DE69219636T2

DE69219636T2 - Kabel mit Blitzschutzabschirmung

Info

Publication number: DE69219636T2
Application number: DE69219636T
Authority: DE
Inventors: Candido John Arroyo; Iii Nathan Everette Hardwick; Michael Douglas Kinard; Wing Shuen Liu; Parbhubhai Dahyabhai Patel; Walter Joseph Paucke; Phillip Maurice Thomas
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1991-02-19
Filing date: 1992-02-17
Publication date: 1997-12-04
Anticipated expiration: 2012-02-18
Also published as: EP0500296B1; KR950014327B1; CA2061365A1; EP0500296A1; JPH0580237A; DE69219636D1; US5131064A; KR920017135A; CA2061365C; MX9200664A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kabel mit einer Blitzschutzabschirmung.

Hintergrund der Erfindung

Das Übertragungsmedium eines Kabels kann durch einen Blitzeinschlag auf eine von zwei möglichen Arten oder aber auch durch beide Arten gleichzeitig beschädigt werden. Thermische Schäden, d.h. ein Verbrennen, Verschmoren oder Schmelzen der Komponenten des Umhüllungssystems, werden durch die Erhitzungseffekte des Blitzeinschlages und einen Strom verursacht, der durch die metallischen Teile des Kerns oder des umhüllungssystems zur Erde abgeleitet wird. Wenn beispielsweise eine metallische Abschirmung von einem Blitzeinschlag getroffen wird, erfolgt eine ohm'sche Erwärmung der metallischen Abschirmung, die verdampft, wenn sie die Strommenge nicht mehr führen kann. Dies führt dazu, daß benachbarte Teile, wie z. B. ein Kernrohr aus Kunststoff, weich werden oder schmelzen, so daß die sich darin befindenden Lichtleitfasern eventuell einer so starken Hitze ausgesetzt sind, daß sie beschädigt werden. Bei Erdkabeln tritt ein zweiter Schädigungsmechanismus auf, der mechanischer Natur ist und zur Zertrümmerung, zu örtlichen Verwindungen des Umhüllungssystems und zu einer großräumigen seitlichen mechanischen Deformation des Kabels führt. Dieser Mechanismus ist auf einen Explosionsstoß zurückzuführen, der manchmal auch als Dampfhammereffekt bezeichnet wird. Dieser Effekt wird durch die spontane Verdampfung des Wasser in der Erde in einem Blitzkanal auf das Kabel ausgeübt oder aber auch durch andere Effekte, die bis jetzt noch nicht verstanden werden. Zusätzlich zur Zertrümmerung können diese Explosionseffekte auch das Durchschlagen der Abschirmung verursachen und zudem bewirken, daß sich geschmolzene Metallteilchen der Abschirmung oder geschmolzene Metallteilchen anderer metallischer Elemente des Kabels in das Kernrohr bohren und dadurch Teile des Kerns schädigen. In manchen Fällen ist der thermische Schädigungsmechanismus dominierend, während in anderen Fällen ein Schutz vor dem mechanischen Schädigungsmechanismus der Schlüssel sein kann, um schädliche Einflüsse eines Blitzes auf ein Kabel zu verhindern.
Es wurde ein Blitztest entwickelt, um die Einflüsse eines Blitzeinschlages auf vergrabene Lichtleitfaserkabel zu simulieren. Dieser Test wird als FOTP-181, Lightning Damage Susceptibility Test For Fiber Optic Lables With Metallic Components) (FOTP-181 Empfindlichkeitstest gegenüber Blitzschäden für Lichtleitfaserkabel mit metallischen Komponenten) bezeichnet. Nach seiner Veröffentlichung wird der Test Teil einer Reihe von Testverfahren, die in dem Recommended Standard ANSI/EIR/TIA-455-A enthalten sind. Um einen herkömmlichen Test zu bestehen, darf eine Kabelprobe keine Beschädigung erleiden, die die Übertragung von Licht beeinflußt, wenn der Spitzenwert eines Strompulses in einem vorbestimmten Bereich liegt.
Nach der Entnahme einer Kabelprobe aus einer Testbox wird die Stetigkeit oder Durchgängigkeit der Lichtleitfasern bestimmt. Diese Messung erfolgte dadurch, daß man Licht hoher Intensität auf ein Ende einer Lichtleitfaser richtet und mittels einer physikalischen Untersuchung oder durch eine andere optische Einrichtung die Kontinuität des Lichtes am anderen Ende beobachtet. Alle Lichtleitfaser-Diskontinuitäten führen typischerweise zu einem Nichtbestehen des Tests.
Der Stand der Technik ist voll von Patenten, die sich auf Kupferkernkabel mit einem Umhüllungssystem beziehen, das Einrichtungen für einen Blitzschutz umfaßt. Ein solches Umhüllungssystem kann eine Aluminiumabschirmung umfassen, die von einer Abschirmung aus Kohlenstoffstahl umgeben ist, wobei beide Abschirmungen eine Längsnaht aufweisen. Solch ein Abschirmungssystem dient zum Schutz gegen mechanische Beschädigungen, gegen elektromagnetische Störungen und gegen Blitze.
Obgleich metallische Leiter im allgemeinen nicht für eine Übertragung in Lichtleitfaserkabeln verwendet werden, werden metallische Teile üblicherweise beispielsweise im Umhüllungssystem verwendet. Infolgedessen ist ein Blitzschutz für Lichtleitfaserkabel mit metallischen Teilen erforderlich. Aufgrund seiner relativ hohen Kapazität und der Zerbrechlichkeit der Lichtleitfasern ist ein Blitzschutz für ein Lichtleitfaserkabel, das metallische Teile umfaßt, vielleicht sogar noch schwieriger. Ein Lichtleitfaserkabel ist zudem bei der Installation typischen mechanischen Gefahren, z.B. Abrieb oder Zerguetschen, ausgesetzt. Alle Teile oder Systeme, die das Kabel für seinen Blitzschutz umfaßt, müssen zudem gegenüber einer mechanischen Schädigungen beständig sein, die sie aufgrund eines Blitzeinschlages erleiden.
Bei einem kürzlich eingeführten Blitzschutzsystem umfaßt ein Umhüllungssystem einen Kern mit zumindest einem Leiter, z. B. eine Lichtleitfaser, und mit einem Kernrohr, das eine innere metallische Abschirmung umfaßt, die eine relativ hohe Wärmekapazität und einen relativ geringen Widerstand aufweist. Die innere metallische Abschirmung ist von einer äußeren gewellten Abschirmung mit einer Längsnaht umgeben. Bei der äußeren Abschirmung handelt es sich um ein Laminat, das ein korresionsbeständiges metallisches Material mit einer relativ großer Dehnungsfähigkeit umfaßt. Die äußere Abschirmung ist mit einem Mantel verbunden oder verklebt, der ein Kunststoffmaterial umfaßt. Das korresionsbeständige metallische Material weist eine ausreichende Dicke, Ausdehnung und Zugspannung auf, damit der aus dem Mantel und der äußeren Abschirmung bestehende Schichtkörper dem Kabel einen größeren Widerstand gegenüber einem Blitzeinschlag verleiht. Es ist jedoch wünschenswert, daß das darunterliegende Kernrohr aus Kunststoff mit weniger Herstellungsschritten mit einem zusätzlichen Schutz versehen wird.
Eine Lösung für dieses Problem, bei der weniger Verfahrensschritte erforderlich sind, besteht darin, die Dicke des Kemrohres zu erhöhen oder in die Kabelstruktur Teile aus mehrlagigen Kunststoffrohren zu integrieren. Für diese Lösungen ist jedoch mehr Kunststoffmaterial erforderlich und/oder die Herstellung ist schwieriger zu steuern. Eine andere Lösung besteht darin, für das Kernrohr Materialien mit einem relativ hohen Elastizitätsmodul zu verwenden. Diese Materialien sind jedoch üblicherweise unerschwinglich in den Kosten. Sie weisen zudem hydrolytische Stabilitätsprobleme auf.
Dem Stand der Technik ermangelt es offensichtlich an einem wirtschaflichen Umhüllungsystem, das insbesondere bei Kabeln mit geringen Abmessungen, wie sie im Ortsleitungsnetz für eine Lichtleitfaser-Nachrichtenübertragung verwendet werden, einen geeigneten Blitzschutz und einen Schutz gegen mechanische Beschädigungen bietet. Erwünscht ist eine Kabelstruktur, die beständig ist gegenüber einer Zersetzung durch Blitzeinschläge. Selbstverständlich sollte das Kabel auch die gleichen anderen wünschenswerten Eigenschaften für eine Kabelumhüllung, z.B. geringe Abmessung, geringe Kosten und einfach wasserabweisende Eigenschaften, aufweisen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorstehend genannten Probleme des Standes der Technik werden durch das erfindungsgemäße Kabel gelöst. Erfindungsgemäß wird ein Kabel gemäß Anspruch 1 geschaffen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Lichtleitfaserkabels mit einer erfindungsgemäßen Sperrschicht;
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Kabel gemäß Fig.1;
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Sperrschicht, die wasserblockierende Vorkehrungen umfaßt, um sie mit wasserabweisenden Eigenschaften zu versehen;
Fig. 4 und 5 zeigen perspektivische Ansichten alternierender Sperrschichten eines erfindungsgemäßen Kabels;
Fig. 6 zeigt eine perspektive Ansicht eines anderen erfindungsgemäßen Kabels;
Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch das Kabel gemäß Fig.6.

Ausführliche Beschreibung

Fig. 1 und 2 zeigen ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 20 versehenes Nachrichtenkabel, das eine Längsachse 21 aufweist. Das Nachrichtenkabel 20 umfaßt einen Kern 22, der in einem rohrförmigen Kunststoffteil 23 angeordnet ist, das häufig auch als Kernrohr bezeichnet wird. Der Kern 22 umfaßt eine oder mehrere Lichtleitfasern 24-24. Das rohrförmige Teil 23 ist mit einer Füllmasse 25 gefüllt, wie sie in dem US-Patent 4 701 016 offenbart wird.
Das Kabel 20 umfaßt auch ein Umhüllungssystem, das mit dem allgemeinen Bezugszeichen 30 versehen ist. Das Umhüllungssystem 30 umfaßt ein gewelltes metallisches Abschirmungsystem 32, ein oder mehrere Verstärkungselemente 34-34 und einen äußeren Kunststoffmantel 36. Das Abschirmungssystem kann mit dem Mantel 36 verbunden sein. Ein solches Kabel wird in dem gemeinsam übertragenen US-Patent 4 765 712 (RE33,459) vom 27. November 1990 offenbart und beansprucht.
Zwischen der metallischen Abschirmung 32 und dem rohrförmigen Teil 23 ist eine sich in Längsrichtung erstreckende Sperrschicht angeordnet, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 40 versehen ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Sperrschicht 40 ein Band 41 (siehe Figur 3), das als Blitzschutz für den Kabelkernen 23 dient.
Das Band 41 stellt eine wirksame thermische Sperre dar, um den radial in den Kern des Kabels 20 verlaufenden thermischen Wärmeübergang zu verzögern. Das Band 41 dient nicht nur als thermische Barriere, sondern auch als mechanische Barriere, durch die die durch den zuvor beschriebenen Dampfhammereffekt beschriebene Beschädigung des Lichtleitfaserkerns verringert wird. Das Band bewirkt auch, daß das Umhüllungssystem eine höhere Zugsteifigkeit aufweist, durch die Beschädigungen des Faserkerns weiter verringert werden, da sie einen größeren Widerstand gegen plötzliches Verbiegen des Kabels in der Nähe eines Blitzeinschlages durch die Druckwelle bietet.
Das Band 41 ist durch eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit und ein entsprechend geringes Wärmeableitvermögen gekennzeichnet, so daß es einen Widerstand gegenüber dem Übergang von Wärmeenergie bildet, die durch ein Blitzeinschlag in der metallischen Abschirmung 32 erzeugt wird, wenn der durch ein Blitzeinschlag erzeugte Strom durch die metallische Abschirmung nicht rasch genug abgeleitet oder verteilt wird. Die Wärmeleitfähigkeit der Sperrschicht 40 liegt zwischen etwa 0,0004186 und 0,02 Joule cm/cm² s ºC (0,0001 bis 0,05 cal cm/cm² s ºC).
Das Band 41 muß nicht nur durch eine ausreichend hohe thermischer Beständigkeit gekennzeichnet sein, sondern es muß auch mechanische Eigenschaften aufweisen, die verhindern, daß das Kernrohr zerbricht oder so stark deformiert wird, das die Bestandteile des Kerns beschädigt werden. Die mechanischen Eigenschaften müssen auch so beschaffen sein, daß der Durchgang von Teilchen der Abschirmung oder von anderen metallischen Komponenten des Umhüllungssystems durch das Band erschwert wird, die durch einen Blitzeinschlag in die Sperrschicht 40 geschleudert werden. Das Band 41 muß somit ausreichend dicht sein, so daß Teilchen mit einer ausreichenden Größe, die zu einer sich nachteilig auswirkenden Beschädigung der Kembestandteile führen können, im wesentlichen nicht durch das Band hindurchtreten können. Diese Eigenschaften lassen sich mit einem kontinuierlich gewebten oder verseilten wärmebeständigen Band mit relativ hoher Festigkeit erreichen. Auf jeden Fall sollten Durchgangsöffnungen durch die kontinuierliche Struktur oder zwischen benachbarten Litzen oder Fasern ausreichend klein sein, um zu verhindern, daß Teilchen der Abschirmung oder andere metallische Teile der Abschirmung durch die Sperrschicht und das Kernrohr hindurch in Eingriff mit den Lichtleitfasern in dem Kern gebracht werden. Bei einigen Materialien, aus denen das Band bestehen kann, lassen sich diese Eigenschaften der Sperrschicht durch ein Ersatzparameter, d.h. die Luftdurchlässigkeit, charakterisieren. Die Luftdurchlässigkeit eines Materials ist als die bei einer vorgegebenen Druckdifferenz durch ein Material strömende Luftmenge definiert (ANSI/ASTN D737-75).
Das Band 41 muß auch durch eine relativ hohe Erweichungstemperatur gekennzeichnet sein, so daß es bei dem mit einem Blitzeinschlag verbundenen anfänglichen Temeraturenanstieg nicht seine mechanische Festigkeit verliert. Es muß auch einen ausreichend hohen elektrischen Widerstand aufweisen, so daß durch die Sperrschicht nicht unmittelbar ein Blitzschlag auf die Sperrschicht angezogen wird. Zudem muß die Zugfestigkeit des Bandes in Längsrichtung ausreichend hoch sein, um zu verhindern, daß sich das Kernrohr so stark biegt, daß es zerbricht oder sich übermäßig stark deformiert. Das Band muß auch bei relativ hohen Temeraturen, wie sie für die Sperrschicht bei einem Blitzeinschlag zu erwarten sind, eine ausreichende Festigkeit in allen Richtungen aufweisen.
Das Band 41 kann aus einem gewebten Glasmaterial bestehen. Es hat sich auch gezeigt, daß ein anorganisches zellulares Material, z. B. eine Aramidfaser, als Material für das Band 41 geeignet ist. Das Band kann zudem aus Kohlenstoffasern bestehen. Bei anderen Ausführungsformen kann das Band 41 ein beschichtetes Polymermaterial mit einer relativ hohen Festigkeit, z. B. ein KEVLAR-Material, umfassen, das gewebt oder verseilt sein kann. Das Band kann auch ein wärmebeständiges Nadelfilzmaterial mit einer relativ hohen Festigkeit, z. B. KEVLAR-Material, oder auch ein anderes geeiguetes Kunststoffmaterial umfassen. Wichtig ist hierbei die thermische Wärmebeständigkeit des Bandes 41 in Verbindung mit seiner mechanischen Beständikeit bei höheren Temperaturen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform werden diese Anforderungen von einem Band 41 erfüllt, das aus einem Glasgewebe besteht. Bei einem Glasgewebe handelt es sich um ein Gewebe aus Glasgarn, das an Ort und Stelle verwebt wurde. Glasgarn, das hier als Wärmesperre geeignet ist, weist eine Wärmeleitfähigkeit von 0,0004186 Joule cm/cm² s ºC (0,0001 cal cm/cm² s ºC) auf (die Wärmeleitzahl beträgt etwa 0,004 cm²cm/s), während seiner Erweichungstemperatur höher ist als etwa 700 ºC und sein spezifischer elekrischer Widerstand im Bereich zwischen etwa 10,15 und 10,16 Ohm cm liegt. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Glassperrschichtband 41 durch eine Luftdurchlässigkeit von 0,20 bis 0,35 m³/m² 5 bei 124 Pa gekennzeichnet. Diese Luftdurchlässigkeit ist ausreichend, um zu verhindern, daß Teilchen durch das Band hindurchtreten, die groß genug wären, um das Kernrohr und/oder die Lichtleitfasern zu beschädigen. Das Band 41 ist typischerweise so um das Kernrohr gewickelt, daß ein sich in Längsrichtung überlappender Saum entsteht. Bei der bevorzugten Ausführungsform weist das Band eine Dicke von etwa 0,017 cm auf.
Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Fasern, aus denen das Band besteht, durch eine Erweichungstemperatur von mehr als etwa 700 C und einer Zugfestigkeit bei Raumtemperatur von zumindest 1,4 GPa gekennzeichnet. Die vollständige Glasbandstruktur weist typischerweise eine Bruchfestigkeit in Längsrichtung von zumindest 420 N pro cm der Dicke auf, während die Bruchfestigkeit in Querrichtung zumindest 350 N pro cm der Dicke beträgt.
Bei einer anderen Ausführungsform kann die Sperrschicht 40 mehrere Materialstränge der zuvor bereits beschriebenen Art umfassen, die auf einem Band zusammengehalten werden, das um das Kernrohr gewickelt wird. Diese Materialstränge müssen durch thermische und mechanische Eigenschaften gekennzeichnet sein, wie sie zuvor beschrieben wurden. Sie müssen zudem so angeordnet sein, das sie für Teilchen, die ausreichend groß sind, um die Lichtleitfaser in dem Kern beschädigen zu können, eine Sperre für einen Durchgang in Richtung auf den Kern bilden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform muß das Kabel 20 auch Vorkehrungen oder Einrichtungen umfassen, um einen Wasserfluß in Längsrichtung entlang des Kabels zu verhindern.
Wie zuvor bereits erwähnt wurde, kann der Kern selbstverständlich mit einem fettartigen Material gefüllt sein. Bekanntermaßen bietet ein Füllmaterial in dem Kern allein nicht ausreichend Schutz für das Kabel. Das Umhüllungssystem umfaßt wünschenswerter Weise Vorkehrungen oder Einrichtungen, um den Wasserfluß in Längsrichtung zu unterbinden s. das US-Patent 4 815 813). Vorteilhafterweise bildet die Sperrschicht 40 des Kabels 20 nicht nur einen Blitzschutz, sondern sie weist auch wasserabweisende Eigenschaften für das Umhüllungssystem auf. Bei der bevorzugten Ausführungsform der in Figur 4 dargestellten Sperrschicht umfaßt die sich in Längsrichtung erstreckende Sperrschicht 40 ein Glasgewebeband 41, das zwischen zwei Bändern 44-44 schichtweise angeordnet ist. Zwischen den Bändern 44-44 und dem mittleren Band 41 ist ein superabsorbierendes Material, z. B. ein superabsorbierendes Pulver 46, angeordnet. Die Gesamtdicke der Laminatstruktur beträgt etwa 0,036 cm. Superabsorbierendes Pulver, das zur Verwendung für die Sperrschicht 40 geeignet ist, ist im Stand der Technik wohlbekannt. Die Luftdurchlässigkeit einer solchen Sperrschicht liegt bei 124 Pa im Bereich zwischen 0,006 und 0,08 m³/m² s.
Bei der bevorzugten Ausführungsform umfassen die Bänder 44 jeweils ein nichtgewebtes Polyester-Fließ, und eine gewebte Struktur, die zufällig angeordnete Fasern umfaßt, die hauptsächlich an der Kreuzungspunkten der Fäden miteinander verbunden sind. Obgleich dies für die vorliegende Erfindung nicht erforderlich ist, verleiht die Kontinuität oder Durchgängigkeit der Fasern des Gewebes dem Gewebe eine höhere Zugfestigkeit. Die Fasern können aus einen beliebigen Kunststoffharz oder aus einem anderen geeigneten Material bestehen, das im wesentlichen nicht hygkroskopisch ist und bei der der Extrusion des Mantels 36 auftretenden Temperaturen seine Form beibehält. Die Fasern der Gewebestruktur sind so angeordnet, daß Luftzellen oder Taschen gebildet werden.
Ein Faserprodukt aus Polyäthylenterephthalat, aus dem eine Gewebestruktur der oben beschriebenen Art gebildet wird, ist unter der eingetragenen Marke "Reemay" von E.I. Du Pont de Nemouts and company, Incorporated in Wilmington, Del. bekannt. Reemay Gewebestruktur ist gegenwärtig in unterschiedlichen Dicken und Dichten von Reemay, Inc in Old Hichory, Tenn. erhältlich. Die Eigenschaften von Reemay- Bändern werden zudem in dem Bulletin R-1 vom März 1996 mit dem Titel "Properties and Processing of Reemay Spunbonded Polyester" von E.I. Du Pont de Nemours and Company, Incorporated, Wilmington, Delaware beschrieben.
Alternativ hierzu kann die Sperrschicht ein Laminat 47 (siehe Figur 5) umfassen, das ein zentrales wärmebeständiges Band 41 und zwei Bänder 48-48 umfaßt, die ihrerseits jeweils wiederum ein Trägerband umfassen, das aus einem Material, wie z. B. einer Reemay-Gewebestruktur, besteht, die mit einem superabsorbierenden Material imprägniert wurde. Ein solches imprägniertes Band wird in dem US-Patent 4 867 526 beschrieben.
Als weitere Alternative kann die Sperrschicht 40 ein Band 41 mit der erforderlichen Wärmeleitfähigkeit und mechanischen Festigkeit und den benötigten Sperrschichteigenschaften umfassen, das auf seinen zwei Hauptoberflächen jeweils mit einer Beschichtung aus einem superabsorbierenden Material versehen ist. Bei dieser Anordnung kann die Beschichtung aus superabsorbierendem Material auf den Hauptoberflächen des Bandes 40 jeweils eine Dicke von etwa 0,003 cm aufweisen, wobei das Band 40 eine Dicke zwischen 0,018 und 0,023 cm besitzt. Bei den superabsorbierenden Materialien, die für erfindungsgemäße Kabel geeinget sind, handelt es sich um hydrophile Materialien, die unter Druck Wasser absorbieren und speichern können, ohne das sie sich in der absorbierten Flüssigkeit zersetzen. (Siehe den Artikel "Peview of Syntethic and Starch- Graft Copolymer Superabsorbents" von J.C. Djock und R.E. Klern, der für die Absorbent Products Conf erence in Sankt Antonio, Texas, 16. bis 17. November 1983 vorbereitet wurde und hier durch Bezugnahme aufgenommen wird). Eines der ersten superabsorbierenden Materialien war ein verseiftes Polyacrylnitrilstärke-Pfropfcopolymer (siehe das amerikanische Patent Nr. 3,425,971). Das obengenannte Patent offenbart verseifte Polyacrylnitrilstärke-Pfropfcopolymere auf wässriger Basis (s. auch die US-Patente 4 090 998; 4 127 066 und 4 511 477).
Bei den zwei wichtigsten superabsorbierenden Materialien, die heutzutags erhältlich sind, handelt es sich um Cellulose-Copolymere oder um Stärke-Pfropfcopolymere und um synthetische superabsorbierenden Materialien. Die zwei wichtigsten Hauptklassen von synthetischen superabsorbierende Materialien sind Polyelektrolyte und Nichtelektrolyte. Die Polyelektrolyte sind die wichtigsten von diesen. Sie lassen sich im allgemeinen in vier Klassen einteilen. Superabsorbierende Polyacrylsäure-Materialien, superabsorbierende Polymaleinanhydrid-Vinylmonomer- Materialien, superabsorbierende Materialien auf Polyacrylnitrilbasis und superabsorbierende Polyvinylalkohol - Materialien. Am weitestes verbreitet von diesen Materialien sind Polyacrylsäure und superabsorbierende Materialien auf Polyacrylnitrilbasis.
Die Polyacrylsäureklasse der superabsorbierenden Materialien umfaßt sowohl Homopolymere als auch Copolymere aus Acrylsäure und Acrylesther. Überlicherweise werden die Monomere polymerisiert, so daß ein wasserlösliches Polymer entsteht, das durch ionische und/oder covalente Vernetzung unlöslich gemacht wird. Das Absorbtionsvermögen des Produktes ist durch die Anzahl an ionisierbaren Gruppen, bei denen es sich üblicherweise um carboxylate handelt, und durch die Vernetzungsdichte bestimmt.
Die Vernetzungsdichte beeinflußt nicht nur das Absorbtionsvermögen, sondern auch die Zeit, die zum Absorbieren erforderlich ist, und die Festigkeit des gebildeten Geis. Im allgemeinen ist das gebildete Gel um so fester, je höher die Vernetzungsdichte ist. Die Zeit bis zum Erreichen der Absorptionskapazität nimmt mit zunehmender Vernetzungsdichte ab, während die Absorptionskapazität ebenfalls abnimmt.
Zudem können die Bänder 48 jeweils imprägniert sein, oder das Band 40 kann mit einem beliebigen von mehreren wasserabweisenden superabsorbierenden Materialien beschichtet sein. Bei einer Ausführungsform ist das Band mit einem superabsorbierenden Material beschichtet, das man aus einer wässrigen Lösung erhält, die ein Acrylatpolymermaterial umfaßt, das sich mit Acrylsäure, Natriumacrylatfunktionalitäten und Wasser verbindet. Bei einer Ausführungsform umfaßt das impragnierende Material Natriumsalz der Polyacrylsäure, in der alle Carboxylgruppen mit Natrium reagiert haben oder aber auch nicht. Nach dem Imprägnieren des Bandes 48 wird das superabsorbierende Material getrocknet, um auf dem Band ein Film zu erzeugen. Es ist wünschenswert, wenn das Band 48 anstatt mit einem Pulver mit einem Film aus imprägnierendem Material imprägniert wird.
Bei einer anderen Ausführungsform wird ein Reemay- Polyester-Spinnfließband zur Schaffung eines Bandes 48 mit einer wässrigen Lösung imprägniert, die aus mit Wasser vermischtem Acrylat und Acrylamid-Polymerpulver besteht. Das mit dieser Verbindung impragnlerte Band 48 besitzt eine Dichte, die einer Zunahme entspricht, die etwa so hoch ist wie 80% der Dichte des unbehandelten Bandes. Bei den eben beschriebenen Ausführungsformen besteht das Imprägniermaterial aus einer Mischung aus Wasser und einem superabsorbierenden Material, wobei die Mischung etwa 4-7 % Feststoff umfaßt, wenn das imprägnierende Material eine wässrige Lösung ist und aufgebracht wird.
Das Band 48 kann im allgemeinen mit folgenden Materialien imprägniert werden:
1. ein Material, das Polyacrylsäure umfaßt;
2. ein Material, das Polyacrylamid umfaßt;
3. Mischungen aus 1 und 2 oder Salze hiervon und
4. Copolymere aus Acrylsäure und Acrylamid und Salze hiervon sowie andere entsprechende Materialien.
Es ist anzunehmen, daß die Kombination aus einem Sperrschichtband gegen Temperatureinrichtungen, das zusammen mit wasserblockierenden Bändern schichtweise angeordnet ist, syner-gistische Effekte bezüglich des Blitzschutzes für das Kabel 20 hervorruft. Da das Laminat dicker oder massiger ist als das Band 41 der Hitzesperrschicht, bildet es eine bessere Pufferschicht, die eine bessere Isolation der Lichtleitfaser im Kern gegenüber den durch den Dampfhammereffekt hervorgerufenen mechanischen Verformungen gewährleistet.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Kabel geschaffen, das ein Teil aufweist, das sowohl durch einen verbessrten Blitzschutz als auch durch wasserabweisende oder wasserblockierende Eigenschaften für das Kabel gekennzeichnet ist. Diese beiden Vorteile ermöglicht ein sich in Längsrichtung erstreckendes Teil, das aufgebracht werden kann, wenn der in einem rohrförmigen Teil angeordnete Kabelkern ein Fließband durchläuft. Der Kabeldurchmesser wird somit nicht übermäßig erhöht. Zudem hat man die Kosten im Griff.
Die Zugfestigkeit der Schicht für die Hitzesperre ist ebenfalls wichtig. Es hat sich gezeigt, daß die Bruchfestigkeit bei der bevorzugten Ausführungsform, bei der ein Glasgewebe mit zwei Polyester-Spinnfließbändern 44-44 schichtförmig angeordnet ist, akzeptabele 350 N pro cm der Dicke beträgt. Zwischen dem Glasgewebe und den Bändern ist hierbei superabsorbierendes Pulver angeordnet.
Es hat sich gezeigt, daß das oben beschriebene Kabel 20 sowohl die Industrietests für einen Blitzschutz als auch die Industrietests zur Überprüfung der wasserabweisenden Eigenschaften besteht. So erfüllen Proben des Kabels 20 beispielsweise die höchsten Anforderungen der von der Industrie akzeptierten Kriterien.
Ein anderes erfindungsgemäßes Kabel ist in den Figuren 6 und 7 dargestellt, in denen es mit dem allgemeinen Bezugszeichen 50 versehen ist. Das Kabel 50 umfaßt ein Kern 52, der eine oder mehrere (nicht dargestellte) Lichtleitfasereinheiten oder einen Stapel aus Lichtleitfaserbändern 54-54 umfassen kann, der in einem rohrförmigen Teil 56 aus Kunststoff angeordnet ist. Das rohrförmige Teil 56 ist von einer metallischen Abschirmung 60 und einem Kunststoffmantel 62 umgeben. Ein Verstärkungssystem umfaßt zwei sich in Längsrichtung erstreckende Verstärkungselemente 64-64.
Eine in Längsrichtung gewickelte Sperrschicht 66 verleiht dem Kabel 50 einen besseren Blitzschutz. Die Sperrschicht 66 ist durch die gleichen Eigenschaften wie die Sperrschicht 40 gekennzeichnet. Bei der Sperrschicht 66 kann es sich um ein Laminat der oben beschriebenen Art handeln. Sie kann selbst aber auch mit einem superabsorbierenden Material imprägniert sein.

Claims

1. Nachrichtenkabel (20), das mit einem geeigneten Blitzschutz versehen ist und folgende Teile umfaßt: ein

Kern (22) mit zumindest einem Übertragungsmedium (24); ein um den Kern (22) angeordneter Kunststoffmantel (36) und eine den Kern (22) umgebende kontinuierliche metallische Abschirmung (32), die zwischen dem Kern (22) und dem Mantel (36) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß um den Kern (22) eine Sperrschicht (40) angeordnet ist, die sich zwischen dem Kern (22) und der kontinuierlichen metallischen Abschirmung (32) befindet und ein Band (41) umfaßt, das einen so hohen spezifischen elektrischen Widerstand aufweist, daß ein Blitzschlag durch das Band (41) nicht direkt zu der Sperrschicht (40) angezogen wird, und dessen Erweichungstemperatur ausreichend hoch ist, damit es bei dem mit einem Blitzschlag verbundenen anfänglichen Temperaturanstieg nicht seine mechanische Festigkeit verliert, wobei die Wärmeleitfähigkeit des Bandes zwischen etwa 0,0004 und 0,02 J cm/cm²x s XºC (0,0001 bis 0,005 cal x cm/cm² x s x ºC) liegt, während seine Luftdurchlässigkeit bei 124 Pa etwa 0,20 bis 0,36 m³/m² beträgt.

2. Kabel nach Anspruch 1, wobei das Band (41) aus Materialsträngen besteht, deren Zugfestigkeit jeweils in der Größenordnung von zumindest etwa 1,4 GPa liegt.

3. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Band (41) ein Glasgewebe umfaßt.

4. Kabel nach Anspruch 2, wobei das Band der Sperrschicht durch eine Erweichungstemperatur oberhalb von 700 ºC, eine Bruchfestigkeit in Längsrichtung von zumindest etwa 420 Newton pro cm der Dicke und eine Bruchfestigkeit in Querrichtung von zumindest etwa 350 Newton pro cm der Dicke gekennzeichnet ist.

5. Kabel nach Anspruch 1, wobei das Kabel auch ein sich in Längsrichtung erstreckendes rohrförmiges Teil (23) umfaßt, das zwischen dem Kern (22) und der Sperrschicht (40) angeordnet ist.

6. Kabel nach Anspruch 1, wobei die Sperrschicht noch Vorkehrungen umfaßt, um sie mit wasserabweisenden Eigenschaften zu versehen.

7. Kabel nach Anspruch 1, wobei die Sperrschicht aus einem gewebten Glasband (41) besteht, während das erstgenannte Band aus einem nichtgewebtem Polyester-Spinnvlies (44) besteht, und wobei zwischen dem Glasband (41) und dem Polyester-Spinnvlies (44) ein superabsorbierendes Pulver (46) angeordnet ist.

8. Kabel nach Anspruch 1, wobei die Sperrschicht aus einem relativ hochtemperaturbeständigen Band (41) und aus einem relativ porösen Band (48) besteht, das mit einem superabsorbierenden Material imprägniert ist.

9. Kabel nach Anspruch 1, wobei das Band (48) mit einem superabsorbierenden Material imprägniert ist und ein Polyester-Spinnvlies umfaßt, das zusammenhängende Polyesterfasern umfaßt, die zufällig angeordnet, sehr stark verteilt und an Faserverbindungsstellen miteinander verbunden sind.