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DE3105138C2 - Verfahren zur Herstellung eines Hochspannungs-Zündkabels - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Hochspannungs-Zündkabels

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DE3105138C2
DE3105138C2 DE3105138A DE3105138A DE3105138C2 DE 3105138 C2 DE3105138 C2 DE 3105138C2 DE 3105138 A DE3105138 A DE 3105138A DE 3105138 A DE3105138 A DE 3105138A DE 3105138 C2 DE3105138 C2 DE 3105138C2
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DE
Germany
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insulating layer
jacket
conductor core
ignition cable
ignition
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DE3105138A
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Keiichi Osaka Kojima
Yoshimi Kariya Aichi Miyamoto
Yasuo Toriumi
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Denso Corp
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines eine niedrige elektrostatische Kapazität aufweisenden Hochspannungs-Zündkabels mit einer Widerstandsleiterseele, einer Isolierschicht und einem Mantel, bei welchem man aus einem wenigstens aus seiner äußeren Umfangsfläche mit einem Halbleitermaterial versehenen, ein Zugglied darstellenden Faserbündel eine Widerstandsleiterseele herstellt, durch Extrudieren eines Polyolefinharzes eine Isolierschicht auf die Umfangsfläche der Widerstandsleiterseele aufbringt, die Isolierschicht mit einem Elektronenstrahl bestrahlt, um die Vernetzung des Harzes zu bewirken, durch Extrudieren eines Polyolefinharzes ohne oder nach Aufbringen einer Verstärkungsschicht einen Mantel auf die vernetzte Isolierschicht aufbringt und den Mantel mit einem Elektronenstrahl bestrahlt.

Description

ίο dadurch gekennzeichnet, daß
a) man als Isolierschicht (3) ein Ethylen-a-Olefin-Copolymer einsetzt,
b) man die Isolierschicht (3) durch Elektronenstrahl vernetzt,
c) man den auf die Isolierschicht (3) - direkt oder nach Zwischenschaltung einer Verstärkungsschicht (4) - aufgebrachten Polyolefinkunststoff als Mantel (S) durch Elektronenstrahl vernetzt.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Isolierschicht (3) ein Ethylen-4-Methylpenten-1 -Copolymer aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die zugfeste Seele, die ein Faserbündel (1) aus aromatischem Polyamid ist, das Halbleitermaterial so aufextrudiert, daß sich ein Außendurchmesser der Widerstandsleiterseele (I, 2) von höchstens 1,2 mm ergibt.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Hochspannungs-Zündkabels mit widerstandsbehafteter Leiterseele, Isolierschicht und Mantel. Ein solches Hochspannungs-Zündkabel soll durch die elektrische Zündanlage einer Brennkraftmaschine etwa in einem Fahrzeug oder dergleichen hervorgerufene Hochfrequenzstörungen unterdrücken.
Wenn an der Außenfläche des Mantels eines Zündkabels elektrisch leitende Stoffe, z. B. Streusalz, Schlamm oder dgl. anhaften, so daß sich die Impedanz in Bezug auf das Massepotential verringert, kommt esje nach Kapazität zwischen Leiter und der Außenfläche des Mantels zu Strom- oder Spannungsverlusten. In bekannten Zündkabeln wird gewöhnlich eine einen Durchmesser von ca. 1,8 mm aufweisende Leiterseele aus einem mit einer Kohlenstoffmasse imprägnierten Glasfaserbündel verwendet.
Mit zunehmender Kapazität ergibt sich eine Verringerung der Zündspannung, wodurch der Zündvorgang beeinträchtigt wird. Um dies zu vermeiden, soll ein solches Zündkabel eine Kapazität von höchstens 80 pF/m haben.
Eine Möglichkeit, die Kapazität zu verringern, besteht darin, den Außendurchmesser der Zündkabel zu vergrößern. Eine Vergrößerung über den für gebräuchliche Zündkabel üblichen Durchmesser von etwa 7 bis 8 mm hinaus ist jedoch nicht zweckmäßig, da ein solches dickeres Zündkabel nicht gegen vorhandene Zündkabel auswechselbar wäre.
Eine weitere Möglichkeit, die Kapazität zu verringern, ohne dabei den Außendurchmesser des> Zündkabels zu vergrößern, besteht darin, den Außendurchmesser der Leiterseeie zu verringern. Dies kann bei Zündkabeln herkömmlicher Art jedoch zu anderen Schwierigkeiten führen. Bei bekannten Zündkabeln enthält die Leiterseele gewöhnlich ein Glasfaserbündel, welches ihr die notwendige Zugfestigkeit verleiht. Wird nun der Außendurchmesser einer ein solches Zugglied in Form eines Glasfaserbündels enthaltenden Leiterseele verringert, um die Kapazität des Zündkabels zu verringern, so besteht die Gefahr, daß die Leiterseele beim Extrudieren und/oder Vulkanisieren der Isolierschicht oder des Mantels abreißt. Die Herstellung eines solchen Zündkabels wäre daher äußerst schwierig.
so Aus der US-PS 32 84 751 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Hochspannungs-Zündkabels der eingangs genannten Gattung bekannt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß auch dieses bekannte Hochspannungs-Zündkabel keine ausreichende Hochspannungsfestigkeit besitzt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung anzugeben, bei dem ein'Hochspannungs-Zündkabel auf einfache, zuverlässige Art mit reproduzierbaren elektrischen Eigenschaften hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man als Isolierschicht ein Ethylen-a-OIefin-Copolymer einsetzt, daß man die Isolierschicht durch Elektronenstrahl vernetzt, und daß man den auf die Isolierschicht - direkt oder nach Zwischenschaltung einer Verstärkungsschicht - aufgebrachten Polyolefinkunststoff als Mantel durch Elektronenstrahl vernetzt.
Vorzugsweise wird als Isolierschicht ein Ethylen-4-Methylpenten-l-Copolymer aufgebracht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform extrudiert man auf die zugfeste Seele, die ein Faserbündel aus aromatischem Polyamid ist, das Halbleitermaterial so auf, daß sich ein Außendurchmesser der Widerstandsleiterseele von höchstens 1,2 mm ergibt.
Im folgenden sind Ausl'ührungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert, wobei die Fig. eine Schrägansicht eines Zündkabels zeigt. Das dargestellte Zündkabel hat eine Leiterseele mit einem Außendurchmesser von 0,9 bis 1,2 mm aus einem einen Feinheitsgrad von 167 tex aufweisenden Bündel I von Fasern aus einem aromatischen Polyamid, welches mit einer Beschichtung 2 aus einer kohlenstoffhaltigen Masse versehen ist. Die Widerstandsleiterseele I, 2 ist ein von einer Isolierschicht 3 aus einem vernetzten Polymergemisch aus
Polyethylen und einem nicht kristallinen Olefinpolymer umgeben. Auf einer die Isolierschicht 3 umgebenden Verstärkungsschicht 4 in Form eines Glasfaser-Flechtschlauches ist ein Mantel 5 aus Ethylen-Propylengummi oder Silikongummi aufgebracht. Das Zündkabel hat eine äußerst niedrige Kapazität von ca. 80 pF/m oder darunter, welche durch die Verringerung des Außendurchrnessers der Widerstandsleiterseele auf 1,2 mm oder weniger erzielt ist
Es wurde festgestellt, daß die Vernetzung der Isolierschicht und/oder des Mantels durch Bestrahlung mit Elektronenstrahlen anstelle der üblichen Dampfvulkanisation sowie die Verwendung eines durch Bestrahlung mit Elektronenstrahlen vernetzten Polymergemischs aus kristallinem Polyäthylen und einem nicht kristallinen Olefinpolymer, z.B. Äthylen-Propylengummi und einem Äthylen-a-Olefinpolymer anstelle des üblicherweise verwendeten vernetzten Polyäthylens eine Veroesserung der Hochspannungsfestigkeit erbringen.
Die Widerstandsleiterseele des Zündkabels kann durch mehrmaliges Beschichten eines Zugglieds mit einer Halbleitermasse und Trocknen derselben hergestellt werden. Anderenfalls kann das Zugglied mit einer Schicht aus einer Halbleitermasse und einer auf diese aufgebrachten Zwischenschicht sowie einer oder mehreren Schichten eines durch Extrudieren aufgebrachten Halbleitermaterials auf Gummi- oder Kunststoffbasis versehen sein. Für die Herstellung der Zwischenschicht eignet sich eine Silikon-Streichmasse. Zur Bildung der Halbleiterschicht kann eine leitende Substanz, z. B. Ruß, Graphit, Silber-oder Kupferpulver mit einem Gummioder Kunststoffträger gemischt werden.
Anstelle des Glasfasergewebeschlauchs kann für die Verstärkungsschicht auch ein poröses Bandmaterial verwendet werden. Gegebenenfalls kann die Verstärkungsschicht jedoch auch gänzlich wegfallen.
Die Zusammensetzung und Abmessungen des Faserbündels 1, der Halbleiterbeschichtung 2, der Isolierschicht 3, der Verstärkung 4 und des Mantels 5 des Kabels nach F i g. 1 sind nachstehend in Tabelle I zusammengefaßt.
Tabelle I
Aufbau von Zündkabeln mit niedriger Kapazität
Element Material Ausführung I Außen- Ausführung II Außen-
Dicke durchm. (mm) Dicke durchm. (mm)
(mr.i) 0,5 (mm) 0,5
Seele Faserbündel 167 tex
aromatisches Polyamid 0,9 1,2
Halbleiter Halbleitermasse 0,20 0,35
schicht 4,6 4,8
Isolier Polyolefinharz 1,85 1,80
schicht 4,8 5,0
Verstärkung Glasfaser 0,10 7,0 0,10 7,0
Mantel Olefinharz 1,1 1,00
Bei der Herstellung eines Zündkabels der in der Figur gezeigten Art wird ein einen Feinheitsgrad von 167 tex aufweisendes Faserbündel aus einem aromatischen Polyamid wiederholt mit einem Halbleiter-Anstrichmittel beschichtet. Dieses wird durch Beimengung einer leitenden Substanz, z. B. Ruß, Graphit. Silber- oder Kupferpulver zu einer Gummi- oder Kunststoffmasse hergestellt. Die nacheinander aufgebrachten Beschichtungen werden getrocknet, bis ein Außendurchmesser von 0,9 bis 1,2 mm erzielt ist.
Auf die so geformte Leiterseele wird ein Ethylen-a-Olefin-Copolymer zur Bildung einer Isolierschicht durch Extrudieren aufgebracht und durch Bestrahlen mit Elektronenstrahlen vernetzt, wobei man einen Außendurchmesser von ca. 4,6 bis 4,8 mm erhält.
Nach Aufbringen eines Glasfaser-Gewebeschlauchs als Verstärkung wird dann ein Ethylen-Propylengummi oder Silikongummi durch Extrudieren aufgebracht, wobei man einen Außendurchmesser von 7,0 mm erhält.
Zusammensetzungen des Materials für die Isolierschicht sind nachstehend in Tabelle II angegeben.
Tabelle II
Zusammensetzung des Materials der Isolierschicht und
des Mantels
Zusammen-Setzung
Kristallines Polyethylen (Gew.-Teile)
EP1) A2)
(Gew.-Teiic) (Gew.-Teile)
A Vergleich
B Vergleich
C Vergleich
80
60
Fortsetzung
Zusammen- Krislallines ti") A2)
Setzung Polyethylen
(Gew.-Teile) (Gew.-Teile) (Gew.-Teile)
D erfindungsgemäl.i
E erfindungsgemäli
F erfindungsgemäß
G Vergleich
H Vergleich
80
20
40
50
100
1I: hlhylen-Propylengummi
-): Kthylen-a-Olefin-Copolymer
Sämtliche der in Tabelle Il angegebenen Zusammensetzungen enthielten einen geringen Zusatz an Vernetzungs- und Stabilisierungsmitteln.
Die Kapazität und Hochspannungsfestigkeit der so gefertigten Zündkabel sind in Tabelle III wiedergegeben.
Die Kapazität wurde nach JIS C-3004 »Rubber Insulated Cable Testing Method« ermittelt, wobei die Probe in Wasser versenkt und geerdet wird und die Kapazität zwischen dem Leiter und dem Wasser nach dem Wechselspannungs-Brückenverfahren bei einer Frequenz von 1000 Hz gemessen und als ein auf den Meter Länge bezogener Wert angegeben wird.
Die Hochspannungsfestigkeitsprüfung erfolgte unter Verwendung einer Zündspule, wobei Entladungen mit einer Spannung von 30 kV erzeugt wurden. Tabelle III zeigt, über welchen Zeitraum (h) die einzelnen Zündkabel dieser Prüfung unbeschadet standhielten bzw. nach welcher Zeit (h) ein Durchschlag auftrat.
Tabelle III
Eigenschaften von Zündkabeln mit niedriger Kapazität
Material und Machart
Beispiel Isolierschicht Mantel
Zusammen- Vernetzung Zusammen- Vernetzung Ausführung1) Kapazität Hochspannungsfestigsetzung Setzung
(pF/m) keitsprüfung
1 Vergleich A
2 Vergleich A
_v Vergleich B
4 Vergleich C
5 Vergleich C
F rfi nHi ι na D
- Erfindung D
8 Erfindung E
9 Erfindung F
10 Erfindung F
Il Vergleich G
12 Vergleich G
El-St.*) C
El-St.*) C
El-St.*) C
El-St.*) C
El-St.*) C
Pt C* *\ Γ
El-St.*) C
EI-SL*) C
El-St.*) C
EI-SL*) C
EI-St.*) C
El-SL*) C
El-St.
El-St.
El-St.
El-St.
El-St.
I
II
El-St. II
EI-St. I
El-St. I
El-St. II
El-SL I
EI-SL II
70 (2000 h gut f. 5 Prüfstücke)
80 (2000 h gut f.
5 Prüfstücke)
71 (2000 h gut f. 5 Prüfstücke)
70 (2000 h gut f.
5 Prüfstücke)
80 (2000 h gut f.
5 Prüfstücke)
τι finnn κ m,t r
I 1 \4-\J\J\J 11 gut 1.
5 Prüfstücke)
79 (2000 h gut f.
5 Prüfstücke)
70 (2000 h gut f.
5 Prüfstücke)
69 (2000 h gut f.
5 Prüfstücke)
78 (2000 h gut f.
5 Prüfstücke)
68 18 h DS***) 1 Probe
2000 h gut 4 Pr.
78 27 h Ds 1 Probe
2000 h gut 4 Pr.
Fortsetzung
Beispiel Isolierschicht Mantel
Zusammen- Vernetzung Zusammen- Vernetzung Ausführung1) Kapazität
Setzung setzung (pF/m)
Hochspannungsfcstigkeilsprülung
13 Vergleich G Dv**) H Dv
14 Vergleich G Dv**) H Dv
*) Eleklronenbcslrahlung
**> Diimpfvulkanisiitton
··♦) Durchschlag
') siehe vorangehende Tabelle I
69 2-30 h Ds 3 Pr.
2000 h gut 1 Pr.
78 5-29 h Ds 4 Pr.
2000 h gut I Pr.
Wie man aus den in Tabelle III zusammengefaßten Ergebnissen erkennt, erfüllen zwar sämtliche erfindungsgemäß hergestelllen sowie Vergleichs-Prüfstücke die Forderung nach einer Kapazität von höchstens 80 pF/m, im Hinblick auf die I lochspannungsfestigkeit ist jedoch die Vernetzung durch Bestrahlung mit Elektronenstrahlen der Vernetzung durch Dampfvulkanisation überlegen. Weitere Vorteile erbringt die Verwendung eines PoIymergemischs aus einem kristallinen Polyolefin, ζ. B. Polyethylen, und einem Ethylen-a-Olefin-Copolymer, insbesondere Ethylen^-Methylpenten-1-Copolymer, gegenüber einem Polyolefin für sich allein.
Die gemäß der Erfindung erzielte Verbesserung der Hochspannungsfestigkeit beruht wahrscheinlich auf der Tatsache, daß die Oberfläche des Zündkabels bei der herkömmlichen Dampfvulkanisation unter Einwirkung von Hitze und Druck einsinkt oder schrumpft und dadurch ungleichförmig wird, wenngleich auch bei Verwendung eines kupfernen Leiters ein solches Schrumpfen nicht auftritt, während das Zündkabel bzw. die Leiterseele bei Vernetzung durch Bestrahlung mit Elektronenstrahlen eine glatte Oberfläche behält, selbst wenn die Leiterseele aus einem Material besteht, welches unter Einwirkung von Hitze und Druck bei der Vernetzung verformbar wäre.
Das eine niedrige Kapazität aufweisende, erfindungsgemäß hergestellte Zündkabel ist daher kaum anfallig Tür durch Streusalz oder dgl. hervorgerufene Schwierigkeiten.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines Hochspannungs-Zündkabels mit widerstandsbehafteter Leittrseele, Isolierschicht und Mantel mit folgenden Verfahrenschritten:
1. Beschichten der zugfesten Seele mit einer Halbleiterscliicht unter Bildung einer Widerstandsleiterseele,
2. Extrudieren eines Kunststoffpolymerisates auf die Widerstandsleiterseele als Isolierschicht,
3. Extrudieren eines Kunststoffpolymerisates auf die Isolierschicht als Mantel,
DE3105138A 1980-02-13 1981-02-12 Verfahren zur Herstellung eines Hochspannungs-Zündkabels Expired DE3105138C2 (de)

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