DE2400216C2

DE2400216C2 - Verfahren zum Aufbringen einer aus zellenförmigem Kunststoff bestehenden Isolierung auf einen elektrischen Leiter

Info

Publication number: DE2400216C2
Application number: DE2400216A
Authority: DE
Inventors: Manuel Ramon Atlanta Ga. Cereijo; Timothy Stephen Norcross Ga. Dougherty
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1973-01-04
Filing date: 1974-01-03
Publication date: 1984-07-12
Also published as: FR2213565B1; ES421993A1; CA1019403A; FI58406C; BE808877A; GB1442031A; US3914357A; FI58406B; JPS5857846B2; FR2213565A1; JPS49101880A; DE2400216A1

Description

- die Meßsignale als Folge von Koordinatenpunkten dargestellt werden,

- die Folge der dargestellten Koordinatenpunkte mit Geradescharen verglichen werden, deren Scharparameter bestimmten adereigenen Großen entsprechen, und

- in Abhängigkeit von diesem Vergleich die Prozeßvariable derart gesteuert wird, daß die dargestellten Koordinatenpunkte innerhalb des Toleranzbereiches liegen,

dadurch gekennzeichnet, daß als Scharparameter das Gewicht der zellenförmigen Isolierung pro Längeneinheit der Ader sowie der prozentuale Anteil von Zellen in der zellenförmigen Isolierung vorgesehen ist

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Zum Regeln der Kapazität und des Durchmessers eines kunststoffisolierten elektrischen Leiters (Ader) während dessen Herstellung ist es aus der US-PS 35 02 752 bekannt, die Kapazität und den Durchmesser der Ader elektrisch zu messen und als Folge von Koordinatenpunkten in einem Diagramm darzustellen. In dem Diagramm sind ferner Scharen von Geraden aufgetragen, von denen die eine Geradenschar den Innendurchmesser der Ader und die andere Geradenschar die Isolationsdicke der Ader als Scharparameter aufweist. Schließlich ist in dem Diagramm ein Ziel- oder Nullpunkt eingezeichnet, welcher der Nennkapazität und dem Nenndurchmesser der Ader entspricht. Das Diagramm ist mit einem Zeiger kombiniert, welcher auf einen Koordinatenpunkt gestellt wird, der einem bestimmten Kapazitäts/Durchmesser-Wertepaar entspricht. Infolge der im Diagramm aufgetragenen Schar von Geraden konstanten Durchmessers läßt sich zu dem betreffenden Koordinatenpunkt der zugehörige Innendurchmesser bestimmen. Ferner gibt die Richtung des Zeigers die Quelle für die Abweichung vom Zeil- oder Nullpunkt an. Zur Justage wird die Extruderschnecken-Drehzahl solange verstellt, bis der betrachtete Koordinatenpunkt in die Nähe des Zeil- oder Nullpunktes gelangt .

Das bekannte Verfahren 'st jedoch nur für Aderisolationen aus festen Kunststoffen geeignet. Für eine Aderisolation aus zellenförmigem Kunststoff läßt sich das bekannte Verfahren nicht mehr einsetzen, und zwar wegen der wesentlich größeren Anzahl von Prozeßvanablen, welche die Kapazität und den Durchmesser einer zellenförmigen Aderisolation beeinflussen. Zu der Extruderschneckendrehzahl und der Abzugsgeschwindigkeit des Leiters, welche die einzigen Prozeßvanablcn bei der Herstellung einer Ader mit Festkunststoffisolation darstellen, kommen im Falle einer Isolation aus zellenförmigem Kunststoff beispielsweise die Temperaturen des Extruderzylinders und des blanken Leiters, die Expansionsdauer der zellenförmigen Isolation (welche ausgedrückt wird durch den Abstand zwischen der Ex-

truderma»rize und einem Kühlwassertrog, durch welchen die Ader hindurchgezogen wird) und der Anteil des unzersetzten Triebmittels hinzu.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, wie

bei der Aufbringung einer Isolierung aus zellenförmigem Kunststoff die Vielzahl der dort in Betracht zu ziehenden Prozeßvariablen möglichst einfach zu berücksichtigen sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die

kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den

Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Leiter, um den eine einschichtige Isolierung aus zellenförmigem Kunststoff extrudiert ist;

F i g. 2 einen Leiter, der mit einer inneren Isolierungsschicht aus zellenförmigem Kunststoff und einer äußeren Isolierungsschicht aus Festkunststoff versehen ist;

Fig.3 eine zum Teil geschnittene Vorrichtung, um eine einschichtige Isolierung aus zellenförmigem Kunststoff auf aufeinanderfolgende Abschnitte eines Leiters aufzubringen, wobei auch die Einrichtungen zur Überwachung des Herstellungsprozesses gezeigt sind;

Fig.4-A eine kombinierte, graphische Darstellung, bei der in typischer Weise die Kapazität gegen den Durchmesser der Ader unter Produktionsbedingungen aufgetragen ist, wenn eine einschichtige Isolierung aus zellenförmigen Kunststoff auf aufeinanderfolgende Abschnitte eines Leiters aufgebracht wird; Fig.4-B einzelne Meßkurven der Kapazität und des Durchmessers für die Herstellungsbedingungen von Fig.4-A;

Fig.5 eine graphische Darstellung, die die Auswirkung einer Änderung in der Vorrichtung des Leiters auf vier ausgewählte Größen bei einer einschichtigen Isolierung aus zellenförmigem Kunststoff zeigt;

F i g. 6 eir.e graphische Darstellung, die die Auswirkung einer Änderung in der Kühlwassertemperatur auf vier ausgewählte Größen bei einer einschichtigen Isolierung aus zellenförmigem Kunststoff zeigt;

F i g. 7-A eine graphische Darstellung, die die Auswirkung der Zugabe eines Farbpigmentes zu der Isolierung aus zellenförmigem Kunststoff zeigt;

Fig.7-B die individuellen Kapazitäts- und Durchmesser-Kurven zu F i g. 7-A;

F i g. 8 eine graphische Darstellung, die die Auswirkungen einer Änderung des Abstandes zwischen der Extrudermatrize und einem Kühltrog während der Aufbringung einer einschichtigen Isolierung aus zellenför-55 migem Kunststoff zeigt;

F i g. 9 eine graphische Darstellung, die die Auswirkung von Änderungen in der Transportgeschwindigkeit auf vier ausgewählte Größen bei einer einschichtigen Isolierung aus zellenförmigem Kunststoff zeigt; 60 F i g. 10 eine graphische Darstellung, die die Auswirkung von Änderungen in der Drehzahl der Extruderschnecke auf vier ausgewählte Größen bei einer einschichtigen Isolierung aus zellenförmigem Kunststoff zeigt;

65 Fig. 11-13 graphische Darstellungen, die die Auswirkung einer Änderung in der Extrudertemperatur nahe bei dem Rohstoff-Einfülltrichter, der Extrudertemperatur zwischen dem Fülltrichter und der Exirudermatn-

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je und der Extrudermatrizentemperatur auf vier ausgewählte Größen bei der Aufbringung einer einzigen Isolierschicht aus zellenförmigem Kunststoff zeigen;

Fig. 14 eine Darstellung einer Diagnoseeinrichtung, die für einen Bedienungsmann in der Prodwktionsanlage bereit gestellt werden kann, um die Herstellung von Isolierungen aus zellenförmigem Kunststoff zu kontrollieren, und

Fig. 15 eine schematische Darstellung einer Anlage, bei der das erfindungsgemäße Verfahren in einem Regelsystem verwirklicht ist, um die Prozeßvariablen automatisch einzustellen.

F i g. 16 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Isolierung am zellenförmigem Kunststoff in einen Toleranzbereich.

In F i g. 1 ist eine Ader 23 mit einer einschichtigen Isolierung aus zellenförmigem Kunststoff (nachfolgend als »Schaumstoffisolierschicht 22« bezeichnet) dargestellt, welche auf einen elektrischen Leiter 21 durch einen Extrusionsvorgang aufgebracht wird.

Die Schaumstoff-Isolierung wird normalerweise aus einem Kunststoff-Vollmaterial hergestellt, das eine Zumischung von Treibmittel enthält. Die resultierende Mischung wird um den Leiter 2t extrudiert, um eine Isolierschicht 22 mit Zellstruktur zu bilden. Die Zellstruktur besteht vorzugsweise aus verhältnismäßig kleinen Zellen, die gleichförmig in der gesamten Isolierschicht 22 verteilt sind. Bei der Herstellung können die Zellen Kohlenmonoxyd enthalten, was jedoch im allgemeinen mit der Zeit zerfällt, so daß luftgefüllte Zellen zurückbleiben.

In Fig.2 ist ein doppelt isolierter Leiter 23 gezeigt, der das Leiterelement 21 mit der Schaumstoffisolierschicht 22 aufweist, um die eine konzentrische äußere Schicht 24 aus Kunststoffisolierung gelegt ist. Die äußere oder Deckschicht 24 ist vorzugsweise ein Kunststoff-Vollmaterial, beispielsweise Polyvinylchlorid (PVC) oder Polyäthylen, das einen Schutzmantel um die Schaumstoff-Isolierschicht 22 bildet.

Die Isolierschicht 22 kann auf den Leiter 21 durch eine Einrichtung 30 extrudiert werden, wie sie in F i g. 3 gezeigt ist. Bei der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Einrichtung 30 wird angenommen, daß der Leiter 21 entweder mit einer Isolierschicht 22 aus Schaumstoff oder mit einer Doppelisolierschicht beschichtet wird, die eine Schicht aus Kunststoff-Vollmaterial über aufgeschäumtem Polyäthylen aufweist. Ferner sollen die Ausdrücke »Kunststoff« orter »Schaumstoff« sowohl thermoplastische als auch wärmehärtbare Materialien, einschließlich Kautschuk und kautschukartige Materialien, einschließen. Schließlich soll der Ausdruck »prozentuale Expansion« den Prozentsatz der Querschnittsfläche angeben, der aus Zellen besteht. Beispielsweise soll 50% der Expansion bedeulcn, daß 50% der Querschnittsfläche der Isolierung von den Zellen eingenommen wird.

Die Einrichtung 30 weist eine Extruder 31 mit einer Matrize (nicht gezeigt) auf. Aufeinanderfolgende Abschnitte des Leiters 21 werden mittels einer Winde 32 durch den Extruder 31 vorwärtsbewegt, wo die Isolierschicht 22 oder die zwei Isolierschichten 22 und 24 aufgebracht werden.

Ein Treibmittel, beispielsweise Azodicarboramid, wird einem Kunststoff-Voilmaterial zugemischt. Während der Extrusion dieser Mischung auf die aufeinanderfolgenden Abschnitte des Leiters 21 zerfällt das Treibmittel unter Wärme, wodurch Gas freigesetzt wird, das in Lösung geht. Es ist erwünscht, einen Teil des Treibmittels unzersetzt zu lassen, bis es die Extrudermatrize (nicht gezeigt) erreicht. Unter der Wirkung der in der Matrize entstehenden Reibungswärme wird das restliche Treibmittel zersetzt, so daß Keime zur Freigabe von Gas und Wärme gebildet werden. Aluminium- oder SiIiziuiiioxid kann verwendet werden, um die Keimbildung zu begünstigen. Das Gas in dem Material neigt bei Druckentspannung dazu, zu dem Siliziumoxid oder dem Aluminiumoxid zu wandern. Nach Durchtritt durch die

to Extrudermatrize wird der mit Extrudat ummantelte Leiter 23 nach einer vorbestimmten Luftstrecke, die mit »x« bezeichnet ist, in einen Kühltrog 33 eingeführt.

Die extrudierte Isolierschicht 22 aus Schaumstoff wird unmittelbar nach Verlassen des Extruders 31 aufgrund der Ausdehnung des Gases größer, das als Ergebnis der Zersetzung des Treibmittels gebildet wird. Kleine, verteilte, diskrete, gasgefüllte Zellen werden in der gesamten Isolierschicht 22 gebildet. Einige der Luftzellen oder -blasen treten innerhalb der Extrudermatrize (nicht gezeigt) auf; es ist jedoch erwünscht, daß die gesamte Expansion außerhalb derselben stattfindet. Wenn die aufeinanderfolgenden Abschnitte des doppelt-isolierten Leiters 23 in den Wassetrog 33 eintauchen, »friert« das Kühlwasser die Deckschicht 24 ein und es erfolgt eine Abkühlung der inneren Isolierschicht 22.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich, ist der Kühltrog 33 in Längsrichtung der Bewegungsbahn des Leiters 23 durch eine Zahnrad-Zahnstangeneinrichtung 34 hin- und herbewegbar montiert. Auf diese Weise kann die Laufstrekke χ justiert werden.

Die Menge des in Lösung befindlichen Gases und die Zahl der Keimstellen sind wichtige Parameter und sind eine Funktion der Ausführung der Extruderschnecke und des Temperaturprofils des Extruders 31. Die Temperatur jeder Zone in dem Extruder 31 ist ebenfalls wichtig.

Eine weitere wichtige Variable ist die Luftstrecke λ', welche bestimmt, um wieviel das Volumen der Schaumstoffisolierung zunehmen kann. Je größer die Luftstrekke χ ist, desto größer ist die prozentuale Expansions. Der Wassertrog 33 könnte selbstverständlich in Längsrichtung der Produktionslinie durch eine Servoeinrichtung (nicht gezeigt) hin- und herbewegbar sein, die auf geeignete Weise mit der Zahnrad-Zahnstangeneinrich-

tung 34 verbunden ist und von der Überwachungseinrichtung gesteuert wird, die noch beschrieben wird.

Eine weitere Variable, die bei der Herstellung einer Schaumstoffisolierung Bedeutung hat, ist die Temperatur des blanken Drahtes. Eine Vorerwärmung des Drahtes ermöglicht eine Aufschäumung in dem an das Leiterelement angrenzenden Bereich und ist daher ein Faktor für die Verteilung und die prozentuale Expansion.

Die nachfolgend beschriebenen Messungen in der Produktionslinie an den aufeinanderfolgenden Abschnitten des Leiters 23 werden nah bei dem stromab liegenden Ende des Kühltroges 33 vorgenommen (F i g. 3). Ein Kapazitätsmonitor 36 mißt die Gesamtkapazität der Isolierschicht 22 oder der Isolierschichten 22 und 24, die das Lciterelement21 umgeben.

Der Gesamtdurchmesser d₀ (F i g. 1 und 2) des isolierten Leiters 23 wird kontinuierlich mittels eines Meßgerätes 37 überwacht. Dieses weist in einem typischen Fall eine Rolle (nicht gezeigt) auf, die drehbar auf einem bilde eines Armes (nicht gezeigt) montiert ist. Die Rolle

b'i greift an der Außenfläche der Isolation an und bewegt sich, um den Arm bei jeglichen Änderungen des Gesamtdurchmessers des isolierten Leiters 23 winkelmäßig zu verschieben.

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Es ist zu beachten, daß die Messung der Kapazität C und des Durchmessers, an dem selben Abschnitt des Leiters erfolgen muß. Beispielsweise wird die Kapazität in dem Kühltrog 23 zuerst gemessen, während der Durchmesser später gemessen wird. Eine Schaltung r> (nicht gezeigt) kann so ausgeführt sein, daß sie die Kapazität mißt und den Meßwert speichert, bis der zugehörige Abschnitt des Leiters 23 durch das Meßgerät für den Durchmesser hindurchläuft. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt die Durchmessermessung; gleichzeitig wird der zugehörige Kapazitätsmeßwert zur Anzeige freigegeben. Mit Hilfe dieser beiden Meßwerte werden in einem Diagramm Kurven der Gesamtkapazität C und des Gesamtdurchmessers d_Q aufgezeichnet; ferner werden diese Meßwerte auch dazu verwendet, eine Kontrolle be- is züglich der Aufbringung der Schaumstoffisolierung auf den Leiter 21 auszuüben. Und zwar werden die laufend ermittelten Meßwerte für die Kapazität und den Durchmesser in Bezug gesetzt mit der prozentualen Expansion und dem Extruderausstoß bzw. dem Gewicht der Isolierung pro Länge des Leiters 23. Diese vier Größen können als Eingangsgrößen für eine Hilfseinrichtung (Fig. 15) verwendet oder vorzugsweise zur Verwendung durch einen Bedienungsmann sichtbar angezeigt werden. Dadurch wird entweder für die Hilfseinrichtung oder für einen Bedienungsmann der vorteilhafte Zusammenhang dieser Größen angegeben, aus dem sich die Nachstellung der Prozeßvariablen im Sinn~ einer Steuerung der Expansion der Schaumstoffschicht. Diese Steuerung wirkt direkt auf die prozentuale Expansion und das Gewicht der Isolierung pro Längeneinheit des Leiters 23 ein, wodurch indirekt eine Kurve von Meßwerten der Kapazität und des Durchmessers in einen Toleranzbereich gebracht wird.

Zweckmäßigerweise wird zur Darstellung der vier Größen ein Koordinatenschreiber 50 (F i g. 3) verwendet. Der Koordinatenschreiber 50 hat einen Drucker (nicht gezeigt), der durch das elektrische Meßsignal des Kapazitätsmonitors 36 auf und ab und durch das elektrische Meßsignal des Durchmesser-Meßgerätes 37 seitlieh hin- und herbewegt wird. Eine Karte 55 wird in den Schreiber für jeden Durchmesser des Leiters 23 eingesetzt Die Karte 53 ist in einem solchen Maßstab gezeichnet, daß die inkrementartigen Änderungen der Kapazität und des Durchmessers, die durch die Position des Druckers (nicht gezeigt) angegeben werden, direkt den inkrementartigen Änderungen der Kapazität und des Durchmessers entsprechen, die durch die betreffenden Meßgeräte 36 und 37 angezeigt werden.

Über die Karte 53 ist ein Arbeitsbereichfenster 54 aufgelegt, das den Toleranzbereich anzeigt, in den die Kapazität-Durchmesser-Kurve des Zeigers des Koordinatenschreibers so fallen muß. Das Arbeitsbereichfenster 54 (F i g. 37) ist eine Darstellung in rechtwinkligen Koordinaten der zulässigen Werte der Kapazität und des Durchmessers für den isolierten Leiter 23. Die Werte der Kapazität C₀ sind längs der y-Achse des Fensters 54 aufgetragen, während die Werte des Durchmessers längs der x-Achse aufgetragen sind Die Werte der Kapazität und des Durchmessers, die in dem Fenster 54 eo liegen, stellen zulässige Werte dar. Selbstverständlich ist es erwünscht daß die Sollwerte am Mittelpunkt des Fensters 54 auftreten.

Auf der Karte 53 sind eine Schar von parallelen Geraden 56-56 konstanten Isolierungsgewichts, ausgedrückt in Gramm pro Meter des Leiters 23, und eine Schar von parallelen Geraden 57-57 konstanter, prozentualer Ex-Dansion aufgetragen und dem Arbeitsbereichfenster 54 überlagert. Die Darstellung in F i g. 3 gilt für eine einschichtige Schaumstoffisolierung. Die Steigungen der Geraden 56-56 und 57-57 ändern sich für eine Doppelisolierung, die beispielsweise eine Deckschicht aus VoIlmaterial über einer aufgeschäumten inneren Schicht aufweist.

Wie aus der in F i g. 3 gezeigten Karte 53 ersichtlich ist, schneidet sich die Gerade 57 der größten prozentualen Expansion mit der des geringsten Ausstoßes an Extrusionsmaterial, so weit diese Geraden gezeichnet sind, an dem Punkt geringster Kapazität und geringsten Durchmessers. Andererseits schneiden sich die Geraden 57 und 56 der geringsten prozentualen Expansion bzw. des größten Ausstoßes an dem Punkt der größten Kapazität und des größten Durchmessers. Es ist auch ersichtlich, daß das Gewicht der Isolierung pro Längseinheit des Leiters 23 um so höher ist, je größer der Durchmesser ist.

In Fig.4-A ist eine Kapazitäts-Durchmesser-Kurve 61 auf dem Arbeitsbereichsfenster 54 für den Leiter 23 gezeigt, der mit einer einzigen Schaumstoff-Isolierungsschicht 22 überzogen ist. Über dem Arbeitsbereichfenster 54 sind Geraden 57-57 konstanter, prozentualer Expansion und die Geraden 56-56 konstanten Ausstoßes überlagert. Die Kurve 61 wurde aus tatsächlichen Betriebsbedingungen mit einer Produktionsgeschwindigkeit von 300 m pro Minute und einer Luftstrecke χ von 38 inm und einer Vorwärmtemperatur von 63°C erhalten.

Aus den individuellen Kapazitäts- und Durchmesserkurven, die zu diesem Beispiel gehören und in F i g. 4-B gezeigt sind, ist folgendes ersichtlich: Während die Durchmesserkurve innerhalb annehmbarer Grenzen verläuft tendiert die Kapazitätskurve zu der oberen Grenze des annehmbaren Bereiches und geht möglicherweise über das rechteckige Arbeitsbereichfenster 54 hinaus. Es ist ferner aus F i g. 4-A ersichtlich, daß die Kurve 61 im wesentlichen parallel zu den Geraden 56-56 für konstanten Ausstoß verlaufen. Dies läßt den Schluß zu, daß die Schwankungen in der prozentualen Expansion hauptsächlich für die Unregelmäßigkeiten in der Kurve 61 verantwortlich sind, und daß diese geringen Schwankungen durch einen unstetigen Schmelzmechanismus in dem Extruder 31 verursacht werden.

Um den Grund für die Durchführung spezieller Justiervorgänge und die Richtung, in der diese unter speziellen Arbeitsbedingungen ausgeführt werden müssen, zu verstehen, sollen nachstehend die Auswirkung von jeder der zahlreichen Prozeßvariablen auf die vier betrachteten Größen, Kapazität Durchmesser prozentuale Expansion Gewicht der Isolierung beschrieben werden.

Die Karte 54 in F i g. 5 zeigt die Kapazitäts-Durchmesser-Kurven 66, 67 und 68 für ein Herstellungsverfahren ohne Vorerwärmung und mit Vorerwärmung des blanken Leiters 23 auf 63° C bzw. 104° C. Wie aus F i g. 5 zu sehen ist wächst die prozentuale Expansion mit Größerwerden der Vorerwärmung des Leiters 21, während der Extrüderausstoß oder das Gewicht der Isolierung abnimmt Der Ausstoß wird kleiner, weil die größere Vorerwärmung die Viskosität des polymeren Materials in Kontakt mit dem Leiter 21 reduziert und daher den Mitnehmer- oder Zugströmungseffekt seitens des Leiters beseitigt Aus F i g. 5 ist ersichtlich, daß Änderungen in der Vorerwärmung bewirken, daß die Kapazitäts-Durchmesser-Kurve nahezu in vertikaler Richtung verschoben wird.

Wie aus F i g. 6 ersichtlich ist verursacht ein Tempe-

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raturanstieg des Wassers im Kühltrog 33 eine Änderung von einer Kapazitäts-Durchmesser-Kurve 72. Dadurch wird ein Anstieg in der prozentualen Expansion und ein Abfall in dem Gewicht der Isolierung bewirkt. Bei einer Ternperaturänderung von etwa 55°C in dem Kühlwasser sind jedoch die Änderungen bei der prozentualen Expansion und dem Gewicht der Isolierung nur gering.

Die Zugabe von Pigmenten zu dem Schaumstoff hat einen nachteiligen Effekt. Dies ist aus F i g. 7 ersichtlich. Die Streuung in einer Kapazitäts-Durchmesser-Kurve 76 in F i g. 7-A bei Zugabe von Farbkonzentrai zu dem zu exttudierenden Material ist sehr deutlich. Im Vergleich dazu wird die Streuung erheblich kleiner, wenn das Farbkonzentrat eliminiert wird. Dies ergibt sich aus einem Vergleich der oberen und unteren Abschnitte der einzelnen Kapazitäts- und Durchmesser-Kurven, die in F i g. 7-B gezeigt sind.

Die Auswirkung einer Änderung der Luftstrecke χ auf die Kapazitäts, den DOD-Durchmesser, die prozentuale Expansion und den Extruderausstoß ist in Fig.8 gezeigt Die Kapazitäts-Durchmesser-Kurveri 81, 82 und 83 folgen offenbar einer der Geraden 56-56 konstanten Gewichtes der Isolierung und haben offenbar im wesentlichen eine konstante Steigung. Die Positionen der Kurven 81 —83 auf der graphischen Darstellung sind eine Funktion des speziellen Schaumstoff-Isoliermaterials, das verarbeitetet wird.

Die Auswirkung von Änderungen in der Vorschubgeschwindigkeit bei der Produktion auf die Kapazität, den DOZ>-Durchmesser, die prozentuale Expansior. und das Gewicht der Isolierung ist in F i g. 9 gezeigt Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, bewirken Änderungen der Vorschubgeschwindigkeit, daß die Kapazitäts-Durchmesser-Kurven 86 im wesentlichen einer der Geraden 57-57 konstanter prozentualer Expansion folgt Obwohl sich das Gewicht der Isolierung mit sich ändernder Vorschubgeschwindigkeit ändert, bleibt die prozentuale Expansion offenbar im wesentlichen konstant Dies bedeutet, daß unbeschadet von Änderungen in der Vorschubgeschwindigkeit die Proportion von Keimen und die Proportionen von in Lösung befindlichem Gas im wesentlichen konstant ist

Wenn die Vorschubgeschwindigkeit geändert, beispielsweise erhöht, wird, wird der Druck in dem Extruder 31 herabgesetzt, so daß die Scherspannungen in dem Extruder geändert werden. Ebenso verursacht eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit eine Herabsetzung in der Vorerwärmungstemperatur, wenn keine ausgleichenden Änderungen an der Vorerwärmungseinrichtung für den Draht (nicht gezeigt) vorgenommen werden.

Die Vorschubgesc-hwindigkeit ist jedoch nicht die günstigste Verfahrensvariable für eine Änderung, um den Extruderausstoß oder das Gewicht der Isolierung pro Meter des Leiters 23 zu variieren. Wenn die Vorschubgeschwindigkeit geändert wird, wird auch die Produktionsrate geändert Es ist daher günstiger, eine andere Verfahrensvariable zu ändern, um den Extruderausstoß zu variieren.

Um das Gewicht der Isolierung pro Meter des Leiters 23 zu ändern, kann die Drehzahl der Extrudeirschnecke geändert werden. Eine Änderung in der Drehzahl der Extruderschnecke ändert die Reibungswärme in dem Extruder 31. Die Auswirkung von Änderungen in der Drehzahl in Umdrehungen pro Minute der Extruderschnecke ist in Fi g. 19 gezeigt. Es ist ersichtlich, daß die Kapazitäts-Durchmesser-Kurve 87 im wesentlichen einer Geraden konstanter, prozentualer Expansion folgt Aus wenigstens zwei wichtigen Gründen hat es sich als günstiger herausgestellt, die Drehzahl (in Umdrehungen pro Minute) der Extruderschnecke anstelle der Vorschubgeschwindigkeit zu ändern, um den gewichtsmäßigen Ausstoß an Isoliermaterial zu ändern. Der erste Grund liegt darin, daß eine Änderung in der Vorschubgeschwindigkeit Änderungen in der Produktionsrate verursacht. Ferner bewirken in vorteilhafter Weise kleine Änderungen in der Drehzahl (Umdrehungen pro

Minute) nahezu augenblickliche Änderungen in dem Ausstoß auf neue stationäre Werte, wobei nur kleine, verhältnismäßig unerhebliche Wärmeübergangseffekte auf die prozentuale Expansion auftreten.

Die Fig. 11 bis 13 zeigen die Wirkung derTemperatüren der einzelnen Extruderzylinderzonen auf die Kapazitäts-Durchmesser-Kurve. Eine erste Zone steuert die Zylindertemperatur nahe bei dem Aufgabetrichter (nicht gezeigt), während eine zweite Zone zwischen dem Aufgabetrichter und dem Extruderkopf (nicht gezeigt) liegt.

Die Temperaturen in der ersten Zone und in dem Extruderkppf sind bei der Steuerung der Kapazität und des Durchmessers nicht wirksam, wie durch die geringe Verschiebung in den Kurven 91 und 93 in den Fig. 11 bzw. 13 bei großen Temperaturänderungen bewiesen wird. Die Temperaturen in dem Extruderzylinder beeinflussen die prozentuale Expansion. Das Treibmittel in dem aufschäumbaren Isoliermaterial wird jedoch nicht aktiv, bis eine Temperatur im Bereich von 190⁰C bis

200⁰C erreicht ist. Wenn eine Änderung in der Temperatur der ersten Zone durchgeführt wird, tritt eine Zeitverzögerung auf, bevor eine Auswirkung merklich wird. Es ist zu beachten, daß bei der hier betrachteten Extrusion einer doppelschichtigen Isolierung ein vertikaler Extruder und ein horizontaler Extruder vorhanden sind und daß die Zylindertemperaturen die Temperaturen in dem Zylinder des Extruders sind, der die Schaumstoffschicht extrudiert Bei einer Änderung in der Extruderkopftemperatur ergibt sich ebenfalls keine große Änderung. Dies beruht auf einem geringen Volumen des Materials, das durch diese Zone bewegt wird, und darauf, daß das Material durch diese Zone mit einer hohen Geschwindigkeit hindurch bewegt wird.
Die Steuerung der Temperatur der zweiten oder am Ende des Zylinders liegenden Zone hat sich als der wirksamste Weg herausgestellt, um die Kapazität und den Durchmesser durch eine Temperaturänderung zu variieren. Wie aus der Kurve 92 in Fig. 12 ersichtlich ist wird der Ausstoß mit wachsender Temperatur im allgemeinen größer. Dies ist unter Urnständen nicht immer zutreffend, da sehr hohe Zylinderternperaturen einen Verlust an Keimen und daher einen damit verbundenen Verlust an Expansion und der davon abhängenden Erzeugung von Zellen hervorrufen.

Bei der Verarbeitung von Kunststoff-Vollmaterial für die Isolierung muß ein Bedienungsmann nur die Drehzahl der Extruderschnecke ändern, um den gewünschten Durchmesser zu erhalten, wodurch dann auch die richtige Kapazität erhalten wird. Bei der Verarbeitung von Schaumstoff-Isolierung sieht der Bedienungsmann ebenfalls eine Kapazitäts- und eine Durchmesser-Kurve, kann jedoch nicht auf einfache Weise bestimmen, welche Variablen geändert werden müssen, um die Kurve in annehmbare Grenzen zu verschieben. Die Erfindung kann dazu benutzt werden, die Verfahrensvariablen zu ändern, die zur Durchführung der erwünschten Änderungen in den Eigenschaften des isolierten Leiters 23 am günstigsten sind. Dabei kann eine kontinuierliche

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Anzeige der Kapazität und des Durchmessers im Zusammenhang mit der prozentualen Expansion und dem Gewicht der Isolierung erzeugt werden. Diese Information kann entweder für einen Bedienungsmann sichtbar angezeigt oder als Eingang für eine Einrichtung verwendet werden, um Prozeßvariablen, beispielsweise die Luftstrecke x, automatisch zu steuern.

Wenn diese Information als Hilfe für einen Bedienungsmann verwendet wird, kann sie in einer Diagnoseeinrichtung angezeigt werden, wie sie in Fig. 14 ge- ίο zeigt ist. Eine Gerade 56 für einen konstanten Ausstoß und eine Gerade 57 für eine konstante, prozentuale Expansion sind aufgetragen, die sich mit dem Punkt schneiden, der die Nennkapazität und den Nenn-Durchmesser darstellt. Je nachdem, wo die Kapazitäts-Durchmesser- is Kurve auftritt, kann der Bedienungsmann dann schnei! bestimmen, welche Prozeßvariablen eingestellt werden sollten.

Obwohl der Koordinatenschreiber 50 so ausgelegt ist, daß er eine Wertekombination von Kapazitäts- und Durchmesserwerten auf superponierte Geraden konstanter, prozentualer Expansion und Isolierungsgewichten aufgezeichnet ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt Beispielsweise liegt es im Rahmen der Erfindung, die Kapazität und den Durchmesser zu messen und kontinuierliche Zahlenwerte der prozentualen Expansion und des Isolierungsgewichtes zwischen superponierten Geraden konstanter Kapazität und konstanten DOD-Durchmessers aufzuschreiben.

In Fig. 15 ist eine Einrichtung dargestellt, wie die Prozeßvariablen automatisch zu regeln sind. Wie vorher werden die Kapazität und der Durchmesser von dem Kapazitätsmonitor 36 bzw. dem Meßgerät 37 gemessen. Diese Meßwerte werden als Eingangssignale des x-y-Schreibers 50 und als Eingangssignale eines Rechners 100 für die Prozeßsteuerung verwendet.

Die Eingangssignale des Rechners 100 sind proportional zu der Abweichung von den Soll-Werten, die durch die Prozeßvariablen bestimmt sind. Die Eingangssignale bewirken, daß die Logikeinrichtung des Rechners 100 die erforderlichen Korrektursignale erzeugt Diese Korrektursignale werden benutzt, um beispielsweise die Drehzahl der Extruderschnecke oder die Einrichtung 34 zu steuern, um den Kühltrog 33 zu bewegen und die Luftstrecke χ zu justieren.

Der Rechner 100 für die Verfahrenssteuerung weist einen eingebauten Koordinatenschreiber auf, der mit einem kartesischen oder einem anderen geeigneten Koordinatensystem arbeitet Auf diese Weise wird die Kapazitäts- und Durchmesser-Kurve in Bezug zu den Geraden konstanter, prozentualer Expansion und konstanten Isolierungsgewichtes gesetzi (ver glichen), die iv. den Rechner einprogrammiert sind.

Der x-j'-Kqordinatenschreiber 50 kann auch in Verbindung mit dem Rechner 100: für die Prozeßsteuerung verwendet werden. Auf diese Weise kann der Bedienungsmann den Prozeßablauf und die Korrekturbewegungen verfolgen, die von dem Rechner 100 durchgeführt werden.

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Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

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Claims

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Patentanspruch:

Verfahren zum Aufbringen einer aus zellenförmigem Kunststoff bestehenden Isolierung auf einen elektrischen Leiter, bei dem die Kapazität und der Durchmesser der so hergestellten Ader elektrisch gemessen und durch Steuerung zumindest einer Prozeßvariablen indirekt geregelt werden, in dem