[0001] Die Erfindung betrifft eine ummantelte elektrische Leitung, umfassend mindestens
einen elektrischen Leiter mit einer Isolierung, welche aus einem thermoplastischen
Elastomer (TPE) besteht, und einen aus einem Kunststoff bestehenden Mantel.
[0002] Eine ummantelte elektrische Leitung, umfassend mindestens einen elektrischen Leiter
mit einer Isolierung und einen aus einem Kunststoff bestehenden Mantel ist in der
DE 202 15 523 U1 beschrieben. Diese Leitung ist insbesondere für Antiblockiersysteme und Fühler von
Drehzahlmesssystemen von Kraftfahrzeugen einsetzbar und hat sich in der Praxis bewährt.
Die Leitung weist einen aus Polyurethan bestehenden Mantel auf. Der Mantel besteht
insbesondere aus Polyether-Polyurethan, welches bevorzugt eine Härte im Bereich von
75 bis 95 Shore A aufweisen kann. Für die Auswahl der Isolierung des Leiters, für
die in der
DE 202 15 523 U1 ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) als bekannt genannt wird, spielen in der
Praxis die dielektrischen Kenngrößen, insbesondere die relative Dielektrizitätskonstante,
eine wesentliche Rolle, weil diese Größen entscheidenden Einfluss auf das Isolationsvermögen
der Leitung haben. Um bei Wahrung einer hohen Wärmeformstabilität eine verbesserte
RecyclingFähigkeit zu erreichen, sieht das genannte Gebrauchsmuster vor, auch die
Isolierung des Leiters aus Polyurethan herzustellen, wobei dieses eine Härte im Bereich
von 55 bis 64 Shore D aufweist. Bei diesem Polyurethan-Werkstoff handelt es sich insbesondere
um einen thermoplastischen Werkstoff, der wieder aufschmelzbar ist und daher leicht
einem Recycling unterworfen werden kann.
[0003] Die
DE 34 44 500 A1 beschreibt ein elektrisches oder optisches Kabel, insbesondere ein mehradriges elektrisches
Energiekabel, dessen Leiter, dessen Seele aus den Adern besteht, von einer Umhüllung
aus isolierenden Werkstoffen umgeben ist. Mindestens eine außen liegende Schicht dieser
Umhüllung besteht dabei ganz oder teilweise aus einem strahlenvernetzten Polyurethan.
Bei einem als Ausführungsbeispiel beschriebenen zweischichtigen Aufbau der Umhüllung
besteht diese im Bereich eines Innenmantels aus Silikonkautschuk, der von einem Außenmantel,
der eine Schutzhülle aus dem strahlenvernetzten Polyurethan bildet, umgeben ist. Die
Schutzhülle kann aus einem geschäumten und vernetzten Polyurethan bestehen.
[0004] Die
DE 30 05 615 A1 beschreibt ein elektrisches, flexibles Kabel mit besonderer Schwimmfähigkeit, bei
dem ein flexibles Grundkabel koaxial mit einem geschäumten Kunststoffband mit großem
Porenvolumen, vorzugsweise auf Polyäthylen- oder Polyurethanbasis, spiralförmig umhüllt
ist. Die Begrenzung der von dem umhüllenden Band gebildeten Außenkontur erfolgt durch
einen ebenfalls koaxial darüber angeordneten Kunststoffmantel, vorzugsweise auf Polyurethanbasis.
[0005] Die
DE 202 15 523 U1 verweist hinsichtlich der technischen Anforderungen, die an derartige Leitungen gestellt
werden, auf die
Bosch-Vorschrift VS 18296-NKA (Oktober 2001) und nimmt im Besonderen neben der Recyclingfähigkeit auf die technischen Parameter
Wärmeformbeständigkeit und Biegewechselfestigkeit nach VDE 0472-603/J Bezug. Zu weiteren,
insbesondere mechanischen Eigenschaften, die für den Einsatz von Leitungen der eingangs
genannten Art von Bedeutung sind, gehört neben der Masse der Leitung auch das Torsionsverhalten.
Für die Verarbeitbarkeit der Leitungen spielt auch die Forderung eine Rolle, dass
die Leitung, gegebenenfalls auch über größere Leitungsstücke hinweg, in einfacher
Weise abmantelbar sein soll.
[0006] Die
WO 01/61711 offenbart eine Leitung der eingangs genannten Art mit einem Mantel auf Polymer-Basis
mit anorganischen, schwer entflammbaren Zusätzen. Der Mantel umfasst hierbei eine
Außen-, eine Zwischen- und eine Innenschicht, wobei die Zwischenschicht geschäumt
ist. Die
WO 01/61711 A1 nimmt Bezug auf ein gattungsgemäß aufgebautes Kabel
WO 98/52197 A1, dessen Flammwidrigkeit verbessert werden soll. Das vorbekannte Kabel wies bereits
eine Schicht aus einem geschäumten polymeren Material mit vorherbestimmten mechanischen
Festigkeitseigenschaften und einem vorherbestimmten Schäumungsgrad auf, wodurch eine
hohe Schlagfestigkeit eingestellt werden konnte.
[0007] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Leitung der
eingangs genannten Art zu schaffen, die im Hinblick auf die vorstehend genannten mechanischen
und Verarbeitungseigenschaften eine verbesserte Qualität aufweist.
[0008] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Mantel aus einem thermoplastischen
Polyurethan-Elastomer besteht und eine Innen-, eine Zwischen- und eine Außenschicht
umfasst, wobei die Außenschicht und/oder die Innenschicht eine geschäumte Schicht
ist, und wobei die Zwischenschicht eine ungeschäumte Schicht ist. Hierbei kann im
Detail vorgesehen sein, dass der Mantel aus mehreren Teilschichten besteht, von denen
mindestens eine geschäumt ist. Aufgrund der schwammigen Struktur einer geschäumten
Schicht, bei der es sich insbesondere um ein gasgefülltes geschlossenzelliges Material
handeln kann, verringert sich durch die Erfindung vorteilhafterweise die spezifische
Masse der Leitung, das Abmanteln über größere und übergroße Leitungslängen wird erleichtert,
und es verbessern sich das Torsionsverhalten sowie durch eine dämpfende Wirkung der
geschäumten Schicht die mechanische Druckbeständigkeit und die Biegewechselfestigkeit.
[0009] Thermoplastische Polyurethan-Elastomere (TPU) sind teilkristalline Werkstoffe und
gehören zu der Klasse der thermoplastischen Elastomere. Sie stellen Hochleistungswerkstoffe
dar, welche in ihrem Eigenschaftsbild dynamische Belastbarkeit, hohe Flexibilität
in einem weiten Temperaturbereich, hohe Verschleißfestigkeiten sowie Knick- und Reißfestigkeiten
(Einreiß- und Weiterreißwiderstand) mit guten Beständigkeiten gegen den Einfluss von
Öl, Fett und Lösungsmitteln, die Witterung, Ozon und UV-Strahlung, sowie hydrolytisch
wirkende Substanzen und Mikroben kombinieren. Sie sind wieder aufschmelzbar und können
daher leicht einem Recycling unterworfen werden.
[0010] Insbesondere aus der Schuhherstellung sind an sich Verfahren bekannt, um thermoplastische
Polyurethane mit Treibmitteln zur Herstellung von Schuhsohlen zu verschäumen. Es ist
dabei mit Vorteil möglich, durch den relativen Anteil von sogenannten Hart- und Weichsegmenten
die Eigenschaften, wie beispielsweise die Festigkeit, Härte und Flexibilität des herzustellenden
TPU, in weiten Grenzen zu variieren. Die Hartsegmente werden dabei durch für bei der
Herstellung eingesetzte Diisocyanate und kurzkettige Diole, und die Weichsegmente
durch Diisocyanate und langkettige Diole gebildet.
[0011] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen
sowie der folgenden Beschreibung enthalten.
[0012] Anhand mehrerer Ausführungsbeispiele soll im Folgenden die Erfindung näher erläutert
werden. Dabei zeigt:
- Fig. 1
- einen Querschnitt durch eine mögliche Ausführung einer erfindungsgemäßen Leitung.
[0013] Wie sich aus Fig. 1 ergibt, besteht eine erfindungsgemäße ummantelte elektrische
Leitung aus mindestens einem elektrischen Leiter 1, der von einer Isolierung 2 umgeben
ist, und einem aus Kunststoff bestehenden Mantel 3. In diesem Ausführungsbeispiel
sind exemplarisch vier, vorzugsweise miteinander verseilte, elektrische Leiter 1 mit
ihren Isolierungen 2 dargestellt.
[0014] Der Leiter 1 kann aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff in Form von Litzen oder
in Form eines Drahtes bestehen, der bevorzugt einen Durchmesser im Bereich von 0,03
mm bis 3,0 mm aufweisen kann. Ein für den Leiter 1 eingesetzter Draht kann dabei auch
aus einer Mehrzahl von Einzeldrähten 1 a gebildet sein.
[0015] Die Isolierung 2 des Leiters 1 besteht erfindungsgemäß aus einem thermoplastischen
Elastomer (TPE), insbesondere styrolhaltigen TPE, einem Polyolefin, wie Polypropylen
(PP), einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) oder einem Fluorpolymer, wie FEP (Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymerisat).
[0016] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Mantel 3 eine geschäumte Schicht 4 umfasst.
Der Mantel 3 besteht aus einem thermoplastischen Polyurethan (TPU), bei dem es sich
insbesondere um ein Polyether-Polyurethan handeln kann. Auch der Einsatz eines Polyester-Polyurethans
ist aufgrund seiner höheren thermischen Stabilität mit Vorteil möglich.
[0017] Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Mantel 3 ebenfalls zwischen
der Außenschicht 5 und der Innenschicht 6 eine Zwischenschicht 7 angeordnet. Hierbei
ist jedoch vorgesehen, dass diese Zwischenschicht 7 eine ungeschäumte Schicht ist,
während die Außenschicht 5 und die Innenschicht 6 geschäumte Schichten 4 sind. Hierdurch
wird mit Vorteil neben der Gewichtsreduzierung insbesondere ein im Vergleich zu einem
ungeschäumten Mantel erhöhter Klapperschutz erzielt. Bei der dritten Ausführung ist
die Innenschicht 6 die geschäumte Schicht 4, die Außenschicht 5 ist ungeschäumt. Hierdurch
wird neben der Gewichtsreduzierung mit Vorteil insbesondere ein im Vergleich zu einem
ungeschäumten Mantel verbessertes Abmantelverhalten erzielt.
[0018] Es ist möglich, dass die Anzahl der Leiter 1 oder die geometrischen Abmaße einer
erfindungsgemäßen elektrischen Leitung, wie eine Dicke der einzelnen Schichten 3,
4, 5, 6, 7, in weiten Grenzen variieren, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen
wird. Um eine Eigenschaft der erfindungsgemäßen elektrischen Leitung auf einen bestimmten
Wert einzustellen, kann auch ein Schäumungsgrad der geschäumten Schicht 4, variiert
werden. Unter Schäumungsgrad wird dabei ein Volumenanteil von Gas im Gesamtvolumen
der geschäumten Schicht verstanden. So kann der Schäumungsgrad innerhalb der werkstoffbedingten
Grenzen in Kombination mit den optimalen Dickenverhältnissen der einzelnen Schichten
3, 4, 5, 6, 7 ausschlaggebend für die Qualität einer insbesondere hoch torsions- und
biegewechselbeständigen erfindungsgemäßen elektrischen Leitung sein.
[0019] Die Schichten 4, 5, 6, 7 können insbesondere durch Ko- oder Tandemextrusion miteinander
verbunden sein. Die Stärke der Haftung der einzelnen Schichten 4, 5, 6, 7 aneinander
wird dabei sowohl durch das Herstellungsverfahren, als auch die Natur der Schichtwerkstoffe
bestimmt. Auch ein Aufbau des Mantels 3 mit mehr als drei, wie beispielsweise vier
oder fünf Schichten, von denen mindestens zwei Schichten geschäumte Schichten 4 sind,
fällt in den Rahmen der Erfindung. Bei einem vier- oder fünfschichtigen Aufbau können
beispielsweise die Außenschicht 5, die Innenschicht 6 und/oder ein oder zwei Zwischenschichten
7 geschäumte Schichten 4 sein.
[0020] Durch eine geeignete Kombination von geschäumten und ungeschäumten Schichten und/oder
Schichten aus unterschiedlichen Werkstoffen kann das Eintreten von unerwünschten Eigenschaftsänderungen,
wie eine Reduzierung der Abriebfestigkeit, minimiert oder ganz unterbunden werden.
Eine über einer TPU-Schicht liegende fluorhaltige Polymerschicht wird insbesondere
als geeignet angesehen, eine Quellung der TPU-Schicht in verschiedenen Medien herabzusetzen.
[0021] Für die Isolierung 2 kann bevorzugt der aus der eingangs genannten
DE 202 15 523 U1 bekannte Werkstoff eingesetzt werden, wobei damit der weitere Vorteil verbunden ist,
dass der Leiter 1 in blanker, unverzinnter Ausführung eingesetzt werden kann.
[0022] Die Einsatzgebiete einer erfindungsgemäßen Leitung sind nicht auf Anwendungen für
Antiblockiersysteme und Fühler von Drehzahlmesssystemen von Kraftfahrzeugen beschränkt.
Sie liegen bevorzugt überall dort, wo eine hohe Torsions- und/oder Biegewechselbeständigkeit
erforderlich ist, wie beispielsweise bei bestimmten Sensor- und bei Schleppkettenleitungen.
Bezugszeichen
[0023]
- 1
- Leiter
- 1a
- Einzeldraht von 1
- 2
- Isolation
- 3
- Mantel
- 4
- geschäumte Schicht
- 5
- Außenschicht von 3
- 6
- Innenschicht von 3
- 7
- Zwischenschicht
1. Ummantelte elektrische Leitung, umfassend mindestens einen elektrischen Leiter (1)
mit einer Isolierung (2), welche aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE), vorzugsweise
aus einem styrolhaltigen thermoplastischen Elastomer, aus Polypropylen (PP) oder aus
einem anderen Polyolefin, aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) oder aus einem
Fluorpolymer, wie einem Copolymerisat aus Tetrafluorethylen und Hexafluorpropylen
(FEP), besteht, und einen aus einem thermoplastischen Polyurethan-Elastomer bestehenden
Mantel (3), der eine geschäumte Schicht (4) umfasst, und aus einer Außenschicht (5)
und einer Innenschicht (6) gebildet ist, wobei zwischen der Außenschicht (5) und der
Innenschicht (6) mindestens eine Zwischenschicht (7) angeordnet ist, wobei die Außenschicht
(5) und/ oder die Innenschicht (6) eine geschäumte Schicht (4) ist, und wobei die
Zwischenschicht (7), eine ungeschäumte Schicht ist.
2. Leitung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (4,5,6,7) durch Ko- oder Tandemextrusion miteinander verbunden sind.
3. Leitung nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch zwei oder mehr mit einer Isolierung (2) umgebene elektrische Leiter (1), die insbesondere
miteinander verseilt sind.
1. Sheathed electric line comprising at least one electrical conductor (1) with insulation
(2) which is composed of a thermoplastic elastomer (TPE), preferably of a styrene-containing
thermoplastic elastomer, of polypropylene (PP) or of another polyolefin, of an ethylene-vinyl
acetate copolymer (EVA) or of a fluoropolymer, for example a copolymer of tetrafluoroethylene
and hexafluoropropylene (FEP), and comprising sheathing (3) which is composed of a
thermoplastic polyurethane elastomer and which comprises a foamed layer (4), and is
composed of an external layer (5) and of an internal layer (6), where the arrangement
has at least one intermediate layer (7) between the external layer (5) and the internal
layer (6), where the external layer (5) and/or the internal layer (6) is a foamed
layer (4), and where the intermediate layer (7) is an unfoamed layer.
2. Line according to Claim 1,
characterized in that the layers (4, 5, 6, 7) have been bonded to one another by coextrusion or by tandem
extrusion.
3. Line according to Claim 1 or 2,
characterized by two or more electrical conductors (1) which are surrounded by insulation (2) and
which in particular have been stranded together.
1. Ligne électrique enrobée, comprenant au moins un conducteur électrique (1) avec une
isolation (2), qui se compose d'un élastomère thermoplastique (TPE), de préférence
d'un élastomère thermoplastique contenant du styrène, de polypropylène (PP) ou d'une
autre polyoléfine, d'un copolymère éthylène-acétate de vinyle (EVA) ou d'un fluoropolymère,
tel qu'un copolymère de tétrafluoroéthylène et d'hexafluoropropylène (FEP), et une
gaine (3) qui se compose d'un élastomère polyuréthane thermoplastique, qui comprend
une couche moussée (4), et qui est formée d'une couche extérieure (5) et d'une couche
intérieure (6), au moins une couche intermédiaire (7) étant disposée entre la couche
extérieure (5) et la couche intérieure (6), la couche extérieure (5) et/ou la couche
intérieure (6) étant une couche moussée (4) et la couche intermédiaire (7) étant une
couche non moussée.
2. Ligne selon la revendication 1,
caractérisée en ce que les couches (4, 5, 6, 7) sont connectées les unes aux autres par coextrusion ou extrusion
tandem.
3. Ligne selon la revendication 1 ou 2,
caractérisée par deux ou plus de deux conducteurs électriques (1) entourés par une isolation (2),
qui sont notamment câblés ensemble.