DE2104271B2

DE2104271B2 - Verfahren zum kontinuierlichen Ummanteln von Stahldraht

Info

Publication number: DE2104271B2
Application number: DE2104271A
Authority: DE
Inventors: Roger Van Vlaenderen
Original assignee: Bekaert NV SA
Current assignee: Bekaert NV SA
Priority date: 1970-01-29
Filing date: 1971-01-29
Publication date: 1979-05-10
Also published as: DE2104271C3; CA956426A; FR2077389A1; FR2077389B1; US3829545A; DK146236B; BR7100701D0; AT326899B; ATA72271A; CH530261A; DE2104271A1; GB1322114A; SE368170B; BE761408A; NL7001315A; LU62500A1; DK146236C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Ummanteln von Stahldraht mit einer Schicht aus Äthylenterephthalat enthaltendem, im wesentlichen amorphem Kunststoff, bei dem der Stahldraht vor dem Ummanteln erwärmt, danach der schmelzflüssige Kunststoff auf den Stahldraht aufgetragen und schließlich die Schicht rasch bis unter die Rekristallisationstemperatur des Kunststoffes abgekühlt wird.

Ein solches Verfahren ist aus der GB-PS 8 52 619 bekannt, mit dem rähe, feste, feuchtigkeits-, korrosions- und chemikalienbeständige Kunststoffummantelungen mit ausgezeichneten elektrischen eigenschaften erzielt werden rollen, wobei deren Haftung .auf dem Stahldraht durch entsprechende Verfahrensfühiiing variabel gemacht werden soll. Dies wird dadurch erreicht, daß der auf 100 bis 300° C vorerwärmte Stahldraht durch ein auf einer Temperatur von 150 bis 300⁰C gehaltenes Bad aus einer Schmelze geleitet und dadurch ummantelt wird. Die zur Herstellung der Ummantelung verwendete Schmelze besteht aus Copolyestern aus Terephthalsäureestern und Isophthalsäureestern, die 20 bis 80 mol% Äthylenterephthalat enthalten. Wie der genannten GB-PS 8 52 619 zu entnehmen ist, sind Copolyester mit einem Gehalt von 20 bis 65 mol% an Äthylenterephthalat-Einheiten nicht kristallisierbar und bleiben beim Erstarren im wesentlichen amorph. Copolyester mit einem Gehalt von 65 bis 80 mol% an Äthylenterephthalat-Einheiten sind dagegen kristallisierbar, und zwar steigt mit ansteigendem Äthylenterephthalat-Gehalt sowohl die Kristallisationsgeschwindigkeit als auch das Ausmaß der Kristallisation an.

Weiter ist aus der GB-PS 11 38 794 ein Verfahren zum Ummanteln von elektrischen Leitern, insbesondere von Kupferdraht bekannt, bei dem die Schicht durch Extrusion von geschmolzenem Polyäthylenterephthalat, das maximal 10% Copolymere, Füllstoffe, Pigmente oder Stabilisatoren enthält und mit 0,01 bis 5% eines flüssigen Kristallisationsbeschleunigers und gegebenenfalls mit gleichförmig in der Schmelze dispergieren Feinen Feststoffteilchen, die als Kristallisationskeime dienen, vermischt ist, kontinuierlich hergestellt wird. Der ummantelte Draht wird dabei, anschließend an die Extrusion, so weit gekühlt, daß das heiße Polyäthylenterephthalat nicht mehr vom Draht abtropfen kann und nicht mehr übermäßig klebt, wobei aber auf alle Fälle ein Absinken der Temperatur unter die Rekristallisationstemperatur des Polyäthylenterephthalats vermieden wird, damit die Ummantelung mindestens zu 15% aus kristallinen Bereichen besteht

Die nach diesen bekannten Verfahren hergestellten Ummantelungen sind aufgrund ihrer molekularen Struktur bzw. ihrer Kristalünität zur Isolierung elektrischer Leiter geeignet Der nach den bekannten Verfahren ummantelte Draht hat jedoch den Nachteil, daß die Ummantelung entweder nicht ausreichend zäh und hart oder nicht ausreichend flexibel ist oder aber nicht gut genug auf der Drahtoberfläche haftet, um

ι ο maschinell unter hoher mechanischer Beanspruchung zu geformten Produkten weiterverarbeitet werden zu können. Unter »geformten Produkten« sind in diesem Zusammenhang durch Biegen oder Verformen von mit Kunststoff ummantelten Stahldraht hergestellte Er-Zeugnisse zu verstehen, beispielsweise Stacheldraht, Zäune, Gitter, Netze und dergleichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit dem es gelingt, einen mit einer amorphen Schicht

aus Äthylenterephthalat enthaltenden Kunststoff ummantelten Stahldraht herzustellen, dessen Ummantelung ausreichend hart und zäh, gleichzeitig aber flexibel und verformbar ist, so daß geformte Produkte daraus hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß beim Ummanteln des Stahldrahtes für geformte Produkte das Auftragen des Kunststoffes innerhalb einer Düse durch Extrudieren in einer Dicke von 0,1 bis 0,3 mm und das Abkühlen so schnell erfolgt daß der Kunststoff wenigstens zu 80% amorph bleibt

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird erreicht daß die Schicht im wesentlichen amorph ist und bei guten mechanischen Eigenschaften hervorragend auf der Oberfläche des Stahldrahtes haftet Der erfindungsgemäß hergestellte Stahldraht ist besonders zur maschinellen Weiterverarbeitung zu Stacheldraht Zäunen, Gittern, Netzen und dergleichen geeignet Die Ummantelung ist wasser- und korrosionsbeständig, ausreichend flexibel, um starke Biegebeanspruchungen ohne Sprünge oder Risse auszuhalten, und ausreichend hart und zäh, um bei der maschinellen Weiterverarbeitung des Stahldrahtes, beispielsweise beim Verdrillen in einem Spiralkopf, beim Erfassen mit Drahtzangen oder bei der Formung zwischen zwei Getrieberädern nicht beschädigt zu werden.

Zur Extrusion des Polyäthylenterephthalats auf den Stahldraht stehen dem Fachmann im wesentlichen zwei bekannte Gattungen von Verfahren zur Verfugung, nämlich das »Druckverfahren« und das »Schlauchverfahren«. Es wurde festgestellt, daß bei Verwendung von Polyäthylenterephthalat mit Hilfe des »Druckverfahrens« bessere Ergebnisse erzielt werden als bei Anwendung des »Schlauchverfahrens«.
Unter »Druckverfahren« ist ein Extrusionsverfahren zu verstehen, bei dem man einen Spritzkopf mit einem Mundstück verwendet, das eine zentrale Bohrung für den Durchgang eines blanken Drahtes und einen in Richtung des Drahtdurchgangs konischen, rotationssymimetrischen Keil für den Durchgang des geschmolzenen Kunststoffes aufweist, der die zentrale Bohrung in dem Mundstück schneidet und in das Mundstück vor der Abgabeöffnung der zentralen Bohrung übergeht

Die Anwendung des »Druckverfahrens« ermöglicht es, die Polyäthylenterephthalat-Ummantelung auf einen Stahldraht aufzubringen, ohne daß sie mechanisch beansprucht wird und ohne daß in ihr Spannungen erzeugt werden, wie dies der Fall ist wenn die Ummantelung aufgezogen wird, bevor sie völlig erstarrt

und/oder kristallisiert ist Das Vorhandensein innerer Spannungen in Kunststoffen führt bekanntlich ganz allgemein zur Kristallisation in hohem Ausmaß, wenn anschließend ein bestimmter Temperaturbereich durchlaufen wird. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung s beruht nun darauf, daß diese Kristallisation auf jeden Fall vermieden werden muß. Es ist daher zweckmäßig, den ummantelten Stoffdraht in ausreichend kaltem Wasser abzuschrecken.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung hat das Polyethylenterephthalat, nachdem es auf den Stahldraht aufgebracht wurde, nicht ausreichend Zeit zu kristallisiren, sondern die Ummantelung wird sehr schnell abgekühlt, so daß ein stark amorpher Zustand geschaffen wird. Dieser amorphe Zustand führt zu einer ι s großen Härte mit einem ausreichenden Maß an Flexibilität und Zähigkeit Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht daher darin, daß man in der Lage ist, die Ummantelung nur 0,1 bis 0,2 mm dick zu machen, während es bisher nötig war, Polyvinyichlorid-Ummantelungen mit einer Dicke von 0,4 bis 0,5 mm ?.jfzubri,igen.

Unter Polyethylenterephthalat wird ein polymerer Glykolester der Terephthalsäure verstanden, der auch andere Stoffe enthalten kann, die z. B. von anderen Säuren als der Terephthalsäure abgeleitet werden, z. B. der Isophthalsäure oder von anderen Glykolen als dem Äthylenglykol. Das Polymer kann auch Zusätze enthalten, um bestimmte Eigenschaften zu ändern.

Der im wesentlichen amorphe Charakter der Polyäthylenterephthaiat-Schicht wird insbesondere durch die hohe Geschwindigkeit erhalten, mit der die Schicht unmittelbar nach dem Aufbringen auf den Stahldraht aus dem plastischen Bereich heraus abgekühlt wird. Beim Abschrecken der Polyäthylenterephthalat-Schicht mit ausreichend kaltem Wasser erhält man deshalb erfindungsgemäß einen Stahldraht dessen Ummantelung bei einer Schichtdicke von 0,1 bis 03 mm etwa zu 80% -rnorph ist

Ein weiterer Vorteil ist die erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion und Rostbildung während der Lebensdauer der aus dem Stahldraht gemäß der Erfindung hergestellten Produkte. Da die Haftung sehr viel besser ist und die Wasserabsorption geringer, wird die Möglichkeit der Rostbildung pra-L tisch ausgeschlossen.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung eines schematisch im Querschnitt hergestellten Spritzkopf^ beispielsweise erläutert

Ein Stahldraht 1 läuft kontinuierlich von einer nicht dargestellten Vorratsrolle zu einem Spritzkopf 2 eines Extruders. Zwischen der Vorratsrolle und dem Extruder wird der Stahldraht 1 auf etwa 130 bis 170⁰C vorgewärmt.

Beim Extrudieren wird das »Druckverfahren« ange- y, wandt. Der Stahldraht 1 tritt hierbei an der Rückseite des Spritzkopfes 2 ein und läuft durch den Spritzkopf 2 hindurch. Nach dem »Druckverfahren« wird der Polyäthylenphthalat-Kunststoff 3 um den Stahldraht 1 in dem Spritzkopf 2 mit Druck extrudiert Die lineare Geschwindigkeit des Stahldrahtes 1 wird durch die Drehzahl einer nicht dargestellten Aufwickelspule bestimmt

Nach dem Verlassen des Spritzkopfes 2 wird der mit einer Schicht 4 versehene Stahldraht 1 derart gekühlt daß der aufgebrachte Polyäthylenphthalat-Kunststoff hauptsächlich amorph bleibt Es ist notwendig, daß die amorphe Phase des plastischen Kunststoffes in dem Extruder nach der Härtung verbleibt Ein bestimmtes Kühlverfahren reicht aus, um diese amorphe Phase beizubehalten, das von dem Verhältnis des Drahtdurchmessers zu der Dicke der Schicht 4 abhängt Nach der Extrusion wird der Stahldraht 1 sofort in eine Kühlflüssigkeit in einem nicht dargestellten Kühlbehälter geführt Der Kühlbehälter ist so lang, daß, wenn der Stahldraht 1 den Kühlbehälter verlauf, die Temperatur der Schicht 4 ausreichend niedrig ist um uas Umformen des ummantelten Stahldrahtes 1 ohne Beschädigung zu ermöglichen.

Beispiel

Es wurde von einem Blankstahldraht mit einem Durchmesser von 1,8 mm ausgegangen, der auf 150° C vorgewärmt und durch den Spritzkopf mit einer Geschwindigkeit von 150 m/min gezogen wurde. Der Extrusionszylinder-Durchmesser betrug 45 mm, das Verhältnis von Länge zu Durchmesser betrug 26.

Die Temperatur des den Spritzkopf versorgenden Extruderzylinders, eingeteilt in Bereiche, betrug etwa 130°C nahe dem Eingang, in der Mitte etwa 310°C und am Ende, unmittelbar vor dem Spritzkopf, etwa 300⁰C. Der Spritzkopf wurde ebenfalls auf einer Temperatur von 300° C gehalten. Die Extruderschnecke wurde nicht gekühlt und hatte ein Kompressionsverhältnis von 3,5 (Verhältnis zwischen dem Druck am Spritzkopf und dem Druck am Eingang).

Das Polyalkylenterephthalat der Schicht hatte eine Temperatur von 26O⁰C beim Verlassen des Extruders.

Der ummantelte Stahldraht wurde über eint Strecke von 1 m durch Luft und danach über ein;; Strecke von 4 m durch einen Kühlbehälter geführt, der Kühlwasser mit Raumtemperatur enthielt, so daß die Schicht sehr schnell auf unter 155" C gebracht wurde, um den amorphen Zustand aufrechtzuerhalten. Die Schicht aus dem Polyäthylenterephthalat hatte eine Dicke von 0,1 mm und besaß eine große Zähigkeit Auch nach wiederholtem Biegen des Stahldrahtes wurde dio Schicht nicht beschädigt.

3ei einem Vergleichsversuch, bei dem der Stahldraht nicht vorgewärmt wurde, erhielt man eine hs>rte, spröde Schicht, die bereits nach einem einzigen Biegeversuch zersprang.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum kontinuierlichen Ummanteln von Stahldraht mit einer Schicht aus Äthylenterephthalat enthaltenden», im wesentlichen amorphem Kunststoff, bei dem der Stahldraht vor dem Ummanteln erwärmt, danach der schmelzflüssige Kunststoff auf den Stahldraht aufgetragen und schließlich die Schicht rasch bis unter die Rekristallisationstemperatur des Kunststoffes abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ummanteln des Stahldrahtes für geformte Produkte das Auftragen des Kunststoffes innerhalb einer Düse durch Extrudieren in einer Dicke von 0,1 bis 03 mm und das Abkühlen so schnell erfolgt, daß der Kunststoff wenigstens zu 80% amorph bleibt