Title:
Elektrisches Kabel für ein Gerät, Gerät und Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kabels
Kind Code:
T5


Abstract:

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel (1) für ein Gerät, insbesondere einen Staubsauger. Das Kabel (1) umfasst ein Kernbündel (21), das zwei Adern (10) aufweist, jede der beiden Adern (10) umfasst einen Mittelleiter (11), der aus leitfähigen Litzen hergestellt ist und eine Isolationsschicht (13) auf dem äußeren Umfang des Mittelleiters (11), die Isolationsschicht (13) weist eine nicht geschäumte, erweichte Polyvinylchloridverbindung auf, eine innere Umhüllungsschicht (14) ist um die Isolationsschichten (13) angeordnet, die innere Umhüllungsschicht (14) umfasst eine geschäumte erweichte Polyvinylchloridverbindung, wobei die geschäumte erweichte Polyvinylchloridverbindung der inneren Umhüllungsschicht (14) eine Mehrzahl von Zellen (16) enthält und wobei jede Zelle (16) durch einen äquivalenten Durchmesser gekennzeichnet ist, insbesondere einen Durchmesser von einer Kugel, die das gleiche Volumen wie die Zelle (16) hat, eine äußere Umhüllungsschicht (15) ist um die innere Umhüllungsschicht (14) angeordnet, die äußere Umhüllungsschicht (15) besteht aus einer nicht geschäumten erweichten Polyvinylchloridverbindung. Die Erfindung betrifft ferner ein Gerät mit einem solchen Kabel (1) sowie ein Verfahren zur Herstellung des Kabels (1). embedded image




Inventors:
Hodon, Julius (Puchov, SK)
Krump, Henrich (Trencin, SK)
Kwapulinsky, Vladimir (Povazska Bystrica, SK)
Melis, Juraj (Trencin, SK)
Sisakova, Jana (Udica, SK)
Zboray, Martin (Trencin, SK)
Application Number:
DE112015006834T
Publication Date:
05/17/2018
Filing Date:
08/26/2015
Assignee:
Bizlink Technology (Slovakia) s.r.o. (Trenčianska Teplá, SK)



Attorney, Agent or Firm:
FDST Patentanwälte Freier Dörr Stammler Tschirwitz Partnerschaft mbB, 90411, Nürnberg, DE
Claims:
Elektrisches Kabel (1) für ein Gerät, insbesondere einen Staubsauger, umfassend
- ein Kernbündel (21) das zwei Adern (10) aufweist, jede der beiden Adern (10) umfasst einen Mittelleiter (11), der aus leitfähigen Litzen hergestellt ist, und eine Isolationsschicht (13) auf dem äußeren Umfang des Mittelleiters (11), die Isolationsschicht (13) besteht aus einer nicht geschäumten erweichten Polyvinylchloridverbindung,
- eine innere Umhüllungsschicht (14) ist um die Isolationsschichten (13) angeordnet, die innere Umhüllungsschicht (14) besteht aus einer geschäumten erweichten Polyvinylchloridverbindung,
- wobei die geschäumte erweichte Polyvinylchloridverbindung der inneren Umhüllungsschicht (14) eine Mehrzahl von Zellen (16) enthält und worin jede Zelle (16) durch einen äquivalenten Durchmesser gekennzeichnet ist, insbesondere einen Durchmesser von einer Kugel, die das gleiche Volumen wie die Zelle (16) hat,
- eine äußere Umhüllungsschicht (15) ist um die innere Umhüllungsschicht (14) angeordnet, die äußere Umhüllungsschicht (15) weist eine nicht geschäumte erweichte Polyvinylchloridverbindung auf.

Elektrisches Kabel (1) nach Anspruch 1, wobei die geschäumte erweichte Polyvinylchloridverbindung der inneren Umhüllungsschicht (14) eine Mehrzahl von Zellen (16) enthält und wobei die äquivalenten Durchmesser der Zellen eine Verteilung äquivalenter Durchmesser bilden, wobei diese Verteilung einen durchschnittlichen äquivalenten Durchmesser im Bereich von 110 bis 200 Mikrometer aufweist.

Elektrisches Kabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die äquivalenten Durchmesser kleiner als 250 Mikrometer sind.

Elektrisches Kabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die äußere Umhüllungsschicht (15) eine minimale Dicke zwischen 120 Mikrometer und 300 Mikrometer aufweist.

Elektrisches Kabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die äußere Umhüllungsschicht (15) eine durchschnittliche Dicke aufweist, die mindestens gleich einem maximalen äquivalenten Durchmesser der Zellen ist und das Doppelte des maximalen äquivalenten Durchmessers nicht übersteigt.

Elektrisches Kabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der äquivalente Durchmesser von Zellen, die sich an einer äußeren Stelle der inneren Umhüllungsschicht (14) befinden, größer als der äquivalente Durchmesser von Zellen ist, die sich an der inneren Stelle der Polyvinylchloridverbindung der inneren Umhüllungsschicht (14) befinden.

Elektrisches Kabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die innere Umhüllungsschicht (14) and äußere Umhüllungsschicht (15) zusammen eine Gesamtdichte aufweisen, die zwischen 2% bis 15% niedriger ist als eine Dichte von nicht geschäumter innerer Umhüllungsschicht und äußerer Umhüllungsschicht.

Elektrisches Kabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die innere Umhüllungsschicht (14) and die äußere Umhüllungsschicht (15) zusammen eine Gesamtdichte zwischen 1,1 g/cm3 und 1,35 g/cm3 aufweisen.

Gerät, insbesondere Staubsauger, mit einem elektrischen Kabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrische Kabel (1) als Netzkabel verwendet wird.

Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kabels (1), insbesondere eines elektrischen Kabels (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte des Hindurchführens eines Kernbündels (21), das zwei Adern (10) aufweist, mit einer Geschwindigkeit (V) durch einen ersten Teil (34) eines Extrusionskopfes (32), der mit einem ersten Extruder (38) verbunden ist, und nachfolgend durch einen zweiten Teil (36) eines Extrusionskopfes (32), der mit einem zweiten Extruder (40) verbunden ist, wobei jede der beiden Adern (10) einen Mittelleiter (11) aufweist, der leitfähige Litzen und eine Isolationsschicht (13) auf dem äußeren Umfang des Mittelleiters (11) aufweist ist, wobei die Isolationsschicht (13) eine nicht geschäumte erweichte Polyvinylchloridverbindung aufweist, wobei nacheinander eine innere Umhüllungsschicht (14) und eine äußere Umhüllungsschicht (15) extrudiert werden,
so dass die innere Umhüllungsschicht (14) um die Isolationsschichten (13) angeordnet ist, und die innere Umhüllungsschicht (14) eine geschäumte erweichte Polyvinylchloridverbindung beinhaltet,
so dass die äußere Umhüllungsschicht (15) um die innere Umhüllungsschicht (14) angeordnet ist, and die äußere Umhüllungsschicht (15) eine nicht geschäumte erweichte Polyvinylchloridverbindung beinhaltet,
wobei die geschäumte erweichte Polyvinylchloridverbindung extrudiert wird, in dem eine Mischung aus Polyvinylchloridmaterial (M1) und einem chemischen Treibmittel (BA), das eine aktive Komponente umfasst, zum ersten Extruder (38) zugeführt wird..

Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Polyvinylchloridmaterial (M1) und/oder das chemische Treibmittel (BA) dem ersten Extruder (38) in Form von Granulat zugeführt werden.

Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch 10 bis 11, wobei das Polyvinylchloridmaterial (BA) eine aktive Komponente umfasst und dem ersten Extruder (38) zugeführt wird, wobei die Konzentration des chemischen Treibmittels weniger als 0,8 Gew.-% in Bezug auf das Polyvinylchloridmaterial (M1) beträgt.

Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch 10 bis 12, wobei das chemische Treibmittel (BA) mit einer aktiven Komponente dem ersten Extruder (38) zugeführt wird, wobei die Konzentration der aktiven Komponente im Bereich von 0,09 Gew.-% bis 0,3 Gew.-% in Bezug auf das Polyvinylchloridmaterial (M1) beträgt.

Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch 10 bis 13, wobei die aktive Komponente des chemischen Treibmittels (BA) Azodicarbonamid ist.

Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch 10 bis 14, wobei die Temperatur am Extrusionskopf (24) im Bereich von 130°C bis 150°C liegt.

Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch 10 bis 15, wobei die Temperatur sowohl im ersten Extruder (22) als auch im zweiten Extruder (26) im Bereich von 130°C bis 150°C liegt.

Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch 10 bis 16, wobei die Extrusionsgeschwindigkeit (V) im Bereich von 80 bis 140 Meter pro Minute liegt.

Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch 10 bis 17, wobei das Kernbündel (21) mit der aufgebrachten inneren Umhüllungsschicht (14) und äußeren Umhüllungsschicht (15) nach Verlassen des Extrusionskopfes (32) durch Kühlmittel (42) geführt wird.

Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch 10 bis 18, wobei eine Fortbewegungszeit (T) für einen gegebenen Abschnitt des Kernbündels (21), das den Extrusionskopf (32) verlässt und anschließend in die Kühlmittel (42) eintritt, geringer als 1 Sekunde ist.

Description:
Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel für ein Gerät, ein solches Gerät sowie ein Verfahren zur Herstellung des elektrischen Kabels.

Ein solches Kabel wird regelmäßig in verschiedenen Geräten verwendet, insbesondere für einen Staubsauger, wie zum Beispiel einen Bodenstaubsauger, und im Allgemeinen für Elektrogeräte, die ein flexibles Kabel fordern. Solche Vorrichtungen können automatische oder manuelle Kabelauffangvorrichtungen aufweisen, wie es beispielhaft in der US 2002/0008172 A1 beschrieben ist. Eine solche Kabelauffangvorrichtung weist oft eine Kabeltrommel auf, die es dem Benutzer erlaubt, das Kabel innerhalb des Staubsaugers aufzubewahren, womit ein Verdrehen vermieden wird.

Jede Aufbewahrungs- oder Wiederaufnahmehandlung durch die Benutzer dehnt das elektrische Kabel. Diese sich wiederholende Beanspruchung kann zu verschiedenen Fehlfunktionen in dem Kabel führen, wie z. B. einem Bruch der Leiter innerhalb der Kabelstruktur, was dazu führt, dass der Staubsauger nicht mehr elektrisch versorgt wird und aufhört zu arbeiten. Auch können verschiedene Isolationsschichten oder Umhüllungsschichten des Kabels brechen. In Abhängigkeit von der unterbrochenen Schicht kann dies zu Kurzschlüssen zwischen den Leitern oder sogar zu potentiellen gefährlichen Situationen für den Benutzer führen, wenn ein Leiter zu der Außenseite des Kabels nicht abgeschirmt ist. Daher müssen Kabel auch nach einer großen Anzahl von Krümmungs- oder Biegezyklen funktionsfähig bleiben können, damit sie für Staubsauger verwendet werden können. Zusätzlich zu dieser Anforderung sollte die Varianz der maximalen Anzahl von Stoß- oder Biegezyklen vor dem Bruch eines solchen elektrischen Kabels niedrig sein.

Zusätzlich sollten Kabel, die für Staubsauger verwendet werden, in der Lage sein, mehreren Kabelstößen stand zu halten und sollten eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber scharfen auf die äußere Umhüllung aufprallenden Gegenständen aufweisen, bevor ein Bruch der Mittelleiter eines solchen Kabels auftritt. Bekannte Kabel erleiden regelmäßig einen Bruch des Mittelleiters bei etwa 500 Zyklen im Stoßbelastungsversuch und etwa 150.000 Zyklen im Biegetest.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Kabelleistung zu verbessern, indem die durchschnittliche Anzahl von Zyklen vor dem Bruch im Biegetest und Stoßbelastungsversuch erhöht wird.

Die Aufgabe wird durch ein elektrisches Kabel mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Gerät nach Anspruch 9 und durch ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kabels nach Anspruch 10 gelöst. Weitere Aspekte, Vorteile oder Alternativen der Erfindung können den abhängigen Ansprüchen entnommen werden.

Das elektrische Kabel nach dieser Erfindung wird speziell für die Stromverbindung von verschiedenen Arten von Geräten verwendet, insbesondere von Haushaltsgeräten, z.B. Werkzeugen, Küchengeräten und insbesondere Staubsaugern. Unter dem Begriff „Gerät“ wird vorliegend allgemein ein elektrisches Gerät verstanden, das an eine normale Haushaltssteckdose angeschlossen ist, die z.B. 230 V bereitstellt.

Das elektrische Kabel weist die Vorteile auf, einer erhöhten Anzahl von Biege- oder Stoßzyklen zu widerstehen, bevor eine Fehlfunktion des Kabels, das heißt ein Bruch der äußeren Umhüllungsschicht oder des Mittelleiters auftritt.

Das Kabel widersteht auch einem Stoßbelastungsversuch, der die Kabelleistung gegenüber einem Aufprall eines scharfen Gegenstandes gegen den äußeren Umfang des Kabels testet, während gleichzeitig eine longitudinale Reißkraft auf das Kabel ausgeübt wird. Die Anzahl der Zyklen vor dem Bruch des Mittelleiters wird gemessen. Das Kabel gemäß der Erfindung zeigt eine höhere Anzahl von durchschnittlichen Zyklen im Stoßbelastungsversuch vor dem Bruch im Vergleich zu nichtgeschäumten Kabeln nach dem Stand der Technik.

Das elektrische Kabel gemäß dieser Erfindung umfasst ein Kernbündel mit mindestens zwei Adern. Jede der Adern umfasst einen Mittelleiter, der aus einem leitfähigen Material hergestellt ist. Darüber hinaus besteht der Mittelleiter vorzugsweise aus Litzen aus einem leitfähigen Material, da Litzen die Biegbarkeit sowie die Flexibilität eines Leiters im Vergleich zu einem Leiter mit dem gleichen elektrischen Widerstand, der aus einem festen Material besteht, erhöhen. Die Mittelleiter bestehen vorzugsweise aus Kupferlitzen, aber auch andere elektrisch leitfähige Materialien sind im Allgemeinen geeignet. Eine Isolationsschicht ist um die Mittelleiter herum angeordnet. Diese Isolationsschicht ist am äußeren Umfang des Mittelleiters angeordnet. Das Isolationsmaterial wird aus einer Verbindung auf Polyvinylchloridbasis hergestellt.

Die mindestens zwei Adern sind vorzugsweise miteinander verdrillt, um ein verdrilltes Kernbündel zu bilden. Die Verdrillung der Adern ermöglicht eine gleichmäßige Biegung in allen Richtungen, da bei einem verdrillten Bündel keine bevorzugte Richtung für eine Krümmung im Vergleich mit z.B. einem aus parallelen Drähten gefertigten Kernbündel ausgeprägt ist.

Das Kernbündel wird vorzugsweise eingesetzt, um elektrische Energie von einer Steckdose zu dem Gerät zu übertragen. Das elektrische Kabel ist somit ein Versorgungskabel, wobei die zwei Adern als Phase bzw. als Nullleiter dienen. Ein dritter Draht kann als Erdung verwendet werden. Bei einer geeigneten Alternative besteht das Kernbündel aus vier oder fünf Adern und das Kabel ist insbesondere ein Dreiphasenkabel.

Eine innere Umhüllungsschicht ist so angeordnet, damit sie das Kernbündel umgibt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der äußere Querschnitt der Umhüllungsschicht kreisförmig oder oval ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform umschließt die innere Umhüllungsschicht das Kernbündel vollständig. Das Kernbündel befindet sich vorzugsweise in der Mitte der Umhüllungsschicht, so dass der Querschnitt des Kabels nahezu oder vollständig symmetrisch ist, z.B. weist das Kabel mindestens eine, vorzugsweise zwei Symmetrieachsen auf.

Die innere Umhüllungsschicht ist aus einer geschäumten und erweichten Polyvinylchloridverbindung hergestellt. Eine geschäumte Polyvinylchloridverbindung ist eine Verbindung mit einer verminderten Dichte im Vergleich zu einem nicht geschäumten Polyvinylchlorid, da ein bestimmter Anteil des Volumens der geschäumten Verbindung gasförmige Einschlüsse oder Zellen enthält. Insbesondere bilden diese Zellen makroskopische Löcher in dem Material aus, wodurch die geschäumte innere Umhüllungsschicht somit als eine poröse Struktur ausgebildet ist.

Eine äußere Umhüllungsschicht umgibt die innere Umhüllungsschicht. Vorzugsweise weist die äußere Umhüllungsschicht einen äußeren Querschnitt mit einer kreisförmigen oder ovalen Form auf. Vorzugsweise weist die äußere Umhüllungsschicht eine gleichförmige oder konstante Dicke um das Kabel herum sowie entlang des Kabels auf. Insgesamt ist es bevorzugt, dass der Querschnitt des elektrischen Kabels eine nahezu oder vollständig symmetrische Gestaltung aufweist, was bedeutet, dass der Querschnitt mindestens eine, vorzugsweise zwei Symmetrieachsen aufweist. Die äußere Umhüllungsschicht wird auch als Haut oder Hautschicht bezeichnet. Die äußere Umhüllungsschicht ist aus einer nicht geschäumten und vorzugsweise erweichten Polyvinylchloridverbindung hergestellt.

Die Kombination der inneren Umhüllungsschicht und der äußeren Umhüllungsschicht wird auch als Umhüllung bezeichnet.

Eine erweichte Polyvinylchloridverbindung wird vorzugsweise erhalten, indem ein Erweichungsmittel, auch Weichmacher genannt, in die Polyvinylchloridverbindung eingemischt wird, beispielsweise vor der Herstellung einer Schmelze zur Extrusion. Geeignete Weichmacher sind zum Beispiel Phthalate, Adipate, Sebacate, Maleate, Trimellitate oder ähnliche Materialien. Vorzugsweise werden alle Teile des Kabels, die aus einer Polyvinylchloridverbindung hergestellt sind, unter Verwendung einer erweichten Polyvinylchloridverbindung hergestellt. Somit wird verstanden, dass der Ausdruck Polyvinylchlorid insbesondere eine erweichte Polyvinylchloridverbindung bedeutet.

Äußere Kräfte, die auf eine Umhüllungsschicht aus einer nicht geschäumten Polyvinylchloridverbindung einwirken, werden vorteilhafterweise auf eine größere Fläche verteilt. Solche externen Kräfte können z.B. in Fällen auftreten, in denen das Kabel mit einer Spitze oder einer Kante oder einem beliebigem anderen scharfen Gegenstand in Berührung kommt. Die nicht geschäumte Verbindung verhindert auch jegliches Eindringen eines solchen scharfen Gegenstands in das Kabel, da das Polyvinylchlorid eine hohe Zugfestigkeit aufweist. Dieses Verhalten kann mit einem Aufpralltest getestet werden.

Die Zellen oder gasförmigen Einschlüsse der geschäumten inneren Umhüllungsschicht bewirken, dass die mechanischen Eigenschaften dieser inneren Umhüllungsschicht verbessert werden. Beim Krümmen oder Biegen des Kabels wird die Krümmungs- oder Biegeenergie insbesondere von diesen gasförmigen Einschlüssen absorbiert. Dadurch wird die Gesamtbelastung des Polyvinylchloridmaterials signifikant reduziert. Dieses Verhalten kann mit einem Biege- und Krümmungstest getestet werden.

Ein besonderer Vorteil besteht in der Kombination der hochflexiblen geschäumten inneren Umhüllungsschicht und der dehnbaren nicht geschäumten äußeren Umhüllungsschicht, da die auf die äußere Umhüllungsschicht einwirkenden Kräfte innerhalb eines großen Bereichs oder Volumens der äußeren Umhüllungsschicht und somit auch der inneren Umhüllungsschicht verteilt sind. Diese Verteilung führt wiederum zu einem niedrigeren Spitzenwert beliebiger verbleibender Kräfte, das heißt einer geringeren lokalen Kraft an einem bestimmten Punkt im Kabel, wodurch die Belastung der Polyvinylchloridverbindungen reduziert wird.

Obwohl die Zellen der inneren Umhüllungsschicht eine beliebige Form aufweisen können, ist es bevorzugt, dass ihre geometrische Form zumindest annähernd eine Kugel oder ein Ellipsoid und im Allgemeinen rund ist. Für jede Form kann das Volumen der Zellen gemessen werden, indem das Volumen einer Zelle mit einer entsprechenden Kugel mit dem gleichen Volumen und einem bestimmten Durchmesser verglichen wird. Auf diese Weise kann jeder Zelle ein äquivalenter Durchmesser zugewiesen werden, das heißt der Durchmesser einer kugelförmigen Zelle, die das gleiche Volumen wie die betreffende möglicherweise nicht kugelförmige Zelle aufweist. Alternativ ist der äquivalente Durchmesser einer Zelle als der Durchmesser eines Kreises mit der gleichen Fläche wie die Zelle in einer Querschnittsansicht des Kabels definiert.

Es wurde festgestellt, dass ein spezifisch gutes Ergebnis für die Stoß- und Biegeeigenschaften im Falle eines spezifischen Zellgrößenbereichs erhalten wurde. Im Allgemeinen bilden Volumen, Fläche und äquivalente Durchmesser aller Zellen jeweils eine Verteilung mit einem Durchschnittswert. Somit bilden die Zellen ein Ensemble von Zellen, die durch einen durchschnittlichen äquivalenten Durchmesser oder mittleren Durchmesser der Verteilung von äquivalenten Durchmessern gekennzeichnet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt dieser durchschnittliche äquivalente Durchmesser zwischen 110 und 200 Mikrometern, vorzugsweise zwischen 120 und 150 Mikrometern.

Auch die Zellengröße liegt vorzugsweise unterhalb einer maximalen Zellengröße, das heißt der äquivalente Durchmesser einer gegebenen Zelle überschreitet nicht einen maximalen äquivalenten Durchmesser. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der äquivalente Durchmesser jeder Zelle kleiner als 250 Mikrometer, vorzugsweise kleiner als 200 Mikrometer und insbesondere größer als 1 Mikrometer, bevorzugter größer als 2 Mikrometer und speziell größer als 10 Mikrometer.

Die äußere Umhüllung weist vorzugsweise eine minimale Dicke auf, die größer ist als der durchschnittliche äquivalente Durchmesser, vorzugsweise ist die minimale Dicke größer als 120 Mikrometer und kleiner als 300 Mikrometer. Es wurde festgestellt, dass eine solche minimale Dicke der äußeren Umhüllung die Zellen ausreichend bedeckt, so dass die zellulare Struktur der inneren Haut auf der Außenseite des elektrischen Kabels nicht sichtbar ist.

Die äußere Umhüllungsschicht weist eine durchschnittliche Dicke auf, die vorzugsweise mindestens gleich der maximalen Zellengröße ist, das heißt dem äquivalenten Durchmesser und nicht das Doppelte der maximalen Zellengröße, das heißt das Doppelte des äquivalenten Durchmessers, überschreitet. Vorzugsweise liegt die durchschnittliche Dicke im Bereich von 100 Mikrometer bis 800 Mikrometer.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der äquivalente Durchmesser von Zellen, die sich an einer äußeren Stelle der inneren Umhüllungsschicht befinden, das heißt an einer radial äußeren Position, größer als der äquivalente Durchmesser von Zellen, die sich an einer inneren Stelle der inneren Umhüllungsschicht befinden, das heißt einer radial inneren Position. In diesem Fall nimmt das durchschnittliche Zellvolumen von Zellen mit zunehmendem Abstand vom Kernbündel zu. Auf diese Weise sind die Zellen auf der Außenseite der inneren Umhüllungsschicht im Allgemeinen größer als auf der Innenseite.

Die Dichte der inneren Umhüllung wird durch Verwendung des geschäumten Polyvinylchlorids im Gegensatz zu einem nicht geschäumten Polyvinylchlorid, wie es in Kabeln nach dem Stand der Technik verwendet wird, verringert. Die Dichte des Kabels ist ein Indikator für die Gesamtmenge an Zellen, die sich in der inneren Umhüllung befinden. Während die Kontrolle der Zellgröße wichtig ist, um einheitliche Materialeigenschaften und eine hohe Beständigkeit gegenüber kleineren scharfen Objekten zu erhalten, ist die Kontrolle der Gesamtdichte oder anders ausgedrückt der relative Volumenanteil der Zellen im Vergleich zu dem Volumen des Polyvinylchlorids für die gesamten Krümmungs- und Biegeeigenschaften wichtig.

Die innere Umhüllungsschicht und die äußere Umhüllungsschicht weisen zusammen eine bevorzugte Dichte im Bereich von 1,1 g/cm3 und 1,35 g/cm3 auf. Für geringere Dichten wurde festgestellt, dass das Kabel keine ausreichende mechanische Festigkeit aufwies, da das verbleibende Volumen an Polyvinylchlorid zu gering ist. Höhere Dichten als der genannte Bereich zeigten ähnliche Wirkungen wie Kabel ohne eine geschäumte Schicht, und für Dichten oberhalb des bevorzugten Bereichs wurden große Cluster von festem Polyvinylchlorid beobachtet, die sich wie ein festes Material verhalten. In beiden Fällen zeigten die Ergebnisse des Biege- und Krümmungstests für solche Kabel eine verringerte Anzahl von Zyklen vor dem Bruch.

Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass die Gesamtdichte der kombinierten inneren und äußeren Umhüllungsschichten zwischen 2 bis 15% niedriger ist als die Dichte einer kombinierten nicht geschäumten inneren Umhüllungsschicht und äußeren Umhüllungsschicht von einem Kabel gemäß dem Stand der Technik, das heißt mit nicht geschäumten inneren und äußeren Umhüllungsschichten. Dadurch wird eine Sandwichform mit einer Isolationsschicht mit hoher Dichte und hoher Zugfestigkeit, einer flexiblen inneren Umhüllungsschicht und einer weiteren äußeren Umhüllungsschicht mit hoher Dichte und hoher Zugfestigkeit erreicht, was zu einem sehr haltbaren Kabeldesign führt.

Das Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kabels für ein Gerät, insbesondere für einen Staubsauger, umfasst die folgenden Schritte:

Ein Kernbündel, das zwei Adern aufweist, wird durch einen Extrusionskopf hindurchgeführt, der mit einem ersten und einem zweiten Extruder verbunden ist. Das Kernbündel wird mit einer Extrusionsgeschwindigkeit v bearbeitet, das heißt mit einer Geschwindigkeit v in Bezug auf den Extrusionskopf bewegt. Jede der zwei Adern weist einen Mittelleiter auf, der aus leitfähigen Litzen ausgebildet ist und eine Isolationsschicht auf dem äußeren Umfang des Mittelleiters , wobei die Isolationsschicht einen nicht geschäumten erweichten Polyvinylchloridverbindung aufweist. Eine innere Umhüllungsschicht wird aufgebracht, beispielsweise auf das Kernbündel in einem ersten Teil des Extrusionskopfes, der mit dem ersten Extruder verbunden ist, extrudiert, und eine äußere Umhüllungsschicht wird in einem zweiten Teil des Extrusionskopfes, der mit einem zweiten Extruder verbunden ist, aufgebracht. Dies ermöglicht eine Koextrusion der äußeren und inneren Umhüllungsschicht. Vorzugsweise wird ein Koextrusionskopf als Extrusionskopf verwendet. Aufgrund der Nähe des ersten Teils und des zweiten Teils des Extrusionskopfes werden die innere Umhüllungsschicht und die äußere Umhüllungsschicht miteinander verbunden, insbesondere da beide Schichten aus ähnlichen Materialien hergestellt sind.

Somit erfolgt die Aufbringung der inneren Umhüllungsschicht durch den ersten Teil des Extrusionskopfes und die Aufbringung der äußeren Umhüllungsschicht durch den zweiten Teil des Extrusionskopfs nacheinander, so dass die innere Umhüllungsschicht um die Isolationsschichten des Kernbündels herum angeordnet ist und die äußere Umhüllungsschicht um die innere Umhüllungsschicht herum angeordnet ist.

Die innere Umhüllungsschicht weist eine geschäumte erweichte Polyvinylchloridverbindung auf und die äußere Umhüllungsschicht weist eine nicht geschäumte erweichte Polyvinylchloridverbindung auf. Die äußere Umhüllung wird auf die noch weiche innere Umhüllungsschicht aufgetragen, um eine perfekte Haftung zu gewährleisten.

Die geschäumte erweichte Polyvinylchloridverbindung wird aus dem ersten Extruder extrudiert und durch den ersten Teil des Extrusionskopfes aufgebracht, indem eine Mischung aus Polyvinylchloridmaterial und einem chemischen Treibmittel zu dem ersten Extruder zugeführt wird, das heißt das zuerst Extrudierte ist mit einer Mischung aus Polyvinylchloridverbindung und chemischem Treibmittel beladen. Vorzugsweise wird das Polyvinylchloridmaterial dem ersten Extruder in Form von Granulat zugeführt. Das chemische Treibmittel wird im Gegenzug vorzugsweise auch als ein festes Material zugeführt, insbesondere als Granulat, das heißt in granulöser Form.

Das chemische Treibmittel enthält einen Wirkstoff, der während der Extrusion aktiviert wird und durch Erzeugen oder Freisetzen von gasförmigen Produkten reagiert. Diese gasförmigen Produkte bilden dann Zellen innerhalb der extrudierten Polyvinylchloridverbindung und erzeugen eine poröse Struktur, nämlich geschäumtes Polyvinylchlorid.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Wirkstoff durch Wärme während der Extrusion der mit dem chemischen Treibmittel vermischten Polyvinylchloridverbindung aktiviert. Beim Erhitzen zersetzt sich die aktive Komponente und erzeugt oder gibt gasförmige Produkte frei. Diese Produkte bilden dann Zellen innerhalb der extrudierten Polyvinylchloridverbindungaus. Somit wird eine poröse Struktur gebildet, nämlich geschäumtes Polyvinylchlorid.

In einer Ausführungsform enthält das chemische Treibmittel weiteres Material zusätzlich zum Wirkstoff, z.B. ein inertes Füllmaterial. Vorzugsweise wird die aktive Komponente des chemischen Treibmittels dem ersten Extruder in einer Konzentration von weniger als 0,8 Gew.-%, speziell im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 0,3 Gew.-% in Bezug auf das Polyvinylchloridmaterial im ersten Extruder zugeführt. Insbesondere wird der erste Extruder mit einer Mischung aus einer Polyvinylchloridverbindung als Polyvinylchloridmaterial und dem chemischen Treibmittel, umfassend eine aktive Komponente, beladen.

Die aktive Komponente des chemischen Treibmittels ist vorzugsweise Azodicarbonamid.

Der Extrusionskopf wird auf eine spezifische Temperatur erhitzt, um die Extrusion des Materials aus den Extrudern zu erleichtern. Für die Aufbringung einer geschäumten erweichten Polyvinylchloridverbindung als innere Umhüllungsschicht und die Aufbringung der nicht geschäumten erweichten Polyvinylchloridverbindung als die äußere Umhüllungsschicht liegt die bevorzugte Temperatur an dem ersten und zweiten Teil des Extrusionskopfes im Bereich von 130 bis 150°C. Auch die Extruder werden jeweils auf eine bestimmte Extrudertemperatur erhitzt. Zusätzlich ist jeder Extruder in eine Anzahl von Zonen entlang einer Achse unterteilt. Vorteilhafterweise wird jeder Extruder homogen entlang der Achse erhitzt, so dass das Material im Extruder gleichmäßig erwärmt wird. Vorzugsweise weist die maximale Temperatur in jeder der Zonen des ersten Extruders einen Wert niedriger als 150°C auf. Es wurde festgestellt, dass oberhalb dieser Temperatur die Zellgröße drastisch ansteigt und benachbarte Zellen zu koaleszieren beginnen. Dies führt zu einer verringerten mechanischen Stabilität des Kabels und einer schlechten Leistungsfähigkeit des Kabels in einem Aufpralltest und Stoßbelastungsversuch. Die Wirkung der Koaleszenzzellen hängt auch von der Viskosität und somit von der Temperatur der Polyvinylchloridverbindung ab. Polyvinylchlorid ist in der Regel bei niedrigeren Temperaturen aufgrund seiner hohen Viskosität in diesem Falle schwer zu extrudieren. Die Extrusion von Polyvinylchlorid bei zu niedrigen Temperaturen führt zu einer hohen Oberflächenrauhigkeit des Kabels, so dass sich ein mattes Aussehen aufgrund von Veränderungen der Oberflächenmikrostruktur ergibt. Solche Kabel zeigen gewöhnlich eine größere Streuung in den Bruchzyklen in den Krümmungs- und Biegetests, das heißt ihr Bruch ist weniger vorhersehbar. Durch Anwenden der oben erwähnten Temperaturen wird eine optimale Zellgröße erreicht und eine geeignete Viskosität der Polyvinylchloridverbindung während der Extrusion wird sichergestellt.

Die Extrusionsgeschwindigkeit liegt vorzugsweise im Bereich von 80 bis 140 m/min. Dies hat besonders gute Ergebnisse gezeigt, wenn das chemische Treibmittel, das Azodicarbonit als aktive Komponente enthält, und eine Konzentration des chemischen Treibmittels unter 0,8 Gew.-% in Bezug auf das Polyvinylchloridmaterial verwendet werden.

Es wurde festgestellt, dass das Kabel gemäß der Erfindung eine gute Abzugskraft hat, die von einer bestimmten Haftung zwischen den Isolationsschichten der Adern und der inneren Umhüllungsschicht stammt. Diese Haftung erhöht die Krümmungs- oder Biegeeigenschaften der Kabelgestaltung nicht messbar. Deswegen, um die Installation zu erleichtern, wird die Abzugskraft vorzugsweise verringert, indem ein Trennpulver auf die Isolationsschichten der Adern aufgebracht wird. Geeignete Trennpulver sind Calciumstearat, Lithiumstearat oder Talkumpuder.

Das Kabel wird vorzugsweise unmittelbar nach Verlassen des Extrusionskopfes gekühlt. Um dies zu erreichen, wird das Kernbündel mit der aufgebrachten inneren Umhüllungsschicht und äußeren Umhüllungsschicht in einer geeigneten Ausführungsform nach dem Verlassen des Extrusionskopfes durch Kühlmittel geführt. Die Kühlmittel können ein Tauchbad sein, das mit einem Kühlmediuml wie Wasser gefüllt ist, oder ein Dusch- oder Sprinklersystem. Die Kühlmittel sind vorzugsweise nahe den Extrusionsköpfen angeordnet, um eine optimale strukturelle Integrität des gesamten Kabels sicherzustellen. Zuverlässige Krümmungs- und Biegeergebnisse wurden in Fällen erzielt, in denen eine Fortbewegungszeit für einen bestimmten Abschnitt des Kernbündels, das den Extrusionskopf verlässt und anschließend in die Kühlmittel eintritt, klein ist, vorzugsweise weniger als 1 Sekunde.

Figurenliste

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren erläutert:

  • 1 zeigt ein elektrisches Kabel gemäß der Erfindung.
  • 2 zeigt einen Aufbau zur Herstellung eines elektrischen Kabels gemäß der Erfindung.
  • 3 zeigt einen typischen Stoßbelastungsversuchsaufbau zum Testen der Stoßfestigkeit eines Kabels.
  • 4 zeigt einen typischen Testaufbau zum Testen der Krümmungs- und Biegeeigenschaften eines Kabels.
  • 5 zeigt ein SEM-Bild von Zellen, die in einer inneren Umhüllungsschicht eines elektrischen Kabels gemäß der Erfindung enthalten sind.

1 zeigt eine Querschnittsansicht eines elektrischen Kabels 1, das als Netzkabel für ein Gerät verwendet wird. Das Kabel 1 umfasst ein Kernbündel 21, das zwei Adern 10 umfasst, wobei jede der zwei Adern 10 einen Mittelleiter 11 umfasst, der aus einer Anzahl von leitfähigen Litzen 12, die nicht im Detail gezeigt sind, und einer Isolationsschicht 13 auf dem äußeren Umfang des Mittelleiters 11 hergestellt ist, wobei die Isolationsschicht 13 aus einer nicht geschäumten erweichten Polyvinylchloridverbindung besteht. Das Kabel 1 umfasst ferner eine innere Umhüllungsschicht 14, die um die Isolationsschichten 13 herum angeordnet ist, wobei die innere Umhüllungsschicht 14 ein geschäumtes erweichtes Polyvinylchlorid umfasst, das eine Vielzahl von Zellen 16 enthält und worin jede Zelle 16 durch einen äquivalenten Durchmesser charakterisiert ist, insbesondere durch den Durchmesser einer Kugel, die das gleiche Volumen aufweist wie die Zelle 16, und eine äußere Umhüllungsschicht 15 ist die um die innere Umhüllungsschicht 14 angeordnet, wobei die äußere Umhüllungsschicht 15 eine nicht geschäumte erweichte Polyvinylchloridverbindung umfasst. Die äußere Umhüllungsschicht 15 wird auch als Haut bezeichnet.

2 zeigt einen Aufbau 30 zur Herstellung des Kabels 1. Der Aufbau 30 weist einen Extrusionskopf 32 auf, der aus einem Koextrusionskopf mit einem ersten Teil 34 zum Extrudieren der inneren Umhüllungsschicht 14 und einem zweiten Teil 36 zum Extrudieren der äußeren Umhüllungsschicht 15 gebidlet ist. Jeder der Teile 34, 36 ist mit einem Extruder, nämlich einem ersten Extruder 38 und einem zweiten Extruder 40, verbunden. Der erste Extruder 38 ist beladen mit einer Kombination aus einem ersten Material M1, das hier eine Polyvinylchloridverbindung ist, und einem chemisches Treibmittel BA, das eine aktive Komponente umfasst, um die Zellen 16 innerhalb der inneren Umhüllungsschicht 14 zu erzeugen. Der zweite Extruder 40 ist mit einem zweiten Material M2 beladen, das hier ebenfalls eine Polyvinylchloridverbindung ist. Beide Extruder 38, 40 werden auf eine Temperatur im Bereich von 120 bis 150°C erhitzt.

Zur Herstellung des elektrischen Kabels 1 wird ein Kernbündel 21 dem Extrusionskopf 32 zugeführt und bearbeitet, das heißt mit einer bestimmten Extrusionsgeschwindigkeit v bewegt. Beide Materialien M1, M2 werden dann anschließend auf das Kernbündel 21 aufgebracht. Im Einzelnen wird das erste Material M1 im ersten Teil 34 des Extrusionskopfs 32 und direkt auf das Kernbündel 21 aufgebracht. In einer alternativen Ausführungsform wird ein Trennpulver auf das Kernbündel 21 aufgebracht, bevor es dem Extrusionskopf 32 zugeführt wird. Direkt nach dem Aufbringen des ersten Materials M1 zur Bildung der inneren Umhüllungsschicht 14 wird das zweite Material M2 auf diese innere Umhüllungsschicht 14 aufgebracht und bildet die äußere Umhüllungsschicht 15.

Nach dem Austritt aus dem Extrusionskopf 32 läuft das Kabel in Richtung zu Kühlmitteln 42, das hier ein Wasserbad mit niedriger Temperatur, z.B. um 17°C enthalten. Die Kühlmittel 42 sind in einem bestimmten Abstand vom Extrusionskopf 32 gestellt, wobei der Abstand einer Fortbewegungszeit T entspricht, die ein bestimmter Abschnitt des Kabels 1 braucht, um vom Extrusionskopf 32 zu den Kühlmitteln 42 zu gelangen. Die Fortbewegungszeit T ist vorzugsweise weniger als 1 Sekunde.

Ein Stoßbelastungsversuch wird an einer Maschine 44 durchgeführt, wie es in der 3a und 3b gezeigt ist. Die Maschine 44 umfasst einen Kabelwickler 46, z.B. eine Staubsaugertrommel, auf der ein geprüftes Kabel 1 aufgewickelt ist. Die Länge des getesteten Kabels 1 beträgt vorzugsweise etwa 2 m. Die Maschine 44 arbeitet in Zyklen, wie es durch die zwei 3a und 3b dargestellt ist. Ein Zyklus beginnt mit dem Aufwickeln des Kabels 1 in die Trommel durch einen pneumatischen Motor, der nicht gezeigt ist, während ein Gewicht 48 von 1 kg an dem Kabel 1 angebracht ist. Ein Flachbett 50 unterstützt das Anheben des Gewichts 48 während des letzten Drittels einer Falllänge. Nach dem Loslassen der pneumatischen Kraft fällt das Gewicht 48 aus einer Entfernung von etwa 0,3 m ab, so dass das Kabel 1 vollständig von dem Kabelwickler 46 abgewickelt wird und das Gewicht 48 eine potentiell schädliche Belastung erzeugt, die auf einen Abschnitt des Kabels 1 wirkt, der in Kontakt mit einer scharfen Kante 52 des Trommelkörpers 46 ist. Elektrischer Strom wird an das Kabel 1 angelegt und überwacht, um einen Bruch der Mittelleiter 11 zu erfassen.

Ein Biegetest für das Kabel 1 wird mittels der in der 4 gezeigten Vorrichtung 54 durchgeführt. Diese Vorrichtung 54 besteht aus einem Träger 56, einem Antriebssystem für den Träger 56 und vier Riemenscheiben 58A, 58B, 58C, 58D für jedes Kabel 1, das getestet werden soll. Der Träger 56 trägt zwei Riemenscheiben 58A, 58B, die den gleichen Durchmesser haben. Die verbleibenden zwei Riemenscheiben 58C, 58D sind an den Enden der Vorrichtung 54 befestigt und können einen anderen Durchmesser als die Riemenscheiben 58A, 58B haben, aber alle vier Riemenscheiben 58A, 58B, 58C, 58D sind in einer Weise angeordnet, dass das Kabel 1 zwischen ihnen horizontal liegt. Der Träger 56 führt Zyklen einer Vorwärts- und Rückwärtsbewegung über eine Strecke von ungefähr 1 m mit einer ungefähr konstanten Geschwindigkeit von 0,33 m/s zwischen jeder Umkehrung der Bewegungsrichtung aus.

Darüber hinaus sind an dem Kabel 1 Gewichte 60 angebracht. Diese Gewichte 60 dehnen das Kabel 1 entlang des Weges zwischen den Riemenscheiben 58A, 58B, 58C, 58D aus. Um zu verhindern, dass das Kabel 1 aus der Vorrichtung 54 herausrutscht, ist eine Anzahl von Rückhalteklemmen 62 an dem Kabel angebracht und begrenzt eine Rutschbewegung und wird durch entsprechende Stützen 64 der Vorrichtung 54 begrenzt. Der Abstand von einer der Rückhalteklemmen 62 zu ihrer Stütze 64 beträgt höchstens 50 mm. Die andere Klemme 62 ruht auf ihrer Stütze 64.

Ein Strom wird an das Kabel 1 angelegt. Der elektrische Strom, die Gewichte und die Scheibendurchmesser werden in Bezug auf die spezifische Konstruktion des Kabels 1 gewählt. Für ein zweiadriges Kabel 1 mit einem Kupferquerschnitt von 2 mal 0,75 mm2 werden folgende Werte verwendet: ein Strom von 3 A, ein Gewicht mit einer Masse von 1 kg und Scheibendurchmesser von 80 mm. Um diesen Test zu bestehen, ist eine Summe von insgesamt 30.000 Krümmungszyklen erforderlich.

Es wurde beobachtet, dass ungeschäumte Kabel nach dem Stand der Technik typischerweise durchschnittlich 150.000 Krümmungszyklen leisten können, bis Risse an der Umhüllung auftreten, während ein Kabel 1 mit einer geschäumten inneren Umhüllungsschicht 170.000 Biegezyklen ausgesetzt werden kann, was eine Verbesserung von ungefähr 13% darstellt.

5 zeigt ein SEM-Bild von einer Querschnittsfläche eines Kabels 1. Deutlich sichtbar ist die innere Umhüllungsschicht 14, die eine Vielzahl von Zellen 16 verschiedener Größen umfasst. Sichtbar sind auch die äußere Umhüllungsschicht 15 sowie das Kernbündel 21, das zwei Mittelleiter 11 umfasst, die wiederum jeweils eine Anzahl leitfähiger Litzen 12 umfassen, die von einer Isolationsschicht 13 umgeben sind. Besonders sichtbar ist die Varianz in der Größe der Zellen 16. Ausgehend von der Mitte, das heißt dem Ort des Kernbündels 21, nimmt der Durchmesser der Zellen 16 zu den äußeren Abschnitten der inneren Umhüllungsschicht 14 hin zu.

Ein Referenzprobenkabel und eine Anzahl von Kabeln gemäß der Erfindung wurden hergestellt und anschließend hinsichtlich ihrer Dehnung und ihrer Bruchfestigkeit getestet. Die verschiedenen Kabel wurden hergestellt, wobei die Extrusionsgeschwindigkeit und die Zusammensetzung der inneren Umhüllungsschicht variiert wurden.

REFERENZBEISPIEL

Ein nicht geschäumtes Referenzkabel nach dem Stand der Technik wurde mit einer Extrusionsgeschwindigkeit von v = 160 m/min hergestellt. Die Konzentration des chemischen Treibmittels betrug 0 Gew.-%, um eine nicht geschäumte innere Umhüllungsschicht zu erzeugen. Die Bruchdehnung der Umhüllung betrug 322%, die Bruchfestigkeit 18 MPa und die Dichte der kombinierten inneren und äußeren Umhüllungsschicht, das heißt die Gesamtumhüllung, betrug 1,38 g/cm3. Die Kabeloberfläche hatte ein glattes Aussehen ohne irgendwelche Defekte.

In den folgenden Beispielen wurde ein chemisches Treibmittel mit Azodicarbonamid, abgekürzt ADCA, als aktive Komponente in verschiedenen Konzentrationen zu der Polyvinylchloridverbindung für die innere Umhüllungsschicht zugegeben, um eine geschäumte innere Umhüllungsschicht zu erzeugen.

ERSTES BEISPIEL

Ein Kabel mit einer geschäumten inneren Umhüllungsschicht wurde mit einer Extrusionsgeschwindigkeit von v = 160 m/min hergestellt. Die Konzentration der aktiven Komponente betrug 0,25 Gew.-%. Die Bruchdehnung der Umhüllung betrug 250%, die Bruchfestigkeit betrug 14,5 MPa und die Dichte der gesamten Umhüllung betrug 1,27 g/cm3. Die Zellgröße lag im Bereich von 150 bis 170 µm und die minimale Hautdicke betrug 245 µm. Die resultierende Kabeloberfläche hatte ein glattes Aussehen ohne irgendwelche Defekte.

ZWEITES BEISPIEL

Ein Kabel mit einer geschäumten inneren Umhüllungsschicht wurde mit einer Extrusionsgeschwindigkeit von v = 120 m/min hergestellt. Die Konzentration der aktiven Komponente betrug 0,15 Gew.-%. Die Bruchdehnung der Umhüllung betrug 249%, die Bruchfestigkeit betrug 14,7 MPa und die Dichte der gesamten Umhüllung betrug 1,26 g/cm3. Die Zellgröße in der inneren Umhüllungsschicht lag im Bereich von 140 bis 150 µm und die minimale Dicke der äußeren Umhüllungsschicht, das heißt der Haut betrug 228 µm. Die resultierende Kabeloberfläche hatte ein glattes Aussehen ohne irgendwelche Defekte.

DRITTES BEISPIEL

Ein Kabel mit einer geschäumten inneren Umhüllungsschicht wurde mit einer Extrusionsgeschwindigkeit von v = 120 m/min hergestellt. Die Konzentration der aktiven Komponente betrug 0,23 Gew.-%. Die Bruchdehnung der Umhüllung betrug 263%, die Bruchfestigkeit betrug 15,1 MPa und die Dichte der gesamten Umhüllung betrug 1,21 g/cm3. Die Zellgröße in der inneren Umhüllungsschicht lag im Bereich von 120 bis 200 µm und die minimale Hautdicke betrug 228 µm. Die resultierende Kabeloberfläche hatte ein glattes Aussehen ohne irgendwelche Defekte.

VIERTES BEISPIEL

Ein Kabel mit einer geschäumten inneren Umhüllungsschicht wurde mit einer Extrusionsgeschwindigkeit von v = 120 m/min hergestellt. Die Konzentration der aktiven Komponente betrug 0,24 Gew.-%. Die Bruchdehnung der Umhüllung betrug 218%, die Bruchfestigkeit betrug 13,5 MPa und die Dichte der gesamten Umhüllung betrug 1,28 g/cm3. Die Zellgröße in der inneren Umhüllungsschicht lag im Bereich von 140 bis 200 µm und die minimale Hautdicke betrug 266 µm. Die resultierende Kabeloberfläche hatte ein glattes Aussehen ohne irgendwelche Defekte.

FÜNFTES BEISPIEL

Ein Kabel mit einer geschäumten inneren Umhüllungsschicht wurde mit einer Extrusionsgeschwindigkeit von v = 120 m/min hergestellt. Die Konzentration der aktiven Komponente betrug 0,09 Gew.-%. Die Bruchdehnung der Umhüllung betrug 282%, die Bruchfestigkeit betrug 16 MPa und die Dichte der gesamten Umhüllung betrug 1,28 g/cm3. Die Zellgröße in der inneren Umhüllungsschicht lag im Bereich von 140 bis 160 µm und die minimale Hautdicke betrug 114 µm. Die resultierende Kabeloberfläche hatte ein glattes Aussehen ohne irgendwelche Defekte.

Die folgende Tabelle 1 fasst die Produktionsparameter und Testergebnisse für die oben beschriebenen Kabelmuster zusammen: Tabelle 1

ParameterEinheitReferenz1. Beispiel2. Beispiel3. Beispiel4. Beispiel5. BeispielExtrusionsgeschwin digkeit[m/min]160120120120120120Bruchdehnung[%]322250249263218282Bruchfestigkeit[MPa]1814,514,715,113,516,0Konzentration der aktiven Komponente[wt.%]00,250,150,230,240,09Dichte der gesamten Umhüllung[g/cm3]1,381,271,261,211,281,35Mittlere Zellgröße, das heißt Durchmesser[µm]0150140120140140Maximale Zellgröße, das heißt Durchmesser[µm]0170150200200160Mindestdicke der äußeren Umhüllungsschicht[µm]nicht verfügbar245228228266144

Es ist leicht ersichtlich, dass alle fünf Beispielkabel die mechanischen Anforderungen gemäß EN 50525-2-11 erfüllen, nämlich eine Bruchfestigkeit von mindestens 10 MPa und eine Bruchdehnung von mindestens 150%.

Darüber hinaus wurde ein Aufpralltest und Stoßbelastungsversuch, wie oben beschrieben, durchgeführt. Für diesen Test wurden zwei Proben hergestellt, eine Standardprobe mit einer nicht geschäumten inneren und äußeren Umhüllungsschicht und eine Probe mit der neuen geschäumten Struktur gemäß der vorliegenden Anmeldung. Der Aufpralltest und Stoßbelastungsversuch wurde an zehn verschiedenen Abschnitten entlang jedes Probenkabels durchgeführt, und die Anzahl der Zyklen bis zum Bruch der Probe wurde aufgezeichnet.

Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 gezeigt, in der die erste Spalte die Nummer des Testlaufs angibt, die zweite Spalte die Anzahl der Zyklen bis zum Bruch des Standardkabels in jedem einzelnen Testlauf zeigt und die dritte Spalte die Anzahl von Zyklen bis zum Bruch des Kabels mit der neuartigen Struktur in jedem einzelnen Testlauf zeigt. Die durchschnittliche Anzahl der Zyklen bis zum Bruch für das Standardkabel beträgt 514 mit einer Standardabweichung von 126,1 und die Anzahl der Zyklen bis zum Bruch für das neue Kabel beträgt 686 mit einer Standardabweichung von 126,1. Es lässt sich leicht feststellen, dass die neuartige geschäumte Kabelstruktur robuster ist. Tabelle 2

TestlaufnummerAnzahl der Zyklen bis zum Bruch des StandardkabelsAnzahl der Zyklen bis zum Bruch des neuartigen Kabels14095692345910348344044386465466870669586876216998457670949769910730489

Bezugszeichenliste

1
Elektrisches Kabel
10
Ader
11
Mittelleiter
12
leitfähige Litze
13
Isolationsschicht
14
innere Umhüllungsschicht
15
äußere Umhüllungsschicht, Haut
16
Zelle
21
Kernbündel
30
Aufbau
32
Extrusionskopf
34
erster Teil des Extrusionskopfes
36
zweiter Teil des Extrusionskopfes
38
erster Extruder
40
zweiter Extruder
42
Kühlmittel
44
Maschine für Stoßbelastungsversuch
46
Kabelwickler
48
Gewicht
50
Hebevorrichtung
52
scharfe Kante
54
Vorrichtung
56
Träger
58A, 58B, 58C, 58D
Riemenscheibe
60
Gewicht
62
Rückhalteklemme
64
Stütze
BA
chemisches Treibmittel
M1, M2
Material
T
Fortbewegungszeit
v
Extrusionsgeschwindigkeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • US 2002/0008172 A1 [0002]