ANTIADHÄSIVE UND ABRIEBFESTE LEITUNG

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Kabel bzw. eine Leitung und ein Verfahren zum Herstellen eines modifizierten Kabelmantels (20) einer elektrischen Leitung oder eines Kabels (1) mit den folgenden Schritten:
a. Bereitstellen von, vorzugsweise kugelförmigen, amorphen Partikeln (30),
b. Implantieren der amorphen Partikeln (30) in den Kabelmantel (20) derart, dass eine Vielzahl der amorphen Partikel (30) gerade so tief wie ihr Durchmesser, weniger tief oder nur minimal tiefer in die Oberfläche des Kabelmantels (20) eindringen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Lösung, um bei Kabel und Leitungen eine verbesserte Funktion, insbesondere betreffend Festigkeit und Adhäsion in dem Kabelmantel zu erreichen, die insbesondere verbesserte mechanische Eigenschaften aufweist und weiter mit Vorteil als Schutz gegen Tierverbiss, wie Marderbisse eingesetzt werden kann.

[0002] Aus dem Stand der Technik sind Lösungen bekannt, bei denen ein Material zur Ummantelung von Kabeln, Schläuchen und Rohren vorgesehen ist, das mindestens einen Bestandteil aufweist, der auf Tiere abschreckend oder abstoßend wirkt und somit der Verhinderung von Verbissschäden an Fahrzeugen, anderen technischen Erzeugnissen und Anlagen wie z. B. Kabeln, Hydraulikschläuchen, Haltemitteln, Abdichtungen und dergleichen, dient. Zur Verhinderung solcher Verbissschäden sind bereits zahlreiche Mittel und Wege bekannt. Sie weisen jedoch verschiedene Nachteile auf.

[0003] So sind im Handel erhältliche Geschmacks- und/oder Duftstoffe mit abschreckender oder abstoßender Wirkung zur Verwendung im Motorraum von Kraftfahrzeugen ca. alle zwei Wochen zu erneuern, wobei vor jedem Aufsprühen eine komplette Motorwäsche durchgeführt werden muss. Dies ist nicht nur unpraktikabel, sondern auch aufwendig und teuer.

[0004] Ferner gibt es bereits die Möglichkeit einer Panzerung bzw. einer besonders dicken Ummantelung der Kabel, Schläuche und Rohre zum Schutz vor Verbissschäden. Dies ist jedoch sowohl aufwendig als auch teuer.

[0005] Ferner besteht nicht nur ein Bedürfnis danach einen mechanischen Schutz gegen Marderbisse zu erzielen, sondern generell eine technische Lösung bereits zu stellen, ein mechanisch verbesserte Leitungslösung vorzuschlagen, sowie ein Verfahren, um solche Leitungen kostengünstig herzustellen. Ein besonderes Problem besteht ferner darin, dass neben der Anforderung an die mechanische Beständigkeit einer Leitung auch andere Anforderungen zu berücksichtigen sind, so dass eine Lösung benötigt wird, die sich bei einer Vielzahl von Mantelwerkstoffen gleichermaßen einsetzen lässt.

[0006] Speziell bei Leitungen, die im Extrusionsverfahren aus Thermoplast-, Elastomere oder Thermoplastische-Elastomere Werkstoffe hergestellt wurden, wird eine zuverlässige Lösung benötigt.

[0007] Es ist dabei bekannt, dass Werkstoffe wie Thermoplaste, thermoplastische Elastomere und Elastomere einen mehr oder weniger hohen Reibungskoeffizienten haben, was sich bei der Verarbeitung und Anwendung negativ auswirken kann. Es ist weiter bekannt, dass vor allem Elastomere Werkstoffe eine geringere Kerbfestigkeit und hohe Reibungsverluste aufweisen. Dadurch haben diese Werkstoffe einen geringeren Anwendungspotential. So ist dem Fachmann weiter geläufig, dass bei der Verarbeitung von additionsvernetzende Silikonmischungen eine Nachvernetzung an der Oberfläche stattfinden kann wodurch eine kraftschlüssige Verbindung von benachbarten Lagen entsteht und somit das Endprodukt unbrauchbar werden kann.

[0008] Bekannte Maßnahmen, um die Oberflächenbeschaffenheit gewünscht einzustellen, zeigen aber nicht die gewünschte Wirkung.

[0009] Insbesondere ist es wünschenswert die Abriebsfestigkeit des Kabelmantels zu verbessern. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Adhäsionseigenschaften günstig und in vorteilhafter Weise zu modifizieren.

[0010] Nachteilig sind Funktionsschichten, die ergänzend zum eigentlichen Mantel aufgebracht werden, z. B. durch lackieren oder Co-Extrusion. Diese sind aufwändig und können unterschiedliche Nachteile mit sich bringen, wie zum Beispiel Haftungsprobleme oder Unverträglichkeiten der Materialien.

[0011] Wesentliche Ziele sind:

• erhöhte Abriebfestigkeit
• Schutz gegen Tierverbiss
• Antiadhäsives Verhalten der Oberfläche (insbesondere bei Silikonleitungen)
• Verbesserte Gleiteigenschaften der Oberfläche

[0012] Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, vorgenannte Nachteile zu überwinden und eine Lösung für Kabel und Leitungen vorzuschlagen, die universeller anwendbar ist, ohne Wartungsaufwand möglichst lange ihre Funktion behält und neben den genannten mechanischen Verbesserungen der Leitung.

[0013] Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

[0014] Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zum Herstellen eines modifizierten Kabelmantels einer elektrischen Leitung oder eines Kabels, insbesondere sofort nach dem Extrudieren des Kabels mit den folgenden Schritten vorgeschlagen:

a. Bereitstellen von, vorzugsweise kugelförmigen, amorphen Partikeln,

b. Implantieren der amorphen Partikeln in den Kabelmantel, insbesondere derart, dass eine Vielzahl der amorphen Partikel teilweise oder gerade so tief wie ihr Durchmesser, weniger tief oder nur minimal tiefer in die Oberfläche des Kabelmantels eindringen.

[0015] Bevorzugt erfolgt das Implantieren durch Beschuss mit beschleunigten Partikeln um den gesamten Kabelumfang, somit um das gesamte Kabel herum, sodass eine etwa homogene Implantation an der Oberfläche bzw. in die Oberfläche des Kabelmantels hinein erfolgt. Hierdurch wird die Abriebfestigkeit verbessert und die Adhäsion verringert. Denkbar wäre z. B. für einen Marderschutz auch nur eine partielle Implantation von Partikeln. Jedenfalls soll ein so nennenswerter Bereich der Oberfläche entsprechend dem Konzept der Erfindung modifiziert sein, dass ein ausreichender Schutz gegen Tierverbiss erzeugt wird.

[0016] In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die kinetische Energie der Partikel beim Beschuss insbesondere in Abhängigkeit der Partikeleigenschaften, weiter insbesondere der Größe und/oder der Partikelmasse sowie wenigstens einer Eigenschaft des Kabelmantels, insbesondere der Festigkeit des Kabelmantels, so gewählt wird, dass eine Vielzahl der amorphen Partikel gerade so tief wie ihr Durchmesser, weniger tief oder nur minimal tiefer wie ihr Durchmesser in die Oberfläche des Kabelmantels eindringen. Dies gewährleistet einerseits eine ausreichende Wirkung im äußeren Kabelbereich und andererseits wir kein unnötig dicker Kabelmantel benötigt. Die geeignete Abstimmung kann abhängig vom Material des Kabels durch einfache Versuche bestimmt werden. Sobald die Partikel zu tief in den Mantel eindringen, wird man die kinetische Energie entsprechend reduzieren.

[0017] Weiter vorteilhaft ist es, wenn die amorphen Partikel Glaskugeln, insbesondere kugelförmige Glaskugeln sind. Anhand der kraterartigen Regionen in denen die Partikel eintreten, lässt sich durch Inaugenscheinnahme oder durch mikroskopische Untersuchung erkennen, ob die Partikel ausreichend tief und fixiert in den Kabelmantel eingedrungen sind. Speziell bei tief eingedrungenen Partikeln, verbleibt sichtbar zur Oberfläche eine kraterartige Öffnung, da sich die Oberfläche nicht nach dem Implantieren verschließt. Dies ist aber gerade eine gewünschte Eigenschaft, so dass z.B. ein Marder sofort Kontakt mit den eingedrungenen Partikeln verspürt. Es hat sich gezeigt, dass Tiere, wie Marder oder Nagetiere dann von einem weiteren Nagen abstand nehmen, wenn sie auf Glaskugeln oder amorphe harte Partikel beißen.

[0018] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft neben dem Herstellungsverfahren auch ein Kabel oder eine Leitung, insbesondere ausgebildet mit einem Mantel zum Schutz gegen Tierverbiss, mit einem oder mehreren elektrischen Leitern, welche von einem äußeren Kabelmantel umhüllt sind, vorzugsweise einem Kabelmantel, der aus einem Thermoplast, thermoplastischen Elastomer oder einem Elastomer extrudiert wurde. Natürlich können auch beliebige andere geeignete Mantelmaterialien verwendet werden, was ein besonderer Vorteil dieser Erfindung darstellt.

[0019] In den äußeren Mantelbereich des Kabelmantels sind eine Vielzahl an harten amorphen Partikeln eingebracht, vorzugsweise Partikel bestehend aus SiO₂ oder Silikat eingebettet, weiter vorzugsweise durch Implantation oder Beschuss von außen in den Kabelmantel oder durch andere geeignete mechanische Implantationsmethoden.

[0020] Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Implantieren der Partikel mit dem zuvor beschriebenen Verfahren erfolgt. Denkbar ist es auch, den Kabelmantel zu erwärmen, z. B. auf eine Temperatur im Bereich von 60 °C - 90 °C und dann den Beschuss bzw. das Implantieren mit geringerer kinetischer Energie vorzunehmen. Durch geeignete Abstimmung der Prozessparameter kann man dann das gewünschte Implantationsergebnis der Teilchen in Bezug auf Verteilung und Eindringtiefe erreichen.

[0021] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine Teilzahl der Partikel mit zumindest einem Partikelbereich bis zur Oberfläche des Kabelmantels reichend oder aus diesem teilweise (weniger als der Radius des Teilchens) hervorstehen.

[0022] Es hat sich gezeigt, dass die kugelförmigen Partikel mit Vorteil einen Durchmesser im Bereich zwischen 30 µm bis 100 µm besitzen. Andere Teilchengrößen können abhängig vom Kabel und der Kabelgröße ebenfalls geeignet verwendet werden.

[0023] Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche der Partikel mit einem Haftvermittler versehen ist. Dadurch wird beim Implantieren gleichzeitig auch eine adhäsive Verbindung, neben einer formschlüssigen Verbindung

[0024] Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1

ein erfindungsgemäßes Kabel im Querschnitt in schematischer Ansicht.

[0025] Die Figur 1 ist lediglich beispielhaft schematisch und zeigt ein Kabel 1 ausgebildet mit einem Mantel zum Schutz gegen Tierverbiss, mit mehreren elektrischen Leitern 10, die von einem äußeren Kabelmantel 20 umhüllt sind.

[0026] In den äußeren Mantelbereich 21 des Kabelmantels 20 sind exemplarisch eine Vielzahl an harten amorphen Partikeln 30 durch Implantation d. h. hier Beschuss mit Partikeln 30, die auf eine bestimmte kinetische Energie beschleunigt wurden und dann von außen in den Kabelmantel 20 eingedrungen sind. Die gezeigten Partikel besitzen eine Kugelform. In der Praxis wird die Anzahl der Partikel deutlich höher sein, so dass eine Struktur an der Oberfläche erzielt wird. Es sind beispielhaft Partikel 30 gezeigt, die bestimmungsgemäß weniger tief als der Durchmesser, genauso tief wie der Durchmesser und etwas tiefer als ihr Durchmesser in den Kabelmantel 20 eingedrungen sind.

[0027] Somit sind die Partikel 30 so auf den Kabelmantel beschleunigt worden, dass diese zumindest mit einem außenliegenden Partikelbereich 31 bis zur Oberfläche des Kabelmantels 20 reichen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines modifizierten Kabelmantels (20) einer elektrischen Leitung oder eines Kabels (1) mit den folgenden Schritten:

a. Bereitstellen von, vorzugsweise kugelförmigen, amorphen Partikeln (30),

b. Implantieren der amorphen Partikeln (30) in den Kabelmantel (20), insbesondere durch Beschuss, derart, dass eine Vielzahl der amorphen Partikel (30) gerade so tief wie ihr Durchmesser, weniger tief oder nur minimal tiefer in die Oberfläche des Kabelmantels (20) eindringen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die kinetische Energie der Partikel beim Beschuss in Abhängigkeit der Partikeleigenschaften, insbesondere der Größe und/oder der Partikelmasse sowie wenigstens einer Eigenschaft des Kabelmantels, insbesondere der Festigkeit des Kabelmantels, so gewählt wird, dass eine Vielzahl der amorphen Partikel (30) gerade so tief wie ihr Durchmesser, weniger tief oder nur minimal tiefer wie ihr Durchmesser in die Oberfläche des Kabelmantels (20) eindringen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die amorphen Partikel (30) Glaskugeln, insbesondere kugelförmige Glaskugeln sind.

4. Kabel oder Leitung (1) insbesondere ausgebildet mit einem Mantel zum Schutz gegen Tierverbiss, mit einem oder mehreren elektrischen Leitern (10), welche von einem äußeren Kabelmantel (20) umhüllt sind, vorzugsweise einem Kabelmantel (20), der aus einem Thermoplast, thermoplastischen Elastomer oder einem Elastomer extrudiert wurde, wobei in den äußeren Mantelbereich (21) des Kabelmantels (20) eine Vielzahl an harten amorphen Partikeln (30), vorzugsweise Partikel (30) bestehend aus SiO₂ oder Silikat eingebettet, vorzugsweise durch Implantation oder Beschuss von außen in den Kabelmantel eingebracht sind.

5. Kabel oder Leitung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantieren der Partikel (30) mit dem Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3 erfolgte.

6. Kabel oder Leitung (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (30) kugelförmig sind.

7. Kabel oder Leitung (1) nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Teilzahl der Partikel (30) mit zumindest einem Partikelbereich (31) bis zur Oberfläche des Kabelmantels (20) reichend, in den Kabelmantel (20) eingebracht sind.

8. Kabel oder Leitung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die kugelförmigen Partikel (30) einen Durchmesser im Bereich zwischen 30 µm bis 100 µm besitzen.

9. Kabel oder Leitung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Partikel (30) mit einem Haftvermittler versehen ist.

10. Verwendung eines Kabels oder einer Leitung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 9 als Marderbiss- oder Tierverbissschutz.

Zeichnung