[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines längsdichten elektrischen
und/oder optischen Kabels, insbesondere eines Nachrichtenkabels, durch Füllen der
Kabelseele mit einer Füllmasse, die aus einer Mischung einer wasserabstoßenden, wachsartigen
Substanz (z. B. Petrolat) mit mikrokleinen Hohlkörpern aus elastischem Kunststoff
besteht.
[0002] Bei Kabeln besteht die Gefahr, daß sich die bei einer Beschädigung des Kabelmantels
eindringende Feuchtigkeit längs des Kabels ausbreiten kann und so die elektrischen
Eigenschaften des Kabels nachhaltig verschlechtert werden. Dieses Problem ist sei
längerer Zeit bekannt. Es gibt daher zahlreiche Vorschläge, wie man dem Vordringen
des Wassers in der Kabelseele Einhalt gebieten kann. Aus diesen Vorschlägen hat sich
in letzter Zeit mit recht gutem Erfolg das Füllen von Kabeln mit kunststoffisolierten
Adern, insbesondere von Nachrichtenkabeln, mit einer als Petrolat bezeichneten wachsartigen
Masse durchgesetzt (GB-PS 987 508).
[0003] Die als Petrolat bezeichnete Füllmasse, die eine Dielektrizitätszahl von etwa 2,3
hat, setzt aber die Betriebskapazität von damit gefüllten Kabeln um ungefähr 20 %
herauf. em Grunde ist bereits vor einiger Zeit vorgeschlagen worden, dieser Füllmasse
mikrokleine Hohlkörper beizumischen, um so gasgefüllte, abgekapselte Bereiche im Kabel
zu schaffen und damit die Dielektrizitätszahl-zu verbessern (DE-PS 19 36 872). Besonders
gute Erfolge werden mit einer Füllmasse aus Petrolat und mikrokleinen Hohlkörpern
erzielt, bei der die Wandung der Hohlkörper aus einem elastischen Stoff solcher Art
besteht, daß sich die Hohlkörper unter dem Einfluß größerer Kräfte auf ein Volumen
zusammendrücken lassen, das geringer als die Hälfte des Ursprungsvolumens ist und
die bei nicht mehr Vorhandensein dieser Kräfte ihr ursprüngliches Volumen und ihre
Gestalt wieder annehmen (DE-PS 31 50 909). Dabei liegt die räumliche Ausdehnung einzelner
nicht verformter Hohlkörper unter 100 pm.
[0004] Derartige Hohlkörper werden nach speziellen Verfahren aus Kunststoffen auf der Basis
von Polyvinylidenchlorid-Copolymer hergestellt, wobei das Verfahren so geführt wird,
daß in die Hohlkörper Isobutan als Treibgas gelangt ist und die Hohlkörper eine durchschnittliche
räumliche Ausdehnung (Durchmesser) von 10 pm aufweisen. Unter Zufuhr von Wärmeenergie
wird dann der Aufschäumprozeß durchgeführt, bei dem sich das Volumen der Hohlkörper
etwa auf das 10 - 100fache vergrößert.
[0005] Eine,Füllmasse mit den zuvor erwähnten Eigenschaften, die eine Dielektrizitätszahl
von etwa 1,6 bis 1,3 aufweist, hat man bisher in der Weise hergestellt, daß Hohlkörper
auf Kunststoffbasis zunächst aufgeschäumt und dann mit Petrolat vermischt werden.
Es ist aber auch bekannt (DE-OS 20 21 726), das Petrolat mit unverschäumten Mikrohohlkörpern
zu mischen und erst nach dem Mischprozeß die Hohlkörper aufzuschäumen.
[0006] Das bisher noch nicht befriedigend gelöste Problem bei einer solchen Füllmasse, die
man auch als syntaktischen Schaum bezeichnet, besteht darin, sie in alle Hohlräume
der Kabelseele bzw. des Kabels einzubringen. Diese Forderung ist besonders bei Kabeln
mit sehr vielen Adern, deren Durchmesser sehr klein ist, d. h. bei sogenannten hochpaarigen
Kabeln, schwer zu erfüllen.
[0007] Daher hat man bisher nur niederpaarige Kabel mit der neuen Füllmasse gefüllt. Hochpaarige
Kabel werden dagegen weiterhin mit reinem Petrolat gefüllt, dessen Viskosität durch
Temperaturänderungen in weiten Grenzen variiert werden kann und das im abgekühlten
Zustand - also etwa bei Raumtemperatur - zäh wie Wachs ist.
[0008] Das durch Erwärmen verflüssigte, reine Petrolat kann aufgrund seiner dann niedrigen
Viskosität gut in alle Hohlräume der Kabelseele eindringen. Bei Füllmassen, die aus
syntaktischen Schäumen bestehen, steigt mit wachsender Konzentration des Füllstoffes
(Hohlkörper) die Viskosität stark an, wobei insbesondere bei hohem Hohlkörperanteil
allein durch Verflüssigung der Petrolatkomponente die Viskosität nicht mehr auf solche
Werte gebracht werden kann, die für das Eindringen der Füllmasse in die Hohlräume
hochpaariger Seelen erforderlich wäre.
[0009] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einfüllen der Masse
der eingangs genannten Art anzugeben, die auch ein Füllen hochpaariger Kabel mit dieser
Masse erlaubt. Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß
eine mit aufschäumbaren Kunststoffhohlkörpern vermischtes, auf eine unterhalb der
die Aufschäumung der Hohlkörper auslösenden Temperatur erwärmte wasserabweisende Substanz
in die Kabelseele gefüllt und die Aufschäumung der Kunststoffhohlkörper dort durch
Zufuhr zusätzlicher Wärmemengen bewirkt wird.
[0010] Dabei wird man die wasserabweisende, wachsartige Substanz so auswählen, daß sie aus
dem Hohlkörper beim Expansionsprozeß austretendes Treibgas löst. Dadurch werden unerwünschte
Gasnester in der Füllmasse verhindert. Außerdem kann man problemlos brennbares Treibgas
verwenden, weil wegen der Sorption des Gases von der wasserabweisenden Substanz kein
zündbares Gasgemisch entstehen kann.
[0011] Die Erfindung vermittelt so der Fachwelt die Lehre, die wasserabweisende, wachsartige
Substanz nicht mit bereits aufgeschäumten Hohlkörpern zu mischen, sondern anstelle
dessen Hohlkörper zu verwenden, die noch aufschäumbar sind und daher ein wesentlich
geringeres Volumen aufweisen als bereits aufgeschäumte Hohlkörper und sich daher auch
viel leichter mit der wasserabweisenden Substanz mischen lassen. Eine solche Füllmasse
behält zunächst weitgehend die physikalischen Eigenschaften, insbesondere der Viskosität,
der reinen Substanz, weil der Volumenanteil der expandierbaren Hohlkörper an der Füllmasse
insgesamt sehr gering bleiben kann. Diese Füllmasse kann also ähnlich wie die reine
Substanz durch Temperaturerhöhung in einen praktisch flüssigen Zustand gebracht werden,
wobei lediglich zu beachten ist, daß beim Erwärmen dieser Masse die Verschäumtemperatur
der Hohlkörper nicht erreicht werden darf.
[0012] Die nicht expandierten Hohlkörper sind außerdem mechanisch erheblich widerstandsfähiger
als aufgeschäumte Hohlkörper, was für die Beanspruchungen beim Bearbeiten, Mischen
und Einfüllen der Masse von großer Bedeutung ist; denn gerade beim Fordern der Masse
werden die Hohlkörper insbesondere in der Pumpe mechanisch.hoch belastet. Eine solche
hohe mechanische Belastung tritt auch in Wärmetauschern und beim -eigentlichen Füllprozeß
auf, insbesondere beim Durchdringen der engen Spalte in der Kabelseele.
[0013] Erst nach dem Zuführen zusätzlicher Wärmemenge expandieren die mit der wassereabweisenden
Substanz gemischten Hohlkörper. Dabei wird der zellulare Gasanteil der Füllmasse so
erhöht, daß.mindesten so niedrige Werte der Dielektrizitätszahl erreicht werden wie
bei den zuvor erwähnten bekannten Füllmassen niedriger Dielektrizitätszahl.
[0014] Den Zeitpunkt des Expandierens der Hohlkörper, nämlich nach Beendigung des Füllvorganges,
kann man dabei auch dadurch günstig beeinflussen, daß man mit dem beim Füllen aufzubringenden
Druck der vorzeitigen Expansionstendenz entgegenwirkt. Durch die Expansion der Hohlkörper
innerhalb der Kabelseele werden alle ihre Hohlräume zuverlässig ausgefüllt. Die Expansion
führt außerdem zu einem Restdruck in der Seele, der geeignet ist, einen eventuellen
Volumenschrumpf der Füllmasse bei ihrem Erkalten zu kompensieren.
[0015] Bei der Ausgestaltung der Erfindung kann man so verfahren, daß die Zufuhr einer zusätzlichen
Wärmemenge durch Vorwärmung der Leiter der Kabelseele erfolgt oder daß der gefüllten
Kabelseele nach Verlassen der Fülleinrichtung eine zusätzliche Wärmemehge über eine
Hochfrequenzanlage zugeführt wird.
[0016] Selbstverständlich sind auch andere Formen der Wärmeenergie oder verschiedene Kombinationen
beim Erzeugen der zusätzlichen Wärmeenergie denkbar.
[0017] Um beim Expandieren der Hohlkörper den Durchmesser der Kabelseele nicht nachteilig
zu beeinflussen, kann man vor dem Zuführen der zusätzlichen Wärmemenge den Durchmesser
der Kabelseele durch Bespinnen mit einer Haltewendel fixieren.
[0018] Man kann das Füllen mit der neuen Füllmasse aber auch so durchführen, daß der aus
der wassserabweisenden Substanz und verschäumbaren Hohlkörpern gebildeten Füllmasse
unter Druck kurz vor dem Füllen Wärmeenergie in der Menge zugeführt wird, die bei
Atmosphärendruck zum Aufschäumen aller Hohlkörper erforderlich ist und daß die so
erwärmte Mischung unter Beibehaltung des Druckes in die Kabelseele gefüllt wird. Auf
diese Weise ist die Zufuhr der erforderlichen Wärmemenge leichter möglich, und es
braucht vor dem Füllen auch nicht streng auf die Unterschreitung der Aufschäumtemperatur
der Füllmasse geachtet zu werden. Das Verfahren setzt lediglich voraus, daß die Vorratsbehälter
vor der eigentlichen Füllanlage so konstruiert sind, daß sie ebenfalls unter einen
erhöhten Druck gesetzt werden können. Die Expansion der Hohlkörper wird in diesem
Falle wie im zuvor erwähnten Verfahren beim Verlassen der Füllkammer durch die dadurch
bedingte Druckabnahme erfolgen. Auch in diesem Falle wird man vorsorglich die Kabelseele
einer Vorerwärmung unterwerfen, um ein Abkühlen der Füllmasse beim Einfüllen in die
Kabelseele zu verhindern.
[0019] Die Erfindung wird anhand eines Beispieles im einzelnen erläutert.
[0020] Zunächst werden reinem Petrolat, wie es üblicherweise zum Längsdichten von Kabeln
Verwendung findet, epandierbare Hohlkörper, deren Wandung vorzugsweise aus einem Polyvinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolymer
besteht, in einer Menge von 2 - 5 Volumenprozent beigemischt. Die so hergestellte
Füllmasse wird auf eine Temperatur unterhalb der Expansionstemperatur, z. B. kleiner
als 85 °C, erwärmt, dabei in einen praktisch flüssigen Zustand versetzt und in diesem
Zustand mit Hilfe bekannter Füllvorrichtungen meist unter Druck in die die Füllvorrichtung
durchlaufende Kabelseele eingefüllt. Dabei kann die Kabelseele unmittelbar vor dem
Einlaufen in die Füllvorrichtung in geeigneter Weise derart vorgewärmt werden, daß
die zugeführte Wärmeenergie die Temperatur der Füllmasse über die Expansionstemperatur
(z. B. etwa 100 °C) steigen lassen kann. Der Zeitpunkt der einsetzenden Expansion
der Hohlkörper kann durch den gewählten Fülldurck von z. B. 5 bis 15 bar solange hinausgeschoben
werden, bis die dünnflüssige Füllmasse mit den noch nicht expandierten Hohlkörpern
in alle Hohlräume der Kabelseele gelangt ist.
[0021] Die für die Temperatursteigerung erforderlich Wärmeenergie kann aber auch erst nach
beendetem Füllvorgang z. B. durch Beaufschlagung der gefüllten Kabelseele mit HF-Energie
zugeführt werden. Es versteht sich, daß auch Kombinationen der hier erwähnten Möglichkeiten
denkbar sind.
[0022] Unmittelbar vor oder beim Einsetzen des Expansionsprozesses wird man den Durchmesser
der Kabelseele durch Aufbringen einer Haltewendel stabilisieren. Mit Hilfe geeigneter
Abstreifer wird man die überschüssige Masse vor der Weiterbehandlung der Seele entfernen
und gegebenenfalls zum Füllen z. B. niederpaariger Kabel verwenden.
1. Verfahren zum Herstellen eines längsdichten elektrischen und/oder optischen Kabels,
insbesondere eines Nachrichtenkabels, durch Füllen der Kabelseele mit einer Füllmasse,
die aus einer Mischung einer wasserabstoßenden, wachsartigen Substanz (z. B. Petrolat)
mit mikrokleinen Hohlkörpern aus elastischem Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet
, daß eine mit aufschäumbaren Kunststoffhohlkörpern vermischte, auf eine unterhalb
der die Aufschäumung der Hohlkörper auslösenden Temperatur erwärmte wasserabstoßende,
wachsartige Substanz in die Kabelseele gefüllt und die Aufschäumung der Kunststoffhohlkörper
dort durch Zufuhr zusätzlicher Wärmemengen bewirkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die wasserabweisende, wachsartige
Substanz so gewählt ist, daß sie aus den Hohlkörpern beim Expansionsprozeß austretendes
Treibgas löst.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Zufuhr einer zusätzlichen
Wärmemenge durch Vorwärmung der Leiter der Kabelseele erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der gefüllten Kabelseele
nach Verlassen der Fülleinrichtung eine zusätzliche Wärmemenge über eine Hochfrequenzanlage
zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Zuführen der zusätzlichen
Wärmemenge der Durchmesser der Kabelseele durch Bespinnen mit einer Haltewendel fixiert
wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der aus Petrolat und verschäumbaren
Hohlkörpern gebildeten Füllmasse unter Druck kurz vor dem Füllvorgang Wärmeenergie
in der Menge zugeführt wird, die bei Atmosphärendruck zum Aufschäumen aller Hohlkörper
erforderlich ist und daß die so erwärmte Petrolatmischung unter Beibehaltung des erhöhten
Druckes in die Kabelseele gefüllt wird.