DE69728450T2

DE69728450T2 - Verstärkter und stabilisierter mehrschicht-kabelaufbau

Info

Publication number: DE69728450T2
Application number: DE69728450T
Authority: DE
Inventors: Jussi Ravela; T. Markku SUVANTO; Vesa Tuunanen; Markku Heino; Jyri Järvenkylä; Kari Kirjavainen
Original assignee: NK Cables Oy
Current assignee: Draka NK Cables Oy
Priority date: 1996-04-29
Filing date: 1997-04-29
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2017-04-30
Also published as: AU2639397A; JP4184434B2; KR20000065088A; BR9709747A; EP1023734A1; JP2000517458A; BR9709747B1; ATE263419T1; EP1023734B1; DE69728450D1; TR199802189T2; DK1023734T3; KR100452496B1; CN1220024A; CZ347398A3; WO1997041571A1; CA2253318A1; US6178277B1; CN1088900C

Description

Die Erfindung betrifft eine vielschichtige verstärkte und stabilisierte Kabelkonstruktion, die eine Seele und einen nicht-metallischen Mantel mit Isolier- und Schutzschichten und zwei oder mehr Verstärkungsschichten enthält.
Kabelkonstruktionen der oben erwähnten Art sind im Zusammenhang mit verschiedenen Kabeln, beispielsweise Faseroptikkabeln, bekannt. Die existierenden nichtmetallischen Faseroptikkabelkonstruktionen erfordern mehrere Prozeßschritte, von denen einige sehr langsam sein können. Teure Verstärkungen, die getrennt den Konstruktionen hinzugefügt werden, können die Verwendung von Additiven erfordern, um eine ausreichende Adhäsion oder Wasserdichtigkeit zu erreichen, was zusätzlich den Herstellungsprozeß verlangsamt. Um die thermische Stabilität der Kabelkonstruktion zu verbessern, d.h. die Wärmekompression zu verringern, ist es zudem häufig erforderlich, stabähnliche Verstärkungselemente zu verwenden. Die Verwendung solcher Elemente führt zu bestimmten, nicht immer positiven Eigenschaften des Kabels: Biegesteifigkeit, größere Abmessungen, hoher Preis etc. Es ist insbesondere schwierig, solche getrennten zusammengesetzten Stäbe in sogenannten zentralen Rohrkonstruktionen zu verwenden, bei denen die Stäbe am Außenumfang der Seele befestigt werden müssen, wobei wenigstens zwei von diesen aus Gründen der Symmetrie erforderlich sind.
Wenn das Kabel mechanischen Schutz gegen Nagetiere und Termiten und Widerstandsfähigkeit gegen Öl und Chemikalien bieten soll und/oder Isoliereigenschaften gegen Feuchtigkeit und Gase, ist es erforderlich, teure Halbfertigprodukte zu verwenden, die in separaten, häufig komplizierten Prozeßschritten bearbeitet werden müssen. Dies kompliziert die Konstruktion und erhöht die Kosten des Produktes.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kabelkonstruktion bereit zu stellen, durch die die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik beseitigt werden können. Dies wird durch die Kabelkonstruktion der Erfindung erreicht. Die Kabelkonstruktion der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Isolier- und Schutzschichten und/oder die Verstärkungsschichten in kontrollierter Weise mittels faseriger Verstärkungen oder lamellarer Isolierungen in verschiedenen Winkeln ausgerichtet sind, um die mechanischen und die isolierenden Eigenschaften des Kabels zu steuern.
Ein Vorteil der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik besteht beispielsweise darin, daß die mechanischen und Isoliereigenschaften des Kabels auf extrem vorteilhafte Weise entsprechend dem Erfordernis eingestellt werden können. Dies ist der Fall, weil die Erfindung einfach ist und die Herstellung in einem Extrusionsschritt erfolgen kann, wodurch die Kosten gering sind. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie eine Konstruktion ermöglicht, die wieder geschmolzen werden kann und vollständig wiederverwertbar ist.
Die Erfindung wird nachfolgend in näheren Einzelheiten anhand von Beispielen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Dabei zeigen:
1 eine allgemeine Ansicht einer Kabelkonstruktion des Standes der Technik,
2 einen allgemeinen Querschnitt durch einen Kabelmantel des Standes der Technik,
3 bis 6 Beispiele von Faseroptikkabelkonstruktionen der Erfindung und
7 ein Beispiel eines Kabels der Erfindung, das mit einer Metallseele versehen ist.
1 ist eine allgemeine Ansicht einer Kabelkonstruktion des Standes der Technik. In 1 ist eine Seele durch das Bezugszeichen 1–2 angezeigt. Die Seele kann aus optischen Fasern 1 und beispielsweise einer sekundären Beschichtung 2 bestehen. Die Schichten, die durch den Mantel gebildet sind, sind mit den Bezugszeichen 3 und 4 angezeigt. Stabähnliche Verstärkungselemente sind mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet. Aus Gründen der Symmetrie sind zwei stabähnliche Verstärkungselemente 5 vorgesehen, und diese sind an dem Außenumfang des Kabels befestigt, wie oben erwähnt ist.
Die Kabelkonstruktion der 1 wird typischerweise hergestellt, indem funktionale Schichten auf die sekundäre Beschichtung 2 extrudiert werden. In dem Beispiel der 1 sind die funktionalen Schichten durch die Bezugszeichen 3–4 angezeigt. Die Extrusion wird typischerweise durch ein herkömmliches Kreuzkopfwerkzeug durchgeführt. Einer der Nachteile dieser Technologie besteht in den Schweißlinien, die in den Schichten gebildet werden. Die Schweißlinien haben einen nachteiligen Effekt auf die Eigenschaften des Kabels, da sie Unstetigkeitspunkte in den Schichten verursachen, und die Eigenschaften der Schichten an diesen Punkten differieren von denjenigen an anderen Punkten der Schichten. Die Unstetigkeitspunkte sind aus 2 ersichtlich, die einen Querschnitt durch eine Kabelkonstruktion zeigt. Die Unstetigkeitspunkte sind in 2 durch Pfeile N angezeigt.
Die Erfindung betrifft somit eine Kabelkonstruktion, bei der die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können. Gemäß der Grundidee der Erfindung ist es wesentlich für die Steuerung der mechanischen und Isoliereigenschaften des Kabels, daß die Isolier- und Schutzschichten und/oder die Verstärkungsschichten auf eine kontrollierte Weise in verschiedenen Winkeln mittels faseriger Verstärkungen oder lamellarer Isolierungen ausgerichtet sind. Die Eigenschaften des Kabels der Erfindung schließen Zugfestigkeit, die für nicht-metallische Kabel typisch ist, Dimensionsstabilität über einen breiten Temperaturbereich und im Falle von plötzlichen Temperaturänderungen sowie Festigkeit und Flexibilität der Konstruktion ein. Eine weitere Eigenschaft der Erfindung besteht darin, daß die Mehrschichtstruktur auf eine kontrollierte Weise in einem Extrusionsschritt herstellbar ist.
Die Verstärkungsschicht, die auf die Kabelseele oder entsprechend auf den sogenannten Zwischenmantel extrudiert wird und die Kabelkonstruktion stabilisiert, besteht beispielsweise aus einem thermoplastischen Polymer wie Polyolefin, Polyester, Polyamid oder dergleichen, verstärkt mit festen Fasern wie Glas-, Kohlenstoff-, Bor-, Aramid-, Polyolefinfasern oder entsprechenden Fasern. Alternativ kann die Verstärkungsschicht aus einem thermotropischen Hauptkettenflüssigkristallpolymer (LCP) oder aus einem Gemisch eines solchen Polymers und einem konventionellen Thermoplast hergestellt werden. Zusätzlich zu konventionellen Thermoplasten sind solche Thermoplasten besonders bevorzugt, die leicht ausgerichtet und/oder vernetzt werden können, entweder während der Extrusion oder danach. Flüssigkristallpolymere dieser Art sind in dem geschmolzenen Zustand frei fließend und können auf dieselbe Art verarbeitet werden wie Thermoplasten. Wegen der inneren Organisation, die typisch für das LCP-Material ist, wird in situ eine verbundähnliche Faserstruktur geformt, wenn die Schmelze erhärtet. Die Faserbildung des Flüssigkristall-polymers findet somit während des Extrusionsprozesses statt. Eine besonders bevorzugte Schraubengeometrie zur Erlangung radialer Ausrichtung während des Prozesses ist in den Anmeldungen PCT/FI96/00261 und FI964988 offenbart. Im Falle von Flüssigkristallpolymeren oder Gemischen davon ist es während der Verarbeitung vorteilhaft, ein hohes Herabziehverhältnis anzustreben, was zu einem hohen Maß an Faserbildung führt. Es ist daher vorteilhaft, so viele dünne LCP-Verstärkungsschichten auszubilden wie möglich, anstelle einer oder zwei dicker Schichten. In diesem Fall kann das Herabziehverhältnis hoch gehalten werden, und die Faserbildung findet wirkungsvoll über die gesamte Schicht statt.
Einige der Verstärkungsschichten können durch thermoplastische Gemische hergestellt werden, die durch kontinuierliche Fasern verstärkt sind. Bei diesen Ausführungsformen werden vollständig kontinuierliche Glas- oder Aramidfasern oder entsprechende Fasern mit einer herkömmlichen Thermoplaste oder einem Adhäsionspolymer imprägniert. Orientierte PE- und PP-Fasern haben extrem gute Festigkeitseigenschaften; ihre Verwendung zu diesem Zweck ist durch den relativ niedrigen Kristallschmelzpunkt begrenzt. Wegen des niedrigen Schmelzpunktes zerstört die hohe Extrusionstemperatur, die während der Verarbeitung erforderlich ist, die Orientierung und die Festigkeit in der Faser. Es wurde überraschenderweise gefunden, daß selbst bei relativ niedrigen Strahlungshöhen orientierte PE-Fasern auf solche Weise vernetzt werden können, daß die Ausrichtung dauerhafter ist. Damit wird die Zeitspanne, die die Faser Wärme widersteht, ohne mehr als die Hälfte ihrer ursprünglichen Festigkeit zu verlieren, sehr viel länger. Alternativ ist es möglich, Materialien zu verwenden, die zuerst vernetzt wurden und danach zu Fasern ausgerichtet wurden. Es ist möglich, chemisch vernetzte Polyethylene zu verwenden. Zusätzlich zu dem Preis hat die ausgerichtete und vernetzte Faserstruktur einen signifikanten mechanischen Vorteil. Es wurde unerwarteterweise herausgefunden, daß während des Prozesses die Oberfläche der Faser teilweise erweicht und an der umgebenden Kunststoffmatrix anhaftet, während die mechanische Festigkeit auf einem hohen Level verbleibt. Eine solche gute Adhäsion, die sehr schwer mit Aramidfasern erreichbar ist, gewährleistet beispielsweise eine gute Aufprallfestigkeit neben anderen Dingen. Außerdem gewährleistet eine reine Polyethylenstruktur gute elektrische Eigenschaften. In dem Fall der bevorzugten Kabelkonstruktion der Erfindung kann die Herstellung einer solchen Verstärkungsschicht kombiniert werden mit der aktuellen Kabelextrusion durch Online-Imprägnierung kontinuierlicher Fasern mit einer thermoplastischen Matrix. Bei Faseroptikkabelkonstruktionen kann die oben beschriebene Verstärkungs-schicht die sogenannte sekundäre Beschichtung bilden, d.h. die Schicht, die die optischen Fasern schützt.
Wie oben erwähnt, besteht ein wesentliches Merkmal der Erfindung darin, daß die Fasern jeder Verstärkungsschicht, Schutzschicht oder Isolierschicht einen bestimmten kontrollierten Schraubendrehausrichtungswinkel gegenüber der Längsachse des Kabels haben. Eine Ausführungsform der Erfindung ist allgemein in 3 gezeigt. Die Seele ist in 3 durch die Bezugszeichen 1 und 11 bezeichnet. Schichten, die auf die Seele aufgebracht und mit Verstärkungen versehen sind, sind mit den Bezugszeichen 12 und 13 versehen. Die Oberflächenschicht des Mantels ist durch das Bezugszeichen 14 bezeichnet. Die unterschiedlichen Ausrichtungswinkel der Verstärkungsfasern in den Schichten 12 und 13 sind in 3 klar gezeigt.
Die Ausrichtungsrichtung der Fasern kann in allen Schichten oder in einigen Schichten parallel sein, jedoch ist der Ausrichtungswinkel verschieden. Somit können die Zugfestigkeits- und Biegeeigenschaften jeder Schicht auf eine kontrollierte Weise eingestellt werden. In der Schicht, die am nächsten zu der Mitte des Kabels liegt, d.h. der ersten Verstärkungsschicht, ist es vorteilhaft, Fasern zu verwenden, die im wesentlichen parallel zu der Längsachse des Kabels liegen, d.h. Fasern, deren Ausrichtungswinkel klein ist. Die Drehung der Fasern wird beispielsweise mit einem Drehdorn erreicht, durch den Fasern hindurchgehen, wie in FI 96 4989 offenbart ist. Ein entsprechender Drehdorn kann mit der Maschinenlösung kombiniert werden, die in PCT/FI96/00261 offenbart ist, wodurch eine extrem wirkungsvolle spiralförmige molekulare Ausrichtung zusätzlich zu kontinuierlichen Fasern erreicht wird. In diesem Fall erhöhen die faserigen Verstärkungen die Zugfestigkeit des Kabels soweit wie möglich, während sie die Flexibilität des Kabels so wenig wie möglich verringern, d.h. die haben den geringstmöglichen Versteifungseffekt, wegen dem kurzen Abstand von der Mitte. Entsprechend sind die Ausrichtungswinkel der Fasern in den äußeren Verstärkungs- oder Schutzschichten vorzugsweise größer, damit die Fasern die Flexibilität des Kabels in einem kleinen Ausmaß reduzieren und damit die radiale Druckfestigkeit des Kabels in einem größeren Ausmaß erhöht wird. Eine solche Anordnung ist in 3 gezeigt. Außerdem verbessert ein größerer Ausrichtungswinkel der Fasern in den äußeren Schichten die schützende Wirkung gegen Nagetiere.
Die faserigen Verstärkungsschichten, die in verschiedenen Winkeln ausgerichtet sind und die in der Querrichtung als solche brüchig sind und eine geringe Zugfestigkeit haben, verstärken einander, da die quergefachten Fasern der verschiedenen Schichten einander im Falle von Querspannungen unterstützen. Die lamellare Mehrschichtkonstruktion, die aus Fasern besteht, die in einer kontrollierten Weise ausgerichtet sind, bildet somit eine Art Netzwerk-konstruktion, bei der die mechanischen Eigenschaften der gesamten Verstärkung durch Einstellen und Steuern der Ausrichtungswinkel der Fasern in den verschiedenen Schichten gesteuert werden kann.
Die sogenannte Isolierschicht, die die Kabelseele schützt, verhindert, daß Feuchtigkeit und möglicherweise selbst Sauerstoff in die Kabelseele eindringt. Eine solche Schicht kann vorzugsweise aus einem thermotropischen Hauptkettenflüssigkristallpolymer (LCP), Polyolefin (hauptsächlich Niederdruckpolyethylen HDPE oder Polypropylen PP), Cycloolefincopolymer (COC) oder einem entsprechenden Thermoplast bestehen, das gute Feuchtigkeitsisoliereigenschaften hat. Bei der symmetrischen Konstruktion der Erfindung ohne Schweißlinien werden die Isoliereigenschaften mit einer sehr dünnen Schicht der oben erwähnten Kunststoffe erreicht. Die Schichtdicke beträgt typischerweise etwa 50 bis 100 μm, in Abhängigkeit von dem Material. Die symmetrische homogene Struktur gewährleistet, daß selbst eine dünne Schicht mechanisch fest genug ist, um unbeschädigt und wirksam zu bleiben, wenn das Kabel mechani schen Spannungen ausgesetzt ist. Insbesondere, wenn das Isoliermaterial Flüssigkristallpolymer ist, kann die erforderliche Verstärkung, d.h. die Zugfestigkeit und die Druckfestigkeit mit einer Schicht erreicht werden (lamellare Struktur). Andererseits bringt die Verwendung von Gemischen von Flüssigkristallpolymeren und Thermoplasten in separaten Verstärkungsschichten, bei denen die Ausrichtungsrichtungen der LCP-Fasern oder Lamellen einander kreuzen, nicht nur ausgezeichnete mechanische Eigenschaften mit sich, sondern auch Feuchtigkeitsisoliereigenschaften. Solch eine Ausführungsform ist in 4 dargestellt. In 4 ist die Seele durch das Bezugszeichen 21 angezeigt. Schichten, die mit LCP-Fasern oder Lamellen versehen sind, sind durch die Bezugszeichen 22 und 23 angezeigt. Die Außenschicht hat das Bezugszeichen 24. Die quergefachten Orientierungsrichtungen der LCP-Fasern oder Lamellen sind klar aus 4 ersichtlich. Da die Flüssigkristallpolymere, die verwendet werden können, sehr aromatisch in ihrer chemischen Zusammensetzung sind und eine strikt geordnete Struktur in dem festen Zustand bilden, bieten sie insbesondere einen guten Schutz selbst gegen kleinere Gasmoleküle. Eine Schutzschicht gegen Wasserstoff ist insbesondere extrem wichtig für optische Fasern; in nichtmetallischen Konstruktionen ist eine solche Schicht durch Flüssigkristallpolymer vorgesehen.
Bei einer mehrschichtigen Konstruktion, die aus vielen verschiedenen Thermoplasten besteht, ist die Adhäsion zwischen funktionalen Schichten (d.h. Isolierschichten, Verstärkungsschichten etc.) besonders wichtig. Bei der Konstruktion der Erfindung können dünne Adhäsionsschichten, falls erforderlich, zwischen dickeren funktionalen Schichten geformt sein. Da Adhäsionspolymere weich sind, ist es wichtig, ihre Schichten so dünn wie möglich zu halten. Adhäsionsschichten, die ein funktionales Merkmal haben, sind besonders bevorzugt. Eine halbleitende Adhäsionsschicht schützt beispielsweise elektrisch ein optisches Kabel, das darin befestigt ist. Eine symmetrische Konstruktion ohne Schweißlinien macht es möglich, dünne und gleichmäßige Schichten zu haben. Bei der Kabelkonstruktion der Erfindung kann das Maß der Verbindung zwischen den verschiedenen Verstärkungsschichten durch verschiedene dünne Adhäsions- oder Pufferschichten eingestellt werden, wobei die Wechselwirkung zwischen den Schichten entweder erhöht oder verringert werden kann, entsprechend der Anforderung. Die Komponenten, die die Adhäsion oder die Elastizität verbessern, können auch mit den Verstärkungsschichten gemischt werden. Eine andere Alternative besteht darin, daß faserige Segmente in derselben Verstärkungsschicht sich mit elastischeren Polymersegmenten in der Umfangsrichtung abwechseln, wodurch ein gutes Gleichgewicht zwischen longitudinaler Verstärkung und Flexibilität erreicht wird. Eine solche Ausführungsform ist in 5 dargestellt. In 5 ist die Seele durch die Bezugszeichen 1 und 31 angezeigt. Das Bezugszeichen 32 bezeichnet eine Verstärkungsschicht, die in faserige Verstärkungssegmente 32a und elastischere Füllabschnitte 32b unterteilt ist. Das Bezugszeichen 32 bezeichnet die Oberflächenschicht des Kabels. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der elastische Abschnitt oder eine getrennte Pufferschicht durch ein geschäumtes Polymer gebildet, das in direktem Kontakt mit den faserigen Verstärkungen steht, um die Biege- und Kompressionseigenschaften des Kabels zu steuern. Eine solche Schicht ist typischerweise durch ein geschäumtes Polyolefin mit einer Dichte von 50 bis 200 kg/m³ gebildet.
Wie oben erwähnt, kann die Konstruktion der Erfindung vorteilhafterweise in einem Extrusionsschritt hergestellt werden, wobei keine Zwischenschritte wie Aufrollen erforderlich sind. Außerdem ist es sehr wichtig, daß die Fließrichtung des geschmolzenen Materials parallel zu der Kabelseele verläuft und daß der Schmelzmassenfluß nicht an einer Stelle abzweigt, wodurch die Ausbildung einer sogenannten Schweißlinie verhindert ist. Es ist allgemein bekannt, daß bei Kunststoffprodukten eine Schmelzlinie ein mechanischer Schwachpunkt ist, von dem oft Risse ausgehen. Eine Schweißlinie ist beträchtlich schwächer als andere Teile eines Produktes. Ein gleichförmiger Massenstrom ermöglicht die Herstellung von nahtlosen und homogenen Schichten, wodurch die gewünschten Eigenschaften mit dünneren Schichten als üblich hervorgerufen werden können. Ein geringerer Materialverbrauch ist ökonomisch signifikant, da die besten Polymere für Verstärkungs- und Isolierschichten ziemlich teuer sind. Die Erfindung bietet somit die Möglichkeit, Mehrschichtkabelkonstruktionen herzustellen, die sowohl technisch als auch ökonomisch vorteilhafter sind als Konstruktionen herkömmlicher Art.
Die Mehrschichtkonstruktionen der Erfindung können prinzipiell mit einem konventionellen Kreuzkopfwerkzeug hergestellt werden, das Drehdüsenwerk-zeuge enthält. In der Praxis ist es jedoch sehr schwierig, Mehrschichtkonstruktionen auf eine kontrollierte Weise mit einer solchen Technologie herzustellen. Vorzugsweise werden Mehrschichtkonstruktionen der Erfindung ohne Schweißlinien mit einem sogenannten Konusextruder hergestellt, der beispielsweise in EP 0 422 042 B1 offenbart ist.
Obwohl die Erfindung oben hauptsächlich mittels verschiedener Ausführungsformen eines optischen Kabels beschrieben ist, wird angemerkt, daß die Erfindung auch auf solche Kabel anwendbar ist, bei denen die Seele aus metallischen Leitern besteht.
Nachfolgend werden einige erläuternde Beispiele von Lösungen gemäß der Erfindung gegeben. Die dargestellten Beispiele sind Mehrschichtkonstruktionen, aber es ist offensichtlich, daß die Anzahl von Schichten unterschiedlich sein kann in Abhängigkeit von der Struktur des Mehrschichtextruders. Falls erforderlich, kann es mehr als vier Schichten geben. Die Schichten sind von innen nach außen numeriert.
A. Eine getrennte optische Kabelseele (PBT, optische Fasern, Gel) oder ein Metalleiter, auf dem sich eine Mehrschichtkonstruktion (funktionale Abschnitte und äußerer Mantel) befinden, wird extrudiert.

1. – Adhäsionspolymer – LCP oder LCP-Mischung, Ausrichtung +45° (Verstärkung) – LCP oder LCP-Mischung, Ausrichtung –45° (Verstärkung) – äußerer Mantel (beispielsweise PE) Die mittleren Schichten bilden zusammen eine Isolierschicht.
2. – Adhäsionspolymer – LCP, LCP-Gemisch oder Fasermischung, Ausrichtung +45° – LCP oder LCP-Gemisch, dünne Laminarschicht (Isolierung) – äußerer Mantel (beispielsweise PE) Unter die erste LCP-Schicht oder dergleichen ist die aktuelle Verstärkung.

Spezielle Konstruktion (kontinuierliche Faser als Verstärkung, On-line-Schmelzimprägnierung).

– Falls erforderlich, kann Adhäsionspolymer (Heißschmelze) auf eine PBT-Hülse durch eine Schmelzpumpe unmittelbar vor dem Coextrusionsschritt aufgebracht werden.
1. – On-line-imprägnierte kontinuierliche Glasfaser, angebracht in einem geeigneten Winkel um eine PBT-Hülse – Polyolefin als Matrix (kann funktionalisiertes Polyolefin enthalten, Adhäsion) – oder Adhäsionspolymer als Matrix (gute Adhäsion an beiden Flächen) – dünne, ebene Schicht von HDPE, COC, LCP oder PO/LCP-Mischung (Isolierung) – Adhäsionspolymer – äußerer Mantel (z.B. PE)
2. (- Adhäsionspolymer) – dünne LCP oder LCP-Mischung (Feuchtigkeitsisolierung) – On-line-imprägnierte kontinuierliche Glasfaser, angebracht in einem geeigneten Winkel um eine PBT-Hülse (Polyolefin als Matrix) (- Adhäsionspolymer) – äußerer Mantel (Polyolefin)

B. Sekundäre Beschichtung, hergestellt in demselben Schritt.

1. – LCP-Mischung oder Fasergemisch (inklusive optische Fasern, Gel) als Schutzmaterial 41 - Verstärkungsstruktur (axiale Ausrichtung) – dünne Adhäsionsschicht 42 – aktuelle Verstärkungsschicht (LCP oder Fasergemisch, schräge Orientierung 43) – äußerer Mantel (z.B. PE) 44 Diese Ausführungsform ist in 6 gezeigt. Die Bezugszeichen 41 bis 44 beziehen sich auf 6.
2. – Thermoplaste (inklusive optische Fasern, Gel) als Schutzmaterial – Ethylen/Polypropylencopolymer (geeignetes Gel) – oder PBT – oder: COC (Feuchtigkeitsbarriere zu derselben Zeit) – dünne Adhäsionsschicht – aktuelle Verstärkungsschicht (PO/Faser oder PO/LCP-Gemisch), schräge Ausrichtung – äußerer Mantel (z.B. PE)

C. Reine Mehrschichtmantelkonstruktion, Seele Spiralraum, gedrehte Konstruktion oder Metalleiter

1. – Adhäsionspolymer – Zwischenmantel PE – Adhäsionspolymer – Außenmantel PA12 (z.B. Termitenschutz, Abriebbeständigkeit)
2. feuerfester Mantel – Adhäsionspolymer – Isolierschicht (HDPE, COC, LCP oder PO/LCP-Gemisch) und/oder Verstärkungsschicht (siehe oben) – Adhäsionspolymer (nicht erforderlich) – HFFR-Gemisch
3. Nagetier-beständiger Mantel – Adhäsionskunststoff 52 – Polyolefin/Glasfaser 53 – Polyolefin/große Mengen von Glasfasern (kurz geschnittene Faser oder on-line-imprägnierte kontinuierliche Faser) 54. Großer Querausrichtungswinkel. – dünne HDPE oder PA12 Haut 55

Eine solche Ausführungsform ist in 7 gezeigt. Das Bezugszeichen 51 bezeichnet eine Seele, die aus Metalleitern besteht. Die Bezugszeichen 52 bis 55 bezeichnen die oben angegebenen Schichten. Die Bezugszeichen 53 bis 55 sind auch in der Schichtbeschreibung der obigen Beispiels angegeben.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sollen die Erfindung in keiner Weise beschränken, sondern die Erfindung kann frei im Schutzbereich der beigefügten Ansprüche modifiziert werden. Es versteht sich, daß die Kabelkonstruktion der Erfindung oder ihre Einzelheiten nicht präzise so sein muß, wie sie in den Zeichnungen dargestellt ist, sondern auch andere Lösungen sind möglich.

Claims

Vielschichtige verstärkte und stabilisierte Kabelkonstruktion, die eine Seele (1, 11, 21, 31, 41, 51) und einen nicht metallischen Mantel mit Isolier- und Schutzschichten und zwei oder mehr Verstärkungsschichten umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolier- und Schutzschichten und/oder die Verstärkungsschichten (12, 13, 22, 23, 32, 53, 54) in kontrollierter Weise mittels faseriger Verstärkungen oder lamellarer Isolierungen in verschiedenen Winkeln ausgerichtet sind, um die mechanischen und die isolierenden Eigenschaften des Kabels zu steuern.
Kabelkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschichten aus Thermoplasten hergestellt sind, die mit kurzen und langen Fasern verstärkt sind.
Kabelkonstruktion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungen Glas-, Kohlenstoff-, Bor- oder Aramid-Fasern sind.
Kabelkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschichten aus einem Material hergestellt sind, das wenigstens teilweise aus einem Flüssigkristallpolymer besteht.
Kabelkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kurzgeschnittenen Fasern oder die kontinuierlichen Fasern aus orientierten Polyolefinen bestehen, die zu einem Gelgehalt von über 5% vernetzt sind.
Kabelkonstruktion nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserverstärkung mit der Kunststoffmatrix so verbunden ist, dass die Adhäsionsenergie zwischen der Faser und der Matrix größer ist, als die Stärke der Matrix.
Kabelkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Verstärkungsschicht zum Einstellen der Zugfestigkeit und der Flexibilität in segmentartige Abschnitte unterteilt ist, in welchen sich steife Verstärkungsabschnitte (32a) und elastischere Füllabschnitte (32b) abwechseln.
Kabelkonstruktion nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Füllabschnitte oder separaten Pufferschichten aus einem geschäumten Polymer hergestellt sind.
Kabelkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschichten aus einem Material hergestellt sind, das wenigstens teilweise aus einem Flüssigkristallpolymer besteht.
Kabelkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Adhäsionsschichten (42) zwischen den Schichten eingebracht sind, um eine Adhäsion zwischen den Schichten zu verbessern.
Kabelkonstruktion nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolier- und Adhäsionsschichten und die Verstärkungsschichten dünne und symmetrische Schichten sind, die keine Schweißlinien umfassen.
Kabelkonstruktion nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten durch Extrusion hergestellt sind.
Kabelkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Verstärkungsschicht aus einem Verbundwerkstoff hergestellt ist, der mit kontinuierlichen Fasern verstärkt ist, und der eine konventionelle thermoplastische oder Adhäsionspolymermatrix umfasst.
Kabelkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schicht (12), die dem Kern des Kabels am nächsten ist, die Verstärkungsfasern im wesentlichen in longitudinaler Richtung des Kabels eingebracht sind, während sie in den äußeren Schichten (13) eher in Umfangsrichtung orientiert sind.
Kabelkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Seele (11, 21, 31) durch optische Fasern gebildet wird.
Kabelkonstruktion nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht, die optische Fasern einschließt und schützt, so angeordnet ist, dass sie eine erste Verstärkungs- und/oder Isolierschicht bildet.
Kabelkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Seele (51) durch einen metallischen Leiter gebildet ist.
Kabelkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Kunststoffmatrizen oder Fasern vernetzt ist.