DE1092082B

DE1092082B - Verfahren zur Herstellung von mit geschaeumtem Kunststoff isoliertem Draht

Info

Publication number: DE1092082B
Application number: DEN15438A
Authority: DE
Inventors: Hideo Miyamoto; Susumu Mizuno; Tsuneo Oketani; Mitsuru Rokunohe; Zenzo Yoshida
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1957-08-06
Filing date: 1958-08-05
Publication date: 1960-11-03

Description

DEUTSCHES

Zur Herstellung von Kunststoffummantelungen für Drähte sind bereits verschiedene Verfahren bekannt. Nach einem dieser Verfahren wird das Kunstharz mit einem schaumerzeugenden Mittel gemischt und geknetet. Die entstandene Masse wird zerkleinert und in ein festes, mit einem Schraubenmischer versehenes Metallrohr gebracht. Die Masse wird anschließend erwärmt und unter Druck gesetzt, so daß das schaumerzeugende Mittel schmilzt. Das mit Schaum versehene Harz wird in geschmolzenem Zustand von dem Mundstück des Metallrohres auf den zu bearbeitenden Draht aufgebracht, der an diesem Mundstück oder einer entsprechenden Düse vorbeigeführt wird.

Dieses Verfahren hat verschiedene Nachteile. Da die geschmolzene Masse eine relativ hohe Zähigkeit aufweist, können dünne Isolationsschichten nur bei verhältnismäßig geringer Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes gebildet werden. Der Reibungswiderstand zwischen der Masse und dem Draht ist so groß, daß sich das geschmolzene Harz zieht und leicht abreißen kann. In geschmolzenem, also weichem Zustand des Harzes, das in einer dünnen Schicht auf den Draht aufgebracht ist, können bei der Zersetzung des schaumerzeugenden Mittels Blasen zerstört werden, weil das Gas nach außen entweicht.

Mit dem beschriebenen Verfahren können wegen dieser Nachteile nur isolierte Drähte hergestellt werden, deren Durchmesser 0,65 mm und deren Dicke der auf Polyäthylenbasis hergestellten Isolationsschicht 0,4 mm beträgt, so daß also der Prozentsatz der Schaumerzeugung etwa 40°/» beträgt. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß nicht mehrere Drähte gleichzeitig isoliert werden können, so daß die Leistung einer derartigen Anlage verhältnismäßig gering ist.

Ein anderes bekanntes Isolierverfahren besteht darin, den blanken Draht durch eine Kunststofflösung zu führen. Nach dem Auftrag der Lösung wird diese erhitzt und das in ihr enthaltene Lösungsmittel verdampft. Dieser Vorgang findet im Vakuum statt. Durch geeignete Wahl der Temperatur wird ein völliges Entweichen des Dampfes verhindert, so daß dieser in dem Kunststoff Blasen bildet. Auf diese Weise wird zwar auch ein Aufschäumen des Kunststoffmantels erzielt, jedoch sind die Blasen relativ groß und unregelmäßig verteilt. Der erzeugte Schaumstoffmantel hat einen im Verhältnis zum Drahtdurchmesser ebenfalls sehr großen Durchmesser. Dünne Schaumstoffüberzüge können mit diesem Verfahren nicht erzielt werden.

Es ist weiterhin bekannt, das Lösungsmittel einer auf den Draht aufgebrachten Kunststofflösung zunächst zu verdampfen, ohne hierbei eine Aufschäumung zu erzeugen. In diesem Fall wird das Schaum

Verfahren zur Herstellung

von mit geschäumtem Kunststoff

isoliertem Draht

Anmelder:

Nippon Telegraph & Telephone
Public Corporation, Tokio

Vertreter:

Dipl.-Ing. A. Boshart und Dipl.-Ing. W. Jackisch,
Patentanwälte, Stuttgart N₁ Am Kräherwald 93

!Beanspruchte Priorität:
Japan vom 6. August und 17. Oktober 1957

Mitsuru Rokunohe, Zenzo Yoshida, Hideo Miyamoto, Susumu Mizuno und Tsuneo Oketani, Tokio,

sind als ETfinder genannt worden

mittel nach dem Verdampfen des Lösungsmittels auf den überzogenen Draht durch Bespülen oder Besprühen aufgebracht. Anschließend wird der Kunststoff durch Wasserdampf oder heißes Wasser aufgeschäumt. Das nachträgliche Aufbringen des Schaumzusatzes hat den Nachteil, daß eine vollständige Durchtränkung des Kunststoffmantels nicht gewährleistet ist. Der entstehende Schaumüberzug ist daher infolge der unregelmäßigen Blasenverteilung nicht gleichmäßig stark. Das Verfahren ist darüber hinaus kompliziert und aufwendig.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Herstellung sehr dünner und gleichmäßiger Schaumstoffummantelungen von Drähten möglich.

Bei einem Verfahren der Herstellung von mit geschäumtem Kunststoff isoliertem Draht, bei dem der blanke Draht durch eine Kunstharzlösung geführt wird, die anschließend aufgeschäumt wird, ist erfindungsgemäß das schaumerzeugende Mittel der Kunstharzlösung bereits vor ihrem Auftrag auf den Draht beigegeben, und das Flußmittel der Lösung wird nach dem Auftragen bei einer Temperatur verdampft, bei der keine Erweichung des Harzes und keine Aufschäumung eintritt; daran anschließend wird der ummantelte Draht in einer besonderen Vorrichtung kurzzeitig auf eine Temperatur erhitzt, bei der die Zer-

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setzung des Schaumzusatzes und damit eine Aufschäumung der Isolierung eintritt, worauf der isolierte Draht abgekühlt wird.

Da der Aufschäumvorgang nur kurz andauert und durch die anschließende Kühlung unterbrochen wird, wird auch die Blasenbildung unterbrochen, ehe der Kunststoffmantel eine unerwünschte Stärke besitzt. Nach einer besonders günstigen Ausgestaltung des eriindungsgemäßen Verfahrens wird der Draht von der Abwickelvorrichtung zur Aufhaspelvorrichtung kontinuierlich bewegt. Es können daher mehrere Drähte gleichzeitig durch die Harzlösung geführt werden, so daß die Leistung der Anlage sehr groß ist. Die Drähte können mit um so höherer Geschwindigkeit geführt werden, je dünnflüssiger die Kunstharzlösung ist.

Es können auch mehrere Leiterpaare eines Kabels gleichzeitig hergestellt werden. Die Dielektrizitätskonstante eines aus derartigen Leiterpaaren bestehenden Kabels ist sehr niedrig, so daß die Übertragungsverluste infolge der geringen Eigenkapazität des Kabels gering gehalten werden können.

Vorzugsweise wird der Draht vor dem Durchlaufen durch die Kunstharzlösung gereinigt, getrocknet und vorgeheizt. Bei der Ummantelung von Hartkupferdraht kann dieser vor dem Durchlaufen durch die Kunstharzlösung angelassen werden.

Zur Erzielung starker Beschichtungen mit möglichst gleichmäßiger Oberfläche kann der Draht mehrfach durch die Kunstharzlösung und die anschließenden Vorrichtungen geführt werden.

Der Anteil des von den Blasen umschlossenen Raumes an der Gesamtisolierung beträgt etwa 70%. Dies ist die Ursache für die ungewöhnlich niedrige Dielektrizitätskonstante.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in den Fig. 1 bis 4 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles und des in Fig. 5 gezeigten Diagramms näher erläutert.

Aus Fig. 1 ist der Herstellungsverlauf durch die Reihenfolge der schematisch dargestellten Vorrichtungen ersichtlich. Hierbei ist A die Anlieferungsstation bzw. Abwickelvorrichtung für den Draht. In der Vorrichtung B wird der Draht gereinigt und vorgeheizt. C ist der Behälter für die Kunstharzlösung, D die Trockenkammer, E eine Heizkammer zur Schaumerzeugung, F die Kühlvorrichtung und G die Vorrichtung zur Aufhaspelung.

Der Draht wird von der Vorrichtung^ kontinuierlich der Vorrichtung B zugeführt, in der eine dünne Lösung geeigneter Säure vorhanden ist. Die Reinigung des Drahtes erfolgt durch einfaches Durchlaufen oder aber durch Elektrolyse. Anschließend wird der Draht getrocknet und vorgeheizt und dem die Kunstharzlösung enthaltenden Behälter C zugeführt. In Fig. 2 ist der Behälter 2 mit den Einführungsöffnungen 3 und den Führungsrollen 1, d. h. die gesamte Station C, im einzelnen schematisch dargestellt.

An Stelle der Reinigungs- und Vorheizungsanlage B kann eine Anlage zum Anlassen eines aus Hartkupfer bestehenden Drahtes vorgesehen sein.

Die mit dem schaumerzeugenden Mittel versehene Kunstharzlösung wird in der Station C in einer dünnen Schicht auf den Draht aufgetragen. In dem Trockenrohr D, das im einzelnen schematisch in Fig. 3 dargestellt ist, wird der Draht derart aufgeheizt, daß das Flußmittel verdampft, aber eine Aufschämung durch Zersetzen des Schaummittels noch nicht eintritt. Das Trockenrohr 5 wird durch ein Gebläse 4 beheizt.

In der in Fig. 4 schematisch dargestellten Heizanlage E, die mehrere Rohre 6 enthält, wird der Draht kurzzeitig so weit aufgeheizt, daß das schaumerzeugende Mittel zersetzt wird und damit Blasen entstehen. Die Abkühlung erfolgt in der Station F, und in der Aufhaspelvorrichtung G wird der Draht mit einer (nicht dargestellten) Ankerwinde od. dgl. aufgewickelt, wobei die Spannung des Drahtes in an sich bekannter Weise durch Ballondämpfer eingestellt werden kann. Der Behälter 2 (Fig. 2) kann mit einer Heizvorrichtung nach Art eines Doppelkochers versehen sein, so

ίο daß das bei normalen Temperaturen nicht leicht lösliche Kunstharz unter der Einwirkung eines Flußmittels und der vorgegebenen Temperatur gelöst wird. Die Station C kann außerdem mit einem Vorratsbehälter für die Lösung versehen sein, aus dem die mit dem schaumerzeugenden Mittel vermengte Kunstharzlösung ununterbrochen nachgeliefert wird. Es können auch mehrere Behälter 2 vorgesehen sein, die Kunstharzlösungen verschiedener Farben enthalten, so daß gleichzeitig mehrere Drahtisolierungen in einer gewünschten Farbzusammenstellung hergestellt werden können.

Wenn bei der Herstellung stärkerer Schichten die Ummantelung ungleich sein sollte oder die Oberfläche nicht glatt genug ist, so kann der Draht mehrmals durch den Behälter 2 und die anschließenden Stationen geführt werden.

Um ein Reißen sehr dünner Drähte zu vermeiden, kann die in der Abwickelvorrichtung vorhandene Rolle synchron mit der Aufwickelvorrichtung angetrieben werden, so daß größere Spannungen in den Drähten vermieden werden.

Bei einer praktisch ausgeführten Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden folgende Zusammensetzungen des Kunstharzes und folgende Temperaturen verwendet: Eine Mischung aus 40Teilen Polyäthylenharz mit 100TeilenTuluol wurde auf 100° C erhitzt. Dieser Lösung wurde eine Mischung aus 100 Teilen Polyäthylenharz und 6 Teilen PP'Oxybis - Benzen - Sulfonyl - Hydrazid zugesetzt. Die Zersetzungstemperatur des schaumerzeugenden Mittels liegt bei etwa 150 bis 160° C. Der diese Lösung aufnehmende Behälter wurde auf eine Temperatur von 100° C gebracht, die konstant gehalten wurde. Ein blanker Weichkupferdraht mit einem Durchmesser von 0,2 mm wurde durch die Einführungsöffnung, deren Innendurchmesser 1,0 mm betrug, mit einer Geschwindigkeit von 4 bis 6 m pro Minute geführt.

Die Temperatur des durch ein Gebläse aufgeheizten Trockenrohres betrug am Anfang des Rohres 90° C, am Ende 40° C. Die Aufschäumanlage E war 40 cm lang, und etwa in ihrer Mitte herrschte eine Temperatur von 250 bis 400° C.

Aus dem in Fig. 5 dargestellten Diagramm ist der Prozentsatz des in der Isolierschicht enthaltenen Schaumes in Abhängigkeit von der Temperatur im mittleren Teil der Schaumerzeugungsanlage E ersichtlich. Der Parameter der drei dargestellten Kurven ist die Vorschubgeschwiindigkeit des Drahtes, wobei der Kurve F1 eine Vorschubgeschwindigkeit von 4 m pro Minute, der Kurve/⁷2 eine Geschwindigkeit von 5m pro Minute und der Kurve/⁷3 eine Geschwindigkeit von 6 m pro Minute zugrunde liegt. Zur Erzielung eines Schaumgehaltes von 5O^fl/o in der Ummantelung eines Weichkupferdrahtes von 0,2 mm Durchmesser muß die Temperatur des schaumerzeugenden Ofens bei den drei angegebenen Geschwindigkeiten auf 270 bzw. 290 bzw. 310° C gebracht werden.

Durch die sehr schnelle Aufheizung des Drahtes in der Station E wird eine Zersetzung des schaumerzeu-

genden Mittels erzielt, ehe das Harz selbst ganz weich wird. Bei der anschließenden plötzlichen Abkühlung wird daher ein fester Kunststoffmantel mit dem gewünschten Schaumgehalt erzeugt. Der zeitliche Abstand zwischen der Schaumbildung (Zersetzung des schaumerzeugenden Mittels) und der Erweichung des Kunstharzes wird also in besonders günstiger Weise ausgenutzt.

Die Beheizung der öfen kann durch elektrische Widerstände, Hochfrequenz, Ultrarotstrahler und ahnliehe Heizmittel erfolgen.

Der Widerstand zwischen der Kunstharzlösung und dem Draht ist von verschiedenen Faktoren abhängig, z. B. von der Art des schaumerzeugenden Mittels, von dessen Zersetzungstemperatur und der Menge des von jedem Korn oder Kristall des schaumerzeugenden Mittels erzeugten Gases. Dieser Widerstand ist aber auf jeden Fall erheblich geringer als der der zähflüssigen Masse, die bei dem zuerst beschriebenen bekannten Verfahren zur Anwendung kommt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von mit geschäumtem Kunststoff isoliertem Draht, bei dem der blanke Draht durch eine Kunstharzlösung geführt wird, die anschließend aufgeschäumt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das schaumerzeugende Mittel der Kunstharzlösung bereits vor ihrem Auftrag auf dem Draht beigegeben ist und das Flußmittel der Lösung nach dem Auftragen bei einer Temperatur verdampft wird, bei der keine Erweichung des Harzes und keine Aufschäumung eintritt, daß daran anschließend der ummantelte Draht in einer besonderen Vorrichtung kurzzeitig auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der die Zersetzung des Schaumzusatzes und damit eine Auf schäumung der Isolierung eintritt, worauf der isolierte Draht abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht von der Abwickelvorrichtung zur Aufhaspelvorrichtung kontinuierlich bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht vor dem Durchlauf durch die Kunstharzlösung gereinigt, getrocknet und vorgeheizt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Hartkupferdraht vor dem Durchlauf durch die Kunstharzlösung angelassen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Drähte gleichzeitig mit vorzugsweise verschiedenfarbiger Ummantelung versehen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht mehrfach durch die Kunstharzlösung und die anschließenden Vorrichtungen geführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 700 010;
deutsche Patentanmeldung O 1658 VIIId/71c (bekanntgemacht am 23. 10. 1952);

französische Patentschrift Nr. 1 084 096;
USA.-Patentschrift Nr. 2 298 324.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen