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" Verfahren zur Herstellung von @emanteltem Draht " Die Wfrfindung
betrifft ein Verjfahren zur Herstellung von ummantelteil Draht durch Extrudieren
eines Polyesterschlauches um den Draht, wobei der Innendurchmessar des Schlauches
grösser als der Durchmesser des Drahtes ist, rasches Abkuhlen und Verstrecken des
Schlauches. bis dessen Innendurchmesser gleich dem Durchmesser des Drahtes ist,
Ein derartiges Verfahren ist bereits in der USA.-Patentscihrift Nr. 2 308 638 beschrieben,
aus der bekannt ist, den Schlauch mit Hilfe eines Umspritzwerkzeuges zu verstrecken.
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Es wurde jedoch festgestellt, dass diese Patentschrift die grundlegenden
Bedingungen zur Herstellung eines ummantelten Drahts mit guten Sigenschaften nicht
offenbart. Selbst wenn das bekannte Verfahren in der Praxis brauchbar sein sollte,
führt die Verwendung eines Umspritzwerkzeugs ohne weitere Massnahme@ zu einer sehr
geringen Produktionsgeschwindigkeit. Auf jeden Fall weist die Drahtummantelung weniger
günstige Eigenschaften auf.
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Es wurde nun festgestellt, dass der erhaltene ummante@te Draht sehr
gute Eigenschaften aufveist und hohe PoLukti onsgeschwindigkeiten ermöglicht erden,
wenn man erfinuungsgemr s als zolyester Polyäthylenterephthalat mit einer relativen
Viskosität von mindestens 1,7 verwendet, den Schlauch in Längsrichtung in einem
Verstreckverhältnis von 1:3 bis 1:8 bei einer Terlperatur von 75 bis 1500C verstreckt
und hierauf den ummantelten Draht bei 160 bis 2200 C wärmebehandelt.
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Das erfindungsgemäss zu verwendende Polyäthylenterephthalat hat eine
relative Viskosität von mindestens 1,7, gemessen in einer igewichtsprozentigen Lösung
von m-Kresol bei 25 0C. Besonders günstige Ergebnisse erzielt man bei Verwendung
eines Folyäthylenterephthalats mit einer relativen Viskosität von mindestens 2,0.
Polymerisate it hoher Viskosität lassen sich durch Nachkondensation von niedervisJosen
Polymerisaten in festem Zustand herstellen.
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Der hier verwendete Ausdruck "Polyäthylenterephthalat" bez elch-Molprozent
net polymere Glykolester von Terephthalsäure, die höchstens 10 1 andere Einheiten
enthalten können, z.B. von anderen Dicarbonsäuren als Terephthalsäure, wie Isophthalsäure,
abgeleitete Einheiten und/oder von anderen Diolen als Äthylenglykol, wie Butandiol
oder Hexandiol, abgeleitete Einheiten.
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Das Polyäthylenterephthalat kann auf beliebige Weise extrudiert werden,
z.B. mittels eines Extruders mit Querspritzkopf. Bei derartigen Extrudern wird das
Polyäthylentore-phthalat mittels einer Schnecke in einen Extrudiergang gepresst,
der eine Austrittsöffnung aufweist und mit einer Einrichtung zum Ausrichten
und
Leiten des laufenden Drahts durch die Austrittsöffnung versehr ist. Vom Austritt
des Drahts aus der Ölfnnng bis zu dem Verstrecken muss der Innendurchmesser des
Schlauches grösser sein als der Drahtdurchmesser. Gegebenenfalls kann der Aus sein
durchmesser des Schlauches beispielswcise mittels eines Kalibrierringes kontrolliert
werden.
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Der extrudierte Schlauch wird hierauf rasch abgekühlt, damit die Kristallinität
des Polyäthylenterephthalats vor dem Verstrecken nicht meh als etwa 10 G/O beträgt.
Die Kristallinität eines Polymerisats wie Polyäthylenterephthalat ist ein bekannter
Begriff und kann auf einfache Weise durch Messen des spezifischen Gewichts des Polymerisats
bestimmt werden, vergl.
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Journal of Applied Physics, Bd, 20 (1949), Seiten 571 bis 575 Das
Polymerisat kann beispielsweise mit Wasser von höchstens etwa 6000 abgekühlt werden
Der Polyäthylenterephthalatschlauch wird bei einer Temperatur von 75 bis 150 C,
vorzugsweise 85 bis 100 C, verstreckt. Der Schlauch kann beispielsweise mittels
eines W..serbades und/ oder durch Infrarotbestrahlung auf die gewünschte Temperatur
gebracht werden.
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Der Schlauch wird erfindungsgemass bei der gewünschten Temperatur
in einem Verstreckverhältnis von 1:3 bis 1:8, vorzugsweise 1:4 bis 1:6, verstreckt.
Das Verstrecken erfolgt mittels zweier Verstreckvorrichtungen, die mit verschiedenen
Geschwindigkeiten laufen. Als Verstreckvorrichtung kann ein Aufbau von Bändern oder
Walzen verwendet werden, zwischen denen der Schlauch hindurchgefirt
wird
und die mit dem Schlauch in. engem Kontakt stehen.
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äthylen D;r Schlauch aus geschmolzenem Poly/terephthalat wird von
cicm Extruder mit einer solchen Geschwindigkeit ab gezogen, darms er nicht nennenswert
verstreckt wird.
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Im allgemeinen verringert sich beim Verstrecken des Schlauch dessen
Aussen- und Innendurchmesser. Durch geeignete Wahl des Schlauchdurchmessers und
des Verstreckvrhältnisses kann man daher erreichen, dass der Schlauch den Draht
äusserst dicht umschliesst. Der Schlauchmantel lässt sich dann vom Draht nur sehr
schwer abziehen.
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Es wurde ausserdem festgestellt, dass eine Erhöhung des Verstreckverhältnisses
zunächst zu rascher Abnahme der Aussen-und Innendurchmesser des Schlauches führt.
Über ein bestimmtes Verstreckverhältnis hinaus nimmt der Aussendurehmesser des Schlauches
nur noch wenig ab. Da bei nachfolgenden. höheren Verstreckverhältnissen praktisch
nur die Stärke der Schlauchwandung abnimmt, kann der Innendurchmesser des Schlauches
einen Minimalwert erreichen. Das Ausmass, in m der Innen- und der Aussendurchmesser
variieren, hängt bis zu einem gewissen Grad von der Zusammensetzung des verwendeten
Polymerisats ab. Man wählt den Innen- und den Aussendurchmesser des Schlauches je
nach dem gewünschten Verstreckverhältnis und dem Drahtdurclmesser.
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Nach dem Verstrecken wird der ummantelte Draht bei einer Temperatur
von etwa. 160 bis 220 C, vorzugsweise 170 bis 2000C,
wärmebehandelt.
Dabei wird der Draht einige Zeit mit einem bIedium in Berührung t>ebracht, das
das PolZrathylenterephthalat auf die gewünschte Temperatur erhitzt, z.B. t4asserdaflpf,
Heissluft oder ein anderes Gas oder eine heisse Oberfläche, oder der Draht wird
infrarot bestrahlt.
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"Draht" bezeichnet hier einen elektrisch leitfähigen oder n'cht; leitenden,
hohlen oder massiven Draht von beliebiger Stärke, z.B. Stahl- oder Kupferdraht,
Kabel oder Reyondraht. Im allgemeinen weist der zu ummantelnde Draht eine Stärke
von beispielsweise 0,5 mm oder darüber auf. Gegebenenfalls kann der Draht mit einem
Gleitmittel versehen sein oder bereits eine Dinkleidung z.B. aus Polyvinylchlorid,
Pulyäthylen oder Gummi aufweisen. Falls notwendig, kann der Draht chemisch vorbehandelt
sein.
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Das verwendete Polyäthylenterephthalat kann gegeoenenfalls 0,01 bis
5 Gewichtsprozent einer während der Verarbeitung des Polymerisats flüssigen Verbindung
enthalten, die die Kristallisation des Polymerisats fördert, z.B. ein aliphatisches,
aromatisches oder gemischt aliphatisch-aromatisches Keton oder aliphetischen ein
Amin oder eignen halogenierten/ Kohlenwasserstoff. Spezielle Beispiele für geeignete
Verbindungen sind Methyläthylketon, Methylbutylketon, Naphthophenon, Aceton, Diphenylamin,
Tetrachloräthan und vorzugsweise Benzophenon, Darüberhinaus kann das Polymerisat
geringe Mengen, z.B. 0,001 bis 0,3 Gewichtsprozent, eines ungelösten Feststoffes
mit einer Teilchengrösse von weniger als 3A1 als lki'istallisationskeimbildner enthalten.
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Besonders geeignet sind z.B. gebrannter Gips und Talkum. Die
vorstehend
genannten flüssigen und festen Stnffe können dem Polymerisat während der Herstellung
zugesetzt oder zu cier Po'.ymerisatschmelze gegeben werden, oder das PO1JmeriSat
kann damit überzogen werden. Das Polyäthylenterephthalat kann ausserdem übliche
Zusätze, wie Gleitmittel, UV-Stabilisatoren, ntioxydantien, flammabweisende Mittel
und Polymerisate, wie Poly äthylen, Polypropylen, Poly-4-methylpenten-1, Polyamide
und Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymerisate, enthalten.
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Der erfindungsgemäss hergestellte ummantelte Draht weist eine günstige
Kombination von elektrischen, thermischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften
auf, Beispielsweise besitzt die Ummantelung eine hohe Verschleissfestigkeit, grosse
Zugfestigkeit, nimmt nur wenig Feuchtigkeit auf und weist eine gute chemische Beständigkeit
auf. Die genannten günstigen1Eigenschalten lassen sich schon bei sehr geringer Stärke
der Ummantelung, z.B. 0,05 mm, erzielen. Die Ummantelung ist über längere Zeit wärmebeständig
bis mindestens 150°C, häufig bis 160 bis 185°C.
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Das Beispiel erläutert die Erfindung.
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Beispiel Ein Extruder mit einem Spritzkopf,durch den der zu umm.antelnde
Draht gleichzeitig hindurchgeleitet wird, wird mit granuliertem Polyäthylenterephthalat
beschickt. In den ersten beiden Versuchen wird Polyäthylenterephthalat mit einer
relativen Viskosität von 2,05 verwendet, während im dritten Versuch ein Gemisch
aus Polyäthylenterephthalt mit einer relativen Viskostät
von 1,95
und 5 Gewichtsprozent Polyäthylen verwendet wird.
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Die Drahtsorten und -durchmesser (in mm) sind in er 2?.bellc angegeben.
Das Polyäthylenterephthalat wird zu einem Schlauch mit dem in der Tabelle angegebenen
Innen- bzw. Aussendurchi:iesser extrudiert. Anschliessend wird der ummantelte Draht
durch ein Kühlbad von 25 bis 35°C geleitet. Hierauf wird der ummantelte Draht durch
eine erste Verstreckvorrichtung, dann durch ein Verstreckbad der in der Tabel angegebenen
Temperatur ("Temperatur Verstreckbad") und anschllessena durch eine zweite Verstreckvorrichtung
geleitet. Das Vers trecken erfolgt in dem in der Tabelle angegebenen Verstreckverhältnis
zwischen den beiden Verstreckvorrichtungen. Der ummantelte Draht wird über eine
dritte Verstreckvorrichtung in einen Ofen geleitet und bei der in der Tabelle angegebenen
Temperatur wärmebehandelt und schliesslich aufgewickelt. Die Aufwickelgeschwindigkeit
ist in der Tabelle angegeben. Gewünschtenfalls kann die zweite oder dritte Xrerstrecklrorrichtung
weggelassen. werden; der Verstreckvorgang kann jedoch dann weniger zufriedenstellend
reguliert werden.
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Tabelle
| Draht Versuch 1 Versuch 2 Versuch 3 |
| Kupfer- Stahl- PVC-Kern- |
| draht draht draht umwun- |
| den mit |
| einer Stahl- |
| spirale |
| Drahtdurchmesser, mm 0,45 2,1 2,5-2,7 |
| Schlauchmantel |
| Innendurchmesser, mm O,90 3,8 5,0 |
| Aussendurchmesser, mm - 1,8G 5,0 9,3 |
| Verstreckverhältnis 1:5 1:4,2 1:3,65 |
| Temp. Verstreckbad, OC 95 97 102 |
| Temp. Ofen, °C 2201) ;:?451) 2201) |
| Aufwickelgeschwindigkeit, 110 38 15 |
| m/Min - |
| Aussendurchmesser des ver- |
| streckten ummantelten Drahts, 0,85 2,7 4-,9 |
| mm |
1) Die Temperatur der Drahtummantelung beträgt zwischen Die @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
160 und 220°C.
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Nach Entfernung des Kerns bei dem ummantelten Stahldraht von Versuch
3, wird die Ummantelung in einem Ofen mit Luftumwälzung 20, 72 bzw. 336 Std. auf
15000 erhitzt. Während des Erhitzens verringert sich die Zugfestigkeit der Ummantelung,
die vorher mehr als 2100 kg/cm2 betragen hatte, nicht unter ihren anfänglichen Wert.
Die Ummantelung weist also eine bleibende hohe Zugfestigkeit sogar bei einer Temperatur
von 150 0 auf.
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Zu Vergleichszwecken wird Versuch 2, jedoch unter Verwendung von Polyäthylenterephthalat
mit einer relativen Vj Skosität von 1,6, wiederholt. Es lässt sich jedoch auf diese
Weise kein Draht hersteller, dessen Ummantelung eine g]eichmässige Stärke der
aufweist und/beim Erhitzen ausreichende Festigkeit besitzt und beibehält