DE2907312A1 - Vorrichtung zur herstellung von stranggepressten produkten - Google Patents

Vorrichtung zur herstellung von stranggepressten produkten

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DE2907312A1 DE19792907312 DE2907312A DE2907312A1 DE 2907312 A1 DE2907312 A1 DE 2907312A1 DE 19792907312 DE19792907312 DE 19792907312 DE 2907312 A DE2907312 A DE 2907312A DE 2907312 A1 DE2907312 A1 DE 2907312A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von stranggepreßten Produkten gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei der Herstellung stranggepreßter Produkte aus Polymermaterial ist es wichtig, daß man einen im Gang befindlichen Fertigungsprozeß so schnell wie möglich unterbrechen oder seine Herstellungsbedingungen ändern kann, wenn die Qualität des hergestellten Produktes nicht zufriedenstellend ist. Dadurch kann die Verschrottung größerer Mengen gefertigten Materials vermieden werden.
Wenn es sich bei dem Produkt beispielsweise um ein Hochspannungskabel handelt, bei welchem der Leiter von einer inneren leitenden Schicht (innerer Halbleiter) umgeben ist, können in ungünstigen Fällen Defekte beispielsweise in Form von Spitzen oder Rändern oder anvulkanisierten harten Partikel an der Grenzfläche zwischen der inneren leitenden Schicht und der sich daran anschließenden Isolier-
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schicht auftreten. Da derartige Defekte die elektrische Beanspruchung in der Schicht erhöhen und die Qualität des Kabels herabsetzen, ist es wichtig, daß das Aufbringen des Polymermaterials als Kabelisolierung auf der genannten Schicht unterbrochen wird, sobald derartige Defekte auftreten, bzw. daß Korrekturen in der Aufbringung der inneren leitenden Schicht vorgenommen werden. Die innere leitende Schicht wird normalerweise durch Strangpressen aufgebracht, und im Anschluß daran wird die Isolierschicht durch Strangpressen aufgebracht. Außerdem wird auf der Isolierschicht eine äußere leitende Schicht (äußerer Halbleiter) aufgebracht. Das Aufbringen der äußeren leitenden Schicht, die genau wie die innere leitende Schicht normalerweise aus einem Polymermaterial besteht, das elektrisch leitenden Kienruß enthält und daher undurchsichtig ist, erfolgt häufig dadurch, daß die Schicht im Anschluß an das Strangpressen der Isolierschicht auf die Isolierschicht durch Strangpressen aufgebracht wird. Wenn die Materialien in den leitenden Schichten und in der Isolierungsschicht vernetzbar sind, so können diese Materialien dadurch vernetzt werden, daß der Leiter mit den leitenden Schichten und der Isolierschicht unter Druck in einem Vulkanisierrohr erwärmt wird. Wenn die Materialien nicht vernetzbar sind, laufen die Leiter mit den aufgebrachten Materialien direkt zu einer Kühlvorrichtung. Wenn die äußere leitende Schicht direkt nach dem Strangpressen der Isolierschicht auf diese stranggepreßt wird, d.h. ohne daß der Leiter mit Isolierung zuvor irgendeine Vorrichtung zum Vernetzen oder zum Abkühlen der Isolierung durchlaifen ha",
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so können Defekte in der inneren leitenden Schicht nicht entdeckt werden, bevor das Kabel fertig hergestellt ist, und dann auch nur durch eine zerstörende Probe.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln, die eine fortlaufende Qualitätskontrolle während der Fertigung gestattet, insbesondere der inneren leitenden Schicht bei einem Kabel sowie auch der Isolierschicht eines Kabels hinsichtlich von Defekten in Form von Blasen und Verunreinigungen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
Voraussetzung für die Erfindung ist, daß das Material für das Innenteil, also für die Isolierschicht bei Kabeln, bei einer Temperatur, bei der das Material durch Strangpressen geformt wird, durchsichtig ist. Dies ist bei vielen bekannten und häufig verwendeten Materialien für Kabelisolierungen der Fall. In Abhängigkeit der bei der Kontrolle gemachten Beobachtungen kann der Fertigungsprozeß unterbrochen werden oder in erforderlicher Welse korrigiert werden.
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Bei der Anwendung für die oben erläuterte Kabelherstellung besteht das Charakteristische der vorliegenden Erfindung darin, daß die Strangpresse zum Formen der Isolierschicht und die Strangpresse zum Formen der äußeren leitenden Schicht durch ein Verbindungsstück miteinander verbunden sind, dessen Innenwand an der Isolierung beim Strangpressen der Isolierung anliegt und das durchsichtig ist oder mit einem Fenster zur Kontrolle der Qualität des inneren Halbleiters und/oder der Isolierung selbst versehen ist. Das Verbindungsstück, das inwendig zylindrisch oder konisch oder teilweise zylindrisch und teilweise konisch sein kann, hat einen kleinsten Innendurchmesser, der genauso groß ist wie der Außendurchmesser der Isolierschicht. Dank dieser Ausbildung ermöglicht das Verbindungsstück nicht nur eine Qualitätskontrolle sondern erfüllt auch v/eitere wichtige Aufgaben. Eine wichtige Aufgabe bei der Herstellung von Kabeln mit vernetzter Isolierung besteht darin, daß das Verbindungsstück trotz des Druckes auf das Polymermaterial im Verbindungsstück sicherstellt, daß die Isolierschicht ihre Abmessungen beibehält. Eine andere Aufgabe, deren Erfüllung sowohl bei der Herstellung von Kabeln mit vernetzter Isolierung wie bei der Herstellung von Kabeln ohne vernetzte Isolierung wichtig ist, besteht darin, daß das Verbindungsstück als Führung für den Leiter mit Isolierung dient, so daß die äußere leitende Schicht unmittelbar nach dem Formen der Isolierschicht in einer gleichmäßigen Schicht auf die Isolierschicht aufgebracht werden kann. Dies kann zu einer
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großen Raumersparnis für die Fertigungsvorrichtung führen. Eine weitere Funktion, die das Verbindungsstück unter besonderen Umständen übernehmen kann, ist die eines Vulkanisierrohres.
Die Erfindung kann bei der Herstellung von Rohren, Schläuchen und anderen Profilen durch Strangpressen eines beim Formen durchsichtigen Polymermaterials und durch ein anschließendes Strangpressen eines undurchsichtigen Polymermaterials über das erste Polymermaterial angewendet werden und ergibt auch hier die gleichen Vorteile.
Als Beispiel für geeignete Materialien für das bei der Formungstemperatur durchsichtige Innenteil können Polyäthylen und Kopolymerisat aus Äthylen und einem anderen ungesättigten Monomer, wie Äthylakrylat, Butylakrylat und Vinylazetat, genannt werden. Im Kopolymerisat beträgt das Äthylengewicht vorzugsweise mindestens 60 Prozent des Gesamtgewichtes des Äthylens und einer anderen ungesättigten Verbindung. Das Polymermaterial kann ohne Zusatz einer Substanz, die eine Vernetzung bewirkt, benutzt werden. Dabei bekommt die Isolierung thermoplastische Eigenschaften. Das Polymermaterial kann alternativ mit einem Peroxyd oder einer anderen Substanz versetzt werden, die die Fähigkeit hat, eine Vernetzung zu bewirken. Als Beispiel für geeignete Peroxyde können u.a. Di-oC-Kumylperoxyd, Di-tert.Butylperoxyd und 2,5-Dimethyl-2,5-Di(t-Butylperoxi)-Hexin-3 genannt werden. Die Menge Peroxyd beträgt zweckmäßigerweise 0,1-5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Polymer-
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material. Das Polymermaterial ist normalerweise auch mit einem Antioxidant versetzt, wie beispielsweise polymerisiertes Trimethyldihydrochinolin oderAldon-KX-Naphthylamin, zweckmäßigerweise in einer Menge von 0,5-5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Polymer.
Wenn die undurchsichtige Schicht eine elektrisch leitende Schicht ist, d.h. wenn die Vorrichtung zur Herstellung von Hochspannungskabeln verwendet wird, so kann das Polymermaterial in der Schicht u.a. aus chlorsulfoniertem Polyäthylen, das Mineralöl als Weichmacher, Kienruß leitender Art und eventuell pulverförmiges Füllmittel wie Talk enthält, ferner aus Kopolymeren aus Äthylen und Vinylazetat, die Kienruß und eventuell pulverförmiges Füllmittel wie Talk oder Kreide enthalten, bestehen. Wenn die Schicht vernetzt wird, wird außerdem ein Peroxyd beispielsweise der vorgenannten Art und in der vorgenannten Menge hinzugefügt.
Wenn die undurchsichtige Schicht eine Schutzschicht auf einem Rohr, einem Schlauch oder einem anderen Profil, wie z.B. einem Mantel, ist, die gegen den Einfluß ultravioletter Strahlen schützt, kann die Schutzschicht u.a. aus einem Polymermaterial bestehen, das einige Prozent Kienruß enthält. Das Polymermaterial selbst kann dabei von sehr verschiedener Art sein. Geeignete Materialien sind u.a. Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, chlorsulfoniertes Polyäthylen, Chloropren, Nitrilkautschuk, Polyamid und Polyuretan. Wenn die Schicht vernetzt wird, so wird ein Peroxyd
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beispielsweise der Art und in der Menge hinzugefügt, wie es vorstehend für das Polymermaterial im Innenteil beschrieben worden ist.
Das Material im durchsichtigen Teil des Verbindungsstückes kann beispielsweise Glas oder Quarz sein.
Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Herstellung eines Hochspannungskabels,
Fig. 2 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Herstellung eines Rohres, das zum Schutz gegen ultraviolette Strahlen mit einem Mantel versehen ist,
Fig. 3 eine andere Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Herstellung eines Hochspannungskabels.
In den Figuren ist die Strangpresse zum Formen des Innenteils mit 1, die Strangpresse zum Formen der undurchsichtigen Schicht mit 2 und das Verbindungsstück mit durchsichtigem Teil zur Kontrolle des mit
dem Innenteil versehenen Produktes mit 3 bezeichnet. Bei den VoriFigur^
richtungen nachYI und 2 sind sowohl das Verbindungsstück 3 wie die Strangpresse 2 räumlich so angeordnet, daß das in der Strangpresse stranggepreßte Material weder bereits vernetzt ist noch einer anderen Behandlung unterworfen wurde, wenn es das Verbindungsstück
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passiert und In die Strangpresse 2 eintritt. Bei der Vorrichtung nach Figur 3 dient das Verbindungsstück als Vulkanisierrohr, so daß das In der Strangpresse 1 stranggepreßte Material bereits vernetzt ist, wenn es in die Strangpresse 2 eintritt. Das Verbindungsstück besteht in den in Figur 1 und 2 gezeigten Beispielen aus einem etwa 5 cm langen zylindrischen Glasrohr, dessen Innendurchmesser genauso groß ist wie der Außendurchmesser des Innenteils des herzustellenden Produkts. Das Verbindungsstück ist in den gezeigten Fällen vollständig durchsichtig.
Gemäß Figur 1 wird ein Kabelleiter 4, der konventioneller Art ist und aus Kupfer oder Aluminium bestehen kann, durch die Strangpressen 1 und 2 geführt. Der Leiter ist beim Eintritt in die Strangpresse 1 mit einer stranggepreßten inneren leitenden Schicht 5 versehen. Diese besteht in dem beschriebenen Fall aus einem Kopolymer aus Äthylen und Äthylakrylat im Gewichtsverhältnis 80:20, das 40 Gewichtsteile Kienruß leitender Art und 2 Gewichtsteile Di-t-Butylperoxyd pro 100 Gewichtsteile Kopolymer enthält. Für die innere leitende Schicht können u.a. auch die Materialien verwendet werden, die oben als Beispiel für Materialien für die äußere leitende Schicht genannt wurden. Die Isolierschicht 6 des Kabels wird In der Strangpresse 1 aufgebracht. Dieselbe besteht in dem beschriebenen Fall aus LD-Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 0,2 - 20, das 2 Gewichtstelle Di-cC-Kumylperoxyd und 0,2 Gewientstelle polymerisiertes Trimethyldihydrochinolin pro 100 Gewichtsteile Polyäthylen enthält. Das Polyäthylen hat beim Strangpressen
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eine Temperatur von 1250C. In der Strangpresse 2 wird eine äußere leitende Schicht 7 aufgebracht, die in dem beschriebenen Fall aus einem Kopolymer aus Äthylen und Vinylazetat im Gewichtsverhältnis 60:40 besteht, das 30 Gewichtsteile Kienruß leitender Art und 2 Gewichtsteile Di-t-Butylperoxyd pro 1OO Gewichtsteile Kopolymer enthält. Der Kabelleiter 4 mit den Schichten 5, 6 und 7 läuft danach in das nur teilweise gezeigte Vulkanisierrohr 8, wo die Schichten 5, 6 und 7 durch Erhitzung auf ungefähr 220° C vernetzt werden, indem sie einem Druck von 1MPa ausgesetzt werden. Wenn das Polyäthylen das als Glasrohr ausgebildete Verbindungsstück 3 passiert, hat das Polyäthylen, wie aus obigem hervorgeht, eine Temperatur von 1250C und ist dann durchsichtig. Man kann daher die Qualität der inneren leitenden Schicht 5 und der Isolierung 6 laufend kontrollieren und die Produktion unterbrechen oder die Produktionsbedingungen ändern, wenn sich heraussetellt, daß in der inneren leitenden Schicht oder in der Isolierung selbst Defekte auftreten.
Figur 2 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rohres, das mit einer Schutzschicht gegen ultraviolette Strahlung versehen ist. Durch das Rohr erstreckt sich ein Dorn 9 durch die Strangpressen und 2. Das Rohr 10, das von der Strangpresse 1 gepreßt wird, besteht aus HD-Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 0,1, das 0,2 Gewichtsteile polymerisiertes Trimethyldihydrochinolin pro 100 Gewichtsteile Polyäthylen enthält. Das Polyäthylen hat beim Strangpressen eine Temperatur von 2400C. In der Strangpresse 2 wird eine Schutzschicht 11 aus HD-Polyäthylen aufgebracht, das 3 Gewichtsteile
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Kienruß und 0,2 Gewichtsteile polymerisiertes Trimethyldihydrochinolin pro 100 Gewichtsteile Polyäthylen enthält. Das aus den Schichten 10 und 11 aufgebaute Rohr läuft nach dem Formen in ein nicht gezeigtes Wasserbad mit einer Temperatur von nahezu 1000C, wo es abgekühlt wird. Wenn das Polyäthylen 10 das Verbindungsrohr passiert, hat es, wie aus obigem hervorgeht, eine Temperatur von 2400C und ist dann durchsichtig. Man kann somit die Qualität der Schicht 10 laufend kontrollieren und erforderliche Änderungen im Produktionsprozeß vornehmen.
Das Verbindungsstück 3 in den Vorrichtungen nach Figur 1 und Figur 2 kann auch konisch sein oder aus einem konischen und einem zylindrischen Teil bestehen. Der kleinste Innendurchmesser des Verbindungsstückes ist dabei genau so groß, wie der Außendurchmesser des Innenteils 6 bzw. 10 des herzustellenden Produktes. Das Verbindungsstück kann natürlich zum größeren oder kleineren Teil aus Metall und im übrigen aus einem durchsichtigen Teil bestehen. Beispielsweise kann das Verbindungsstück aus einem zylindrischen oder konischen Metallrohr bestehen, in das ein Glasfenster eingelassen ist.
In Figur 3 besteht das Verbindungsstück 3 zwischen den Strangpressen 1 und 2 aus einem Glasrohr, das zugleich als Vulkanisierrohr dient. Das Vulkanisierrohr ist von einer Strahlungsquelle 12 umgeben, die aus mehreren um das Rohr herum angeordneten Infrarotlampen mit Wolframglühfäden besteht, welche bei einer Temperatur von 2100°C
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arbeiten und dabei eine Strahlung erzeugen, deren Intensitätsmaximum bei einer Wellenlänge von 1,2 um liegt ,Der Leiter wird in der Strangpresse 1 zunächst mit einer inneren leitenden Schicht und danach mit einer Isolierschicht 6 versehen. Die Materialien für die Schichten 5 und 6 können dieselben sein, wie für die entsprechenden Schichten bei dem Hochspannungskabel, dessen Herstellung anhand von Fig. 1 beschrieben wurde. Das Polyäthylen in der Schicht 6 hat beim Strangpressen eine Temperatur von ungefähr 125°C. Wenn der Leiter 4 mit den Schichten 5 und 6 die Strahlungsquelle 12 passiert, werden die Polymere in den Schichten 5 und 6 vernetzt und danach mit Wasser oder unter Druck stehendem Gas in einem an dem linken Ende des Vulkanisierrohres 3 angeschlossenen, nicht gezeigten Kühlrohr gekühlt. Die Polymere werden im Vulkanisierrohr unter Druck gesetzt. Der Druck wird dadurch erzeugt, daß die Wärmedehnung des Polymers in Verbindung mit Druck vom Mundstück der Strangpresse 1 an dem einen Ende des Vulkanisierrohres und Druck vom Kühlmittel am anderen Ende des Vulkanisierrohres ausgenutzt wird. Dadurch, daß das Vulkanisierrohr und das Polyäthylen die kurzwellige Infrarotstrahlung bei der Formungstemperatur hindurchlassen, wird eine schnelle Erwärmung des Leiters und der inneren leitenden Schicht des Kabels erreicht, was eine schnelle Durchwärmung und eine schnelle Vernetzung des Polymers über den ganzen Querschnitt zur Folge hat.
Die äußere leitende Schicht 7, die in der Strangpresse 2 aufgebracht wird, kann aus einem Kopolymer aus Äthylen und Vinylazetat
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im Gewichtsverhältnis 60:40 bestehen, das 20 Gewichtsteile Kienruß leitender Art pro 100 Gewichtsteile Kopolymer enthält. Wenn man die Schicht vernetzen möchte, muß diese mit einem Peroxyd versetzt und in einer Heizvorrichtung erwärmt werden, die hinter der Strangpresse 2 und vor der Kühlvorrichtung in Bewegungsrichtung des Kabels angeordnet ist. Dadurch, daß das Vulkanisierrohr und auch die Isolierung 6, während diese das Vulkanisierrohr passiert, durchsichtig sind, kann die Qualität der inneren leitenden Schicht 5 und der Isolierschicht 6 laufend kontrolliert werden und die Produktion kann unterbrochen bzw. die Produktionsbedingungen können geändert werden, falls sich herausseteilen sollte, daß in einer dieser Schichten Defekte auftreten.
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Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE :■
1.! Vorrichtung zur Herstellung von stranggepreßten Produkten aus Polymermaterial mit einer Strangpresse zum Formen eines "bei der Formungstemperatur durchsichtigen Innenteils des Produkts, zum Beispiel die isolierung für einen mit einer elektrisch leitenden Schicht (innerer Halbkeiter) versehenen Kabelleiter, und mit einer Strangpresse zum Formen einer das Innenteil umgebenden undurchsichtigen Schicht, zum Beispiel eine elektrisch leitende Schicht (äußerer Halbleiter) auf einer Kabelisolierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Strangpresse (1) zum Formen des Innenteils (6, 10) und die Strangpresse (2) zum Formen der undurchsichtigen Schicht (7, 11) durch ein Verbindungsstück (3) miteinander verbunden sind, dessen Innenwand an das durchsichtige Innenteil (6, 10) beim Strangpressen desselben anliegt, und daß das Verbindungsteil (3) durchsichtig ist oder einen durchsichtigen Teil hat zur Kontrolle der Qualität des Innenteils und/oder der innerhalb des Innenteils liegenden Teile des Produkts.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (3) ein zylindrisches oder konisches durchsichtiges Rohr ist.
3«. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (3) ein Vulkanisierrohr für das durchsichtige Innenteil (6, 10) ist*
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DE19792907312 1978-03-07 1979-02-24 Vorrichtung zur herstellung von stranggepressten produkten Granted DE2907312A1 (de)

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