Verfahren zur Herstellung von Polyäthylenstreifen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyäthylenstreifen.
Solche Streifen eignen sich besonders für die Herstellung von in einer bekannten Art von koaxialen Fernmeldekabeln als isolierende Abstandhalter verwendeten Polyäthylenscheiben. Diese Scheiben müssen zur Gewährleistung der elektrischen Gleichförmigkeit alle gleich dick sein und dürfen keine inneren Spannungen aufweisen, weil sonst nach dem Ausstanzen aus dem Streifen oder unter den in den verschiedenen Herstellungsstufen des Kabels auftretenden Wärmeeinflüssen ein Verbiegen der Scheiben eintreten könnte. Ausserdem muss, um ein genaues Ausstanzen der Scheiben zu erleichtern, die Breite der Streifen innerhalb genauer Grenzen gehalten werden.
Man soll, te meinen, der beste Weg zur Herstellung solcher Streifen mittels einer Strangpresse würde in der Verwendung eines rechteckigen Schlitzes, dessen Ecken vielleicht noch abgerundet sein könnten, liegen, durch den das heiss und weich gemachte Polyäthylen hindurch zu pressen wäre. Es ist nun aber so, dass es, falls durch Ausstossen Polyäthylen mit einem Minimum von inneren Spannungen erhalten werden soll, am besten ist, wenn das Polyäthylen die Strangpresse in Form eines Rohres verlässt, so dass keine Randspannungen vorhanden sind. Dieses Verfahren eignet sich aber nicht für die Herstellung von flachen Streifen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Polyäthylenstreifen ist dadurch gekennzeichnet, dass das heiss gemachte Polyäthylen durch eine Düsen öffnung von solcher Form ausgestossen wird, dass ein rinnenförmiger Polyäthylenkörper gebildet wird, und dass man den letzteren auf einen horizontal verlaufenden Teil eines kontinuierlich fortbewegten endlosen Bandes fallen lässt, so dass er, wenn er sich abkühlt, die Form eines flachen Streifens annimmt.
Während der Polyäthylenkörper auf den horizontalen Teil des Bandes weiterläuft, kühlt er sich langsam ab und erhärtet dabei, ohne dass die Abkühlung durch besondere Kühlmittel, wie Luftströme oder ein Wasserbad, benötigt wird. Eine erzwungene Abkühlung führt zu ungleicher Kontraktion und zu inneren Spannungen. Natürlich treten an den Rändern des Streifens immer geringe innere Spannungen auf. Diese Randpartien können aber durch Abschneiden eines sehr schmalen Bandes an jedem Streifenrand, wodurch der Streifen auf die gewünschte Breite zugeschnitten wird, entfernt werden.
Zweckmässig wird das Transportband lang genug gewählt, dass der ursprünglich transparente Polyäthylenstreifen sich so weit abkühlt und verfestigt und verhältnismässig undurchsichtig wird, bevor er das Band verlässt, von wo aus er mittels Rollen durch ein Wasserbad geführt werden kann, in weichem er weiter abgekühlt werden kann. Nach diesem Wasserbad kann der Streifen einer Schneidvorrichtung zum Abtrennen der genannten Randpartien und hierauf einer Vorratsfolle zugeführt werden, von welcher er erst wieder abgewickelt wird, wenn aus ihm Abstandshalterscheiben für Koaxialkabel ausgestanzt werden sollen.
Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des ausgestossenen Materials kann dieses einer starken Bestrahlung ausgesetzt werden, die, wenn sie unter geeigneten Bedingungen durchgeführt wird, eine molekulare Verkettung verursacht. Dadurch wird die Erweichungstemperatur heraufgesetzt und die Gefahr einer Beschädigung der Scheiben durch Wärmeeinfluss während der Herstellung des Kabels vermindert.
Diese Bestrahlung erhöht zudem die Zähigkeit der Scheiben.
Das Polyäthylen kann vor dem Ausstanzen der Scheiben bestrahlt werden. Da aber der Abfall zur Herstellung neuer Streifen wieder verwendet werden kann, ist es zweckmässig, wenn nicht der ganze Streifen, sondern nur die ausgestanzten Scheiben bestrahlt werden, besonders auch deshalb, weil ein Härten der Streifen einen grösseren Druck beim Ausstanzen bedingt und damit eine raschere Abnützung der Stanzen mit sich bringt. Eine Bestrahlung des Materials vor dem Ausstossen in der Strangpresse ist ebenfalls nicht zweckmässig, da dies zu Schwierigkeiten beim Ausstossen führen würde, womit gerade die Vorteile der Verwendung eines Materials mit derart günstigen thermoplastischen Eigenschaften wie das Polyäthylen dahinfallen würden.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung zeigt die Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Ein- richtung zur Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens, die Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Strangpressendüse, die sich zum Ausstossen eines rinnenförmigen Polyäthylenkörpers eignet, und die Fig. 3 eine von der Mündungsseite her gesehene Ansicht dieser Düse.
In der Fig. 1 verläuft ein kontinuierlich laufendes Transportband 1 über die Antriebsrolle 2 und die auf ihren Achsen freilaufenden Rollen 3 bis 7. Die Rolle 5 trägt ein Gewicht 8 und wirkt damit als Spannrolle zum Spannen des Bandes 1. Das Polyäthylen wird aus einer Kammer 10 der Strangpresse, in der es bei einer ein gutes Fliessen gewährleistenden Temperatur unter Druck gehalten wird, über die Düse 9 ausgestossen.
Die in ihren Einzelheiten in den Fig. 2 und 3 beispielsweise gezeigte Düse erteilt dem ausgestossenen Polyäthylen die Form eines rinnenförmigen Körpers mit halbkreisförmigem Querschnitt, weicher Körper unter dem Eigengewicht auf das Transportband 1 absinkt. Dieser Körper 11 weitet sich rasch zu einem Streifen 12 aus, der vom Band 1, das zwischen den Rollen 6 und 7 praktisch horizontal verläuft, weitergeführt wird. Die Geschwindigkeit, mit der sich das Band 1 vorwärts bewegt, soll dabei so nahe wie möglich gleich der Geschwindigkeit sein, mit der der Polyäthylenkörper die Strangpresse verlässt. Zur Anpassung der beiden Geschwindigkeiten kann der Antrieb der Antriebsrolle vom Antriebsmotor über ein stufenloses Getriebe (nicht gezeigt) erfolgen.
Beim Transport des Streifens 12 auf dem Band 1 erfolgt eine natürliche Abkühlung des Streifens nach der Raumtemperatur, wobei jede künstliche Abkühlung, die unfehlbar zu ungleichen Spannungen führen würde, vermieden wird. Um diese gleichmässige Abkühlung zu fördern, wird als Transportband vorzugsweise ein feingewobenes Baumwollband verwendet, dessen Porosität gewährleistet, dass die Temperaturen auf beiden Seiten des Streifens 12 gleich gross sind.
Bevor der Streifen 12 mit dem Band 1 zur Rolle 7 gelangt, hat er seine Durchsichtigkeit verloren und sich verfestigt. Der Streifen gelangt nach der Antriebstrommel 2, die er nach ungefähr einer halben Umdrehung dieser Trommel bei 13 verlässt, worauf er durch die Trommeln 14 bis 16 durch ein Wasserbad 17 geleitet wird, durch das er, falls dies noch erforderlich sein sollte, ganz auf die Raumtemperatur abgekühlt wird. Das Band 1 gelangt nach dem Verlassen der Trommel 2 über die Rollen 3 bis 5 wieder nach der Rolle 6. Beim Durchgang von der Rolle 3 nach der Rolle 4 wird das Band durch eine Luftkühlung 18 auf Raumtemperatur abgekühlt.
Nachdem der Streifen 12 das Wasserbad 17 über die Rolle 16 verlassen hat, gelangt er in die Schneidvorrichtung 19, 20, durch welche an beiden Rändern je ein schmaler Streifen abgeschnitten wird. Dadurch wird der Streifen auf die gewünschte Breite zugeschnitten und gleichzeitig werden eventuell vorhandene innere Randspannungen beseitigt. Der Durchzug des Streifens 12 durch die Schneidvorrichtung erfolgt mittels der im wesentlichen aus der Rolle 21 und dem gespannten Band 22 bestehenden Vorrichtung, wobei der Streifen zwischen die Rolle 21 und das Band 22 eingeklemmt ist. Das Band 22 verläuft dabei über die Rollen 23 und 24 und die Spannrolle 25, die das Band 22 unter dem Einfluss der Feder 26 spannt.
Diese Vorrichtung wird durch die Rolle 21 angetrieben, deren Geschwindigkeit mittels eines Regelgetriebes gesteuert werden kann. Von dieser Vorrichtung läuft der Streifen über Rollen 27 und 28 nach der Vorratsrolle 29. Dadurch wird gewährleistet, dass der Streifen nach dem Verlassen des Transportbandes 1 keinen unerwünschten Beanspruchungen ausgesetzt wird.
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine beispielsweise Aus führungsform der Strangpressendüse 9 der Einrichtung nach Fig. 1. Diese Düse besteht aus dem in der Wand 31 der Kammer 10 montierten Düsenblock 30, in dem ein aus den Teilen 32 und 33 bestehender Einsatzkörper angeordnet ist. Der Teil 32 besitzt im Oberteil eine konische Aussenfläche, die der konischen Öffnung des Blockes 30 angepasst ist, und ist durch eine Anzahl Schrauben 34 am Block 30 befestigt.
Der untere Teil des Teiles 32 weist ebenfalls eine konische Aussenfläche auf und ist so dimensioniert, dass zwischen ihm und dem Block 30 ein sich verjüngender Kanal 35 gebildet wird. Der Teil 33 des Einsatzkörpers ist mittels einer versenkten Schraube 36 am Teil 32 befestigt und ist im wesentlichen zylindrisch. Der Teil 33 ist im zylindrischen Teil der Öffnung des Blocks 30 angeordnet und ist im unteren Teil abgesetzt, so dass er zusammen mit dem Block einen halbkreisförmigen Kanal 37 bildet, in den der sich verjüngende Kanal 35 ausläuft. Durch die Kanäle 35 und 37 wird das heissgemachte Polyäthylen ausgestossen, das den Kanal 37 in Form eines eine Rinne von halbkreisförmigem Querschnitt bildenden Körpers verlässt.
Da es wichtig ist, dass der aus der Strangpresse austretende Polyäthylenkörper eine gleichförmige Dicke aufweist, sind Einstellschrauben 38 vorgesehen, mittels denen der Teil 33 in bezug auf die zylindrische Öffnung des Blockes 30 genau eingestellt werden kann.
Process for the production of polyethylene strips
The invention relates to a method for producing polyethylene strips.
Such strips are particularly suitable for the manufacture of polyethylene washers used as insulating spacers in a known type of coaxial communication cable. To ensure electrical uniformity, these disks must all be of the same thickness and must not have any internal stresses, because otherwise the disks could bend after being punched out of the strip or under the heat effects occurring in the various manufacturing stages of the cable. In addition, in order to facilitate accurate punching out of the slices, the width of the strips must be kept within precise limits.
One would think that the best way to extrude such strips would be to use a rectangular slot, the corners of which might be rounded, through which the hot and softened polyethylene would be pressed. It is now the case, however, that if polyethylene with a minimum of internal stresses is to be obtained by ejection, it is best if the polyethylene leaves the extruder in the form of a tube so that there are no edge stresses. However, this method is not suitable for the production of flat strips.
The inventive method for producing polyethylene strips is characterized in that the heated polyethylene is ejected through a nozzle opening of such a shape that a channel-shaped polyethylene body is formed, and that the latter is allowed to fall onto a horizontally extending part of a continuously moving endless belt so that when it cools it takes the shape of a flat strip.
While the polyethylene body continues to run on the horizontal part of the belt, it slowly cools down and hardens in the process, without the need for cooling by special coolants such as air currents or a water bath. Forced cooling leads to uneven contraction and internal tension. Of course, there are always slight internal stresses at the edges of the strip. These edge parts can, however, be removed by cutting off a very narrow band at each edge of the strip, whereby the strip is cut to the desired width.
The conveyor belt is expediently chosen long enough that the originally transparent polyethylene strip cools down and solidifies and becomes relatively opaque before it leaves the belt, from where it can be rolled through a water bath in which it can be further cooled . After this water bath, the strip can be fed to a cutting device for severing the mentioned edge parts and then to a supply roll, from which it is only unwound again when spacer disks for coaxial cables are to be punched out of it.
In order to improve the mechanical properties of the ejected material, it can be exposed to strong radiation which, if carried out under suitable conditions, causes a molecular chain. This increases the softening temperature and reduces the risk of damage to the panes due to the influence of heat during the manufacture of the cable.
This irradiation also increases the toughness of the panes.
The polyethylene can be irradiated before the panes are punched out. However, since the waste can be reused for the production of new strips, it is advisable if not the entire strip but only the punched-out panes are irradiated, especially because hardening the strips results in greater pressure during punching and therefore faster Wear of the punch brings with it. Irradiating the material before it is ejected in the extruder is also not advisable, since this would lead to difficulties during ejection, which would mean that the advantages of using a material with such favorable thermoplastic properties as polyethylene would be lost.
An exemplary embodiment of the method according to the invention is described below with reference to the accompanying drawing.
In the drawing, FIG. 1 shows a schematic representation of a device for carrying out the method according to the invention, FIG. 2 shows a longitudinal section through an extrusion die which is suitable for ejecting a channel-shaped polyethylene body, and FIG. 3 shows one from the mouth side seen view of this nozzle.
In Fig. 1, a continuously running conveyor belt 1 runs over the drive roller 2 and the rollers 3 to 7 running freely on their axes. The roller 5 carries a weight 8 and thus acts as a tension roller for tensioning the belt 1. The polyethylene is made from a chamber 10 of the extrusion press, in which it is kept under pressure at a temperature that ensures good flow, is ejected through the nozzle 9.
The nozzle shown in detail in FIGS. 2 and 3, for example, gives the ejected polyethylene the shape of a channel-shaped body with a semicircular cross-section, the soft body sinks onto the conveyor belt 1 under its own weight. This body 11 expands rapidly to form a strip 12, which is continued from the belt 1, which runs practically horizontally between the rollers 6 and 7. The speed at which the belt 1 moves forward should be as close as possible to the speed at which the polyethylene body leaves the extrusion press. To adapt the two speeds, the drive roller can be driven by the drive motor via a continuously variable transmission (not shown).
When the strip 12 is transported on the belt 1, the strip is naturally cooled to room temperature, avoiding any artificial cooling which would inevitably lead to unequal tensions. In order to promote this uniform cooling, a finely woven cotton belt is preferably used as the conveyor belt, the porosity of which ensures that the temperatures on both sides of the strip 12 are the same.
Before the strip 12 with the tape 1 arrives at the roll 7, it has lost its transparency and has solidified. The strip arrives at the drive drum 2, which it leaves after about half a revolution of this drum at 13, whereupon it is passed through the drums 14 to 16 through a water bath 17, through which, if this should still be necessary, it goes all the way to the Room temperature is cooled. After leaving the drum 2, the belt 1 arrives again via the rollers 3 to 5 to the roller 6. When it passes from the roller 3 to the roller 4, the belt is cooled to room temperature by air cooling 18.
After the strip 12 has left the water bath 17 via the roller 16, it arrives at the cutting device 19, 20, by means of which a narrow strip is cut off at both edges. As a result, the strip is cut to the desired width and at the same time any internal edge stresses that may be present are eliminated. The strip 12 is pulled through the cutting device by means of the device consisting essentially of the roller 21 and the tensioned band 22, the strip being clamped between the roller 21 and the band 22. The belt 22 runs over the rollers 23 and 24 and the tensioning roller 25, which tensions the belt 22 under the influence of the spring 26.
This device is driven by the roller 21, the speed of which can be controlled by means of a variable speed gear. From this device the strip runs over rollers 27 and 28 to the supply roll 29. This ensures that the strip is not exposed to any undesired stresses after it has left the conveyor belt 1.
FIGS. 2 and 3 show an example of an embodiment of the extrusion nozzle 9 of the device according to FIG. 1. This nozzle consists of the nozzle block 30 mounted in the wall 31 of the chamber 10, in which an insert body consisting of the parts 32 and 33 is arranged . The part 32 has a conical outer surface in the upper part which is adapted to the conical opening of the block 30 and is fastened to the block 30 by a number of screws 34.
The lower part of the part 32 also has a conical outer surface and is dimensioned such that a tapering channel 35 is formed between it and the block 30. The part 33 of the insert body is attached to the part 32 by means of a countersunk screw 36 and is essentially cylindrical. The part 33 is arranged in the cylindrical part of the opening of the block 30 and is offset in the lower part so that it forms, together with the block, a semicircular channel 37 into which the tapering channel 35 runs out. The hot-melted polyethylene is expelled through the channels 35 and 37 and leaves the channel 37 in the form of a body forming a channel with a semicircular cross-section.
Since it is important that the polyethylene body exiting the extruder be of uniform thickness, adjusting screws 38 are provided by means of which the part 33 can be precisely adjusted with respect to the cylindrical opening of the block 30.