DE2422026C2

DE2422026C2 - Process for sheathing electrical conductors or cables with insulation or a sheath

Info

Publication number: DE2422026C2
Application number: DE19742422026
Authority: DE
Inventors: Herwig 8000 München Schinko
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1974-05-07
Publication date: 1976-02-12

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umhüllung elektrischer Leiter mit einer Isolierung oder zur Ummantelung von Kabeln mit thermoplastischem Kunststoff. Kabelmantel und Isolierungen von Leitern oder Kabeln werden bei der Montage und im praktischen Einsatz starken Beanspruchungen ausgesetzt. So können bei Kunststoffkabelmänteln infolge mechanischer Belastungen, z. B. beim Biegen der Kabel, Snannungsrisse auftre.en, durch welche Feuchtigkeit in die Kabelseele eindringen kann. Bei isolierten Drähten und Leitungen können ferner Schaden ζ. Β wegen mangelnder Kerb- und Abriebfestigkeit des Isoliermaterial entstehen. _The invention relates to a method for sheathing electrical conductors with insulation or for Sheathing of cables with thermoplastic material. Cable sheath and insulation of conductors or cables are exposed to heavy loads during assembly and in practical use. So can with plastic cable sheaths due to mechanical loads, z. B. when bending the cables, Tension cracks appear, through which moisture in the cable core can penetrate. Insulated wires and lines can also cause damage ζ. Β because of Insufficient notch and abrasion resistance of the insulating material arise. _

Um bestimmte Festigkeitseigenschaften, insbesondere die sogenannte Kerbfestigkeit bzw. Abriebfestigkeit der Isolierhüllen und Mantel bei gleichzeitiger guter flexibilität zu erhöhen, wurde bisher entweder eine radioaktive oder eine chemische Vernetzung der Moleküle angewandt. Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften von Isolierungen ergab sich durch den Einsatz mehrerer Isolierschichten aus verschiedenen Kunststoffen. So hat man z.B. zur Erzielung besonders strapazierfähiger Isolierungen auf Schaltdrähten dreischichtige Isolierungen verwendet, von denen jede Schicht spezielle Eigenschaften aufweist. Meistens aber mußte z. B. die Spannungsrißbeständigkeit von Kabel- oder Leiterumhüllungen durch die Verwendung teurer hochwertiger Materialien erkauft werden. Es wurden daher bereits Versuche unternommen, solche aufwendigen Strukturen der Leiterisolierung durch einfachere zu ersetzen. So wird z. B. in der DT-OS 20 29 725 die Verwendung einer strahlungsvernetzten PVC-Zusammensetzung vorgeschlagen, deren Vernetzung mittels besonderer Sensibilisatoren beschleunigt wird. Zur Strahlungsvernetzung werden Elektronen- oder Gammastrahlen angewandt. Natürlich sind auch solche Verfahren zur Verbesserung der Materialeigenschaften wegen der hierfür erforderlichen besonderen Schutzmaßnahmen noch verhältnismäßig aufwendig.About certain strength properties, in particular the so-called notch strength or abrasion resistance the insulating sleeves and jacket while being good at the same time Up until now, either radioactive or chemical crosslinking of the Molecules applied. Another way to improve the strength properties of insulation resulted from the use of several insulating layers made of different plastics. So had For example, to achieve particularly hard-wearing insulation on jumper wires, three-layer insulation used, each layer of which has specific properties. But mostly had to z. B. the Resistance to stress cracking of cable or conductor sheaths through the use of expensive high quality Materials can be bought. Attempts have therefore already been made to create such complex structures replace the conductor insulation with simpler ones. So z. B. in DT-OS 20 29 725 the use a radiation-crosslinked PVC composition proposed whose crosslinking by means of special Sensitizers is accelerated. Electron or gamma rays are used for radiation crosslinking applied. Of course, such methods for improving the material properties are also because of the the special protective measures required for this are still relatively expensive.

Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von thermoplastischen Kunststoffen sind bereits weitere Vorschläge gemacht worden. So versucht man die mechanischen Eigenschaften thermoplastischer Polymerisate dadurch zu verbessern, daß man deren Moleküle durch Verstreckung orientiert und anschließend die so gewonnene Verstreckungsrichtung »einfriert«. Zum zweiachsigen Verstrecken von Schläuchen werden beispielsweise in der DT-AS 12 76 904 Angaben über die beim Verstrecken zu verwendenden Temperaturen gemacht. Die DT-AS 15 04 608 z.B. beschäftigt sich mit der vorteilhafterweise anzuwendenden Größe der Längs- und Querreckung bei der Herstellung biaxial orientierter Polypropylen-Folien, die aus einer Breitschlitzdüse unter Reckung in Längsrichtung extrudiert werden. Weitere Angaben zur Verbesserung der Folienfestigkeit durch eine geeignete Orientierung der Molekülstruktur werden für den Fall einer Walzenextrusion in der DT-AS 20 41 913 gemacht.There are already more to improve the mechanical properties of thermoplastics Suggestions have been made. So one tries the mechanical properties of thermoplastic polymers to improve by orienting their molecules by stretching and then the stretching direction obtained in this way "freezes". For biaxial stretching of hoses are for example in the DT-AS 12 76 904 information made about the temperatures to be used in stretching. The DT-AS 15 04 608 e.g. busy biaxially with the size of the longitudinal and transverse stretching that is advantageously to be used during manufacture oriented polypropylene films which are extruded from a slot die with stretching in the longitudinal direction will. Further information on the improvement of the film strength through a suitable orientation of the Molecular structures are made in DT-AS 20 41 913 for the case of roll extrusion.

Für besondere Anwendungsfälle wird heute Polytetrafluorethylen benutzt, welches bekanntlich im ungesinterten Zustand, also während der Verarbeitung, Faserstruktur annimmt. Nachdem man bei der Herstellung von Schläuchen mittels einer Ringdüse verschiedene Mangel, z. B. Durchsickern von Flüssigkeit und geringe Widerstandsfähigkeit gegen Bruch, festgestellt hatte, wurde in der DT-AS 12 60 763 vorgeschlagen, zur Beseitigung dieser Mangel die bei der Verarbeitung von Polytetrafluoräthylen entstehenden Fasern verschieden zu orientieren. Nach diesem Vorschlag sollen die in der äußeren Schicht des ausgepreßten Schlauches liegenden Fasern gegenüber denen, die in der inneren Schicht liegen, um einen Winkel von wenigstens 15° gegeneinander versetzt werden, indem unter Verringerung des ringförmigen Düsenquerschnitts sowohl der inneren als auch der äußeren Oberflächenschicht des PreßstrangesFor special applications, polytetrafluoroethylene is used today, which is known in the unsintered State, i.e. during processing, assumes fiber structure. After looking at the manufacture of hoses by means of a ring nozzle various deficiencies, z. B. Leakage of liquid and low resistance to breakage, was suggested in DT-AS 12 60 763 for This deficiency is eliminated by the fibers produced during the processing of polytetrafluoroethylene to orient. According to this proposal, the should lie in the outer layer of the squeezed hose Fibers opposite those lying in the inner layer at an angle of at least 15 ° to each other are offset by reducing the annular nozzle cross-section, both the inner and also the outer surface layer of the extruded strand

Drehbewegungen in entgegengesetzten Richtungen aufgezwungen werden. Hierzu wird eine Strangpresse benutzt, welche eine konische Form und einen konischen Dorn zur Bildung eines Ringspaltes zwischen den beiden Teilen enthält, wobei dieser Ringspalt von einer ersten Kreiskonusfläche eines dieser Teile und dem anderen Teil gebildet wird und in Strömungsrichtung des strangzupressenden Materials konvergiert, eine zweite Kreiskonusfläche und eine Zylinderfläche auf diesem einen Teil sowie eine Zylinderfläche auf dem anderen Teil, die sich gegenüber und im Abstand von der Zylinderfläche auf dem einen Teil befindet, und an beiden Teilen gegenüberliegende schraubenförmige Rillen und Stege zwischen den Rillen aufweist, um den Oberflächen der strangzupressenden Masse eine Drehbewegung in entgegengesetzten Richtungen zu erteilen. Bei einer besonderen Ausführungsform kann der Dorn auch so gelagert sein, daß er während des Strangpressens dünnwandiger Schläuche gegenüber der Form in Drehbewegungen versetzt werden kann. Das hier vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung von Schläuchen ist speziell auf den Werkstoff Polytetrafluoräthylen abgestimmt, der kein Thermoplast ist und daher anders als dieser verarbeitet werden muß; denn während seiner Verarbeitung weist er Faserstruktur auf, die erst während der abschließenden Sinterung verschwindet. Die Faserstruktur des zu verarbeitenden Materials legt es natürlich nahe, die beschriebenen Maßnahmen, insbesondere die Überkreuzung der äußeren mit den inneren Faserschichten zur Behebung der festgestellten Mängel an Schläuchen anzuwenden.Rotational movements are imposed in opposite directions. This is done using an extruder used, which has a conical shape and a conical mandrel to form an annular gap between contains the two parts, this annular gap from a first circular conical surface of one of these parts and the other part is formed and converges in the flow direction of the material to be extruded, a second circular conical surface and a cylindrical surface on this one part as well as a cylindrical surface on the other part, which are opposite and at a distance from the cylinder surface is located on one part, and opposite helical shapes on both parts Has grooves and ridges between the grooves to the surfaces of the mass to be extruded a rotary movement issue in opposite directions. In a particular embodiment, the mandrel also be stored so that he during the extrusion of thin-walled tubing against the shape in Rotational movements can be offset. The method proposed here for making tubing is specially tailored to the material polytetrafluoroethylene, which is not a thermoplastic and therefore different than this has to be processed; because during its processing it has a fiber structure, which only disappears during the final sintering. The fiber structure of the to be processed Materials, of course, suggest the measures described, especially the crossing of the use the outer with the inner fiber layers to remedy the deficiencies found in hoses.

Während somit bei der Herstellung biaxial orientierter Folien aus Kunststoff mechanisch aufwendige Maschinen erforderlich sind, mit deren Hilfe insbesondere die kontinuierlich durchzuführenden Querreckungen erzielt werden sollen, sind für die Herstellung von Schläuchen aus Polytetrafluoräthylen Extrusionsdüsen vorgesehen, in denen die bei der Extrusion entstehenden Materialfasern nach entgegengesetzt verlaufenden Schraubenlinien, also mit sich kreuzendem Faserverlauf, ausgerichtet werden.While the production of biaxially oriented plastic films is therefore mechanically complex Machines are required, with the help of which, in particular, the transverse stretching to be carried out continuously are to be achieved are for the production of hoses made of polytetrafluoroethylene extrusion nozzles provided, in which the material fibers produced during extrusion run in opposite directions Helical lines, i.e. with intersecting fibers, are aligned.

Schließlich versuchte man die Festigkeit von Isolierstoffen sowohl in Längs- als auch in Querrichtung auch durch Einlegen von Textilgeflechten od. dgl. zu verbessern. Alle diese Verfahren sind jedoch sehr aufwendig. Nicht zuletzt werden in verschiedenen Anwendungsbereichen, z. B. bei der Wrap-Technik, wesentlich teurere Isoliermaterialien eingesetzt, um die Forderung nach höheren Festigkeitseigenschaften, insbesondere nach hoher Kerbfestigkeit, erfüllen zu können. Dieser hohe Aufwand muß oft getrieben werden, obwohl in vielen Fällen bereits eine geringfügige Verbesserung z. B. der mechanischen Eigenschaften der betreffenden Stoffe ausreichend wäre. Zumindest eine derartige Verbesserung soll durch das Verfahren nach der Erfindung bei den üblicherweise benutzten thermoplastischen Isolierstoffen erreicht werden. Es gelingt dann nämlich, die üblichen preiswerten thermoplastischen Isoliermaterialien auch in solchen Fällen einsetzen zu können, bei denen an diese Stoffe erhöhte Anforderungen gestellt werden.Finally, one tried the strength of insulation materials both in the longitudinal and in the transverse direction as well by inserting textile braids or the like. To improve. However, all of these processes are very complex. Last but not least, in various areas of application, e.g. B. in the wrap technology, much more expensive Insulating materials used to meet the requirement for higher strength properties, in particular after high notch strength. This great effort must often be made, although in many Cases already a slight improvement z. B. the mechanical properties of the substances concerned would be sufficient. At least one such improvement is intended by the method according to the invention the commonly used thermoplastic insulating materials can be achieved. It then succeeds namely, the to be able to use conventional inexpensive thermoplastic insulating materials in such cases to which increased demands are placed on these substances.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe die Eigenschaften der für die Herstellung von Kabelmänteln und von Draht- und Leiterisolierungen benutzten thermoplastischen Stoffe, wie z. B. Polyäthylen und Polyvinylchlorid, ohne besonderen Mehraufwand verbessert werden können.The object on which the invention is based now consists in specifying a method with which Help the properties of the for the production of cable sheaths and wire and conductor insulation used thermoplastic materials, such as. B. polyethylene and polyvinyl chloride, without any additional effort can be improved.

Die Erfindung geht von einem Verfahren zur Umhüllung elektrischer Leiter mit einer Isolierung oder zur Ummantelung von Kabeln mit thermoplastischem Kunststoff aus, bei welchem der Kunststoff· durch eine Ringdüse extrudiert wird, und löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die äußere und/oder die innere Oberflächenschicht des Preßstranges ringförmigen Querschnitts bei bestimmten Druck- und Temperaturverhältnissen einer schräg zur Extrusionsrichtung wirkendenThe invention relates to a method for sheathing electrical conductors with insulation or for sheathing cables with thermoplastic plastic, in which the plastic · by a Ring nozzle is extruded, and solves the problem in that the outer and / or the inner surface layer of the pressed strand of annular cross-section under certain pressure and temperature conditions one acting at an angle to the extrusion direction

ίο Friktionskraft unterworfen und das extrudierte Material auf den Leiter oder auf die Kabelseele aufgebracht und dann rasch abgekühlt wird.ίο subjected to frictional force and the extruded material is applied to the conductor or the cable core and then rapidly cooled.

In vorteilhafter Weise können die auf die äußere und innere Oberflächenschicht des Preßstranges wirkenden Friktionskräfte entgegengesetzt gerichtet angewandt werden. Diese Friktionskräfte können durch die Formgebung des Extrusionswerkzeuges bewirkt werden, wodurch die sonst vorwiegend längsgerichteten Moleküle in eine zur Extrusionsrichtung schräg, also unter einem Winkel zur Arbeitsrichtung verlaufende Orientierung gebracht werden. Die Molekülorientierung auf der äußeren oder inneren Oberflächenschicht des Preßstranges wird dadurch verschieden gerichtet erzeugt.Advantageously, the on the outer and inner surface layer of the extruded extruded frictional forces applied in opposite directions will. These frictional forces can be caused by the shape of the extrusion tool, whereby the otherwise predominantly longitudinally oriented molecules in an oblique to the extrusion direction, that is orientation running at an angle to the working direction. The molecular orientation on the outer or inner surface layer of the pressed strand is thereby directed differently generated.

Die Beeinflussung der Molekülorientierung, die auf mechanischem Wege mittels Friktion unter bestimmten Druckverhältnissen im thermoplastischen Bereich erzielt wird, verbessert ohne besonderen zusätzlichen Aufwand insbesondere die mechanischen Eigenschaften der Isolierhüllen und Mantel aus thermoplastischem Material, indem der Molekülorientierung eine Art Gitterstruktur aufgezwungen wird. Aufwendige Zusatzeinrichtungen, wie sie beispielsweise bei der Vernetzung von Kunststoffen erforderlich sind, sind nicht nötig. Die Erfindung macht es somit möglich, einen billigeren Kunststoff für einen bestimmten Verwendungszweck einzusetzen und dessen Eigenschaften durch zweckmäßige Ausrichtung der Moleküle auf die Qualität eines teueren Kunststoffes anzuheben.The influencing of the molecular orientation, which under certain mechanical means by means of friction Pressure ratios in the thermoplastic area is achieved, improved without special additional Expenditure in particular the mechanical properties of the insulating sleeves and sheath made of thermoplastic Material by imposing a kind of lattice structure on the molecular orientation. Complex additional equipment, as they are required for the crosslinking of plastics, for example, are not necessary. the Invention thus makes it possible to use a cheaper plastic for a specific purpose to use and its properties through appropriate alignment of the molecules to the quality of a to raise expensive plastic.

Das Verfahren nach der Erfindung kann in einfacher Weise schon in der Form durchgeführt werden, daß man den zu umhüllenden Leiter oder die Kabelseele beim Durchlauf durch die Extrusionsmaschine um seine bzw. ihre Längsachse dreht bzw. in Pendeldrehbewegungen versetzt. Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung können nach dem Prinzip bekannter Extrusionsmaschinen aufgebaut sein, bei denen der Extrusionskopf aus einem Kern- und aus einem Mantelteil besteht, zwischen denen das zu extrudierende Material zu einem schlauchförmigen Gebilde geformt wird. Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung soll wenigstens der Kern- oder der Mantelteil gegenüber dem anderen Teil in Rotation versetzt werden. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens sollen die Oberflächen der Kern- und/oder Mantelteile, zwischen denen das zu extrudierende Material transportiert wird, derart gestaltet werden, daß schräg zur Extrusionsrichtung verlaufende Materialbewegungen und damit entsprechende Molekülorientierungen erzielt werden. In vorteilhafter Weise kann man die Oberflächen des Kern- oder Mantelteiles des Extruderkopfes mit Rillen, Riefen, Wellungen od. dgl. versehen, die unter einem Winkel zur Extrusionsrichtung verlaufen; insbesondere soll die Struktur auf der Oberfläche des Kernteiles entgegengesetzt zur Richtung der Struktur auf der Oberfläche des Mantelteiles des Extruderkopfes verlaufen. Bei einer einfachenThe method according to the invention can be carried out in a simple manner in the form that one the conductor to be sheathed or the cable core as it passes through the extrusion machine around its or their longitudinal axis rotates or is set in pendulum rotary movements. Facilities for carrying out the procedure according to the invention can be constructed according to the principle of known extrusion machines which the extrusion head consists of a core and a jacket part, between which the to extruding material is formed into a tubular structure. To carry out the procedure According to the invention, at least the core or the shell part should rotate with respect to the other part be moved. In a particularly advantageous embodiment of the device for performing the Process should be the surfaces of the core and / or shell parts, between which the to be extruded Material is transported, be designed in such a way that material movements inclined to the extrusion direction and thus corresponding molecular orientations can be achieved. In an advantageous manner you can the surfaces of the core or shell part of the extruder head with grooves, grooves, corrugations or the like. provided that run at an angle to the extrusion direction; in particular, the structure should be based on the Surface of the core part opposite to the direction of the structure on the surface of the shell part of the extruder head. With a simple one

Ausführungsform wird man also die Richtungen der Rillen, Wellungen od. dgl. im Kernteil gegenüber denen im Mantelteil des Extruderkopfes entgegengesetzt verlaufend ausbilden.Embodiment will be the directions of the grooves, corrugations or the like in the core part compared to those in the jacket part of the extruder head running in opposite directions.

Es kann auch vorteilhaft sein, am Extruderkopf zusätzliche Eintrittsöffnungen vorzusehen, durch weiche zusätzliches Isoliermaterial insbesondere in tangentialer Richtung in den Extrusionsraum eingespritzt wird. Es ergibt sich so zwangläufig eine weitere Vermaschuiig der Molekülorientierung und damit eine erhöhte FestigkeitIt can also be advantageous on the extruder head Provide additional inlet openings, through soft additional insulating material, in particular in a tangential manner Direction is injected into the extrusion space. This inevitably results in a further Vermaschuiig the molecular orientation and thus an increased strength

Form, Größe und Anzahl der Rillen, Wellungen od. dgl. sowie die Wanddicke des Kunststoffes sollen in einem ausgewogenen Verhältnis zueinander stehen.Shape, size and number of grooves, corrugations or the like. As well as the wall thickness of the plastic should be in are in a balanced relationship to each other.

Claims

Patent claims:

J. Rare method of wrapping electrical conductors with insulation or for sheathing cables with thermoplastic material which the plastic is extruded through a ring nozzle, characterized in that that the outer and / or the inner surface layer of the thermoplastic material existing extruded ring-shaped cross-section under certain pressure and temperature conditions subjected to a frictional force acting very similar to the direction of extrusion and that extruded material applied to the conductor or the cable core and then rapidly cooled will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the on the outer and inner Friction forces acting on the surface layer under zo at an angle to the extrusion direction are directed against each other effective.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the conductor to be sheathed or the cable core when passing through the extrusion machine to se ^; ne or is rotated around its longitudinal axis.

4. The method according to claim 3, characterized in that the conductor or the Kabels.eele in Pendulum rotary movements is offset.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, using an annular nozzle made of core and Shell part, between which the material to be extruded is formed into a tubular structure is, characterized in that the core and / or the shell part against each other in rotation be moved.

6. Device for performing the method according to claim 5, characterized in that the Surfaces of the core and / or jacket parts to achieve diagonally to the extrusion direction Material movements are modified.

7. Device according to claim 6, characterized in that the surface of at least the core or Shell part of the extruder head with grooves, grooves, corrugations or the like. Are provided, which are below at an angle to the direction of extrusion.

8. Device according to claim 7, characterized in that the course of the grooves, corrugations or the like in the core part opposite to those in the jacket part of the extruder head is directed.

9. Device according to one of claims b to 8, characterized by additional, in particular Injection nozzles opening tangentially into the extrusion space between the core and shell part.