erhältlich. Die Eigenschaften von Reemay -Bänder werden in dem Bulletin R-1 mit dem Titel "Properties and Processing of Reemay Spunbonded Polyester" der E.I. du Pont de Nemours and Company, Incorporated, Wilmington, Delaware, vom März 1986 näher beschrieben.
Obwohl bei einer bevorzugten Ausführungsform ein Streifen aus einem Polyestergespinst verwendet wird, ist auch die Verwendung anderer Streifen möglich. Bei dem zu imprägnierenden Substratstreifen kann es sich beispielsweise um ein Nylongespinst, ein nichtgewebtes Glas, ein nichtgewebtes schmelzgeblasenes Polvpropylengewebe, ein Polyurethangespinst oder ein TCF-Zellulosegewebe handeln.
Eine andere wichtige Eigenschaft des Streifens 37 besteht darin, daß das Materialgewebe, aus dem der Streifen besteht, steif ist. Wenn das Material des Streifens 37 zunehmend steifer wird, ist es innerhalb gewisser Grenzen immer noch relativ einfach, das Band longitudinal um den Kabelkern 22 anzuordnen, ohne daß es Unebenheiten oder Falten aufweist. Es ist jedoch wichtig, daß das Material biegsam und schlaff genug ist, um sich an die Umrisse der Außenfläche des Kerns richtig anpassen zu können, so daß ein minimaler Umfang entsteht, auf dem der dielektrische Mantel aufgebracht wird. Als gewünschtes Resultat erhält man einen minimalen Gesamtdurchmesser für das Kabel, das damit alle notwendigen Anforderungen erfüllt.
Die Steifigkeit des Materials für den Streifen 37 wird durch eine Kombination von Faktoren, wie z.B. die Anzahl der Fasern pro Einheitsvolumen, die Dicke des Materials, die Größe der Fasern und die Menge und die Art des in dem Material verwendeten Klebemittels bestimmt. Mit zunehmender Dicke des Materials steigen offensichtlich die Materialkosten pro Oberflächeneinneit des Kabels, die bedeckt wird. Mit zunehmender Anzahl der Fasern pro Einheitsvolumen oder mit zunehmender Menge des Klebemittels nimmt die Fähigkeit des Materials ab, einen Wärmeübergang zu verhindern. Es müssen daher zumindest vier Faktoren, wie die Formbarkeit des Streifens 35, die Kosten des Streifens, die Isolationsfähigkeit des Streifens und seine wasserblockierenden Eigenschaften in Betracht gezogen und zueinander in ein ausgewogenes Verhältnis gebracht werden, um das richtige Material für ein bestimmtes Kabel auszuwählen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind bei dem Spinnfließstreifen 37 aus Polyester die thermischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften der Polyesterfasern in der Gespinststruktur so aufeinander abgestimmt, daß ein Streifen geschaffen wird, der zur Verwendung in Nachrichtenkabeln geeignet ist. Diese Eigenschaften umfassen eine relativ hohe Zugspannung, eine relativ hohe Dehnung, eine ausgezeichnete Reißfestigkeit und eine Beständigkeit gegenüber Temperaturen von bis zu etwa 204ºC.
Damit der Substratstreifen 37 bei einem Kontakt mit Feuchtigkeit aufquillt, ist der Streifen 37 mit einem geeigneten bei Wasserkontakt aufquellenden Material imprägniert, das hier als superabsorbierendes Material bezeichnet wird. Es sei daran erinnert, daß der mit einem bei Wasserkontakt aufquellenden Material imprägnierte Substratstreifen 37 mit dem Bezugszeichen 35 versehen ist.
Bei Superabsorbern handelt es sich um hydrophile Materialien, die unter Druck Wasser absorbieren und zurückhalten können, ohne daß sie sich in der absorbierten Flüssigkeit zersetzen. Siehe den Beitrag von J.C. Djock und R.E. Klern für die Absorbent Products Conference, 16.-17. November 1983, San Antonio, Texas, mit dem Titel "Review of Synthetic and Starch-Graft Copolymer Superabsorbents", der hier durch Bezugnahme aufgenommen wird. Zur Charakterisierung eines superabsorbierenden Materials werden Eigenschaften, wie z.B. die Enzymstabilität, die biologische Abbaubarkeit, die Absorptionsfähigkeit und die Aufnahmegeschwindigkeit verwendet. Bei einem der frühen Superabsorber handelt es sich um ein verseiftes Stärke-Polyacrylnitril-Pfropfcopolymer (siehe das amerikanische Patent 3,425,971). In diesem Patent werden verseifte Stärke-Polyacrylnitril-Pfropfcopolymere mit wäßrigen Basen offenbart.
Bei den zwei Hauptsuperabsorbern, die heutzutage verfügbar sind, handelt es sich um Zellulose- oder Stärke- Pfropfcopolymere und um synthetische Superabsorber. Es gibt zwei große Hauptklassen von synthetischen Superabsorbern. Dies sind die Polyelektrolyte und die Nichtelektrolyte. Die wichtigsten sind die Polyelektrolyte, die sich in vier Klassen unterteilen lassen: Polyacrylsäure-Superabsorber, Polymaleinanhydrid-Vinylmonomer-Superabsorber, Superabsorber auf Polyacrylnitrilbasis und Polyvinylalkohol-Superabsorber. Von diesen sind die Polyacrylsäure-Superabsorber und die Superabsorber auf Polyacrylnitrilbasis die verbreitesten. Wie auch bei den Zellulose-Pfropfcopolymer-Superabsorbern nimmt die Leistungsfähigkeit synthetischer Superabsorber mit zunehmendem Salzgehalt ab.
Die Klasse der Polyacrylsäure-Superabsorber umfaßt sowohl Homopolymere als auch Copolymere aus Acrylsäure und Acrylestern. Die Monomereinheiten werden normalerweise zur Erzeugung eines wasserlöslichen Polymers polymerisiert, das dann durch ionische und/oder kovalente Vernetzung wasserunlöslich gemacht wird. Die Vernetzung des Polymeren kann mittels eines mehrwertigen Kations, mittels Strahlung oder mittels eines vernetzenden Zusatzmittels durchgeführt werden. Das Absorptionsvermögen oder das Saugvermögen des Produktes wird durch die Anzahl an ionisierten Gruppen, bei denen es sich normalerweise um Carboxylate handelt, und durch die Vernetzungsdichte bestimmt.
Die Vernetzungsdichte beeinflußt nicht nur die Absorptionsfähigkeit, sondern auch die Zeit, die zum Absorbieren benötigt wird, und die Festigkeit des gebildeten Gels. Je höher die Vernetzungsdichte ist, um so stärker ist normalerweise das gebildete Gel. Die Zeit zum Erreichen der Absorptionsfähigkeit nimmt mit zunehmender Vernetzungsdichte ab. Gleichzeitig nimmt die Absorptionsfähigkeit ab.
Der Spinnfließsubstratstreifen 37 kann mit einem beliebigen wasserblockierenden superabsorbierenden Material imprägniert werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird er mit einem superabsorbierenden Material imprägniert, das aus einer wäßrigen Lösung erhalten wird, die ein Acrylatpolymermaterial umfaßt und aus Acrylsäure, Natriumacrylatfunktionalitäten und Wasser zusammengesetzt ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform umfaßt das imprägnierende Material ein Natriumsalz aus Polyacrylsäure, bei dem entweder alle Carboxylgruppen mit dem Natrium reagiert haben oder aber auch nicht. Es ist daher mit anderen Worten entweder vollständig oder nur teilweise verseift. Der Verseifungsgrad, der in einem relativ breiten Bereich liegen kann, hängt von den gewünschten Eigenschaften ab. Nach dem Imprägnieren des Substratstreifens 37 wird das superabsorbierende Material getrocknet, um auf dem Band einen Film zu erzeugen. Es ist wünschenwert, wenn der Streifen 35 mit einem Film aus dem imprägnierenden Material anstatt mit einem Pulver imprägniert wird. Das imprägnierte Band 35 weist eine Dichte von etwa 0,037 bis 0,061 kg/m² auf. Dieser Wert ergibt sich aus der Dichte des unbehandelten Bandes 37, die durch das Behandlungsmaterial zusätzlich um etwa 10 bis 80% erhöht wird.
Bei einer anderen Ausführungsform wird ein Reemat - Spinnfließband aus Polyester zur Erzeugung eines Streifens 35 mit einer wäßrigen Lösung imprägniert, die mit Wasser vermischte Acrylate und ein Acrylamid-Polymerpulver umfaßt. Der mit solch einer Zusammensetzung imprägnierte Streifen weist eine Dichte auf, die einer Erhöhung der Dichte des unbehandelten Streifens 37 um etwa 80% entspricht. Bei jeder der gerade beschriebenen Ausführungsformen besteht das Imprägniermaterial aus einer Mischung aus Wasser und einem superabsorbierenden Material. Die Mischung umfaßt etwa 4 bis 7% Feststoffe, wenn das Imprägniermittel eine wäßrige Lösung ist und aufgebracht wird.
Der Streifen 37 kann im allgemeinen mit einem Material imprägniert werden, das 1.) Polyacrylsäure, 2.) Polyacrylamid, 3.) Mischungen von 1.) und 2.) oder Salze von 1.) und 2.) oder 4.) Copolymere aus Acrylsäure und Acrylamiden und deren Salze umfaßt. Der Streifen 37 kann auch mit anderen ähnlichen oder gleichartigen Superabsorbern imprägniert werden.
Das superabsorbierende Material sollte in einer Kabel struktur vorteilhafterweise bei Kontakt mit Wasser aufguellen, um den Wasserfluß in Längsrichtung zu blockieren. Das superabsorbierende Material bildet auch ein Gel und verändert die Viskosität des eingedrungenen Wassers an dem Kontaktpunkt mit dem superabsorbierenden Material. Das Wasser wird hierdurch viskoser, so daß dem Fließen des Wassers mehr Widerstand entgegengesetzt wird. Das Fließen des Wassers in Längsrichtung entlang des Kabels von einem Eintrittspunkt aus wird demgemäß wesentlich verringert.
Der Substratstreifen 37 weist auch bestimmte Eigenschaften auf, wie z.B. eine gewisse Porosität und Dicke, die seine Eignung als wasserblockierendes Teil für ein Kabel, insbesondere für ein Nachrichtenkabel, verbessern. Es ist wichtig, daß das Band aus einem Material mit einer relativ hohen Porosität besteht. Es hat sich gezeigt, daß die wasserblockierenden Eigenschaften des Streifens 37 mit zunehmender Porosität des Bandes zunehmen. Die Porosität kann durch die Luftdurchlässigkeit in Einheiten von Cubic-Feet pro Minute bei einem bestimmten Wasserdruck gemessen werden.
Die wasserblockierenden Eigenschaften eines imprägnierten Reemay -Spinnfließstreifens aus Polyester sind ein überraschendes Resultat. Da das Reemay -Material eine relativ hohe Porosität aufweist, wäre zu erwarten, daß Feuchtigkeit sehr einfach in das Material eindringen kann. In zumindest einem Katalog, in dem ein Spinnfließband aus Polyester mit einer relativ hohen Porosität offenbart wird, wird darauf hingewiesen, daß das Band wahrscheinlich aufgrund von Oberflächenspannungen eine relativ geringe Feuchtigkeitsaufnahme aufweist. Hierdurch wird man offensichtlich davon weggeführt, das Band als wasserblockierendes Band in einem Nachrichtenkabel zu verwenden.
Die Porosität des Streifens 37 verbessert die wasserblockierenden Eigenschaften des behandelten Streifens 35. Da er so porös ist, ist er offensichtlich dazu in der Lage, eine beträchtliche Menge des imprägnierenden Materials aufzunehmen. Infolgedessen kommt das eindringende Wasser in Kontakt mit einer beträchtlichen Fläche des wasserblockierenden, imprägnierenden Materials. Zwischen dem wasserblockierenden Material und dem Wasser findet eine überraschend schnelle Reaktion statt, wodurch das wasserblockierende Material aufquillt und eine weitere Längsbewegung des Wassers entlang des Kabels verhindert.
Die Porosität des unbehandelten Streifens 37 nimmt bei einer vorgegebenen Dicke mit zunehmender Dicke ab. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Reemay -Band von Typ 2014 und weist bei 124 Pa eine Porosität von 4,1 m³/m² x s auf. Das unter der Codebezeichnung 2014 vertriebene Reemay -Band weist eine Dichte von 0,037 kg/m² und eine Dicke von 0,02 cm auf. Es wird im wesentlichen aus geraden Polyethylenterephthalatfasern gebildet. Das Reemay -Band mit der Codebezeichnung 2024 weist eine Dichte von 0,078 kg/m² und eine Dicke von 0,03 cm auf. Es besitzt bei 124 Pa eine Porosität von 1,5 m³/m² x s und ist ebenfalls aus im wesentlichen geraden Polyethylenterephthalatfasern gebildet. Das Reemay -Band mit der Codebezeichnung 2415 weist eine Dichte von 0,039 kg/m²&sub1; eine Dicke von 0,036 cm und eine Porosität von 3,6 m³/m² x s bei 124 Pa auf. Es wird aus gekräuselten Polyethylenterephthalatfasern gebildet.
Es können offensichtlich auch andere Sorten und Dicken von Reemay -Spinnfließpolyesterbänder oder andere vergleichbare Materialien verwendet werden. Materialdichten von bis zu 2 Unzen pro Squareyard (6,78 mg/cm²) sind praktische Werte. Die Dicke des Materials liegt praktisch zwischen 0,013 und 0,03 cm. Diese Werte beschränken die Erfindung in keiner Weise. Sie stellen jedoch die gegenwärtig bevorzugten Bereiche dar.
Die Porosität des Substratstreifens 35 muß gegenüber anderen Eigenschaften in einem ausgewogenen Verhältnis stehen. Da der Streifen in einem Kabel verwendet wird, ist es beispielsweise vorteilhaft, wenn der Streifen eine relativ hohe Zugspannung aufweist. Bei vorgegebener Streifenbreite nimmt die Zugspannung mit der Dicke ab. Obwohl eine größere Dicke im Hinblick auf die Zugspannung wünschenswert ist, kann eine größere Dicke zumindest bei den kommerziell erhältlichen Streifen zu einer geringeren Porosität führen. Diese zwei Eigenschaften müssen daher aufeinander abgestimmt werden, um zu einer endgültigen Dicke zu gelangen. Wie zuvor bereits erwähnt wurde, weist das bevorzugte Reemay -Band des Typs 2014 eine Dicke von 0,02 cm auf und ist daher zur Verwendung in erfindungsgemäßen Kabeln geeignet.
Die Dicke des Streifens 37 ist auch von einem anderen Standpunkt aus gesehen wichtig. Damit das Kabel durch Standardgerätschaften abgeschlossen werden kann, muß der Kabeldurchmesser innerhalb eines gewissen Bereiches liegen. Demgemäß muß die Dicke jedes Teils des Umhüllungssystems berücksichtigt werden. Die Dicke wird daher unter Berücksichtigung der Porosität und der Zugspannung festgelegt. Der Streifen 37 darf nicht zu dünn sein, da ansonsten die Zugspannung nachteilig beeinflußt wird. Er darf aber auch nicht zu dick sein, da sich dieses auf die Porosität und den Gesamtaußendurchmesser des Kabels nachteilig auswirkt.
Wie zuvor bereits erwähnt wurde, kann die Kabelumhüllung mit einem wasserblockierenden Garn anstatt mit einem imprägnierten Band umwickelt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Garn, wie es z.B. in dem amerikanischen Patent 4 366 206 offenbart wird, mit einer Steigung von etwa 22,9 cm schraubenförmig um die Abschirmung gewickelt.
In den Fig. 5 und 6 ist ein Kabel 60 mit zwei Verstärkungselementen 62-62 dargestellt, die sich im wesentlichen geradlinig entlang des Kabels erstrecken. Die Verstärkungselemente stehen in Eingriff mit einer darunterliegenden metallischen Abschirmung 64 und kreuzen periodisch einen imprägnierten schraubenförmig gewickelten Streifen 35, der schmäler ist als das Band 31 in Fig. 1. Die Abschirmung 64 umgibt ein Kernrohr 68 und einen Kern 70, der zumindest ein Übertragungsmedium 72, wie z.B. eine Lichtleitfaser umfaßt. Der Kern kann entweder.mit einem wasserfesten Material gefüllt sein oder auch nicht. Die Abschirmung 64 ist von einem Kunststoffmantel 78 umgeben. Bei dieser Anordnung wird vor dem Einführung der Abschirmung ein wasserblockierendes Band 76, wie z.B. das Band 31, um das Kernrohr gewickelt. Die äußere Bedeckung durch den Streifen 35 ist noch relativ gering, so daß die Verbindung zwischen der Abschirmung und dem darüberliegenden Mantel 78 nur relativ unwesentlich beeinflußt wird.
Bei einer alternativen Ausführungsform des Kabels gemäß den Fig. 5 und 6 erstrecken sich bei Wasserkontakt aufquellende Garne 33-33 parallel zu den Verstärkungselementen 62-62 (siehe Fig. 7 und 8). Wie in den Zeichnungen zu erkennen ist, sind jedem Verstärkungselement 62 zwei sich in Längsrichtung erstreckende, im wesentlichen geradlinig verlaufende unter Wasserkontakt aufquellende Garne 33-33 zugeordnet, die parallel zu den Verstärkungselementen sind. Jedes Garn 33 ist an einer Berührungslinie zwischen einem Teil des Umfanges des zugehörigen Verstärkungselementes und einem Teil der Peripherie der benachbarten, gewellten metallischen Abschirmung 64 eingebettet.

Claims

1. Nachrichtenkabel (20) mit folgenden Merkmalen:

ein Kern (22) weist eine Längsachse (21) und mindestens

ein Übertragungsmedium (24; 72) auf;

eine innere metallische Schutzschicht (29; 64) umschließt den Kern;

mindestens ein stangenartiges Verstärkungselement (30; 62) liegt an der Außenoberfläche der Metallschicht an; ein äußerer Mantel (32; 78) umfaßt ein Kunststoffmaterial, das mit der inneren metallischen Schicht verbunden ist, wobei mindestens ein stangenartiges Verstärkungselement teilweise in dem Kunststoffmaterial eingebettet ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Kabel weiterhin ein sich längs erstreckendes, wasserblockierendes Teil (33; 35) aufweist, das so angeordnet ist, daß es unmittelbar benachbart sowohl zur äußeren Oberfläche der inneren metallischen Schutzschicht als auch des mindestens einen stangenartigen Verstärkungselements angeordnet ist und daß das wasserblockierende Teil einen relativ kleinen Oberflächenbereich der Innenoberfläche des Kunststoffmantels bedeckt, so daß die Verbindung zwischen dem Kunststoffmantel und der inneren metallischen Schicht nicht merklich beeinträchtigt wird.

2. Kabel nach Anspruch 1, worin das wasserblockierende Teil sich geradlinig parallel zur Längsachse erstreckt.

3. Kabel nach Anspruch 1, worin sich das wasserblockierende Teil schraubenförmig um die Längsachse erstreckt.

4. Kabel nach Anspruch 1, worin das wasserblockierende Teil ein Garn (33) ist, das mit einem mit Wasser aufquellbarem Material behandelt worden ist.

5. Kabel nach Anspruch 1, worin das wasserblockierende Teil ein länglicher Streifen (35) aus Material darstellt, das bei Kontakt mit Wasser aufguillt.

6. Kabel nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die innere metallische Schutzschicht (29, 64) eine gewellte metallische Abschirmung ist,

daß das sich längserstreckende, wasserblockierende Teil ein nichtmetallisches Material umfaßt, das in Anlage mit der Außenoberfläche der Abschirmung zwischen dieser und dem Mantel angeordnet ist, und

daß das Teil mit einem wasserblockierenden Material behandelt worden ist, das bei Kontakt mit Feuchtigkeit quillt, um den Eintritt von Feuchtigkeit in den Kern und die Ausbreitung längs des Kabels zu blockieren und das eine Dicke besitzt, die im Hinblick auf Optimierung der Zugfestigkeit des Teils gesteuert ausgewählt ist, und eine Porosität besitzt, die vor der Imprägnierung relativ hoch ist.

7. Kabel nach Anspruch 6, worin das wasserblockierende Teil einen Streifen (35) aus Material darstellt, der mit einem wasserblockierenden Material behandelt worden ist und schraubenförmig um die Abschirmung gewickelt ist.

8. Kabel nach Anspruch 7, worin der Streifen ein gespinstverbundenes Polyestermaterial mit kontinuierlichen Polyesterfasern als Filamente darstellt, die zufällig verteilt angeordnet, weitgehend dispergiert und an Filamentkreuzungspunkten verbunden sind, und welches Material mit einem wasserblockierenden Material imprägniert worden ist.

9. Kabel nach Anspruch 8,

worin das wasserblockierende Material aus folgender Gruppe ausgewählt ist:

a) polyacrylische Säure,

b) Polyacrylamid,

c) Mischungen von a) und b),

d) Salze von a) und b) und

e) Copolymere von a) und b).

10. Kabel nach Anspruch 6, worin das Kabel eine Mehrzahl von Verstärkungsgliedern umfaßt, die schraubenförmig um die Abschirmung herum gewickelt sind.

11. Kabel nach Anspruch 10, worin das wasserblockierende Teil sich linear generell parallel zur Längsachse erstreckt.

12. Kabel nach Anspruch 10, worin das wasserblockierende Teil um die Abschirmung in Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Schraubwindungen der Verstärkungsglieder schraubenförmig gewunden ist.