DE4020800A1 - Verfahren zur herstellung einer zugkraftverstaerkten kunststoffhuelle - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer zugkraftverstaerkten kunststoffhuelle

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer zugkraftverstärkten Kunststoffhülle, wobei in der Kunst­ stoffhülle zugfeste Elemente eingelagert sind.
In vielen Fällen genügt bei der Verwendung von Kunststoff als Hüllen- oder Wandungsmaterial der Festigkeitswert der meisten Kunststoffe nicht den geforderten Ansprüchen. Deshalb ist beispielsweise für Kunststoffisolierungen für elektrische und/oder optische Kabel oder Leitungen bekannt, zugfeste Elemente in die Isolierung einzulagern oder mit der Isolierung in geeigneter Form zu verbinden (DE-PS 27 40 162, DE-PS 28 18 297). Dabei wurden die zugfesten Elemente auf oder unter die Isolierung gelegt und z. B. mit der Isolierung ver­ klebt; es sind auch Verfahren bekannt, bei denen die zugfesten Elemente während der Extrusion der Isolierung zugeführt wurden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das im alllgeminen relativ aufwendige Zusammenfügen von Hülle und zugfesten Elementen wesentlich zu vereinfachen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die zugfesten Elemente in Schmelze­ form gleichzeitig mit der zur Aufnahme dieser Elemente dienenden Kunststoffhülle zu extrudieren. Als Material für diese Verstärkungs­ fäden kommen Kunststoffe mit sehr hohem Elastizitätsmodul in Frage, wie z. B. Whiskers oder kurzfaserverstärkte Thermoplaste.
Auf diese Weise können in einem Prozeß gleichzeitig Hülle und zugfeste Elemente aus einer Extrusionsvorrichtung ausgebracht werden. Entsprechende Extruder mit geeigneten Spritzköpfen sind hinreichend bekannt. Das Besondere ist in jedem Fall darin zu zu sehen, daß die Verstärkungsfäden nicht, wie bereits bekannt, als vorgefertigtes Element zugeführt und in Kunststoff eingebettet, sondern direkt im Schmelzezustand in die Matrix eingelagert werden.
In Ausgestaltung der Erfindung wird eine Ausführungsart bevor­ zugt, bei der die zugfesten Elemente aus Polymeren auf der Basis von liquid-crystal-polymeres (LCP) bestehen. Dadurch wird erreicht, daß die zugfesten Elemente in Schmelzeform gleichzeitig mit der zur Aufnahme dieser Elemente dienenden Kunststoffhülle oder -profils extrudiert werden können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird eine so zugkraft­ verstärkte Kunststoffhülle zur Herstellung von Umhüllungen für optische Glasfasern oder Kabel verwendet. Damit wird schon durch die Primärhülle eine Bewehrungsfunktion erfüllt, die es in manchen Fällen erlaubt, auf weitere Bewehrungselemente zu verzichten (Kevlar-, GFK-, Drahtbewehrung). Diese Verstärkungs­ form erlaubt es auch, für die Primärhüllen zähe oder elasti­ sche Kunststoffe mit guten Biegeeigenschaften in einem breiten Temperaturbereich zu verwenden. Als Stand der Technik werden in diesem Zusammenhang noch die US-PS 45 53 815 und 47 67 183 genannt, in denen zwar auch schon die Verwendung von zugkraft­ verstärkenden LCP′s bei optischen Kabeln, nicht aber deren gleichzeitige Extrusion betrieben werden.
Das Ergebnis der Erfindung kann noch dadurch verbessert werden, daß die Kunststoffhülle nach der Extrusion vor oder während des Aufwickelprozesses einem Torsionsvorgang unterworfen wird. Dabei wird das Extrudat bei der Extrusion gegenüber dem Spritz­ kopf verdreht. Man erhält so Hüllrohre bzw. Umhüllungen mit einer besonders guten Biegbarkeit.
Dabei kann man den Torsionsvorgang durch Einsatz von Verseil­ vorrichtungen bewirken, insbesondere auf der Basis von SZ-Verseilvorrichtungen. Bei stehendem Extrusionswerkzeug wird das Extrudat dabei dadurch tordiert, daß man den Abzug und den Aufwickler rotieren läßt und so eine wendelförmige Fadenver­ stärkung erhält, oder das Extrudat wird zwischen Spritzkopf und Aufwickler abwechselnd nach recht und nach links verdreht. Durch diese Verdrehung erhält man auch gleichzeitig eine Verseilung der Elemente, die durch den Spritzkopf in das Hüll­ rohr eingeführt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann auch das Extrusions­ werkzeug rotieren. Der Vorteil dieser Technik gegenüber der herkömmlichen Einlegung von vorgefertigten Verstärkungselementen liegt darin, daß die Zuführung des Verstärkungsmaterials sehr einfach ist, weil es keine rotierenden Ablaufstellen gibt. Die Anordnung der Verstärkungsfäden kann außerdem entsprechend den Anforderungen festgelegt werden.
Das Rohr oder die Umhüllung wird besonders steif, wenn die die Zugkraft verstärkenden Fäden weit nach außen verlagert werden und flexibler, wenn die Fäden möglichst weit nach innen positioniert sind. Mehrreihige Anordnung oder symmetrische und unsymmetrische Gruppierung der Verstärkungsfäden sind möglich.
Als Material, in das die versteiften Fäden eingebettet sind, kommen sowohl amorphe als auch teilkristalline Kunststoffe, sowie Polyblends und Co-Polymere in Frage, z. B. Polyamid, Polycarbonat, Polyester, Polymethane, Polyäthylen, Polyprophylen, Fluorkunststoffe wie PFA, ETFE, FEP usw.. Die Verstärkungsfäden müssen für manche Anwendungsfälle nicht mit der Kunststoff­ matrix fest verbunden sein, sondern lediglich einen mehr oder weniger guten Reibschluß zur Matrix aufweisen.
Eine weitere konkrete Anwendung ist bei der Herstellung von Rohren für Schrumpfschläuche möglich. In diesem Falle wird ein Rohr aus vernetzbarem Kunststoff extrudiert, dessen Wand einige solcher Verstärkungsfäden aufweist. Diese Verstärkungsfäden sind aus einem Kunststoff, der beim Umformungsprozeß des ver­ netzten Schrumpfschlauches noch eine so hohe Zugfestigkeit auf­ weist, daß der Schrumpfschlauch beim Aufweitvorgang ohne besondere verfahrenstechnischen Maßnahmen nur in radialer Richtung aufge­ weitet wird und in Längsrichtung seine Länge beibehält. Bei dieser Auslenkung werden vorzugsweise Verstärkungsfäden extrudiert, die gut mit dem Material, in dem sie eingebettet sind, verschweißen oder verkleben.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgend beschriebenen und in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine optische Bündelader,
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Kunststoffwinkelprofil und
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Flachleitung.
Bei der in Fig. 1 dargestellten optischen Bündelader 11, bei der mehrere optische Fasern 10 mit einer Überlänge <1‰ in einer Kunststoffhülle 15 angeordnet sind, handelt es sich bei dieser Kunststoffhülle um einen zugkraftverstärkten Thermoplast, in dem zugfeste Elemente in Form von Verstärkungsfäden 16 mit hoher Zugfestigkeit eingelegt sind. Die einzelnen optischen Fasern 10 sind dabei in einer Füllmasse 12 eingebettet.
Das in Fig. 2 im Querschnitt dargestellte Kunststoffwinkelprofil 25 weist an beiden Schenkeln 27 eingelegte zugfeste Elemente in Form von Verstärkungsfäden 26 auf.
Schließlich zeigt Fig. 3 im Querschnitt eine Flachleitung 31 mit optischen Fasern 30, in deren Kunststoffisolierung 35 zwischen oder neben den optischen Fasern Verstärkungselemente 36 eingelegt sind.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung einer zugkraftverstärkten Kunststoffhülle, wobei in der Kunststoffhülle zugfeste Elemente eingelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Elemente (16, 26, 36) in Schmelzeform gleichzeitig mit der zur Aufnahme dieser Elemente dienenden Kunststoffhülle oder -profils (15, 25, 35) extrudiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Elemente (16, 26, 36) aus Polymeren, auf der Basis von liquid-crystal-polymeres (LCP) bestehen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Herstellung von Umhüllungen (15, 25, 35) für optische Glasfasern (10) oder Kabel dient.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffhülle (15, 25, 35) nach der Extrusion vor oder während des Aufwickelprozesses einem Torsionsvorgang unterworfen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsvorgang durch Einsatz von Verseilvorrichtungen bewirkt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Verseilvorrichtung eine SZ-Verseilvorrichtung dient.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrusionswerkzeug rotiert.
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