EP2224458A2 - Electric cable - Google Patents

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EP2224458A2
EP2224458A2 EP09015454A EP09015454A EP2224458A2 EP 2224458 A2 EP2224458 A2 EP 2224458A2 EP 09015454 A EP09015454 A EP 09015454A EP 09015454 A EP09015454 A EP 09015454A EP 2224458 A2 EP2224458 A2 EP 2224458A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
conductor
electrical cable
polytetrafluoroethylene
cable according
ptfe
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09015454A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP2224458A3 (en
Inventor
Wolfgang Dlugas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HEW Kabel GmbH and Co KG
Original Assignee
HEW Kabel GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by HEW Kabel GmbH and Co KG filed Critical HEW Kabel GmbH and Co KG
Publication of EP2224458A2 publication Critical patent/EP2224458A2/en
Publication of EP2224458A3 publication Critical patent/EP2224458A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02—Disposition of insulation
    • H01B7/0208—Cables with several layers of insulating material
    • H01B7/0216—Two layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06—Insulating conductors or cables
    • H01B13/14—Insulating conductors or cables by extrusion
    • H01B13/141—Insulating conductors or cables by extrusion of two or more insulating layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/44—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
    • H01B3/443—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from vinylhalogenides or other halogenoethylenic compounds
    • H01B3/445—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from vinylhalogenides or other halogenoethylenic compounds from vinylfluorides or other fluoroethylenic compounds

Definitions

  • the present invention relates to an electrical cable with a conductor enclosing insulation of polytetrafluoroethylene.
  • Cables of the generic type are well known, which applies both to such designs that serve the transmission of electrical energy, as well as those versions that are assigned as coaxial cable to the field of electrical data transmission. Described are power cables of the generic type, for example in the EP-PS 0489 752 as well as in the state of the art mentioned there, where it comes to provide flexible, resistant to aggressive media insulation for the inner conductor.
  • the conductor insulation here consists of a microporous polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • the disadvantage here is that the PTFE insulation during the other steps in the operation, when laying or mounting so executed cable relative to the enclosed electrical conductor can perform a relative movement, which is very hindering, for example, in a packaging of such cables.
  • the PTFE insulation is bonded to the surface of the enclosed electrical conductor.
  • This purpose is served by a heat processable fluoropolymer, such as a tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP) or also a tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (TFA / PFA) or similar fluoropolymers.
  • FEP tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer
  • TSA / PFA tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer
  • the invention is therefore based on the object, in such cables, energy or data cables, the insulation is preferably made of a compact polytetrafluoroethylene matrix to ensure high adhesion of this material on the conductor surface even under extreme external conditions.
  • the polytetrafluoroethylene insulation consists of two individual layers, of which the first layer located directly on the conductor consists of a modified by a thermoplastic polymer polytetrafluoroethylene. This prevents any slipping out of the metallic conductor from the surrounding envelope even at high tensile forces. This applies both to the further processing of this cable, as well as for transport or installation or confection where it matters, after settling the insulation over the metallic conductor along a defined conductor length, for example, plug or other terminal equipment.
  • the two individual layers of the insulation of the cable constructed according to the invention can advantageously consist of concentric shaped bodies which are both extruded together onto the conductor.
  • An advantageous variant of the invention consists in that the two individual layers are concentric tape windings.
  • the winding band of the individual layers has a plano-convex cross-sectional shape, which is determined by a curved upper and a substantially straight lower boundary line.
  • thermoplastic material also for the mixture component.
  • This can e.g. be thermoplastically deformable fluoropolymers, such as on the basis of polyvinylidene fluoride and polytrifluorochloroethylene, or of thermoplastic copolymers of vinylidene fluoride and trifluorochloroethylene.
  • fluoropolymers based on copolymers of tetrafluoroethylene with ethylene, hexafluoropropylene and perfluoro (alkylvinyl) ethers having perfluoroalkyl radicals of 1 to 10 carbon atoms, in particular with perfluoro (propylvinyl) ether.
  • alkylvinyl alkylvinyl
  • perfluoro (alkylvinyl) ethers having perfluoroalkyl radicals of 1 to 10 carbon atoms, in particular with perfluoro (propylvinyl) ether.
  • PTFE mixture components suitable for the invention may be a polysulfone, a polyetherimide or a polyethersulfone, but also a polyetherketone (PEK).
  • PEK polyetherketone
  • a polyetheretherketone (PEEK) can find an advantageous application when it is added as a mixing component to the PTFE in an amount of, for example, 10 to 15% by weight.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention results when the polytetrafluoroethylene mixture component as a polyphenylene sulfide (PPS) in an amount of 10-15 wt.% Is added.
  • PPS polyphenylene sulfide
  • This material is characterized mainly by a high mechanical strength and dimensional stability in the heat, by a low moisture absorption and by a high resistance to attack by chemicals.
  • the PPS is particularly suitable, together with the predominant PTFE component, to ensure a permanently wear-resistant insulation of an electrical conductor.
  • the envelope of the conductor of an electrical cable is constructed in two layers. It is essential for the invention that the two layers are non-positively and positively connected with each other, so form a compact unit.
  • the invention provides a method for Production of an envelope in which first of all a PTFE powder and a lubricant or lubricant by so-called paste extrusion, a cylindrical molded body is produced with a central bore.
  • the polytetrafluoroethylene of the two layers is sintered in continuation of the invention after the extrusion of the two moldings on the conductor at the same time, wherein the melting or melting by the temperature increase during the sintering process thermoplastic polymer forms adhesive bridges to the outer peripheral surface of the conductor.
  • thermoplastic polymer forms adhesive bridges to the outer peripheral surface of the conductor.
  • the wall thickness of the second layer of polytetrafluoroethylene modified by admixture of a thermoplastic polymer will be about 10-60% of the wall thickness of the entire PTFE coating of the electrical conductor. This also applies to the proposed variant of the invention, in which the individual layers of the insulation consist of concentric tape windings.
  • the preparation of a cable according to the invention proceeds in such a way that the conductor is first wrapped with one or more layers of a non-sintered strip produced from a polymer mixture of PTFE powder and a thermoplastic polymer and lubricants or lubricant by paste extrusion followed by belt forming ,
  • a winding tape made of polytetrafluoroethylene by paste extrusion and subsequent tape forming is expressly to the own older application DE 102 01 833 A1 Referenced.
  • the proportion of conductive fillers in polytetrafluoroethylene, which is present in powder form as starting material 1.5 to 30 wt.%, Preferably 2 to 20 wt.%, Amount.
  • Suitable conductive fillers for this purpose are, for example, carbon blacks, graphite, metal oxides or the like.
  • the cable 1 shown in the figure consists of the electrical conductor 2 of a plurality of stranded or twisted individual wires. Depending on the application, this can be nickel-plated or silver-plated copper wires.
  • the electrical conductor 2 is coated with an inner PTFE sheath 3 and an outer PTFE sheath 4, wherein the PTFE of the sheath 3 is modified by admixing a thermoplastic, highly heat-resistant polymer to PTFE powder prior to paste extrusion.
  • both sheaths 3 and 4 are permanently positive and non-positively connected to the electrical conductor 2.
  • the outer surface of the electric cable 1 according to the invention is self-contained and smooth.
  • the stranded copper wires of the conductor 2 are heat-resistant and protected against external aggressive media securely fixed by the mechanically strong envelope made of PTFE.
  • the cable 1 is suitable for a temperature range of -190 ° C to + 260 ° C continuous operating temperature and therefore also be used where increased or very low temperatures must be expected.

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Abstract

The cable (1) has a PTFE insulation enclosing an electrical conductor (2) and provided with inner and outer claddings (3, 4). The inner cladding is directly provided on the conductor and made of PTFE modified by thermoplastic polymer such as thermoplastic deformable fluoropolymer, polyphenyl sulfide, polyetherketone, polyetheretherktone, polyetherimide and polyethersulfone. The claddings have concentric mold bodies that are commonly extruded on the conductor. The conductor is provided with an external polymer coating. The mold bodies are provided with a central borehole. An independent claim is also included for a method for manufacturing an electrical cable.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel mit einer den Leiter umschließenden Isolierung aus Polytetrafluorethylen.The present invention relates to an electrical cable with a conductor enclosing insulation of polytetrafluoroethylene.

Kabel der gattungsgemäßen Art sind hinlänglich bekannt, das gilt sowohl für solche Ausführungen, die der Fortleitung elektrischer Energie dienen, als auch solcher Ausführungen, die als Koaxialkabel dem Bereich der elektrischen Datenübertragung zuzuordnen sind. Beschrieben sind Energiekabel der gattungsgemäßen Art beispielsweise in der EP-PS 0489 752 sowie in dem dort genannten Stand der Technik, wo es darum geht, flexible, gegen aggressive Medien widerstandsfähige Isolierungen für den inneren Leiter vorzusehen. Die Leiterisolierung besteht hierbei aus einem mikroporösen Polytetrafluorethylen (PTFE).Cables of the generic type are well known, which applies both to such designs that serve the transmission of electrical energy, as well as those versions that are assigned as coaxial cable to the field of electrical data transmission. Described are power cables of the generic type, for example in the EP-PS 0489 752 as well as in the state of the art mentioned there, where it comes to provide flexible, resistant to aggressive media insulation for the inner conductor. The conductor insulation here consists of a microporous polytetrafluoroethylene (PTFE).

Nachteilig hierbei ist, dass die PTFE Isolierung während der weiteren Verfahrensschritte im Betrieb, bei der Verlegung oder Montage so ausgeführter Kabel gegenüber dem umschlossenen elektrischen Leiter eine Relativbewegung ausführen kann, die beispielsweise auch bei einer Konfektionierung solcher Kabel sehr hinderlich ist.The disadvantage here is that the PTFE insulation during the other steps in the operation, when laying or mounting so executed cable relative to the enclosed electrical conductor can perform a relative movement, which is very hindering, for example, in a packaging of such cables.

Um hier weiterzukommen, hat man bereits ( DE 44 14 052 A1 ) die PTFE Isolierung mit der Oberfläche des eingeschlossenen elektrischen Leiters verklebt. Diesem Zweck dienen ein in der Wärme verarbeitbares Fluorpolymer, wie etwa ein Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP) oder auch ein Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymerisat (TFA/PFA) oder ähnliche Fluorpolymere.
Für bestimmte Anforderungen jedoch, sei es, dass im Betrieb des Kabels besonders hohe Temperaturen zu erwarten sind, sei es, dass die Isolierung in kompakter Form den elektrischen Leiter umschließt, reichen die bekannten Maßnahmen nicht aus, die geforderte Haftfestigkeit der Polytetrafluorethylen-Isolierung auf der Leiteroberfläche zu garantieren.To get ahead, you already have ( DE 44 14 052 A1 ) the PTFE insulation is bonded to the surface of the enclosed electrical conductor. This purpose is served by a heat processable fluoropolymer, such as a tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP) or also a tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (TFA / PFA) or similar fluoropolymers.
For certain requirements, however, whether it is that during operation of the cable particularly high temperatures are expected, it is that the insulation encloses the electrical conductor in a compact form, the known measures are not sufficient, the required adhesion of polytetrafluoroethylene insulation on the Guarantee ladder surface.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, bei solchen Kabeln, Energie - oder Datenkabeln, deren Isolierung vorzugsweise aus einer kompakten Polytetrafluorethylen Matrix besteht, auch unter extremen äußeren Bedingungen für eine hohe Haftung dieses Materials auf der Leiteroberfläche zu sorgen.Based on this prior art, the invention is therefore based on the object, in such cables, energy or data cables, the insulation is preferably made of a compact polytetrafluoroethylene matrix to ensure high adhesion of this material on the conductor surface even under extreme external conditions.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, dass die Polytetrafluorethylen-Isolierung aus zwei Einzelschichten besteht, von denen die unmittelbar auf dem Leiter befindliche erste Schicht aus einem durch ein thermoplastisches Polymer modifizierten Polytetrafluorethylen besteht. Damit ist auch bei hohen Zugkräften jegliches Herausrutschen des metallischen Leiters aus der umgebenden Hülle vermieden. Das gilt sowohl für die weitere Verarbeitung dieses Kabels, als auch für den Transport oder die Verlegung bzw. die Konfektion, wo es darauf ankommt, nach Absetzen der Isolierung über dem metallischen Leiter längs einer definierten Leiterlänge beispielsweise Stecker oder sonstige Endeinrichtungen anzuschlagen. Fehlstellen werden so ausgeschlossen, im Falle koaxialer Hochfrequenzkabel, etwa mit einer porösen Isolierung, ist sichergestellt, dass eine Änderung des Dielektrikums zwischen Innen- und Außenleiter durch eine Längsverschiebung der Isolierung nicht möglich ist.
Da die Haftung der Isolierung nach der Erfindung auf der Leiteroberfläche unabhängig von dem verwendeten Leitermaterial bzw. dessen Oberflächenbeschichtung besonders hoch ist, sie beträgt mindestens das dreifache gegenüber den Haftfestigkeiten handelsüblicher Ausführungen, kommen für die maschinelle Abisolierung auch höhere Fertigungsgeschwindigkeiten in Frage, ein Herausziehen des Leiters aus der umgebenden Isolierung ist ausgeschlossen.This object is achieved according to the invention in that the polytetrafluoroethylene insulation consists of two individual layers, of which the first layer located directly on the conductor consists of a modified by a thermoplastic polymer polytetrafluoroethylene. This prevents any slipping out of the metallic conductor from the surrounding envelope even at high tensile forces. This applies both to the further processing of this cable, as well as for transport or installation or confection where it matters, after settling the insulation over the metallic conductor along a defined conductor length, for example, plug or other terminal equipment. Defects are thus excluded, in the case of coaxial high-frequency cable, such as with a porous insulation, it is ensured that a change in the dielectric between the inner and outer conductor by a longitudinal displacement of the insulation is not possible.
Since the adhesion of the insulation according to the invention on the conductor surface is particularly high regardless of the conductor material or its surface coating used, it is at least three times compared to the bond strengths commercial versions, for the machine stripping and higher production speeds in question, pulling out the head from the surrounding insulation is excluded.

Die zwei Einzelschichten der Isolierung des nach der Erfindung aufgebauten Kabels können mit Vorteil aus konzentrischen Formkörpern bestehen, die beide gemeinsam auf den Leiter aufextrudiert werden. Eine vorteilhafte Variante der Erfindung besteht darin, dass die beiden Einzelschichten konzentrische Bandwickel sind. Zur Kompaktheit einer so aufgebauten Isolierung mit glatter äußerer Oberfläche trägt in Weiterführung der Erfindung bei, wenn das Wickelband der Einzelschichten eine plankonvexe Querschnittsform aufweist, die bestimmt ist durch eine gekrümmte obere und eine weitgehend gerade untere Begrenzungslinie.The two individual layers of the insulation of the cable constructed according to the invention can advantageously consist of concentric shaped bodies which are both extruded together onto the conductor. An advantageous variant of the invention consists in that the two individual layers are concentric tape windings. For compactness of a thus constructed insulation with a smooth outer surface contributes in continuation of the invention, when the winding band of the individual layers has a plano-convex cross-sectional shape, which is determined by a curved upper and a substantially straight lower boundary line.

Zur Herstellung der beschriebenen form- und kraftschlüssigen Verbindung nach der Erfindung, die nicht nur durch ein Aufschrumpfen des eingesetzten Polymermaterials begründet ist, sondern eine dauerhafte Verbindung zwischen der Leiteroberfläche und der Isolierung darstellt, wird man in Weiterführung der Erfindung als modifiziertes Polytetrafluorethylen ein Polymergemenge aus PTFE und 5-30 Gew.%, vorzugsweise 10-15 Gew.%, eines thermoplastischen Polymers verwenden.To produce the described positive and non-positive connection according to the invention, which is not only due to a shrinkage of the polymer material used, but represents a permanent connection between the conductor surface and the insulation, one will in continuation of the invention as a modified polytetrafluoroethylene a polymer blend of PTFE and 5-30 wt%, preferably 10-15 wt%, of a thermoplastic polymer.

Da das Polytetrafluorethylen bekanntlich eine sehr hohe Dauertemperaturbeständigkeit aufweist, ist in Durchführung der Erfindung vorgesehen, auch für die Mischungskomponente einen hochwärmebeständigen thermoplastischen Kunststoff zu verwenden. Das können z.B. thermoplastisch verformbare Fluorpolymere sein, etwa auf der Basis von Polyvinylidenfluorid und Polytrifluorchlorethylen, oder von thermoplastischen Copolymeren des Vinylidenfluorids und des Trifluorchlorethylens. Geeignet sind aber auch solche Fluorpolymere auf der Basis von Copolymeren des Tetrafluorethylens mit Ethylen, Hexafluorpropylen sowie Perfluor(alkylvinyl)ethern mit Perfluoralkylresten von 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, insbesondere mit Perfluor(propylvinyl)ether. Wie ausgeführt, kommt es für die Erfindung auf ein Gemisch oder ein Gemenge mit Polytetrafluorethylen an. Es kann daher oft zweckmäßig sein, von Vorprodukten der genannten Materialien auszugehen, also von solchen Produkten, die als Polymerisate unmittelbar aus dem Reaktor anfallen.Since the polytetrafluoroethylene is known to have a very high continuous temperature resistance, it is provided in carrying out the invention to use a highly heat-resistant thermoplastic material also for the mixture component. This can e.g. be thermoplastically deformable fluoropolymers, such as on the basis of polyvinylidene fluoride and polytrifluorochloroethylene, or of thermoplastic copolymers of vinylidene fluoride and trifluorochloroethylene. Also suitable are those fluoropolymers based on copolymers of tetrafluoroethylene with ethylene, hexafluoropropylene and perfluoro (alkylvinyl) ethers having perfluoroalkyl radicals of 1 to 10 carbon atoms, in particular with perfluoro (propylvinyl) ether. As stated, it depends on the invention to a mixture or a mixture with polytetrafluoroethylene. It may therefore often be appropriate to start from precursors of the materials mentioned, that is, from those products which are obtained as polymers directly from the reactor.

Andere für die Erfindung geeignete Mischungskomponenten des PTFE Gemenges können ein Polysulfon, ein Polyetherimid oder ein Polyethersulfon, aber auch ein Polyetherketon (PEK) sein. Ebenso kann für die Zwecke der Erfindung ein Polyetheretherketon (PEEK) eine vorteilhafte Anwendung finden, wenn es als Mischungskomponente dem PTFE in einer Menge von beispielsweise 10 bis 15Gew.% zugegeben wird.Other mixture components of the PTFE mixture suitable for the invention may be a polysulfone, a polyetherimide or a polyethersulfone, but also a polyetherketone (PEK). Likewise, for the purposes of the invention, a polyetheretherketone (PEEK) can find an advantageous application when it is added as a mixing component to the PTFE in an amount of, for example, 10 to 15% by weight.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dann, wenn dem Polytetrafluorethylen als Mischungskomponente ein Polyphenylensulfid (PPS) in einer Menge von 10-15 Gew.% zugegeben wird. Dieser Werkstoff zeichnet sich vor allem durch eine hohe mechanische Festigkeit und Formbeständigkeit in der Wärme aus, durch eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme sowie durch eine hohe Beständigkeit gegen den Angriff durch Chemikalien. Mit diesem Eigenschaftsbild ist das PPS besonders geeignet, zusammen mit der überwiegenden PTFE Komponente eine dauerhaft verschleißfeste Isolierung eines elektrischen Leiters zu gewährleisten.A particularly advantageous embodiment of the invention results when the polytetrafluoroethylene mixture component as a polyphenylene sulfide (PPS) in an amount of 10-15 wt.% Is added. This material is characterized mainly by a high mechanical strength and dimensional stability in the heat, by a low moisture absorption and by a high resistance to attack by chemicals. With this characteristic image, the PPS is particularly suitable, together with the predominant PTFE component, to ensure a permanently wear-resistant insulation of an electrical conductor.

Nach der Erfindung ist die Umhüllung des Leiters eines elektrischen Kabels zweischichtig aufgebaut. Dabei ist für die Erfindung wesentlich, dass die beiden Schichten kraft- und formschlüssig miteinander verbunden sind, also eine kompakte Einheit bilden. Um das zu erreichen, sieht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Umhüllung vor, bei dem zunächst aus einem PTFE Pulver und einem Gleit- oder Schmiermittel durch sog Pastenextrusion ein zylindrischer Formkörper mit einer zentralen Bohrung hergestellt wird. Aus einem Polymergemenge aus PTFE und einem thermoplastischen, hochwärmebeständigen Polymer, mit Vorteil z.B. einem Polypheylensulfid (PPS), wird unter Zusatz der üblichen Gleit- oder Schmiermittel ein zweiter zylindrischer Formkörper mit einer zentralen Bohrung wiederum durch Pastenextrusion erzeugt und in die entsprechend bemessene Bohrung des ersten Formkörpers eingeführt. In die entsprechend den äußeren Abmessungen des elektrischen Leiters bemessene Bohrung des zweiten Formkörpers wird der Leiter eingeführt und schließlich werden beide konzentrischen Formkörper gemeinsam auf den Leiter zur Bildung zweier form- und kraftschlüssig miteinander verbundener Einzelschichten aufextrudiert. Das Polytetrafluorethylen der beiden Schichten wird in Weiterführung der Erfindung nach der Extrusion der beiden Formkörper auf den Leiter gleichzeitig gesintert, wobei das durch die Temperaturerhöhung während des Sinterprozesses an- oder aufschmelzende thermoplastische Polymer Haftbrücken zur äußeren Umfläche des Leiters bildet. Damit ist eine dauerhafte, mechanisch feste und dichte Verbindung zwischen der Leiteroberfläche und seiner Beschichtung aus dem Polytetrafluorethylen gewährleistet.
Zweckmäßig wird die Wanddicke der zweiten Schicht aus dem durch Zumischung eines thermoplastischen Polymers modifizierten Polytetrafluorethylen etwa 10-60% der Wanddicke der gesamten PTFE Beschichtung des elektrischen Leiters betragen.
Das gilt auch für die vorgeschlagene Variante der Erfindung, bei der die Einzelschichten der Isolierung aus konzentrischen Bandwickeln bestehen. In diesem Fall geht man zur Herstellung eines Kabels nach der Erfindung so vor, dass der Leiter zunächst mit einer oder mehreren Lagen eines aus einem Polymergemenge aus PTFE Pulver und einem thermoplastischen Polymer sowie Gleit- oder Schmiermitteln durch Pastenextrusion und anschließende Bandformung hergestellten ungesinterten Bandes umwickelt wird. Bezüglich der Herstellung eines solchen Wickelbandes aus Polytetrafluorethylen durch Pastenextrusion und anschließende Bandformung wird ausdrücklich auf die eigene ältere Anmeldung DE 102 01 833 A1 Bezug genommen. Anschließend wird auf die Wickellagen aus dem modifizierten Polytetrafluorethylen ein aus einem Gemenge aus einem PTFE Pulver und Gleit- oder Schmiermitteln ebenfalls durch Pastenextrusion mit anschließender Bandformung hergestelltes Wickelband aus dem nicht modifizierten Polytetrafluorethylen in einer oder mehreren Lagen aufgebracht und schließlich das bis dahin noch ungesinterte Polytetrafluorethylen aller Wickellagen gemeinsam einem Sinterprozess unterworfen.According to the invention, the envelope of the conductor of an electrical cable is constructed in two layers. It is essential for the invention that the two layers are non-positively and positively connected with each other, so form a compact unit. To achieve this, the invention provides a method for Production of an envelope in which first of all a PTFE powder and a lubricant or lubricant by so-called paste extrusion, a cylindrical molded body is produced with a central bore. From a polymer mixture of PTFE and a thermoplastic, highly heat-resistant polymer, with advantage such as a polypheylene sulfide (PPS), with the addition of conventional lubricants or a second cylindrical molded body with a central bore in turn generated by paste extrusion and in the appropriately sized hole of the first Molded body introduced. In the corresponding sized to the outer dimensions of the electrical conductor bore of the second molded body, the conductor is inserted and finally both concentric moldings are jointly extruded onto the conductor to form two positively and non-positively interconnected individual layers. The polytetrafluoroethylene of the two layers is sintered in continuation of the invention after the extrusion of the two moldings on the conductor at the same time, wherein the melting or melting by the temperature increase during the sintering process thermoplastic polymer forms adhesive bridges to the outer peripheral surface of the conductor. This ensures a durable, mechanically strong and tight connection between the conductor surface and its polytetrafluoroethylene coating.
Suitably, the wall thickness of the second layer of polytetrafluoroethylene modified by admixture of a thermoplastic polymer will be about 10-60% of the wall thickness of the entire PTFE coating of the electrical conductor.
This also applies to the proposed variant of the invention, in which the individual layers of the insulation consist of concentric tape windings. In this case, the preparation of a cable according to the invention proceeds in such a way that the conductor is first wrapped with one or more layers of a non-sintered strip produced from a polymer mixture of PTFE powder and a thermoplastic polymer and lubricants or lubricant by paste extrusion followed by belt forming , Regarding the production of such a winding tape made of polytetrafluoroethylene by paste extrusion and subsequent tape forming is expressly to the own older application DE 102 01 833 A1 Referenced. Subsequently, on the winding layers of the modified polytetrafluoroethylene from a mixture of a PTFE powder and lubricants or lubricants also produced by paste extrusion followed by tape forming winding tape made of unmodified polytetrafluoroethylene in one or more layers and finally the until then still unsintered polytetrafluoroethylene all wraps together subjected to a sintering process.

Für besondere Anwendungsfälle kann es zweckmäßig sein, die Oberfläche des elektrischen Leiters, der aus aus miteinander verseilten Einzeldrähten besteht, zu glätten, insbesondere mit Blick auf eine Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes im Umfeld des elektrischen Leiters. Für diese Fälle hat es sich in Weiterführung der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, das modifizierte Polytetrafluorethylen mit leitfähigen Füllstoffen anzureichern. So kann der Anteil leitfähiger Füllstoffe im Polytetrafluorethylen, das in Pulverform als Ausgangsmaterial vorliegt, 1,5 bis 30Gew.%, vorzugsweise 2 bis 20Gew.%, betragen. Hierfür geeignete leitfähige Füllstoffe sind beispielsweise Ruße, Graphit, Metalloxide oder dergl.For special applications, it may be appropriate to smooth the surface of the electrical conductor, which consists of stranded with each other individual wires, in particular with a view to a homogenization of the electric field in the environment of the electrical conductor. For these cases, it has proven advantageous in continuing the invention to enrich the modified polytetrafluoroethylene with conductive fillers. Thus, the proportion of conductive fillers in polytetrafluoroethylene, which is present in powder form as starting material, 1.5 to 30 wt.%, Preferably 2 to 20 wt.%, Amount. Suitable conductive fillers for this purpose are, for example, carbon blacks, graphite, metal oxides or the like.

Die Erfindung sei an Hand des in der Figur als Ausführungsbeispiel dargestellten Energiekabels näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the energy cable shown in the figure as an exemplary embodiment.

Das in der Figur dargestellte Kabel 1 besteht aus dem elektrischen Leiter 2 aus einer Vielzahl miteinander verseilter oder verwürgter Einzeldrähte. Das können je nach Anwendungsfall vernickelte oder auch versilberte Kupferdrähte sein. Der elektrische Leiter 2 ist beschichtet mit einer inneren PTFE Umhüllung 3 und einer äußeren PTFE Umhüllung 4, wobei das PTFE der Umhüllung 3 durch Beimischung eines thermoplastischen, hochwärmebeständigen Polymers zum PTFE Pulver vor der Pastenextrusion modifiziert ist. Die beiden PTFE Umhüllungen 3 und 4, im Ausführungsbeispiel Isolierhüllen, bilden im aufextrudierten oder auch als Bandwickel aufgebrachten und anschließend gesinterten Zustand miteinander eine kompakte Einheit ohne Spaltbildung an der Grenzfläche zwischen beiden Isolierungen. Ebenso sind beide Umhüllungen 3 und 4 dauerhaft form- und kraftschlüssig mit dem elektrischen Leiter 2 verbunden. Die äußere Oberfläche des elektrischen Kabels 1 nach der Erfindung ist in sich geschlossen und glatt. Die verseilten Kupferdrähte des Leiters 2 sind durch die mechanisch feste Umhüllung aus PTFE temperaturbeständig und geschützt gegen aüßere aggressive Medien sicher fixiert. Das Kabel 1 ist für einen Temperaturbereich von -190° C bis +260° C Dauerbetriebstemperatur geeignet und deshalb auch dort einsetzbar, wo mit erhöhten oder sehr tiefen Temperaturen gerechnet werden muß.The cable 1 shown in the figure consists of the electrical conductor 2 of a plurality of stranded or twisted individual wires. Depending on the application, this can be nickel-plated or silver-plated copper wires. The electrical conductor 2 is coated with an inner PTFE sheath 3 and an outer PTFE sheath 4, wherein the PTFE of the sheath 3 is modified by admixing a thermoplastic, highly heat-resistant polymer to PTFE powder prior to paste extrusion. The two PTFE sheaths 3 and 4, in the embodiment insulating sleeves, form in the extruded or applied as a tape roll and then sintered state together a compact unit without gap formation at the interface between the two insulation. Likewise, both sheaths 3 and 4 are permanently positive and non-positively connected to the electrical conductor 2. The outer surface of the electric cable 1 according to the invention is self-contained and smooth. The stranded copper wires of the conductor 2 are heat-resistant and protected against external aggressive media securely fixed by the mechanically strong envelope made of PTFE. The cable 1 is suitable for a temperature range of -190 ° C to + 260 ° C continuous operating temperature and therefore also be used where increased or very low temperatures must be expected.

Claims (19)

Elektrisches Kabel mit einer den Leiter umschließenden Isolierung aus Polytetrafluorethylen (PTFE), dadurch gekennzeichnet, dass die Polytetrafluorethylen-Isolierung des Leiters aus zwei Einzelschichten besteht, von denen die unmittelbar auf dem Leiter befindliche erste Schicht aus einem durch ein thermoplastisches Polymer modifizierten Polytetrafluorethylen besteht.Electrical cable with a polytetrafluoroethylene (PTFE) insulation surrounding the conductor, characterized in that the polytetrafluoroethylene insulation of the conductor consists of two individual layers, of which the first layer directly on the conductor consists of a polytetrafluoroethylene modified by a thermoplastic polymer. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelschichten aus konzentrischen Formkörpern bestehen, die beide gemeinsam auf den Leiter extrudiert sind.Electrical cable according to claim 1, characterized in that the individual layers consist of concentric shaped bodies which are both extruded together on the conductor. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelschichten konzentrische Bandwickel sind.Electrical cable according to claim 1, characterized in that the individual layers are concentric tape windings. Elektrisches Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wickelband der Einzelschichten eine plankonvexe Querschnittsform aufweist, die bestimmt ist durch eine gekrümmte obere und eine weitgehend gerade untere Begrenzungslinie.Electrical cable according to claim 3, characterized in that the winding band of the individual layers has a plano-convex cross-sectional shape which is determined by a curved upper and a substantially straight lower boundary line. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als modifiziertes Polytetrafluorethylen ein Polymergemenge aus PTFE und 5-30 Gew.%, vorzugsweise 10-15 Gew.%, eines thermoplastisches Polymers dient.Electrical cable according to Claim 1, characterized in that the modified polytetrafluoroethylene used is a polymer mixture of PTFE and 5-30% by weight, preferably 10-15% by weight, of a thermoplastic polymer. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polymer ein hochwärmebeständiger Kunststoff ist.Electrical cable according to claim 1 or 5, characterized in that the thermoplastic polymer is a highly heat-resistant plastic. Elektrisches Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der hochwärmebeständige Kunststoff ein thermoplastisch verformbares Fluorpolymer ist.Electrical cable according to claim 6, characterized in that the highly heat-resistant plastic is a thermoplastically deformable fluoropolymer. Elektrisches Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der hochwärmebeständige Kunststoff ein Polyphenylensulfid (PPS) ist.Electrical cable according to claim 6, characterized in that the highly heat-resistant plastic is a polyphenylene sulfide (PPS). Elektrisches Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der hochwärmebeständige Kunststoff ein Polysulfon oder ein Polyethersulfon ist.Electrical cable according to claim 6, characterized in that the highly heat-resistant plastic is a polysulfone or a polyethersulfone. Elektrisches Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der hochwärmebeständige Kunststoff ein Polyetherketon (PEK) ist.Electrical cable according to claim 6, characterized in that the highly heat-resistant plastic is a polyether ketone (PEK). Elektrisches Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der hochwärmebeständige Kunststoff ein Polyetheretherketon (PEEK) ist.Electrical cable according to claim 6, characterized in that the highly heat-resistant plastic is a polyetheretherketone (PEEK). Elektrisches Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, das der hochwärmebeständige Kunststoff ein Polyetherimid ist.Electrical cable according to claim 6, characterized in that the highly heat-resistant plastic is a polyetherimide. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke der ersten Schicht aus dem modifizierten Polytetrafluorethylen etwa 10-60% der Wanddicke der gesamten PTFE Beschichtung des elektrischen Leiters beträgt.Electrical cable according to claim 1 or one of the following, characterized in that the wall thickness of the first layer of the modified polytetrafluoroethylene is about 10-60% of the wall thickness of the entire PTFE coating of the electrical conductor. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das modifizierte Polytetrafluorethylen leitfähige Füllstoffe enthält.Electrical cable according to claim 1 or one of the following, characterized in that the modified polytetrafluoroethylene containing conductive fillers. Elektrisches Kabel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der leitfähigen Füllstoffe im Polytetrafluorethylenpulver 1,5 bis 30 Gew.%, vorzugsweise 2 bis 20 Gew.% beträgt.Electrical cable according to Claim 14, characterized in that the proportion of conductive fillers in the polytetrafluoroethylene powder is 1.5 to 30% by weight, preferably 2 to 20% by weight. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kabels aus einem Leiter mit äußerer polymerer Beschichtung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Gemenge aus PTFE Pulver und einem Gleit- oder Schmiermittel durch sog. Pastenextrusion zunächst ein zylindrischer Formkörper mit einer zentralen Bohrung hergestellt, aus einem Polymergemenge aus PTFE und einem thermoplastischen Polymer unter Zusatz von Gleit - oder Schmiermitteln ein zweiter zylindrischer Formkörper mit einer zentralen Bohrung wiederum durch Pastenextrusion erzeugt und dieser in die entsprechend bemessene Bohrung des ersten Formkörpers eingeführt wird, dass in die Bohrung des zweiten Formkörpers der elektrische Leiter eingeführt und dass anschließend beide konzentrischen Formkörper gemeinsam auf den Leiter zur Bildung zweier form- und kraftschlüssig miteinander verbundener Einzelschichten aufextrudiert werden.A process for producing an electrical cable from a conductor with an outer polymeric coating according to claim 2 or one of the following, characterized in that from a mixture of PTFE powder and a lubricant or lubricant by so-called. Paste extrusion first prepared a cylindrical shaped body having a central bore , from a polymer mixture of PTFE and a thermoplastic polymer with the addition of lubricants or lubricants, a second cylindrical molded body with a central bore in turn generated by paste extrusion and this is introduced into the appropriately sized bore of the first molded body that in the bore of the second molded body of introduced electrical conductor and that subsequently both concentric moldings together on the conductor be extruded to form two individual and frictionally interconnected individual layers. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Polytetrafluorethylen der beiden Schichten nach der Extrusion der beiden Formkörper auf den elektrischen Leiter gleichzeitig gesintert wird, wobei das durch die Temperaturerhöhung während des Sinterprozesses an- oder aufschmelzende thermoplastische Polymer Haftbrücken zur äußeren Umfläche des elektrischen Leiters bildet.A method according to claim 16, characterized in that the polytetrafluoroethylene of the two layers is sintered at the same time after the extrusion of the two moldings on the electrical conductor, whereby the thermoplastic polymer melting or melting by the temperature increase during the sintering process forms adhesive bridges to the outer peripheral surface of the electrical conductor , Verfahren zur Herstellung eines Kabels aus einem Leiter mit polymerer Beschichtung nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter zunächst mit einer oder mehreren Lagen eines aus einem Polymergemenge aus PTFE Pulver und einem thermoplastischen Polymer sowie Gleit - oder Schmiermitteln durch Pastenextrusion und anschließender Bandformung hergestellten Wickelbandes umwickelt, anschließend auf die Wickellagen aus dem modifizierten Polytetrafluorethylen ein aus einem Gemenge aus PTFE Pulver und Gleit- oder Schmiermitteln ebenfalls durch Pastenextrusion mit anschließender Bandformung hergestelltes Wickelband aus dem nicht modifizierten Polytetrafluorethylen in einer oder mehreren Lagen aufgebracht und schließlich das Polytetrafluorethylen aller Wickellagen gemeinsam einem Sinterprozess unterworfen wird.A method for producing a cable of a conductor with a polymeric coating according to claim 3 or one of the following, characterized in that the circuit first with one or more layers of a polymer mixture of PTFE powder and a thermoplastic polymer, and slide - or lubricants by paste extrusion and subsequently wrapped on the winding layers of the modified polytetrafluoroethylene from a mixture of PTFE powder and lubricants or lubricants also produced by paste extrusion with subsequent tape forming winding tape of the unmodified polytetrafluoroethylene in one or more layers and finally the polytetrafluoroethylene all Winding layers is subjected to a sintering process together. Verfahren nach Anspruch 16 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass dem Polymergemenge neben Gleit- oder Schmiermitteln auch elektrisch leitfähige Füllstoffe zugegeben werden.A method according to claim 16 or one of the following, characterized in that the polymer mixture in addition to sliding or lubricants, electrically conductive fillers are added.
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