DE2557894A1 - METHOD AND DEVICE FOR THE MANUFACTURING OF IN PARTICULAR THIN-WALLED COVERINGS FOR STRANDED GOODS - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR THE MANUFACTURING OF IN PARTICULAR THIN-WALLED COVERINGS FOR STRANDED GOODS

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DE2557894A1 DE19752557894 DE2557894A DE2557894A1 DE 2557894 A1 DE2557894 A1 DE 2557894A1 DE 19752557894 DE19752557894 DE 19752557894 DE 2557894 A DE2557894 A DE 2557894A DE 2557894 A1 DE2557894 A1 DE 2557894A1
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Description

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte AktiengesellschaftCable and metal works Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

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11.Dez.1975December 11, 1975

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von insbesondere dünnwandigen Umhüllungen für strangförmiges GutMethod and device for the production of, in particular, thin-walled casings for strand-shaped goods

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von insbesondere dünnwandigen Umhüllungen für strangförmiges Gut durch Extrusion von unter der Einwirkung von Feuchtigkeit vernetzbaren Materialien, insbesondere auf der Basis von Thermoplasten, Elastomeren oder thermoplastischen Kautschuken.The present invention relates to a method and a device for the production of particularly thin-walled Casings for strand-like material by extrusion from below the action of moisture crosslinkable materials, in particular based on thermoplastics, elastomers or thermoplastic rubbers.

Bei der Herstellung von Umhüllungen für langgestrecktes Gut, z.B. für elektrische Kabel, Leitungen, Rohre und dgl. aus extrudierbaren Werkstoffen wird in der Regel das sogenannte Schlauchspritzen angewendet, bei dem das aus dem Ringspalt eines Spritzwerkzeuges austretende Material von seiner ursprünglichen Wanddicke auf ein Endmaß ausgezogen wird, das nur noch einem Bruchteil der Wandstärke entspricht, die auf Grund der Abmessungen des Ringspaltes zu erwarten gewesen wäre. Das starke Ausziehen des gespritzten Materials und der damit verbundene hohe Reckgrad haben zur Folge, daß die Moleküle zwangsweise in eine bestimmte Richtung, nämlich in die Spritzrichtung orientiert werden und in dieser Lage verbleiben, wenn unmittelbar nach dem Spritzen, wie es die Regel ist, die z.B. auf einen Leiter aufgebrachte Umhüllung abgekühlt wird,In the production of casings for elongated goods, e.g. for electrical cables, lines, pipes and the like extrudable materials, the so-called hose injection is usually used, in which this comes from the annular gap any material escaping from an injection molding tool differs from its original Wall thickness is extended to a final dimension that corresponds to only a fraction of the wall thickness that is on Due to the dimensions of the annular gap would have been expected. The strong pulling out of the sprayed material and the The resulting high degree of stretching means that the molecules are forced in a certain direction, namely in the Direction of spraying and remain in this position if immediately after spraying, as is the rule, the coating applied to a conductor, for example, is cooled down,

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Dieses Einfrieren eines Zwangszustandes der Moleküle ist die Ursache für das Auftreten sogenannter Orientierungsspannungen. Werden nun im Laufe des Betriebes des Kabels oder einer Leitung beispielsweise diese in der Umhüllung eingefrorenen Spannungen dadurch gelöst, daß bei erhöhten Temperaturen z.B. oberhalb des Kristallitschmelzpunktes eine Reorientierung der Moleküle erfolgt, dann führt dies bei einer Umhüllung zu einer axialen Schrumpfung des Materials und, wenn sich unter der Umhüllung ein elektrischer Leiter befindet, zu dessen Freilegung. Diese Schrumpfung in axialer Richtung kann bei solchen Materialien, die unter der Einwirkung von Feuchtigkeit vernetzbar sind, in verstärktem Maße auftreten, weil z.B. die Aufpfropfung der Silanmoleküle auf die Makromoleküle des Polyäthylens und einige störende Vorvernetzungsstellen zu einer veränderten Schmelzviskosität mit erhöhtem elastischen Anteil führen.This freezing of a constrained state of the molecules is the cause of the occurrence of so-called orientation stresses. If, in the course of the operation of the cable or a line, these are frozen in the sheath, for example Tensions are released by reorientation at elevated temperatures, e.g. above the crystallite melting point of the molecules takes place, then this leads to an axial shrinkage of the material in the case of a coating and, if so, there is an electrical conductor under the cover to expose it. This shrinkage in the axial direction can occur to a greater extent with materials that can be crosslinked under the action of moisture, because e.g. the grafting of the silane molecules onto the macromolecules of polyethylene and some disruptive pre-crosslinking points to a changed melt viscosity with increased lead elastic component.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere bd dünnwandigen Umhüllungen, wo sich dieser Schrumpfeffekt besonders bemerkbar macht, ein Verfahren zu schaffen, daß es ermöglicht, weitgehend schrumpfspannungsfrei zu extrudieren.The invention is based on the object, in particular vol thin-walled coverings, where this shrinking effect is particularly evident makes noticeable to create a process that makes it possible to extrude largely free of shrinkage stress.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung zur Herstellung von Umhüllungen für strangförmiges Gut durch Extrusion von unter der Einwirkung von Feuchtigkeit vernetzbaren Materialien dadurch gelöst, daß das schmelzflüssige Material zu einer Umhüllung mit einer Wandstärke ausgeformt wird, die höchstens 50 %, vorzugsweise 5 bis 35 % über der Dicke des Materialstromes unmittelbar am Ausgang des Spritzwerkzeuges liegt. Ein solches Ausformen, bei dem die gewünschte Wandstärke in jedem Fall größer als die Dicke des Materialstromes an der Stelle des Austrittes aus dem Spritzwerkzeug ist, läßt das Entstehen von Orientierungsspannungen nicht zu. Die Schrumpfung der auf diese Weise gefertigten insbesondere dünnwandigenThis object is achieved according to the invention for the production of casings for strand-like material by extrusion of materials crosslinkable under the action of moisture in that the molten material is formed into a casing with a wall thickness that is at most 50 %, preferably 5 to 35 % the thickness of the material flow is directly at the exit of the injection molding tool. Such a molding, in which the desired wall thickness is in any case greater than the thickness of the material flow at the point of exit from the injection molding tool, does not allow orientation stresses to arise. The shrinkage of the particularly thin-walled ones manufactured in this way

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Umhüllungen ist auf ein Minimum beschränkt.Wrapping is kept to a minimum.

In Weiterführung der Erfindung erreicht die Umhüllung die über der Dicke des Materialstromes unmittelbar am Ausgang des Spritzwerkzeuges liegende Wandstärke nach einem Aufquellen und anschließendem Ausziehen. Bei den angegebenen Werten für die Dicke des Materialstromes bzw. ausgeformter Wandstärke braucht auch nach dem Aufquellen des Materials beim Verlassen des Spritzwerkzeuges anschließend mir noch eine unwesentliche Reckung bzw. Orientierung der Makromoleküle vorgenommen zu werden. Das Material läßt sich gleichförmig spritzen und durch das Schlauchspritzverfahren satt auf den Leiter oder das Rohr aufbringen, ohne daß anschließend sxtreme Schrumpfungen zu erwarten sind.In a further development of the invention, the envelope reaches the Wall thickness above the thickness of the material flow immediately at the exit of the injection molding tool after swelling and then take off. With the specified values for the thickness of the material flow or the molded wall thickness even after the material swelled when leaving the injection molding tool, I still felt an insignificant one To be made stretching or orientation of the macromolecules. The material can be injected uniformly and through Apply the hose spraying process fully to the conductor or the pipe without expecting extreme shrinkage afterwards are.

Zur Durchführung des Verfahren nach der Erfindung ist eine Vorrichtung vorteilhaft, bei der die Weite a des Ringspaltes zwischen Mundstück und Nippel im Spritzwerkzeug 65 bis 95 %/ vorzugsweise 75 %, der Wandstärke a + χ der Umhüllung entspricht. Dieses Verhältnis von ¥eite des Ringspaltes zur gespritzten Umhüllung schafft auch bei unter der Einwirkung von Feuchtigkeit vernetzbaren Materialien ein gleichmäßiges, weitgehend schrumpfspannungsfreies Extrudat hoher Oberflächengüte.To carry out the method according to the invention, a device is advantageous in which the width a of the annular gap between the mouthpiece and the nipple in the injection molding tool corresponds to 65 to 95% / preferably 75 %, the wall thickness a + χ of the casing. This ratio of ¥ eite of the annular gap to the injection-molded envelope creates a uniform extrudate of high surface quality, largely free of shrinkage stress, even in the case of materials that can be crosslinked under the action of moisture.

Als besonders vorteilhaft hat es sich in Weiterführung der Erfindung erwiesen, wenn der im Ringspalt endende Fließkanal zwischen Mundstück und Nippel Staustufen für das schmelzflüssxge Material enthält. Diese Staustufen bewirken, daß das Fließverhalten des schmelzflüssigen Materials vor dem Austritt aus dem Ringspalt vergleichmäßigt wird, d.h. Inhomogenitäten im Materialfluß werden vermieden. Diese Vergleichmäßigung des Fließverhaltens und die Vermeidung von Inhomogenitäten im Materialfluß haben ein besonders homogenes Extrudat zur Folge.It has proven to be particularly advantageous in a continuation of the invention proven when the flow channel ending in the annular gap between the mouthpiece and nipple barrages for the molten liquid Contains material. These barrages cause the flow behavior of the molten material before it exits is evened out from the annular gap, i.e. inhomogeneities in the material flow are avoided. This equalization the flow behavior and the avoidance of inhomogeneities in the material flow result in a particularly homogeneous extrudate.

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In Weiterführung der Erfindung können die erwähnten Staustufen in Form von Absätzen im Verlaufe des Fließkanales ausgebildet sein. In gleicher Weise ist es aber auch möglich, ringförmige Wülste vorzusehen, die eine stufenweise Entspannung und Vergleichmäßigung durch Verwirbelung des Materials auf dem Wege zum Ringspalt bewirken.In a further development of the invention, the mentioned barrages can be in the form of paragraphs in the course of the flow channel be trained. In the same way, however, it is also possible to provide ring-shaped beads, one step at a time Cause relaxation and equalization by swirling the material on the way to the annular gap.

Als Basismaterial für feuchtigkeitsvernetzbare Umhüllungen können Verbindungen verwendet werden, bei denen Silan oder Silanverbindungen auf die Basismoleküle der Thermoplaste, der Elastomere oder auch der thermoplastischen Kautschuke aufgepfropft werden. Die Herstellung solcher Mischungen kann dann in der Weise erfolgen, daß in einem vorgelagerten Mischprozeß die Lösung der Vernetzungschemikalien auf dem Wege der Diffusion in das Basismaterial eingebracht wird, oder auch dadurch, daß die die Vernetzungsmittel enthaltende Lösung unmittelbar in der Verarbeitungs- und/oder Ausformvorrichtung zudosiert wird. Auf das Aufpfropfen von geeigneten Verbindungen kann jedoch verzichtet werden, wenn man bereits vorgeschlagene Materialien verwendet, die durch Anlagerung von Verbindungen, die die Silicium-Hydrid-Gruppey Si-H ein- oder mehrmals im Molekül enthalten, vernetzbar sind. Alle diese Verbindungen können dann noch mit Zusätzen versehen sein, beispielsweise um durch chemische Reaktionen innerhalb des Materials Wasser zu bilden, das unmittelbar nach dem Extrudieren die Vernetzung einleitet. Hierfür sind z.B. Zinn oder Zinkoxide geeignet.As a base material for moisture-crosslinkable coatings Compounds can be used in which silane or silane compounds act on the base molecules of the thermoplastics, the elastomers or the thermoplastic rubbers are grafted on. The manufacture of such mixtures can then take place in such a way that the crosslinking chemicals are dissolved in an upstream mixing process is introduced into the base material by diffusion, or also by the fact that the crosslinking agent containing Solution is metered directly into the processing and / or shaping device. On the grafting of suitable compounds can, however, be dispensed with if one uses materials that have already been proposed by Addition of compounds which contain the silicon hydride group Si-H one or more times in the molecule, can be crosslinked. All these compounds can then be provided with additives, for example by chemical reactions to form water within the material, which initiates crosslinking immediately after extrusion. For this are e.g. tin or zinc oxides are suitable.

Aber auch andere Zusätze, z.B, solche, die die Brennbarkeit der Mischung herabsetzen, können vorteilhafte Anwendung finden. Ebenso kann vor der Ausforrmng des Materials eine Entgasung vorgenommen werden, die überschüssiges Silan oder auch leicht flüssige Peroxid-Spaltprodukte oder auch eingeschlosseneHowever, other additives, e.g. those that reduce the flammability of the mixture, can also be used advantageously. Degassing can also take place before the material is formed be made, the excess silane or also easily liquid peroxide cleavage products or also included

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Luft aus dem Massestrom entfernt, so daß Blasenbildungen vermieden sind, die zur Störung der Qualität des gespritzten Produktes führen können.Air is removed from the mass flow so that bubble formation is avoided that can impair the quality of the injected product.

Die Erfindung sei anhand der in den Fig. 1 und 2 als Ausführungsbeispiele dargestellten Vorrichtungen näher erläutert.The invention is based on the in FIGS. 1 and 2 as exemplary embodiments illustrated devices explained in more detail.

Mit 1 ist, wie aus der Fig. 1 ersichtlich, der Mundstückhalter bezeichnet, in dessen Bohrung das Mundstück 2 angeordnet ist. In das Mundstück 2 bzw. in den Mundstückhalter 1 greift der Nippel 4 ein. Der für den Massestrom vorgesehene Ringspalt 5 zwischen Mundstückhalter 1 bzw. Mundstück 2 und Nippel 4 ist zu seinem Ende hin verjüngt und, was für die Durchführung der Erfindung wesentlich ist, mit den Staustufen 6, 7 und 8 versehen. Diese Staustufen führen dazu, daß das durchgedrückte thermoplastische oder elastomere Material in seinem Fließverhalten vergleichmäßigt wird, bevor es zur nächsten Staustufe gelangt bzw. aus dem Ringspalt 5 mit der Weite a an der Stelle 9 nach außen gedrückt wird. Diese Ausführung des Fließkanales 5 führt zu einer wesentlichen Verbesserung der Güte des extrudierten Materials.1, as can be seen from FIG. 1, denotes the mouthpiece holder, in the bore of which the mouthpiece 2 is arranged is. The nipple 4 engages in the mouthpiece 2 or in the mouthpiece holder 1. The annular gap intended for the mass flow 5 between the mouthpiece holder 1 or mouthpiece 2 and nipple 4 is tapered towards its end and what for Implementation of the invention is essential with the barrages 6, 7 and 8 provided. These barrages lead to the fact that the pressed thermoplastic or elastomeric material is evened out in its flow behavior before it is used reaches the next barrage or is pressed out of the annular gap 5 with the width a at the point 9 to the outside. This execution of the flow channel 5 leads to a significant improvement in the quality of the extruded material.

Durch die Bohrung 9 des Nippels k ist das strangförmige Gut geführt, z.B. die Ader eines Niederspannungskabels, welches mit einer Isolierung aus einem feuchtigkeitsvernetzbaren Material versehen werden soll. Das aus dem Ringspalt 5 an der Stelle 9 austretende schmelzflüssige Material 11 quillt, wie in der Fig. laverdeutlicht, zunächst auf einen Wert der z.B. allgemein ausgedrückt a + χ + y beträgt. Anschließend wird durch das durchlaufende Gut das Material 11 auf eine Wandstärke a + χ heruntergezogen, die in jedem Fall aber größer ist als die Weite a des Ringspaltes 5· Bei einer im Ausführungsbeispiel gewählten Weite a des Ringspaltes 5 vonThe strand-like material, for example the core of a low-voltage cable, which is to be provided with an insulation made of a moisture-crosslinkable material, is guided through the bore 9 of the nipple k. The molten material 11 emerging from the annular gap 5 at the point 9 swells, as illustrated in the FIG. Then the material 11 is pulled down by the passing material to a wall thickness a + χ, which is in any case greater than the width a of the annular gap 5 · With a selected in the embodiment width a of the annular gap 5 of

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z.B. 1 mm würde die gespritzte Wandstärke der Isolierung etwa 1,3 nun betragen. Bei einem solchen Vorgehen ist die gespritzte Isolierung weitgehend schrumpfspannungsfrei, so daß auch bei anschließender Erwärmung des Kabels, sei es zur Überprüfung der Schrumpfeigenschaften der Isolierung, sei es im Betrieb, nur unwesentliche Schrumpfungen auftreten. Das extrudierte Material weist damit eine hohe Qualität auf und ist auch für solche Kabel, Leitungen oder Rohre geeignet, die im Laufe des Betriebes erhöhte Temperaturen erwarten lassen.E.g. 1 mm the injected wall thickness of the insulation would now be about 1.3. With such an approach, the injection-molded insulation largely free of shrinkage stress, so that even if the cable is subsequently heated, be it to check the shrinkage properties of the insulation, be it during operation, only insignificant shrinkage occurs. The extruded material is therefore of high quality and is also suitable for cables, lines or pipes that have increased temperatures during operation can be expected.

Abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 ist in der Fig. 2 in einem Ausschnitt ein Fließkanal 12 dargestellt, der in seinem Verlauf zum Ringspalt 13 hin ringförmige Wülste Ik aufweist, die als Staustufen für das in Pfeilrichtung durchströmende schmelzflüssige Material dienen. Selbstverständlich ist es auch möglich, eine Vergleichmäßigung des Fließverhaltens dadurch zu erreichen, daß hiervon abweichende andere geeignete Vorkehrungen getroffen werden, um einen gewissen Stau im Fljeßkanal sicherzustellen.Deviating from the embodiment according to FIG. 1, a section of a flow channel 12 is shown in FIG. 2, which has annular beads Ik in its course towards the annular gap 13, which serve as barrages for the molten material flowing through in the direction of the arrow. Of course, it is also possible to make the flow behavior more uniform by taking other suitable precautions that deviate from this in order to ensure a certain back-up in the flow channel.

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Claims (1)

Kabel- und Metall werke Gutehoffnungshütte AktiengesellschaftCable and metal works Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft 2 I67 11.12.19752 I67 December 11, 1975 PatentansprücheClaims l.\ Verfahren zur Herstellung von insbesondere dünnwandigen Umhüllungen für strangförmiges Gut durch Extrusion von unter der Einwirkung von Feuchtigkeit vernetzbaren Materialien, !insbesondere auf der Basis von Thermoplasten, Elastomeren oder thermoplastischen Kautschuken, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzflüssige Material zu einer Umhüllung mit einer Wandstärke ausgeformt wird, die höchstens 50 %, vorzugsweise 5 bis 35 % über der Dicke des Materialstromes unmittelbar am Ausgang des Spritzwerkzeuges liegt.l. \ A method for the production of, in particular, thin-walled casings for strand-like material by extrusion of materials which can be crosslinked under the action of moisture, in particular on the basis of thermoplastics, elastomers or thermoplastic rubbers, characterized in that the molten material forms a casing with a wall thickness is formed, which is at most 50 %, preferably 5 to 35 % over the thickness of the material flow directly at the exit of the injection molding tool. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung die über der Dicke des Materialstromes unmittelbar am Ausgang des Spritzwerkzeuges liegende Wandstärke nach einem Aufquellen und anschließendem Ausziehen erreicht.2. The method according to claim 1, characterized in that the envelope reaches the wall thickness lying above the thickness of the material flow directly at the exit of the injection molding tool after swelling and subsequent pulling out. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite a des Ringspaltes zwischen Mundstück und Nippel im Spritzwerkzeug 65 bis 95 %, vorzugsweise 75 % der Wandstärke a + χ der Umhüllung beträgt.3. Apparatus for performing the method according to claim or 2, characterized in that the width a of the annular gap between the mouthpiece and nipple in the injection molding tool is 65 to 95 %, preferably 75 % of the wall thickness a + χ of the envelope. 709826/0886709826/0886 k. Vorrichtung nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß der im Ringspalt endende Fließkanal zwischen Mundstück und Nippel Staustufen für das schmelzflüssige Material enthält« k. Device according to claim 3i, characterized in that the flow channel ending in the annular gap between the mouthpiece and the nipple contains barrages for the molten material « 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Staustufen in Form von Absätzen im Nippel und/oder im Mundstück bzvr. Mundstückhalter ausgebildet sind.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the barrages in the form of paragraphs in the nipple and / or in the mouthpiece bzvr. Mouthpiece holders are formed. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Staustufen in Form ringförmiger Wülste auf dem Nippel und/oder dem Mundstückhalter bzw. dem Mundstück ausgebildet sind.6. Apparatus according to claim 4, characterized in that the barrages are designed in the form of annular beads on the nipple and / or the mouthpiece holder or the mouthpiece. 709826/0886709826/0886
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