DE9421229U1 - Elektrisches Kabel - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Kabel mit einem Mantel aus einem thermoplastischen Elastomer-Material (TPE), in welchem zumindest eine Kabelader eingeschlossen ist, welche metallische Litzen ummantelt.

Ein Kabel der beschriebenen Art ist beispielsweise aus der DE-C2-40 39 93 9 vorbekannt. Ein derartiges Kabel findet beispielsweise bei Tauchpumpen oder Motorpumpen oder bei elektrischen Schwimmschaltern Anwendung. Das Problem derartiger Anwendungsfälle besteht darin, daß das Kabel in einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, einer wässrigen Lösung oder ähnlichem angeordnet ist und sich in direktem Kontakt mit diesem Medium befindet. Infolgedessen muß das Kabel hinsichtlich des Mantelmaterials so ausgebildet sein, daß jegliche Möglichkeit einer Kontaktierung mit den stromführenden Litzen ausgeschlossen wird.

Das vorbekannte Kabel weist deshalb einen Mantel aus einem TPE-Werkstoff auf. Der Vorteil eines derart ausgebildeten Mantels liegt unter anderem darin, daß der Mantel bei hoher Flexibilität gut mit Anschlußelementen, beispielsweise Gehäusen, Kabeleinführungen etc. verbunden werden kann. Diese Verbindung kann beispielsweise durch Verschweißen erfolgen.

Bei dem vorbekannten Kabel sind, ebenso wie bei üblichen derartigen Kabeln, welche eine gute Biegbarkeit aufweisen müssen, die metallischen Litzen von einer aus Gummi gefertigten Kabelader umgeben. Diese Bauart ist jedoch bei einigen Anwendungsfällen unvorteilhaft. Zunächst ist es erforderlich, die üblicherweise aus Kupfer bestehenden metallischen Litzen oder Adern zu verzinnen. Die Verzinnung ist im Hinblick auf das Gummimaterial erforderlich. Dabei wird die

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Flexibilität des Kabels eingeschränkt, zusätzlich ist der Ver&zgr;innungs-Vorgang umweltbelastend. Gleiches gilt für das Recycling der Kabel.

Ein weiterer, wesentlicher Nachteil besteht darin, daß das Gummimaterial bei einer Beschädigung des Mantels des Kabels bis zu 35 % Wasser aufnehmen kann. Die Kabelader quillt somit auf und verstärkt die Gefahr weiterer Beschädigungen des Kabels. Zusätzlich ist eine wirksame Isolierung nicht mehr gewährleistet.

Ein weiterer Nachteil des bekannten Kabels besteht in dem geringen Temperaturbereich, in welchem dieses eingesetzt werden kann. Das Gummi-Material der Kabeladern ist lediglich in einem Bereich von 0° C bis +60° C verwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Kabel, welches insbesondere in Wasser etc. verwendbar ist, zu schaffen, welches eine hohe Biegsamkeit oder Flexibilität aufweist, die Nachteile des bekannten Kabels vermeidet und universell anwendbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kabelader aus einem thermoplastischen Elastomer-Material (TPE) gefertigt ist.

Das erfindungsgemäße Kabel zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus.

Erfindungsgemäß wird erstmals die Möglichkeit geschaffen, sowohl den Mantel als auch die Kabeladern, welche die metallischen Litzen umgeben, aus dem gleichen Material zu fertigen, nämlich aus TPE. Hierdurch ergeben sich unter anderem die folgenden Vorteile:

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Da das TPE-Material nur eine Wasseraufnahme von 5 % aufweist, wird vermieden, daß die Kabeladern aufquellen, wenn der äußere Mantel beschädigt wird. Hierdurch erhöht sich die Betriebssicherheit ganz erheblich

Das Kabel ist nicht nur hinsichtlich seines Mantels, sondern auch hinsichtlich der Kabeladern problemlos mit Anschlußelementen verschweißbar, beispielsweise mit Gehäusen, Steckern etc. Hierdurch wird die Isolation verstärkt und die Betriebssicherheit ganz erheblich erhöht.

Ein weiterer, wesentlicher Vorteil liegt darin, daß das gesamte Kabel in höchstem Maße umweltfreundlich ist. Da kein Gummimaterial eingesetzt wird, kann auf die Verwendung von Blei und Halogen vollständig verzichtet werden. Weiterhin ist keine Verzinnung der metallischen Kupfer-Litzen erforderlich, vielmehr können blanke Kupfer-Litzen verwendet werden. Bedingt durch den Aufbau der TPE-Materials, insbesondere seiner kristallinen Eigenschaften und seiner Thermostabilität ist dieses hundertprozentig wiederverwendbar, so daß sich beim Recycling der Kabel keinerlei umweltbelastende Einflüsse ergeben. Diese spezielle Konstellation führt dazu, daß das erfindungsgemäße Kabel lebensmittelecht ist, so daß sich weite Anwendungsgebiete erschließen, welche bei den bisher bekannten Kabeln in keiner Weise möglich waren.

Ein zusätzlicher, vorteilhafter Aspekt liegt in dem geringen Gewicht des erfindungsgemäßen Kabels. Dieses wiegt 30 % weniger, als das vorbekannte Kabel, so daß sich unter anderem geringere Frachtkosten ergeben, welche auch zu einer verminderten Umweltbelastung führen.

Zu erwähnen ist weiterhin der sehr große Temperaturbereich, in welchem das erfindungsgemäße Kabel eingesetzt werden kann, nämlich in einem Bereich von -40° C bis +150° C.

Im Vergleich zu den bekannten Kabeln ergibt sich erfindungsgemäß eine sehr einfache Herstellung, da keinerlei Vulkanisation erforderlich ist. Das gesamte Kabel, das heißt sowohl die Kabeladern als auch der diese einschließende Mantel können mittels eines Extruderverfahrens hergestellt werden.

Die bereits erwähnte gute Verschweißbarkeit des Materials führt dazu, daß bei der Montage des Kabels zusätzlich zu einem bereits werkseitig befestigten Bauelement, beispielsweise einem Schwimmerschalter, einem Stecker oder ähnlichem am anderen, freien Ende des Kabels eine wasserdichte Verschweißung erfolgen kann. Das Kabel kann somit, beispielsweise bei Motorpumpen oder Tauchpumpen, in einfachster Weise montiert werden, wobei ein Höchstmaß an Betriebssicherheit gewährleistet ist.

Durch die hervorragende chemische Beständigkeit des Materials des erfindungsgemäßen Kabels ergeben sich, zusätzlich zu der bereits erläuterten Lebensmittelechtheit vielfältigste Anwendungsgebiete, beispielsweise bei chemischen Anlagen, auf Baustellen, im Bereich von Kläranlagen etc.

Da es möglich ist, das TPE-Material auf eine gewünschte Härte einzustellen, kann erfindungsgemäß die Härte des Materials des Mantels unterschiedlich zu der Härte des Materials der Kabeladern ausgewählt werden. Hierdurch eröffnen sich vielfältigste Anwendungsgebiete, die bei den bisher bekannten Kabeln mit Gummi-Kabelädern nicht realisiert werden konnten.

Bezüglich weiterer Vorteile und günstigerer Herstellungsmöglichkeiten des aus einem TPE-Material bestehenden Mantels wird auf die DE-C2-4 0 39 939 Bezug genommen, um Wiederholungen zu vermeiden. Im Unterschied zu diesem vorbekannten Kabel wurde mit der vorliegenden Erfindung ein gänzlich neuer,

bisher nicht angedachter Weg beschritten, da die bekannten Kabel stets vulkanisierte, aus Gummi bestehende Umhüllungen der metallischen Litzen aufgewiesen haben. Es war bisher stets davon ausgegangen worden, daß die Gummi-Umhüllung der Litzen unumgänglich ist. Aus diesem Grunde beschreibt auch der verfügbare Stand der Technik keinerlei Anwendung von TPE-Materialien für Kabeladern.

Erfindungsgemäß kann das TPE-Material des Mantels und der Kabeladern als Compound-Gruppe auf der Basis von Block-Copolymer-Styren-Ethylenbutylen-Styren (SEBS) aufgebaut sein. Die Blockstruktur EB verleiht dem Polymer die Elastomerfunktion, während durch die plastomeren Styrengruppen thermoplastische Verarbeitungskonditionen erzielt werden. Hierdurch ergibt sich eine hervorragende Witterungs- und UV-Beständigkeit, zusätzlich zu der bereits erwähnten Wärmebeständigkeit und der guten Verformungsstabilität. Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, daß das TPE-Material eine Compound-Gruppe aus elastomeren EPDM-Partikeln aufweist, die dynamisch vernetzt und in einer thermoplastischen Polypropylen-Matrize dispergiert werden. Hierbei ergibt sich eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber vielen chemischen Substanzen. Weiterhin weist eine derartige Materialzusammensetzung eine hervorragende Ozon- und UV-Beständigkeit sowie eine ausgezeichnete Heißluftalterung bis 150° C auf. Die mechanischen Eigenschaften sind in dem bereits genannten Temperaturbereich von -40° C bis +150° C sichergestellt, weiterhin ergeben sich eine hohe Dauerermüdungsfestigkeit und ein guter Abriebwiderstand.

Die erfindungsgemäße Verwendung eines TPE-Materials (Thermoplastische Elastomere) umfaßt insbesondere TPE-Materialen mit niedriger Härte, beispielsweise thermoplastische Polyolefine (TPO), wie beispielsweise EPDM/PP oder Styrol-Block-Copolymere, wie SEBS. Bei den Polyolefinen, die die harte Phase des Materials bilden, handelt es sich zumeist um

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Polypropylen. In diese kontinuierliche, harte Phase sind mehr oder weniger stark vernetzte Elastomerpartikel auf der Grundlage von EPDM, NBR u.a. Elastomeren fein verteilt. Vom Anteil, Vernetzungsgrad und der Art der Kautschukteilchen wird unter anderem der Härtegrad und das Eigenschaftsbild des jeweiligen TPO's bestimmt.

Die S-EB-S-Materialien basieren auf einem Dreiblockpolymer, dessen Moleküle aus zwei Polysterol-Endblöcken (PS), welche mit einem Polyethylen/Polybutylen-Mittelblock (PEP) chemisch verbunden sind. Der PEB-Mittelblock stellt das Weichsegment im Molekül dar. Die PS-Endblöcke verteilen sich in der PEB-Matrix und bilden Domänen, welche als räumliche, physikalische Vernetzungsstellen für die PEB-Blöcke wirken. Das Verhältnis PS zu PEB beträgt beispielsweise 30:70. Da lediglich eine physikalische Vernetzung vorliegt, sind die Compounds thermoplastisch und mit den üblichen Verarbeitungsverfahren für Thermoplaste formbar. Durch den vollständig hydrierten PEB-Mittelblock ist der S-EB-S-Blockpolymere witterungs- und ozonbeständig. Diese Auswahl und Ausgestaltung der PEB-Materialien stellt einen wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, daß der Fachmann die Materialauswahl im einzelnen bestimmen kann.

Erfindungsgemäß kann eine hohe Flexibilität des Kabels durch eine optimale feindrähtige Kupferlitze gesteigert werden. Vorteilhaft kann auch eine Verseilung mit kurzer Schlaglänge und eine Talkumierung der Leitungsseele zur Verbesserung der Gleitwirkung und der sicheren Trennung der Kabeladern sein.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungs- und Modifikationsmöglichkeiten. Es versteht sich insbesondere, daß das

erfindungsgemäße Kabel in einer beliebigen Anzahl von Adern, beispielsweise drei-adrig oder fünf-adrig ausgebildet sein kann.

Zusammenfassend ist folgendes festzustellen:

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Kabel mit einem Mantel aus einem thermoplastischen Elastomer-Material (TPE), in welchem zumindest eine Kabelader eingeschlossen ist, welche metallische Litzen ummantelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabelader aus einem thermoplastischen Elastomer-Material (TPE) gefertigt ist.

Claims (9)

Aktenzeichen: G 94 21 229.5 RP 940301GDE-2/be Anmelder: Reichensperger, Günter 06.09.1995 Ansprüche

1) Elektrisches Kabel mit einem Mantel aus einem thermoplastischen Elastomer-Material (TPE), in welchem zumindest eine Kabelader eingeschlossen ist, welche metallische Litzen ummantelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabelader aus einem thermoplastischen Elastomer-Material (TPE) gefertigt ist.

2) Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das TPE-Material des Mantels und der Kabelader gleich ist.

3) Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das TPE-Material des Mantels und der Kabelader auf eine unterschiedliche Härte eingestellt ist.

4) Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das TPE-Material des Mantels und der Kabelader weich eingestellt ist.

5) Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das TPE-Material des Mantels und der Kabelader als Compound-Gruppe auf der Basis von Block-Copolymer-Styren-Ethylenbutylen-Styren (SEBS) aufgebaut ist.

6) Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das TPE-Material des Mantels und der Kabelader als Compound-Gruppe aus elastomeren EPDM-Partikeln, die dynamisch vernetzt und in einer thermoplastischen Polypropylen-Matrize dispergiert sind, aufgebaut ist.

7) Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel durch Extruderspritzen hergestellt ist.

8) Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Litze als blanke Kupfer-Litze ausgebildet ist.

9) Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verseilung des Kabels mit kurzen Schlaglängen und durch eine Talkumierung der Leitseele erfolgt.

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