DE2359876C3

DE2359876C3 - Verfahren zur Herstellung von Hochfrequenz-Koaxialkabeln

Info

Publication number: DE2359876C3
Application number: DE19732359876
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Shinba; Masao Yokohama Kanagawa Yuto
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1973-01-17
Filing date: 1973-11-30
Publication date: 1984-08-30
Also published as: GB1434775A; AU6352273A; CA1043972A; FR2214162A1; DE2359876B2; DE2359876A1; FR2214162B1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hochfrequenz-Koaxialkabeln, die durch hochexpandiertes Polyolefin isoliert sind.

Zur Herstellung von Koaxialkabeln ist es üblich, den Innenleiter mit einer Schaumstoffisolierung zu versehen, und hier auf den Außenleiter aufzubringen. Als Schaumstoff wurde hierfür besonders hochexpandiertes Polystyrol verwendet. Polystyrol und Schaumstoffe daraus weisen eine schlechte Biegefestigkeit und keine ausreichende Elastizität auf, so daß ein Bedürfnis besteht, elastischere Schaumstoffe, wie solche aus Polyolefinen für die Isolierung von Koaxialkabeln zu verwenden.

Aus der US-PS 30 17 371 ist es bekannt, für die Ummantelung von Drähten Polyolefinschäume zu verwenden. Dabei werden für die Schäumung des Polyolefins feste Treibmittel verwendet, die sich in der Hitze unter Gasentwicklung zersetzen und das Aufschäumen des Polyolefins bewirken. Beim Aufextrudieren eines Polyolefinschaumes auf einen Draht unter Verwendung von festen Treibmitteln ist es jedoch erforderlich, Extrudiertemperaturen zu wählen, die erheblich oberhalb des Erweichungspunktes des Polyolefins liegen und die ausreichen, um die thermische Zersetzung des festen Treibmittels zu bewirken. Bei diesen höheren Temperaturen wird das Polyolefin so flüssig, daß ein großer Teii des gebildeten Zersetzungsproduktes des festen Treibmittels wirkungslos verpufft und man keinen befriedigenden Expansionsgrad erzielt Es wäre aber sehr vorteilhaft, bei der Herstellung von Koaxialkabeln Polyolefinschäume mit einem hohen Expansionsgrad, der bei 60% oder darüber liegen soll, zu verwenden.

Aus der DE-AS 10 92 082 ist ein Verfahren zur Herstellung eines mit geschäumtem Kunststoff isolierten Drahtes bekannt, bei dem man den Draht durch eine Kunstharzlösung führt, die anschließend aufgeschäumt wird. Auch hierbei werden feste Treibmittel verwendet, so daß die vorerwähnten Nachteile nicht vermieden werden können. Weiterhin ist aus der DE-AS 10 06 918 die Herstellung von mit schaumförmigen Kunststoffen isolierten elektrischen Leitern bekannt, bei dem man thermoplastische Kunststoffe mit einem nicht lösend wirkenden Kohlenwasserstoff mit einem Siedepunkt unterhalb des Erweichungspunktes des Kunststoffes um einen elektrischen Leiter in einer Schneckenspritzmaschine extrudiert, wobei nur die Mittelzone der Schneckenmaschine geheizt ist, und die leicht fließende Kunststoffmasse vor dem Austritt aus der Schneckenmaschine bis auf einige Grad oberhalb des Beginns des Fließbereichs abgekühlt wird. Der treibmittelhaltige kompakte porenfreie Kunststoff, welcher den elektrischen Leiter umhüllt, tritt dabei aus der Schneckenspritzmaschine aus und anschließend wird die blähfähige Masse, gegebenenfalls nach dem Abkühlen durch Erwärmen expandiert Diese Verfahrensweise ist besonders für Polystyrol als Schaumstoff geeignet Es handelt sich um ein zweistufiges Verfahren, bei dem das Aufschäumen des Kunststoffes und die Bildung der Schaumitoffisolierung auf dem elektrischen Leiter erst in einer zweiten Erwärmungsstufe erzielt wird.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Koaxialkabeln, die mit Schaumstoff isoliert sind, :st aus der DE-OS 16 40 201 bekannt Bei diesem Verfahren wird ein Mittelleiter mit einer elektrischen Isolierung, beispielsweise einem Polyäthylenschaum mit einem Luftgehalt von etwa 45 bis 55% versehen. Dann wird ein Mantel um die den Mittelleiter umgebende Isolierung gelegt, und durch ein Drückverfahren auf einen kleineren Durchmesser gebracht, um die Isolierung festsitzend zu umfassen. Bei einem solchen Drückverfahren werden Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche der Schaumisolierung niedergedrückt, so daß man keine vollständige Koaxilität erhält, denn an den niedergedrückten Stellen findet eine Verdichtung statt

Aus der DE-PS 15 15 847 ist ein mit Polyäthylenschaumstoff isoliertes Fernmeldekabel bekannt, bei dem zwischen dem Innenleiter und der Schaumstoffisolierung eine gut haftende, mit der Schaumstoffisolierung verschweißte dünne Kunststoffschicht aus einem Ionomer des Polyäthylens angeordnet ist Das lonomer dient somit als eine Art Klebemittel zwischen der Polyäthylenschaumschicht und dem Innenleiter und verbessert die Adhäsion zwischen dem Metall und dem Kunststoff. Aus der US-PS 33 15 025 ist die Herstellung eines mit geschäumten Polyolefin isolierten Koaxialkabels bekannt bei dem man unter Verwendung von festen oder gasförmigen Treibmitteln einen Polyolefinschaum mit einer Dichte von wenigstens 40 bis zu 75% weniger als der Dichte des festen Polyolefins aufbringt. Da eine solche Isolierung nicht vollständig wasserundurchdringbar ist, erfolgt das Aufbringen des Außenleiters derart, daß der Außenleiter mit einer Überlappung in Längsrichtung versehen ist.

Bei Verwendung eines festen Treibmittels ist die Ausbildung einer unregelmäßigen Oberfläche der Schaumisolierung aufgrund unterschiedlichen Schäumungsverhältnisses, bedingt durch die Verwendung eines festen Treibmittels, nicht zu vermeiden. Bei Verwendung von gasförmigen Treibmitteln ist das gleichmäßige Vermischen des gasförmigen Treibmittels mit der Polyolefinmasse erschwert. Bei einem höheren Expansionsgrad wird die Haftung des Innenieiters an der Schaumisolierung unbefriedigend.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herteilung eines Koaxialkabels mit einer Polyolefinchaumisolierung zu schaffen, bei dem eine hochexpanlierte Polyolefinschaumschicht mit guter Haftung an lern Innenleiter und einer Schaumisolierung mit regelnäßiger Oberfläche und gleichem Durchmesser voriegt

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß dem' ?atentanspruch 1 gelöst

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert

F i g. 1 ist eine schematische Ansicht, die zeigt, wie man zum Formen der expandierten Schäume eine gekühlte, zylindrische Dimensionierungsdüse verwendet;

Fig.2 ist ein Querschnitt durch die Isolierung des hergestellten Kabels;

F i g. 3 ist eine schematische Ansicht, die zeigt, wie eine Klebstoffschicht auf den Leiter aufgebracht wird;

F i g. 4 ist eine perspektivische Ansicht des vollständigen koaxialen Kabels;

Fig.5 ist ein schematischer Querschnitt, in dem das Schweiß- und Preßverfahren für das koaxiale Kabel, dargestellt sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt viele Vorteile. Der Innenleiter ist mit der Isolierschicht festhaftend verbunden und man erhält ausgezeichnete koaxiale Kabel, wenn man als Außenleiter ein Gefüge bzw. ein Band bzw. ein zusammengesetztes Material verwendet und darauf eine Schutzschicht aufbringt Es ist selbstverständlich, daß dieses Verfahren auch zur Herstellung von gewellten koaxialen Kabeln verwendet werden kann.

Vor dem Extrudieren bringt man auf den Innenleiter eine Klebstoffschicht auf. Die Klebstoffschicht wird in einer sehr dünnen Schicht aufgetragen, um eine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften der Koaxialkabel zu vermeiden. Das Auftragen des Klebstoffes auf den Innenleiter erfolgt zweckmäßig so, daß man den Innenleiter durch eine Schmelze des Klebstoffes durchleitet und dadurch einen dünnen Film aufbringt, worauf dann auf diese dünne Schicht die Schicht aus hochexpandiertem Polyolefinschaum als Isolierschicht durch Extrudieren aufgebracht wird.

In F i g. 3 wird gezeigt, wie man einen Oberzug aus einem dünnen Filmmaterial auf den Innenleiter aufbringen kann. In der Zeichnung ist eine Abquetschform 49, ein Ausgang 49', eine Erwärmungseinrichtung 50 für die Form 49, ein Vorerwärmer 51 für den Innenieiter 52, ein dünnes Filmmaterial 53 und der beschichtete dünne Film 53' auf dem Innenleiter 52 dargestellt Der Innenleiter 52 wird in dem Vorerwärmer 51 vorerwärmt und in die Abquetschform 49

to geleitet, in der ein erwärmter, flüssiger, dünner Film 53 gehalten wird und dann wird der innenieiter einheitlich mit dem dünnen Film 53' beschichtet, wobei die Mitschleppkraft des Innenleiters 52 verwendet wird. Der dünne Film 52' bzw. 53', der so aufgebracht wurde, besitzt eine Festigkeit, bedingt durch die Scherkraft, die am Ausgang 49' der Form 49 auf ihn angewendet wurde. Die Dicke des dünnen Films wird in Abhängigkeit von den elektrischen Eigenschaften des verwendeten Materials gewählt Im allgemeinen wird ein Film mit einer Dicke, die geringer ist als 03 mm, bevorzugt Das dünne Filmmaterial, das hierin verwendet wird, umfaßt Homopolymere und Copolymere aus Äthylen, Polymere der Vinylart oder andere Arten, die Wärmeversiegelungseigenschaften im Hinblick auf die Isolierschicht aus stark expandiertem Schaum besitzen, und sie werden bevorzugt in feinverteilter Form verwendet. Um zu bewirken, daß das Material in solcher Form in der Wärme fließt, kann es auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des dünnen Films, aber unter dem Zersetzungspunkt davon erwärmt werden. Um die feste Adhäsion zwischen dem dünnen Film und dem Innenleiter zu verbessern, sind zum Vorerwärmen des Innenleiters höhere Temperaturen erforderlich. Für das dünne Filmmaterial sind dagegen niedrigere Temperatüren wünschenswert, damit man einen einheitlichen Überzug aus dem dünnen Film erhält Daher kann die Erwärmungstemperatur entsprechend der besonderen beabsichtigten Endverwendung ausgewählt werden. Der Winkel der Abquetschform kann auf geeignete Weise ausgewählt werden.

Die Beziehung zwischen dem Winkel der Innenseite der Form und den geforderten Eigenschaften für den dünnen Film sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Innenwinkel der Form

Festigkeit des
dünnen Films

Glattheit der Oberfläche des Films

Entgasungswirkung
bei der Filmbildung

Restspannung in
dem dünnen Film (Schrumpfen)

groß	hoch	hoch	groß	groß
klein	niedrig	niedrig	klein	klein

Der mit dem dünnen Film so beschichtete Innenleiter wird in den Extruder eingeführt und mit dem Isoliermaterial aus dem stark expandierten Schaum beschichtet.

Eine zylindrische, gekühlte Dimensioniervorrichtung wird in F i g. 1 gezeigt. Teil 42 bedeutet eine Form mit einer parallelen Fläche 42', die im wesentlichen den gleichen Durchmesser besitzt wie der Außendurchmesser der röhrenförmigen Schäume. Teil 42" verläuft konisch, 43 ist eine Düse mit einem konischen Teil 43' in der parallelen Fläche 42' und 44 ist eine Kühleinrichtung, die in der parallelen Fläche 42' vorgesehen ist Innenleiter 48, Wärmeisoliermaterial 45, Verschäumunesverbindung 46, geschäumtes Produkt 46' und die Vakuumvorrichtung 47 sind ebenfalls dargestellt

Es ist wünschenswert, daß die parallele, tragende Fläche 42' der Form 42 so lang wie möglich ist und daß der Winkel des konischen Teils 43' der Düse 43 auf geeignete Weise ausgewählt wird, abhängig von dem Schäumungsverhältnis der Schaumverbindung, so daß der Winkel verkleinert wird, wenn das Schäumungsverhältnis vermindert wird. Der Winkel des konischen Teils 42" der Form 42 wird ebenfalls auf geeignete Weise relativ zu dem konischen Teil 43' der Düse 43 ausgewählt. Die Änderungen im Druck in der Form zum Zeitpunkt des Schäumens (Kompressionsöffnung) ergeben sich, indem man den Querschnitt der Durchgänge für den Kunststoff gerade vor und nach dem

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Schäumungsbeginnpunkt variiert. Ob die Druckänderungen schnell oder langsam verlaufen, wird durch das Schäumungsverhältnis bestimmt.

Es kann vorteilhaft sein, eine Klebstoffschicht zwischen der Isolierschicht aus starkexpandiertem Polyolefinschaum und dem Außenleiter vorzusehen.

Als Klebstoffe kann man verschiedene Arten von Lösungsklebstoffen verwenden, man kann Zweikomponenten-Klebstoffe verwenden, Klebstoffe in Bandform, Klebstoffe, die beim Erwärmen härten, oder Klebstoffe, die beim Erwärmen schmelzen.

In den F i g. 4 und 5 sind Beispiele dargestellt, wie der Außenleiter beschichtet und zusammengepreßt wird. Ein bandartiger Außenleiter 56 wird auf die stark expandierte Schaumisolierschicht 55 unter Verwendung einer Dimensionierungswaize zu einem kreisförmigen Körper mit einem Durchmesser aufgebracht, der etwas größer ist als der der Schicht 55, mit der der Innenleiter 54 beschichtet ist. Der aneinanderschlagende Teil 57 des bandartigen Außenleiters 55 wird mit einem Schweißgerät 59 geschweißt und dieses Gefüge wird zusammengepreßt, indem man es durch die Düse 60 leitet. Dadurch werden die stark expandierte Schaumisolierschicht und der Außenleiter festhaftend miteinander verbunden.

Hier wurde die Erfahrung verwendet, daß die Zellen, die in dem Außenteil der stark expandierten Schaumisolierschicht 55 vorhanden sind, bei diesem Pressen zusammenbrechen. Die Unebenheit in der Oberfläche der Isolierschicht wird hierdurch geglättet. Die zusammengebrochenen Teile können mit Klebstoffen gefüllt werden und dadurch wird eine enge Haftung zwischen der stark expandierten Schaumisolierschicht 55, die sonst schwer zu verkleben ist, und dem Außenleiter mit elatter Oberfläche erreicht

Der verwendete Außenleiter kann aus Aluminium in flacher Band- oder Röhrenform, aus Kupfer- sowie beschichteten Kupferbändern mit haftenden Kunststoffen bestehen.

Wie gezeigt wird, wird die Klebstoffschicht 58 aus einem solchen Klebstoff zwischen der stark expandierten Schaumisolierschicht 55 und dem Außenleiter 56 angebracht, beispielsweise indem man einen Anstrich aus dem Klebstoff auf die Innenfläche des Außenleiters 56 an der entgegengesetzten Seite der sich treffenden Teile 57 aufbringt, und zwar zu dem Zeitpunkt, wo die stark expandierte Schaumisolierschicht 55 mit dem Außenleiter 56 in Form eines einfachen Bandes verbunden wird, während man das Band zu einem kreisförmigen Querschnitt formt Die so vorgesehene Klebstoffschicht 58 bedeckt die gesamte Oberfläche und dadurch werden die Isolierschicht 55 und der Außenleiter 56 beim Zusammenpressen güi verbunden. Verwendet man Klebstoffe aus zwei Komponenten, so wird jede Komponente getrennt aufgebracht und zum Zeitpunkt des Zusammenbrechens vermischt, wobei die Komponenten dann miteinander reagieren. Verwendet man Klebstoffe, die in der Wärme härten oder die in der

Wärme schmelzen, so härten die Klebstoffe durch die < Wärme, die beim Pressen entsteht Das Gefüge kann \

auch erwärmt werden, um eine feste Haftung zwischen &o ;>.

der Isolierschicht und dem Außenleiter zu ergeben. Die \l

Klebstoffe, die in den Zellen, die beim Zusammenpres- ρ

sen oder Absinken zusammenbrechen, eingebettet sind, L

oder die an der Oberfläche der Isolierschicht haften, J

erhöhen die Adhäsionsfestigkeit durch eine »Veranke- 65 ^

rungswirkung«. U

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von durch hochexpandiertes geschäumtes Polyolefin isolierten Hoch- frequenz-Koaxialkabeln, dadurch gekennzeichnet, daß man in Kombination folgende Stufen durchführt:

Aufbringen einer Klebstoffschicht auf einen Innenleiter, Einführen eines Gemisches aus Polyolefin, einem Kernbildungsmittel und einer als Quell- und Schäumungsmittel wirkenden Flüssigkeit in einen Extruder,

Durch'eiten des mit dem Klebemittel versehenen Innenleiters durch den Extruder unter Aufschäumung und Ausbildung einer Isolierschicht mit einem Schaumverhältnis von mehr als dem 2,5fachen (60% Expansionsgrad),

Hindurchführen des mit der Schaumisolierschicht versehenen Innenleiters durch eine gekühlte zylindrische Dimensioniervorrichtung und Aufbringen des Außenleiters.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die stark expandierte Polyolefinisolierschicht, nach der Kalibrierung, eine Klebstoffschicht und dann erst den Außenleiter aufbringt.