DE4117395A1 - Steckverbindung fuer elektrisch leitende kabel - Google Patents
Steckverbindung fuer elektrisch leitende kabelInfo
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- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
- H01R4/04—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation using electrically conductive adhesives
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- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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- H01R9/03—Connectors arranged to contact a plurality of the conductors of a multiconductor cable, e.g. tapping connections
- H01R9/05—Connectors arranged to contact a plurality of the conductors of a multiconductor cable, e.g. tapping connections for coaxial cables
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- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
- Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung für elektrisch leitende
Kabel sowie deren Herstellung.
Derartige Steckverbindungen sind bekannt. So wird in der tech
nischen Informationsschrift "Macromelt® Hotmelt" der Firma Henkel
KGaA, veröffentlicht im März 1990, eine wasserdichte Steckverbin
dung mit Macromelt®-Schmelzklebstoffen beschrieben. Sie genügt im
besonderen Maße den hohen Anforderungen der Automobilindustrie:
Anders als in klimatisierten Räumen herrschen im Auto und hier
insbesondere im Motorraum für elektronische Bauteile extreme Be
dingungen. Hitze, Frost, Staub, Öl und insbesondere Spritzwasser
sind die Faktoren, die auf die elektronischen Bauteile und deren
Verbindungselemente einwirken. Um ein störungsfreies Arbeiten der
Autoelektronik zu gewährleisten, ist ein optimaler Schutz der be
treffenden Teile unerläßlich. Besonders das Eindringen von Feuch
tigkeit in die betreffenden Steckverbindungen und Kabelbäume wurde
durch die Verwendung von Macromelt® gelöst. Damit wurde nicht nur
eine 100%ige Abdichtung gegen Feuchtigkeit erhalten, sondern auch
eine hohe Wärmestandfestigkeit von mehr als 90 bis mehr als 150°C,
je nach Materialtyp, ein exzellentes Tieftemperaturverhalten von
mehr als -30°C und schließlich eine sehr gute Haftung auf unter
schiedlichen Steckergehäusen. Es wird die Herstellung eines
wasserfesten Steckers aus dem Schmelzklebstoff Macromelt®, einem
Kabel mit Kontaktstiften und einer Steckerhülse mit Hilfe eines
Holtmelt-Gerätes und eines Volumen-Dosierkopfes mit exakter
Volumen-Dosierung durch Eingießen des Schmelzklebstoffs be
schrieben. Die genannten Schmelzklebstoffe haben eine Viskosität
von 2500 bis 3200 mPa·s bei 210°C.
Die Erfindung möchte Steckverbindungen für elektrisch leitende Ka
bel zur Verfügung stellen, die einfach herzustellen sind und den
noch sicher funktionieren trotz negativer Bedingungen wie Staub,
Feuchtigkeit, Vibration und starke Temperaturunterschiede beim Ge
brauch und extreme Temperaturbeanspruchung bei der
Weiterverarbeitung.
Die Lösung ist den Patentansprüchen zu entnehmen. Sie beruht im
wesentlichen darauf, daß die Steckverbindung einen Schmelzklebstoff
mit einer Viskosität von mehr als 8000 mPa·s bei 200°C enthält.
Vorzugsweise beträgt die Schmelzviskosität 12 000 bis 60 000 mPa·s
bei 200°C, wenn sie unter Verwendung eines Brookfield-Thermocel-Vis
kosimeters vom Typ RVT mit der Spindel 27 gemessen wird. Die
besten Ergebnisse werden mit einer Viskosität von 20 000 bis 35 000 mPa·s
erhalten. Mit zunehmender Schmelzviskosität, vor allem ober
halb von 80 000, wird der Hohlraum nicht mehr reproduzierbar aus
gefüllt und die Druckdichtigkeit ist nicht mehr gewährleistet.
Unter Kabel wird eine gut isolierte und mit Schutzhüllen versehene
elektrische Leitung verstanden. Zu seiner Verlängerung und seinem
Anschluß an Geräte dienen Steckverbindungen, nämlich Stecker und
Steckerhülsen oder Kupplungen. Der Stecker ist der mit Kontakt
stiften versehene Teil der Steckverbindung und die Steckerhülse
oder Kupplung der mit den Kontakthülsen versehene Teil. Die Ver
bindung wird hergestellt, indem der Kontaktstift in die Kontakt
hülse geschoben wird.
Die Erfindung eignet sich besonders dazu, Steckverbindungen für
Koaxial-Kabel herzustellen, insbesondere für Breitbandkabelmuffen.
Das Koaxial-Kabel besteht aus einem Innenleiter, z. B. aus Kupfer
oder Aluminium, der durch Scheiben, Wände oder ein Isoliermaterial
mit geringem dielektrischem Verlust wie z. B. Polystyrol oder Kera
mik genau zentrisch im Außenleiter, z. B. aus Kupfer, Aluminium,
Messing usw. gehalten wird. Das Durchmesser-Verhältnis von Innen zu Außen
leiter bestimmt maßgeblich den Wellenwiderstand, eine wichtige
Kenngröße des Koaxial-Kabels. Die Verhältnisse innerhalb des Kabels
sollten auch bei ihrer Verbindung erhalten bleiben, insbesondere
die zentrische Anordnung. Dazu eignet sich die erfindungsgemäße
Verwendung des Schmelzklebstoffs besonders, indem er den Raum zwi
schen dem Innenleiter und Außenleiter bzw. zwischen der Außenhülse
und den Kontaktstiften bzw. Kontakthülsen vollständig ausfüllt.
Gewünschtenfalls kann der Wellenwiderstand durch Formgebung oder
Hohlräume des Schmelzklebstoffs definiert beeinflußt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 1 darge
stellt. Das Kabel (1) besteht aus einer Schutzhülle (2), einem Au
ßenleiter (3), einem Isolator (4) und einem Innenleiter (5). Die
erfindungsgemäße Steckerhülse bzw. Kupplung enthält zur Verbindung
mit dem Stecker eine Kontakthülse (6), die von dem Schmelzklebstoff
(7) von der Außenhülse (8) isoliert und zentriert gehalten wird.
Der Schmelzklebstoff für die erfindungsgemäße Steckverbindung hat
nicht nur die typische Aufgabe eines Schmelzklebstoffs, nämlich
nach dem Abkühlen aus der Schmelze zwei Fügeteile fest miteinander
zu verbinden. Im vorliegenden Fall hat er auch die Aufgabe zu
dichten, zu füllen und zu isolieren. So soll im vorliegenden Fall
nicht nur das Kabel (1) mit der Steckverbindung fest zusammengehal
ten werden, sondern darüber hinaus auch der Zugang von insbesondere
Feuchtigkeit und Staub zwischen Kabel (1) und Außenhülse (8) sowie
zwischen Kontakthülse (6) und dem isolierenden Schmelzkleber (7)
verhindert werden und der Raum zwischen der Kontakthülse (6) bzw.
dem -stift und der Außenhülse (8) formstabil und dennoch flexibel
ausgefüllt werden. Bei der Auswahl des Schmelzklebstoffs ist zu
beachten, daß er ein Isolator sein soll. Dementsprechend sind die
Beiträge der einzelnen Mischungskomponenten zu der relativen Di
elektrizitätskonstante und zu den dielektrischen Verlusten zu be
rücksichtigen, so daß insgesamt die gewünschten Werte erhalten
werden. Für den Einsatz als Breitbandkabelmuffe sollte die Dämpfung
mindestens 25 dB betragen.
Als Schmelzklebstoff eignet sich der in der DE-A-35 04 804 be
schriebene Klebstoff. Bevorzugt wird also ein Schmelzklebstoff aus
einem Gemisch aus A) 5 bis 95 Gew.-% Polyamid auf Basis von
dimerisierten Fettsäuren, aliphatischen Aminen und modifizierenden
Zusätzen einerseits sowie B) 95 bis 5 Gew.-% Copolymeren aus
Ethylen und mindestens einem der folgenden Copolymeren: inneres
Anhydrid einer ethylenisch ungesättigten Dicarbonsäure, Propylen,
(Meth)-acrylsäureestern und/oder Vinylestern mit bis zu 4 C-Atomen
in der Alkoholkomponente. Außerdem enthält der Schmelzklebstoff
noch 20 bis 60 Gew.-% - bezogen auf das Gesamtgewicht des Schmelz
klebstoffs - an weiteren Hilfsstoffen.
Davon werden für die erfindungsgemäße Steckverbindung folgende
Klebstoffe bevorzugt:
- A) 10 bis 60 Gew.-% säureterminiertes PA,
- B) 40 bis 90 Gew.-% eines Copolyethylens mit Vinylacetat, Methylacrylat oder Butylacrylat als Comonomeren.
Die Komponenten A) und B) ergänzen sich jeweils zu 100%. Außerdem
enthält der Schmelzklebstoff noch vorzugsweise 25 bis 50 Gew.-% an
Hilfsstoffen, bezogen auf das Gesamtgewicht.
Der Inhalt der DE-A-35 04 804 wird ausdrücklich zum Inhalt der
vorliegenden Anmeldung gemacht. Das gilt insbesondere für die Aus
gangsstoffe und die Herstellung der Schmelzklebstoffe.
Die erfindungsgemäßen Steckverbindungen können im wesentlichen
folgendermaßen hergestellt werden: Das abisolierte Kabel (s. zum
Beispiel Fig. 1) wird mit der Kontakthülse (6) bzw. dem Kontakt
stift verbunden (z. B. durch Löten oder Quetschen) und in die Au
ßenhülse (8) geschoben. Beides wird auf ein Gegenstück gesteckt,
also auf eine Stecker-Form, wenn eine Hülse hergestellt werden
soll. Der entstehende Hohlraum wird mit der Schmelze des Schmelz
klebstoffs unter Druck vollständig oder definiert teilweise ausge
füllt. Sie kann z. B. durch eine Ringdüse oder eine Injektionsdüse
an den Hohlraum gespritzt werden (Spritzguß). Es ist vorteilhaft,
wenn sich die Düse anfangs möglichst weit in der Außenhülse befin
det und mit zunehmender Füllung nach außen gedrückt wird.
Die erfindungsgemäße Steckverbindung genügt sogar den hohen Anfor
derungen der Breitbandkabel-Industrie. Insbesondere ist es möglich,
einen Schrumpfschlauch oder einen Schrumpfartikel über die Steck
verbindung und das Kabel zu ziehen, und ihn horizontal durch Er
wärmung auf mehr als 150°C schrumpfen zu lassen. Die Steckverbin
dungen sind bis zu einem Überdruck von mindestens 0,3 at dicht. Die
Steckerhülsen und Steckerstifte befinden sich sowohl bei der Her
stellung als auch bei normaler Benutzung auch ohne zusätzliche
Fixier-Hilfsmittel genau an der gewünschten Stelle, selbst bei
großen Steckverbindungen. Wenn allerdings so wenig Schmelzklebstoff
verwendet wird, daß die Steckerhülse bzw. die -stifte weit
herausstehen, dann kann eine zusätzliche Fixierscheibe an ihrem
Anfang nützlich sein. Trotz der hohen Viskosität gibt es keine
schädlichen Hohlräume.
Die Erfindung wird anhand folgenden Beispiels im einzelnen erläu
tert:
Das insgesamt 15 mm dicke Koaxial-Kabel hatte eine 1 mm dicke
Schutzhülle aus Polyethylen, einen Außenleiter aus Kupfer, einen
3,5 mm dicken Isolator aus Polyethylen und einen 2 mm dicken In
nenleiter aus Kupfer. Es wurde - wie in Fig. 1 dargestellt - ab
isoliert. Auf den Innenleiter wurde eine versilberte Kontakthülse
aufgesteckt. Über das Kabelende wurde eine Außenhülse aus Messing
geschraubt. Sie hatte eine Länge von 83 mm und eine Dicke von 0,8 mm.
Ihr innerer Durchmesser betrug 20 mm.
Zum Vergießen wurde der Schmelzklebstoff Macromelt® TPX 20-239
verwendet. Er wird von der Firma Henkel KGaA, Düsseldorf, ver
trieben. Seine Hauptkomponenten sind: 25 Gew.-% PA, 32 Gew.-% EVA
und 43 Gew.-% Hilfsstoffe. Er hat eine Schmelzviskosität von 21 000 mPa·s
bei 210°C, von 26 000 bei 200, von 38 000 bei 190 und von
125 000 bei 160. Die Wärmestandfestigkeit betrug 70°C.
Zur Bestimmung der Wärmestandfestigkeit werden in Anlehnung an die
Henkel-Prüfmethode WPS 68 (s. Adhäsion (1969) Heft 1) zwei 25,0 mm
breite Streifen aus flexiblem Karton überlappend (25,0 mm Überlap
pungslänge) verklebt. Die Verklebung wird mit 13,5 N (0,02 N/mm2)
belastet und in einem Umlufttrockenschrank einem Temperaturanstieg
von 5°/10 min ausgesetzt. Als Wärmestandfestigkeit wird die Tem
peratur bezeichnet, bei der sich die Verklebung noch nicht löst.
Der Hohlraum wurde mit dem oben beschriebenen Schmelzklebstoff auf
folgende Weise vergossen:
Geräte: Meltex-Auftragsgerät, Typ MX 4012, Dosierung mit Hilfe
eines Zeitsteuerungsgerätes vom Typ ES 66,
Zahnradpumpe mit einer Umdrehung von: 60 U/min,
Düsendurchmesser: 1,0 mm,
Zahnradpumpe mit einer Umdrehung von: 60 U/min,
Düsendurchmesser: 1,0 mm,
Temperatur:
Vorschmelzbereich|190°C, | |
Hauptschmelzbereich | 210°C, |
Schläuche | 220°C, |
Köpfe | 240°C. |
Druck am Auftragskopf bei geschlossenem Rücklaufventil: 60 bar,
Druckabfall während des Vergießens: 10 bis 15 bar,
Vergußmenge an Polyamid: 1,5 g,
Vorwärmung der Messinghülse auf 140 bis 150°C.
Druckabfall während des Vergießens: 10 bis 15 bar,
Vergußmenge an Polyamid: 1,5 g,
Vorwärmung der Messinghülse auf 140 bis 150°C.
Die Steckerhülse ist druckdicht bis mindestens 0,3 atü. Bei der
Weiterverarbeitung ist eine Schrumpfung bis mindestens 150°C mög
lich, auch in horizontaler Lage. Die Dämpfung lag bei 35 dB.
Es ist überraschend, daß trotz der hohen Schmelzviskosität eine
ausreichende Dichtigkeit erhalten wurde und daß trotz der niedrigen
Wärmestandfestigkeit von weniger als 85°C (im vorliegenden Fall
70°C) eine Erwärmung der Schrumpfteile auf 150°C und mehr in ho
rizontaler Lager möglich war.
Claims (7)
1. Steckverbindung für elektrisch leitende Kabel, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie einen Schmelzklebstoff mit einer Schmelzvis
kosität von mehr als 8000 mPa·s bei 200°C enthält.
2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sie einen Schmelzklebstoff mit einer Schmelzviskosität von
12 000 bis 60 000 mPa·s bei 200°C enthält.
3. Steckverbindung nach Anspruch 1 für elektrisch leitende Koaxi
al-Kabel.
4. Steckverbindung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen
Schmelzklebstoff aus einem Gemisch eines Polyamids auf der Ba
sis von dimerisierter Fettsäure, aliphatischen Aminen und mo
difizierenden Zusätzen einerseits sowie eines Copolymeren aus
Ethylen und mindestens einem der folgenden Comonomeren: inneres
Anhydrid einer ethylenisch ungesättigten Dicarbonsäure, Propy
len, Methacrylsäureestern und/oder Vinylestern andererseits,
wobei dem Gemisch 20 bis 60 Gew.-% - bezogen auf die Gesamtmi
schung - an weiteren Hilfsstoffen zugesetzt ist.
5. Steckverbindung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzklebstoff definierte
Hohlräume enthält.
6. Verfahren zur Herstellung der Steckverbindung nach mindestens
einem der Ansprüche 1 bis 5 durch Verguß des Schmelzkleb
stoffes.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man
- a) den Innenleiter (5) des abisolierten Kabels (1) mit einer Kontakthülse (6) oder einem Kontaktstift verbindet,
- b) die Außenhülse (8) über das Kabelende schiebt,
- c) eine Ringdüse mit einer Führung für die Kontakthülse (6) oder den Kontaktstift in die Außenhülse (8) einschiebt,
- d) in den so entstehenden Hohlraum Schmelze eines Schmelzklebstoffs (7) drückt;
- e) die Ringdüse wieder entfernt und
- f) die Steckverbindung abkühlt.
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