DE2504702A1

DE2504702A1 - Verfahren zur herstellung eines schaumstoff enthaltenden erzeugnisses sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2504702A1
Application number: DE19752504702
Authority: DE
Inventors: John James Taylor
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1974-02-07
Filing date: 1975-02-05
Publication date: 1975-08-14
Also published as: FR2260440B1; BE825276A; CH583623A5; JPS50114470A; JPS5755589B2; ES434541A1; IT1027487B; GB1497342A; FR2260440A1; CA1031127A; US3972970A

Description

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Company, Incorporated

195 Broadway 2504702 ^Den 4, Fe&, £

New York, N.T. 10007

U.S.A.

Verfahren zur Herstellung eines Schaurastoff enthaltenden Erzeugnisses sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumstoff enthaltenden Erzeugnisses, bei dem ein fließfähiger Kunststoff durch eine druckdichte Zone einer Extruderkammer und einer Preßmatrize gedruckt -wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Spritzkopf, der eine die Außenwand der druckdichten Zone "bildende Längsbohrung und einen Einführteil zum Einbringen eines unter Druck stehenden, fließfähigen Kunststoffes in eine Extruderkammer und durch eine Preßmatrize aufweist, wobei die druckdichte Zone die Extruderkammer und die Preßmatrize an ihrem Ausstoßende aufweist,, und

bis mit einem Innenrohr, das sich in Längsrichtung/in die Bohrung des Spritzkopfes in Richtung auf die Preßmatrize erstreckt und die innere Wand der Extruderkammer bildet.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Extrudieren von Schaumstofferzeugnissen, vorzugsweise zum Extrudieren von einer aus Kunststoff bestehenden Isolieruramantelung auf einen drahtförmigen Kern, wie beispielsweise auf einen elektrischen Leitungsdraht. Die Ummantelung kann wahlweise in verschiedenen Ausbildungen extrudiert werden, wie beispielsv/eise als feste Kunststoffummantelung, als

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geschäumte Kunststoffummantelung oder als Ummantelung mit einem -geschäumten inneren und einem äußeren, dichteren Kunststoff abschnitt .

Bei der Herateilung von Drähten, die mit Kunststoff isoliert sind, sollen die Drähte häufig entweder eine geschäumte Kunststoffumhüllung oder eine gleichförmige, aus zwei Schichten bestehende Kunststoffumhüllung als Isolierung aufweisendie den Draht koaxial umgibt. Bei einer aus zwei Schichten bestehenden Isolierung kann beispielsweise die innere Schicht aus geschäumtem Kunststoff, die in erster Linie als Isolierummantelung dient, und aus einer festen äußeren Kunststoffschicht bestehen, die sowohl als zusätzliche Isolierung als auch als Schutz gegen Abrieb und Feuchtigkeit für die innere Schicht und den Drahtkern dienen soll.

Durch den Begriff "drahtförmige Kerne", der im fslgenden -verwendet wird, soll jede Art von Drähten verstanden werden. Bekannte Extruder zur Bildung von Isolierummantelungen aus Kunststoff weisen im allgemeinen einen Extruderzylinder und einen Spritzkopf auf Der Extruder&ylinder hat eine Schnecke, die innerhalb der Zylinderbohrung drehbar gelagert ist und eine Kunststoffverbindung vom Eingabeende der Bohrung zu einem Ausstoßende.fördert. Dabei wird· die Kunststoffverbindung in einen viskosen Plüssigkeitszustand überführt. Der Spritzkopf ist am Ausstoßende des Zylinders befestigt und weist eine Extruderkammer zur Zuführung der fließfähigen Kunststoffverbindung an eine Preßmatrize am Ausstoßende der Kammer auf. Der Spritzkopf ist ferner mit einem Innenrohr versehen, das zentral in der Kammer angeordnet ist, in axialer Richtung mit der Preßmatrize fluchtet und im Abstand vpn dieser angeordnet ist. Durch das Innenrohr wird während des Extrudierens ein Draht in die Mitte einer Preßmatrize und durch diese hindurchgeführt. _t . *■ ν *) (US-PSen 2 766 481, 2 911 676, 2 928 1JO, 3 078 514).

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Bei einem bekannten Verfahren zum Extrudieren von gleichförmigen Ummantelungen aus Schaumstoff wird eine aufbereitete, granulierte Verbindung, die Polyäthylenharz und ein in ⁽der Wärme zerfallendes Treibmittel kontinuierlich an das Eingabeende der Bohrung des Extruderzylinders anliefert. Die Extruderschnecke transportiert die Verbindung durch den Zylinder und arbeitet sie durch, wobei das Treibmittel zerfällt. Durch besondere Ausgestaltung des Extruders -wird im -wesentlichen erreicht, daß die Verbindung erst dann geschäumt wird, wenn" sie aus der Preßraätrize als Drahtummantelung ausgestoßen wird (US-PSen 2 766 481, 3 068 532).

Bei der Verwendung eines Treibmittels zum Extrudieren eines " verschäumbaren Kunststoffes tritt die Schwierigkeit auf, daß sich das in der Wärme zerfallende Treibmittel, das dem Kunststoff zugemischt ist, in dem Pormungsteil der Preßmatrize ausbreitet. Aus diesem Grunde muß der Extrusionsdruck erhöht v/erden, um eine konstante Fließgeschwindigkeit ζμ erreichen, ferner kann der in der Preßmatrize gebildete Rückstand unter Umständen zu einer Exzentrizität der Umhüllung und einer Unrundheit des Erzeugnisses führen.

Bei einem anderen Verfahren und einer Vorrichtung zum Extrudieren einer einzigen, gleichmäßigen Drahtummantelung aus Schaumstoff wird ein Gas unter.Druck an einer Stelle· in die plastische Masse im Extruderzylinder gedruckt, die ausreichend weit vom Ausstoßende des Zylinders entfernt ist. Das Gas wird so eingeführt, daß dieses innerhalb der Zeit, in der die Mischung durch das Abgabeende der Schnecke fließt, gründlich und gleichförmig mit der plastischen Masse vermischt wird (US-PSen 2 848 739, *2 928 130, 3 251 911 ). -

Bei einem bekannten Extruderzylinder mit einer lagersehnecke wird ein gemischter, schäumbarer Kunststoff zu einer Preßmatrize geführt, die einen eine Zentralbohrung aufweisenden Mittelteil, einennach außen gekrümmten Expansionsführungsteil,

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der in axialer Richtung mit dem Mittelteil fluchtet, und einen hoh.lzylindrisch.en Dorn aufweist, der im Abstand und koaxial innerhalb der Bohrung des Mittelteiles befestigt ist un_d sich über den Mittelteil und den Führungsteil hinaus erstrcackt. Das schäumbare Material wird um den Dorn extrudiert, das dann innerhalb der Preßmatrize und des Führungsteiles zur Bildung eines Schaumstoffrohres expandieren kann. Diese bekannte Vorrichtung jedoch ist nicht zum Ummanteln von Nachrichtendrähten oder -kabeln geeignet, da auch bei dieser Vorrichtung die oben beschriebenen Nachteile auftreten, wie die Exzentrizität der Ummantelung oder die Unrundheit des Erzeugnisses.

Außerdem läßt sich durch das Einführen einer schaumbildenden Flüssigkeit der Verfahrensablauf sowie eine gleichförmige Blasengröße und-verteirung innerhalb des extrudierten Materiales weniger gut regeln. Darüber hinaus muß bei diesen bekannten Extruder, der zur Herstellung von geschäumten Drahtisolierungen dient, die schaumbildende Flüssigkeit nach dem Extrudieren der Ummantelung verwendet werden. Diese wird dann expandiert, um einen vergleichbaren Verfahrensablauf zu erreichen. .

Venn zwei konzentrische Isolierumhüllungen aus Kunststoff um einen Draht extrudiert werden sollen, treten verschiedene Probleme auf, insbesondere wenn die Umhüllung ein.expandierter oder schaumähnlicher Kunststoff, beispielsviei.se expandiertes Polyäthylen oder Polypropylen, ist.

Ein Verfahren zum Extrudieren einer aus zwei Schichten bestehenden Isolierummantelung auf einem Draht ist beispielsweise in der US-PS 3 404 432 beschrieben. Bei diesem bekannten Verfahren werden zwei Extruder verwendet, wobei für jede Schicht ein Extruder eingesetzt wird. Dieses ist das einfachste Verfahren, um eine aus zwei Schichten bestehende Isolierung aufzubringen. Es ist aber schwierig, die Exzentrizität der

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nacheinander aufgebrachten Ummantelungen zu kontrollieren. Dies führt zu uneinheitlichen Widerstandsschwankungen in koaxialer Richtung in der Querschnittebene des umhüllten Drahtes. Wenn ferner eine der Umhüllungen ein extrudierter geschäumter Kunststoff ist, bei dem ein in der Wärme zerfallendes Treibmittel verwendet wurde, so tritt auch bei diesem Verfahren der oben erwähnte Ausbreiteffekt auf.

Ein weiterentwickeltes Verfahren zum Extrudieren von Kunststoff Umhüllungen, die aus zwei konzentrischen Schichten bestehen, auf einen in axialer Sichtung geförderten Leitungsdraht ist in der US-PS 3 538 547 und in der US-TS 3 737 beschrieben. Bei diesen bekannten Verfahren wird eine einzige Extruderkammer verwendet, in der eine erste und im Abstand von dieser und in koaxialer Richtung mit dieser fluchtende zweite Preßmatrize angeordnet ist. Der Draht wird nacheinander durch diese beiden Matrizen geführt. Mit diesem Verfahren ist eine höhere Extrusionsge3chwindigkeit möglich als bei dem Verfahren, bei dem zwei Extruder verwendet werden. Jedoch muß bei diesem Verfahren darauf geachtet werden, daß die beiden Preßmatrizen in koaxialer Richtung genau miteinander fluchten, um Exzentrizitäten in den Isolierurahüllungen zu verhindern. Bei allen Verfahren, die nur einen Extruder mit zwei Preßmatrizen verwenden, wirkt es sich aber besonders nachteilig aus, daß sich die Drücke in den Preßmatrizen addieren, so daß das Schäumen des expandierten Kunststoffes schwierig unter Kontrolle zu halten ist.

Bei einen anderen bekannten Verfahren (US-PS 3 220 012, US-PS 3 446 003) wird das plastische Material für die äußere Umhüllung eines zweifach isolierten Drahtes rund um den Eintrittsteil der Pormmatrize im Ausstoßkanal entnommen, bevor das Isoliermaterial für die erste Schicht um den durch die Vorrichtung geschobenen Draht gepreßt wird, so daß der zweite

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Kunststoff eine Grenze zwischen der lOrmmatrize und der ersten Umhüllung bildet. · -

Durch dieges Verfahren wird das Ausbreiten des Treibmittels verhindert, wenn die innere Umhüllung Schaumstoff und die äußere Umhüllung fester Kunststoff ist. Da aber die plasti- · sehen Materialien für die beiden Umhüllungen miteinander in Verbindung stehen, und zwar noch kurz bevor wenigstens der Kunststoff für die innere Umhüllung zum Fließen gebracht ■ wird, kann ein ungleichförmiges Erzeugnis und eine unterschiedliche Schichtdicke gebildet werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen eine konzentrische, zwei Schichten aufweisende Kunststoffummantelung mit hoher Geschwindigkeit auf einen sich bewegenden länglichen Draht ex~ trudiert werden kann und bei denen ein Ausbreiten eines Treib™ mittels für die geschäumten Kunststoffe vermieden Oder auf ein Mindestmaß beschränkt wird. Der Schäumvorgang soll besser kontrolliert werden können, und die inneren und äußeren Abschnitte der Ummantelung sollen konzentrisch angeordnet sein und gleichförmige Dicke haben. Da die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Extrudieren von zwei Schichten aufweisenden Ummantelungen für jede Schicht einen gesonderten Extruderzylinder benötigen, soll ferner ein einfaches und billiges Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen werden, mit denen verschiedenartige Ummantelungen extrudiert werden können» wie eine feste Kunststoffummantelung, eine geschäumte Kunststoffummantelung oder eine konzentrisch angeordnete, aus zwei

die Schichten bestehende Ummantelung, bei der/innere Schicht geschäumter Kunststoff ist. Dabei soll nur eine einzige Zuführung für die Kunststoffe notwendig sein.

Nach der Erfindung ist das Verfahren zur Herstellung eines Schaumstoff enthaltenden Erzeugnisses dadurch gekennzeichnet,

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daß ein gasförmiges Treibmittel in der druckdichten Zone durch poröses Material in einen Mittelteil des fließenden Kunststoffes eingebracht wird, -wobei das poröse Material wenigstens einen gesonderten Teil der Umfangsfläche eines Innenrohres bildet, das zentrisch in der Extruderkammer angeordnet ist und daß der fließfähige Kunststoff zusammen mit dem injizierten Treibmittel zum Ausdehnen des Treibmittels in das gewünschte zellenförmige Erzeugnis aus der Preßmatrize ausgestoßen wird. Der zu ummantelnde Draht wird nacheinander durch das Innenrohr, das koaxial in der Extruderkammer angeordnet ist, und durch die Preßmatrize geführt. In die Extruderkammer und um das Innenrohr und den Draht wird das viskose, fließfähige Kunststoff-Isoliermaterial gedrückt. Gleichzeitig diffundiert das gasförmige Treibmittel an mehreren, in gleichen Winkelabständen um das Innenrohr vorgesehenen Stellen in den Kunststoff ein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform . wird das gasförmige Treibmittel an einer Stelle in den Kunststoff eingebracht, an der der Abstand zwischen den Oberflächen der Preßmatrize und dem Innenrohr den kleinsten "Wert hat. Durch Einstellen der Verfahrensgrößen in Abhängigkeit voneinander,wie die treschwindigkeit und der Druck des fließenden Kunststoffes, die Injiziergeschwindigkeit des Treibmittels in den fließenden Kunststoff, die Stelle, an der das Treibmittel injiziert wird, die Drahttemperatur, bei der der Draht zur Herstellung des Erzeugnisses verwendet wird, und die Menge der extrudierten Ummantelung, die vor dem Kühlen verschäumt werden kann, ist es möglich, von einer einzigen Zugabestelle für den fließfähigen Kunststoff verschiedenartige Erzeugnisse zu extrudieren, wie/geschäumte Kunststoffschicht oder eine aus zwei konzentrischen Schichten bestehende Kunststoffumhüllung, bei der eine feste Kunststoffschicht über einer geschäumten Kunststoffschicht · angeordnet ist. Es kann auch eine feste Kunststoffschicht mit oder ohne einem in radialer Richtung gebogenen Abschnitt einer geschäumten Kunststoffisolierung um den Draht extrudiert werden. ' ^^-

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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung eines Schaurastoff enthaltenden Erzeugnisses -ist · dadurch gekennzeichnet, daß die Innenbohrung ein poröses Material, das wenigstens einen gesonderten Heil der Umfangsflache des Innenrohres bildet, und wenigstens einen in Längsrichtung verlaufenden Kanal aufweist, der mit einem Ende an eine ein Treibmittel unter Druck setzende Vorrichtung angeschlossen und mit dein anderen Ende mit dem porösen Material verbunden ist, um das gasförmige Treibmittel durch das poröse Material in den in der Extruderkammer unter Druck stehenden Kunststoff zu injizieren. Das gasförmige Treibmittel wird an mehreren, in gleichen Winkelabständen angeordneten Stellen um das Innenrohr in den fließenden Kunststoff eingebracht, und zwar bei der bevorzugten Ausführungsform an einer Stelle, wo der Abstand zwischen den Oberflächen der Preßmatrize und dem Innenrohr am kleinsten ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einem Querschnitt einen Spritzkopf eines zur Isolierummantelung eines Drahtes dienenden Extruders nach der Erfindung, wobei die auf den Draht extrudierte Isolierummantelung geschäumter Kunststoff sein kann,

Fig. 2 in einem Schnitt einen Spritzkopf mit einer zweiten Ausführungsform des Innenrohres,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Spritzkopf.mit einer dritten Ausführungsform des Irmenrohres,

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Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4 - 4 in Pig. 1,

Pig. 5 in perspektivischer Darstellung eine aus zwei Schichten bestehende Isolierung auf einem Draht, die nach dem erfindungsgemäßon Verfahren aufgebracht wurde, -wobei die Isolierung aus einem inneren, aus geschäumten Kunststoff bestehenden Abschnitt und aus einem äußeren, aus festem Kunststoff bestehenden Abschnitt besteht,

Pig. 6 in einem Schnitt eine zweite Ausführungaform. einer einen Teil des Innenrohres nach Pig. 1 bildenden Zwischenscheibe $ und

Pig. 7 in einem Schnitt eine dritte Ausführungsform. einer einen Teil des Innenrohres nach Pig. 1 •bildenden Zwischenscheibe.

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Im folgenden wird das Extrudieren einer Schaumstoff enthaltenden Ummantelung auf einem Draht beschrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung können auch zum Extrudieren anderer Erzeugnisse verv/endet werden, die Schaumstoff enthalten und die keinsn Dräit aufweisen.

Wie Fig. 1 zeigt, weist ein erfindungsgemäßer Spritzkopf 10 einer nicht dargestellten Extrudiermaschine ein Innenrohr 11 auf, das koaxial in einer Bohrung 12 eines herkömmlichen Preßmatrizenkörpers 13 untergebracht ist. Zwischen dem Innenrohr 11 und dem Preßmatrizenkörper 13 wird eine herkömmliche Extrudierkammer 14 gebildet. Das Innenrohr 11 ist mit einem zentralen, in Längsrichtung des Rohres verlaufenden Durchgangskanal 16 versehen, durch den ein blanker Draht 17 von links nach rechts hindurchgefiihrt werden kann (siehe Fig. 1). Ära Austrittsende der Extrudierkammer 14- weist der Matrizenkörper 13 eine trichterförmige, eine Wand bildende Oberfläche 18 auf, die zu einem Austrittskanal 19 führt, durch den der G-esamtdurchmesser der extrtidierten Ummantelung 20 auf dem Draht 17 bestimmt wird, das koaxial durch den Austrittskanal 19 geschoben wird. Das Innenrohr 11 hat ferner ein in Richtung auf den Austrittskanal 19 verjüngtes Ende 21, das im Abstand und benachbart zur trichterförmigen Oberfläche 18 des Matrizenkörpers 13 angeordnet ist. Dadurch wird zwischen dem verjüngten Ende 21 und der trichterförmigen Oberfläche 18 ein Durchgang 22 gebildet. Der Abstand zwischen dem Ende 21 und der trichterförmigen Oberfläche 18 nimmt in Richtung auf den Austrittskanal 19 ab.

Zur Bildung der Ummantelung 20 auf dem Draht 17 wird ein fließfähiges Kunststoff-Isoliermaterial, wie beispielsweise Polyäthylen, durch eine Öffnung 23 im Matrizenkörper 13 in die Extrudierkammer 14 eingegeben. Das Kunststoff-Isoliermaterial wird in bekannter Weise durch einen herkömmlichen Extruder-zylinder und Sch.neckenzufuhrung.en, die nicht dar-

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gestellt sind, durch die Öffnung 23 in die Extruderkammer 14 geführt. Das Kunststoff-Isoliermaterial -wird bei seinem ' Durchtritt durch den Durchgang 22 und den Austrittskanal 19 des Preßmatrizenkörpers 13 zur Bildung einer dichten Ummantelung des Drahtes 17, das koaxial durch den Austrittskanal geschoben wird, zum Fließen gebracht.

Bei der bevorzugten Ausführungsform nach Pig. 1 ist das herkömmliche Innenrohr 11 an seinem in Richtung auf die Aus- ■ trittsöffnung 19 verjüngten Ende 21 teilweise abgestumpft und mit einem Gewinde aufweisenden, zentrisch angeordneten, länglichen Abschnitt 24 versehen, der auf dem abgestumpften Ende vorgesehen ist. Der Gewindeabschnitt 24 ist von einer

kegelstumpfförmigen Zwischenscheibe 25 umgeben, die an der Oberseite 26 'des abgestumpften Endes des Innenrohres 11 anliegt. Die Zwischenscheibe 25 besteht aus einem geeigneten porösen Material, wie beispielsweise^poröser rostfreier Stahl, gesintertes Porzellan oder ähnliches Material, das eine solche Porösität hat, daß ein gasförmiges Treibmittel, wie beispielsweise Kohlendioxid, durch die Zwischenscheibe 25 in den Durchgang 22 mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit diffundieren kann, daß aber das fließende Kunststoffmaterial in dem Durchgang 22 nicht durch die Zwischenscheibe 25 hindurchtreten kann.

Das Innenrohr 11 weist ein aus Metall bestehendes, kegelstumpfförmiges Rasenstück 27 auf, das mit einer Gewindebohrung 28 versehen ist, so daß das Nasenstück 27 auf dem Gewindeabschnitt 24 des Innenrohres 11 aufgeschraubt werden kann. Das aufgeschraubte Rasenstück 27 drückt die Zwischenscheibe 25 gegen die Oberseite 26 des abgestumpften Endes des Innenrohre3 11. Das Nasenstück hat einen in seiner Längsrichtung verlaufenden zentralen Durchgangskanal 29, der mit dem Durchgangskanal 16 des Innenrohres 11 fluchtet, so daß der Draht 17 durch die ·

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Durchgangskanäle 16, 29 koaxial in den Austrittskanal 19 geführt werden kann. Nahe dem Austrittsende des Durchgangskanales 29 ist in "bekannter Weise ein Industrie-Diamant 31 angeordnet, durch den der Draht 17 so durch die Durchgangskanäle 16 und 29 geführt wird, daß es minimalen Eontakt mit den Wänden dieser Durchgangsöffnungen hat.

Das Innenrohr 11 ist ferner mit einer Vielzahl von Kanälen 30 versehen, die vorzugsweise in gleichen Abständen um den in Längsrichtung des Innenrohres verlaufenden Durchgangskanal 16 angeordnet sind (siehe Fig. 4). Die Kanäle 30 münden mit einem Ende in die Zwischenscheibe 25. Ihr anderes Ende ist an eine Vorrichtung angeschlossen, die ein geeignetes gasförmiges Treibmittel unter hohen Druck setzen kann (nicht dargestellt^. Drucksteuervorrichtungen (nicht dargestellt) zum wahlweisen Verändern des Druckes des gasförmigen Treibmittels, das in die Kanäle 30 eingeführt wird, sollten tnij; der Hochdruckvorrichtung ausgerüstet sein.

Im Betrieb der Extrudiervorrichtung wird das £Lifi3fähige Kunststoff-Isoliermaterial von Schneckenzuführungen (nicht dargestellt) unter Druck durch die Öffnung 23 in die Extruderkammer 14 eingeführt und durch den Durchgang 22 und den Austrittskanal 19 gefördert. Gleichzeitig wird der Draht 17 durch die Durchgangskanäle 16 und 29 im Innenrohr 11 und im Nasenstück 27 sowie koaxial durch den Austrittskanal 19 geschoben.

Während des Fließens des Isoliermaterials durch die Extruderkammer 14 und den Durchgang 22 in der Kammer wird ein geeignetes gasförmiges Treibmittel durch das poröse Material der Zwischenscheibe 25 in das fließende Isoliermaterial einge- · führt. Der Druck des Treibmittels muß größer als der Druck des in der Extruderkammer 14, insbesondere im Durchgang 22, fließenden Isoliermateriales sein. Es hat.sich herausgestellt,

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2 aaß ein Druck, der beispielsweise 35 155 bis 70 310 kg/m (50-100 psi) größer ist als der Druck des Isoliermaterials im Bereich der Zwischenscheibe 25»ausreicht, Blasen in das fließende Isoliermaterial zu injizieren. Es ist natürlich möglich, Drücke zu verwenden, die außerhalb dieses Bereiches liegen und noch ein ausreichendes Ergebnis liefern. Da die Zwischenscheibe 25 die Umfangsfläche eines Abschnittes dea verjüngten Endes 21 des Innenrohres 11 bildet, wird das gasförmige Treibmittel an einzelnen Stellen längs des ganzen Umfanges des Innenrohres 11 in das in Richtung auf die Austrittsöffnung 19 sich bewegende Isoliermaterial injiziert. Das Isoliermaterial mit dem gasförmigen Treibmittel umhüllt den kontinuierlich vorgeschobenen Draht 17 im Austrittskanal 19 und wird auf ά&ι Draht I7 als Ummantelung 20 extrudiert. Die Ummantelung besteht aus Isoliermaterial mit einer um den Draht 17 gleichmäßigen Zellenstruktur.

Wie sich bei anderen Spritzköpfen herausgestellt hat, sollte die Extruderkammer 14 mit dem Durchgang 22 und dem Austrittskanal 19 so ausgelegt sein, daß der Druck in der Kammer stets ausreichend hoch bleibt, um zu verhindern, daß das Treibmittel das Isoliermaterial aufbläht, bevor es aus dem Austrittsende 19 als Ummantelung 20 austritt. Die Diffusion des Treibmittels durch das fließende Isoliermaterial im Durchgang 22 und im Austrittskanal 19 nach außen wird verringert. Sie hängt von verschiedenen Paktoren ab, wie beispielsweise von der Ausstoßgeschwindigkeit der Extrudervorriehtung, der Dicke der Grenzschicht.zwischen der trichterförmigen Oberfläche 18 des Preßmatrizenkörpers 13 und dem verjüngten Ende 21 sowie dem Nasenstück 27 des Innenrohres 11 und von der stromabwärts gemessenen Entfernung zwischen dem Austrittskanal 19 und der Stelle, an der das Treibmittel in das fließende Isoliermaterial eingeführt wird. Die Diffusion des Treibmittels nach, außen kann auch durch Kühlung kontrolliert'werden. Zu diesem Zweck

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können Behälter mit Kühlflüssigkeit vorgesehen werden, die die Ummantelung in einem Abstand vom Austrittsende des Austrittskanales 19 umgeben. Dadurch wird die Zeit begrenzt, während der das Schäumen der extrudierten Ummantelung stattfinden kann. Da das Aufblähen innerhalb der extrudierten Ummantelung durch Verwendung des Kühlmittels beendet werden kann, kann die Diffusion nach außen durch Verwendung des Kühlmittels an einer Stelle verringert v/erden, die näher beim Austrittsende des Austrittskanals 19 liegt. Die Diffusionsgeschwindigkeit des Treibmittels in das fließende Isoliermaterial kann u.a. durch Ändern der Porosität des Zwischenscheibenmaterials eingestellt werden. Dadurch wird auch die Zeilengröße in der extrudierten Ummantelung bis hinunter in den Mikronbereich sowie der Druck geregelt, unter dem das Treibmittel durch die Kanäle 30 zugeführt wird.

Im normalen Betrieb wird das gasförmige Treibmittel zur Bildung einer Vielzahl von sehr kleinen,einzelnen Blasen, die gleichmäßig im Isoliermaterial verteilt sind, an einzelnen Stellen längs des gesamten Umfanges der Zwischenscheibe 25 in das fließende Isoliermaterial injiziert» Diese Blasen wandern mit dem Isoliermaterial in dem benachbart zum Nasenstück 27 und dem Draht 17 liegenden Bereich in Richtung auf den Austrittskanal 19 und diffundieren nach außen in Richtung auf die Außenseite der Ummantelung 20. Der Diffusionsweg der Blasen hängt von den oben beschriebenen verschiedenen Verfahrensgrößen ab. Daher ist es möglich, durch Einstellen der verschiedenen Verfahrensgröße η in Abhängigkeit voneinander, wie die Ausstoßgeschwindigkeit, die durch die Geschwindigkeit und den Druck des fließenden Isoliertaaterials bestimmt ist,

die Temperatur und der Druck, bei dem das gasförmige Treibmittel in das Isoliermaterial injiziert wird, die Diffusion der Blasen nach außen zu regeln und eine Ummantelung zu erhalten, die über den ganzen Durchmesser im wesentlichen

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gleichförmige Zellenstruktur hat. Es kann auch eine Ummantelung erhalten werden, die einen im wesentlichen gleichförmigen inneren zellenförmigen Abschnitt hat, der von einem festen Abschnitt umgeben ist, wobei diese Abschnitte in unterschiedlichen Verhältnissen vorliegen können. Ein typisches Beispiel für eine solche Ummantelung ist in Fig. 5 dargestellt. Me Diffusionsstrecken, die die Blasen nach _außen zurücklegen, können beispielsweise durch Erhöhen der Geschwindigkeit oder des Druckes des fließenden.Isoliermaterial ,.durch Erniedrigen der Drahttemperatur, durch Verringerung des Druckunterschiedes zwischen dem fließenden Isoliermaterial und dem gasförmigen Treibmittel oder durch Kühlung der extrudierten Ummantelung in unmittelbarer Nähe des Austrittsendes des Matrizenaustrittskanales verringert werden. Es ist natürlich auch möglich, eine feste Ummantelung auf dem Draht 17 aufzubringen. In diesem Pail wird während des Extrudierens kein gasförmiges Treibmittel in das fließende Isoliermaterial in der Extruderkammer 14 injiziert. ;

Die Verwendung eines porösen Materials für die Zwischenscheibe 25 verhindert ein Verstopfen der Einblasvorrichtungen für das Treibmittel, falls der Verfahrensablauf oder die Zuführung des gasförmigen Treibmittels zeitweilig unterbrochen werden. - .

Daraus ergibt sich, daß durch diese Ausbildung des Spritz— kopfes 10, wenn'er in einer herkömmlichen Einschneckenpresse verwendet wird, eine äußerst vielseitige Maschine zur Bildung gleichförmiger Ummantelungen verschiedener Art und Struktur

gebildet wird.
für Drähte Es sind bei dieser Maschine nur wenige oder gar keine Umstellungen oder Wartung notwendig; außerdem tritt kein Ausbreiteffekt auf.

In Fig., 2 ist eine weitere Ausführungsform einer Extruder-Vorrich dargestellt. Der Spritzkopf 4 0 1st im wesentlichen

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gleich ausgebildet wie der Spritzkopf in Pig. 1; lediglich im Bereich des teilweise abgestumpften Endes des Innenrohr.es 11 ist der Spritzkopf 10 nach Fig. 2 unterschiedlich ausgebildet. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Zwischen-scheibe 25 und das Nasenstück 27 nach Pig. 1 durch einen Endkegel 32 ersetzt, der aus einem ähnlichen porösen Material besteht wie die Zwischenscheibe 25. Der Endkegel 32 hat die gleiche kegelstumpfförmige Gestalt wie das Nasenstück 27 und weist einen Durchgangskanal 33 auf, der am breiteren Ende des Endkegels 32 mit einem Gewindeabschnitt versehen ist. Der Gewindeabschnitt 24 des Innenrohres 11 hat Außengewinde, auf das der Endkegel 32 mit seinem Gewindeabschnitt 28 aufgeschraubt und festgesetzt werden kann. Im Durchgangskanal 33 des Endkegels 32 ist ein Industrie-Diamant 31 befestigt, _um den Draht 17 durch den. Durchgangskanal 33 und koaxial in den

fuhren und
Austrittskanal 19 zu ,um die Berührung mit den Wänden der Durchgangskanäle 16 und 33 auf ein Miniraum zu beschränken.

Die Arbeitsweise der Maschine nach Fig. 2 ist nahezu gleich wie die Arbeitsweise der Maschine nach Fig. 1 , da die KänäleJO in den Endkegel 32 münden. Da das poröse Material des Endkegels 32 eine größere Oberfläche hat als das Material der Zwischenscheibe 25, kann bei einem bestimmten Druckunterschied eine größere Menge an gasförmigen Treibmittel in das fließende Isoliermaterial eingebracht werden.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, sind die Einblasteile 25 und 32 für das gasförmige Treibmittel an dem abgeschrägten Ende 21 des Innenrohres 11 angebracht, wo der Abstand zwischen dem Preßmatrizenkörper 13 und dem Innenrohr 11 am geringsten ist. Durch die Anordnung der Einblasteile am abgeschrägten Ende 21 ist es möglich, die Diffusionsstrecke, die das gasförmige Treibmittel im fließenden Kunststoffoiaterial nach außen

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zurücklegt, durch Steuerung des Einblasdruckes des gasförmigen !Treibmittels genau zu regeln. Es ist jedoch, im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Einblasteile in jedem Quersohnittsteil des Innenrohres 11 innerhalb der Extruderkammer arizuordnen. Auch dann wird noch eine gleichförmige^ geschäumte Ummantelung erreicht, obwohl eine sichere Einstellung der Diffusion des gasförmigen Treibmittels nach außen nicht mehr gewährleistet sein kann.

In Pig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des Spritzkopfes dargestellt, bei dem die Einblasteile für das gasförmige Treibmittel den größten Teil der tTmfangsfläche des Innenrohres 11 innerhalb der Extruderkammer 14 bilden. Wie I-'ig. 3 zeigt, ist das Innenrohr 11 nahe der Öffnung 23 der Extruder-kammer 14 teilweise abgestumpft und mit einem zentral angeordneten, in Längsrichtung des Rohres verlaufenden Abschnitt versehen, der ähnlich wie der Abschnitt 24 in den Pig. 1 und ausgebildet ist. Dieser Abschnitt 35 hat ein Außengewinde36, auf das ein Endkegel 37 aus einem geeigneten porösen Material aufgeschraubt werden kann.

Der Endkegel 37 hat zylindrische Form und weist ein vorderes, dem Austrittskanal 19 zugewandtes abgeschrägtes Ende 21 auf» Er ist ferner mit einer koaxialen Durchgangsbohrung 38 und mit wenigstens einem in seiner 'Längsrichtung verlaufenden Kanal 39 versehen, der zwischen der zentralen Durchgangsbohrung 38 und der Außenseite des Endkegels 37 vorgesehen ist und innerhalb des Endkegels endet. Die Durchgangsbolirung 38 weist einen Gewindeabschnitt auf, so daß der Endkegel 37 auf den G-ewindeabschnitt 35 des Innenrohres 11 aufgeschraubt werden kann. Der Kanal 39 kann jede Gestalt haben. Er muß jedoch an einen der Kanäle 30 im Innenrohr 11 anschließen, damit sich das gasförmige Treibmittel im wesentlichen gleichmäßig innerhalb des porösen Materials des Endkegels 37 verteilen kann. * -i.

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Im Betrieb wird das gasförmige Treibmittel an einzelnen Stellen auf der gesamten Umfangsflache des Endkegels 37 in das fließende Isoliermaterial eingebracht. Dabei wird, -wie anhand der Torrichtungen nach den Pig. 1 und 2 beschrieben wurde, eine einheitliche geschäumte Ummantelung 20 gebildet, die um den Draht 17 extrudiert werden soll.

Bei den oben beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen kann ein zusätzlicher Verfahrensschritt zur Erhöhung der Schaum- bildungsreaktion in dem extrudierten, mit Treibmittel versehenen Isoliermaterial eingeführt werden, ohne daß die Einstellung einer der oben erwähnten Verfahrensgrößen geändert werden muß. Bei diesem zusätzlichen Verfahrensschritt kann eine sehr kleine Menge eines geeigneten, im Handel erhältlichen chemischen Treibmittels vor dem Eingeben des Isoliermateriales durch die Öffnung 23 in die Extruderkammer 14 mit dem Isoliermaterial gemischt werden. Dieser Verfahrensschritt wird im Bereich der Schneckenzuführungen, die nicht dargestellt sind, in herkömmlicher Weise durchgeführt.

Durch die Verwendung einer kleinen Menge des im Handel erhältlichen chemischen Treibmittels zusammen mit dem Einblasen eines gasförmigen Treibmittels durch das Innenrohr 11 wird der Ausbreiteffekt im Vergleich zu bekannten Verfahren, bei denen lediglich ein chemisches Treibmittel verwendet wird, größtenteils auf ein Minimum herabgesetzt, während dennoch eine einheitliche, geschäumte extrudierte Ummantelung 20 gebildet wird.

Pig. 4 zeigt einen Querschnitt durch das Innenrohr 11, bei dem mehrere in Längsrichtung verlaufende Kanäle 30 in gleichen Winkelabständen um den Durchgangskanal 16 angeordnet sind. Anstelle dieser acht Kanäle 30 kanr.* eine beliebige Zahl von Kanälen verwendet werden, die beliebige Gestalt haben können, etwa bogenförmig ausgebildet sein können.

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Sie müssen nur eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung des gasförmigen Treibmittels innerhalb der Einblasteile nach den Pig. 1 bis 3 in ausreichendem Maße gewährleisten,

Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 3 erstreckt sich das poröse Material der Einblasteile über den gesamten Umfang eines Innenrohrabschnittes. Bei einer solchen bevorzugten Anordnung wird eine gleichmäßige, geschäumte extrudierte Ummantelung 20 gebildet. Nach der Erfindung wird eine solche gleichmäßige, geschäumte Ummantelung auch erreicht, wenn das poröse Material nur längs eines Teiles der Umfangaflache eines Innenrohrabschnittes in gleichen Winkelabständen vorgesehen ist. Das poröse Material kann dabei über den größten Teil dieser Umfangsflache angeordnet sein. Eine solche Ausführung zeigt Fig. 6, in der die Zwischenscheibe 25 nach Fig. mehrere, in gleichen Winkelabständen angeordnete Abschnitte 25a aus porösem Material aufweist, die durch Abschnitte 25b au.s nicht porösem Material voneinander getrennt sind. Die Endkegel 32 und 37 nach den Pig. 2 und 3 können jeweils entsprechend ähnlich ausgebildet sein und in gleichen Winkelabstänäen angeordnete Abschnitte aus porösem Material aufweisen. UiD bei einer solchen Ausbildung eine einheitliche Schäumstruktur durch die ganze Ummantelung 20 hindurch zu erhalten, ist es. notwendig,einzelne Verfahrensgrößen zu ändern. So kann beispielsweise durch Verringerung der Extrudiergeschwindigkeit errefaht werden, daß die Blasen ausreichend Zeit haben, vor dem Extrudieren durch das fließende Isoliermaterial _Zu diffundieren.

Im Rahmen der Erfindung können auch Erzeugnisse extrudiert werden, die einen gesonderten, radial gebogenen. Teil mit einer Zellenstruktur aufweisen. Dabei wird das gasförmige

Treibmittel durch ein geeignetes poröses Material injiziert, an

das/einer ähnlichen, gesonderten Stelle auf der Umfangsflache des Innenrohres 11 vorgesehen ist. Eine .solche Ausbildung

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zeigt Pig. 7, in der die Zwischenscheibe 25 nach Fig. 1 einen einzelnen radialen Abschnitt 25a aus porösem Material hat, während der übrige Heil der Zwischenscheibe aus nicht-porÖ3era Material 25b besteht.

Bei den oben beschriebenen Verfahren wurde als Kunststoff-Isoliermaterial Polyäthylen verwendet, um eine geschäumte Kunststoff-Isolierummantelung des hergestellten isolierten Leiters zu erzeugen. Die Erfindung ist aber nicht auf die Verwendung von Polyäthylen als Kunststoff-Isolierraaterial beschränkt. Anstelle von Polyäthylen können plastifiziertes Polystyren, Polyvinylhalogenid-Verbindungen, Copolymere von Polyvinylchlorid und Polyvinylacetat, Nylon oder andere geeignete thermoplastische Materialien verwendet werden, um verschiedene extrudierte Schaumkunststoff-Erzeugnisse herzustellen.

Wie oben schon erwähnt wurde, kann zur Herstellung der Schaumstoff erzeugnisse als gasförmiges !Treibmittel Kohlendioxid verwendet werden. Anstelle von Kohlendioxid können andere, normalerweise gasförmige Elemente, Verbindungen oder Mischungen als Treibmittel zur Herstellung von Schaumstofferzeugnissen verwendet werden. Solche Gase, die ausreichende Ergebnisse liefern, sind u.a. Argon, Neon, Helium und Stickstoff.

Zusätzlich können normalerweise gasförmige organische Verbindungen zum Schäumen des Kunststoffes verwendet werden. Die wichtigsten dieser Verbindungen sind die Halogenderivate von Methan und Äthan, die als Kühlmittel und ähnliche Zwecke verwendet werden. Solche Halogenderivate von Methan und Äthan sind etwa Chlorodifluoromethan, Dichlorodifluoromethan, Dichlorofluoromethan, Trichlorofluoromethan, Difluorotetrachloroäthan, Dichlorotetrafluoroäthan, Difluorochloroäthan, 1,1-Difluoroäthan, Äthylchlorid, Methylbroraid, Meirhylchlorid und Trichlorofluoromethan.

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Andere, normalerweise gasförmige Verbindungen, die verwendet werden können,sind Acetylen, Ammoniak, Butadien, Butan, Buten, Kohlendioxid, Cyclopropan, Dimethylamine 2,2-Dlmethylpropan, A'than, Äthylamin, Äthylen, Isobutan, Isobutylen, Methan, Monomethylamin, Propan, Propylen und Triraethylamin.

Alle diese oben erwähnten Materialien sollen unter dem Begriff "gasförmiges Treibmittel" zusammengefaßt werden. Dieser Begriff wird in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet. Damit soll ausgedrückt werden, daß das verwendete treibmittel unter normalen atmosphärischen Drücken und Temperaturen ein Gas ist. Auch wenn in den Ansprüchen von einem Einführen eines gasförmigen Treibmittels oder eines Gases' in einen Kunststoff die Rede ist, so ist das eingeführte Material unter normalen Bedingungen ein Gas, obwohl es bei den Drücken, bei denen es eingeführt wird, im flüssigen Zustand sein kann.

- 22 - (Ansprüche)

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Claims

Western Electric - 22 -

Company, Incorporated

Broadway ^Den

New York, N.I. IOOO7

U.S.A.

PATENTANSPRÜCHE

; 1 .Verfahren zur Herstellung eines Schaumstoff ' enthaltenden Erzeugnisses, "bei dem ein fließfähiger Kunststoff durch eine druckdichte Zone einer Extruderkammer und einer P3?eß~ matrize gedruckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein gasförmiges Treibmittel in der druckdichten Zone durch poröses Material in einen Mittelteil des fließenden Kunststoffes injiziert wird, wobei das poröse Material wenigstens einen gesonderten Teil der Umfangsfläche eines Innenrohres (11) bildet, das zentrisch in der Extruderkammer (Η) angeordnet ist, und daß der fließfähige Kunststoff zusammön mit dem indizierten Treibmittel zum Ausdehnen des Treibmittels in das gewünschte zellenförmige Erzeugnis- aus der Preßrnatrize ausgestoßen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Erzeugnis eine gleichförmige Ummantelung mit einem auf einen Draht extrudierten Schaumstoff ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Draht (17) durch einen Durchgangskanal (16) im in der Extruderkammer (H) vorgesehenen Innenrohr (11) und durch das Zentrum der Preßmatrize (13) geschoben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der fließfähige Kunststoff durch die druckdichte Zone der Extruderkammer (14) und der Preßmatrize (13) gedrückt wird und eine verhältnismäßig kleine Menge eines chemischen Treibmittels enthält, das gleichmäßig mit dem Kunststoff vermischt ist.

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4. Verfahren nach, einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- ." kennzeichnet, daß der ausgestoßene Kunststoff und das injizierte Treibmittel zur Kontrolle der Schäumzeit und der Diffusion des Treibmittels im Erzeugnis in· einem bestimmten Abstand vom Ausstoßende der Druckzone· gekühlt

wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4? dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Treibmittel in den fließfähigen Kunststoff durch eine Oberfläche des porösen Materials injiziert wird, das sich nur teilweise um die Längsachse des Innenrohres (11) erstreckt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Treibmittel durch Teile einer Oberfläche des porösen Materials in den fließfähigen Kunststoff injiziert wird, wobei das poröse Material in gleichen Winke lab stan den um die Längsachse des InRenrohres (1.1) angeordnet ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 ο bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Treibmittel in den fließfähigen Kunststoff durch eine Oberfläche des porösen Materials injiziert wird, das sich vollständig um die Längsachse des Innenrohres (11) erstreckt.'
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Erzeugnis einen inneren Abschnitt aus zellenförmigem Kunststoff und eine äußere, dichtere Kunststoff-Ummantelung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusion.des gasförmigen Treibmittels nach außen in den fließenden Kunststoff vor dem Extrudieren durch die Preßmatrize (13) durch Einstellen . der Extrusionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit begrenzt wird, mit das Treibmittel in den fließenden*'Kunetstoff injiziert wird.

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9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch mit einem Spritzkopf, der eine die Außenwand der druckdichten Zone bildende Längsbohrung und einen Einführteil zum Einbringen eines unter Druck stehenden, fließfähigen Kunststoffes in eine Extruderkamtner und durch eine Preßmatrize aufweist, wobei die druckdichte Zone die Extruderkammer und die Preßmatrize an ihrem Ausstoßende aufweist*

DlS

und mit einem Innenrohr,- das sich in Längsrichtung/in die Bohrung des Spritskopfes in Richtung auf die Preßmatrize erstreckt und die innere Wand der Extruderkammer bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenbohrung (11) ein poröses Material (25, 25a, 32, 37), das wenigstens einen gesonderten Teil der Umfangsfläche des Innenrohres (11) bildet, und wenigstens einen in Längsrichtung verlaufenden Kanal (30, 39) aufweist, der mit einem Ende an eine ein Treibmittel unter Druck setzende Vorrichtung angeschlossen und mit dem anderen Ende mit dem porösen Material verbunden ist, um das gasförmige Treibmittel durch das poröse Material in den in der Extruderkammer (14) unter Druck stehenden Kunststoff zu injizieren.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (11) im Spritzkopf (10) einen in Längsrichtung verlaufenden Durchgangskanal (16) zur Führung eines durch den Kanal geschobenen Drahtes (17) in das Zentrum der Preßmatrize (13) aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material (25a) einen gesonderten, gewölbten Abschnitt der TJmfangsflache des Innenrohres (11) bildet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material (25a) in gleichen Winkelabständen auf der Umfangsflache wenigstens eines Abschnittes des Innenrohres (11) angeordnet ist.

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13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie Teile zum Einstellen der Extrusionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit aufweist, mit der das gasförmige Treibmittel in den fließenden Kunststoff zu injizieren ist,
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Teile im Abstand vom Ausstoßende der Preßmatrize (13) angeordnet sind und das extrudierte Erzeugnis zur Begrenzung der Schäumzeit und der Diffusion des gasförmigen Treibmittels kühlen.

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