DE4421456A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von strangförmigen Gütern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von strangförmigen Gütern, insbesondere zur Herstellung von Kabeln mit hoher Packungsdichte und vielen Applikationsmöglichkeiten, wie bspw. Aufteilungskabel und sogenannte Break-out-Kabel, bei denen einzelne Kabelelemente, bspw. Lichtwellenleiter (LWL) und Zugentlastungselemente, kanalförmig in einen gemeinsamen Stützkörper eingebracht werden. Derartige Kabel kommen z. B. bei der Verlegung im Teilnehmeranschlußbereich zum Einsatz.

Das Ummanteln bzw. Umspritzen strangförmiger Körper, bspw. elektrischer Leiter mit Hüllen aus Polyäthylen oder einem im Verarbeitungszustand plastischen Werkstoff ist schwierig, besonders dann, wenn der Durchmesser sehr klein ist. Besondere Schwierigkeiten bereitet die Umhüllung von Lichtwellenleitern, dessen Leiter sehr dünn und sehr empfindlich gegen mechanische und thermische Beanspruchungen sind. Die Hülle wird in der Regel im Spritzkopf der Presse durch das Mundstück geformt, dem der Leiter bekannterweise durch einen im Matrizenhalter gelagerten Hohldorn zugeführt wird. Der Hohldorn endet bei den bekannten Strangpressen im Spritzkopf mit einer Spitze, die durch eine entsprechende Einstellung des Hohldornes eine gewisse Strecke in den in Spritzrichtung verjüngten Düsenkanal des Mundstückes eingeschoben werden kann. Bekannt ist, daß bei Strangpressen dieser Art die Spitze des Hohldornes eine erhebliche Strecke vor der Mündung des Mundstückes endet, so daß der elektrische Leiter eine größere Strecke dem sich unter hohem Druck verformenden Kunststoff, aus dem die Umhüllung gebildet wird, ausgesetzt ist. Der Leiter wird dadurch eine längere Strecke Wirbelbewegungen direkt ausgesetzt, die durch die rasche Bewegung des zu verformenden Kunststoffes im Spritzkopf auftreten. Durch die im Spritzkopf herrschenden Drücke werden diese Wirbelbewegungen noch verstärkt. Häufig wird dadurch der Leiter in der Umhüllung exzentrisch verlagert und insbesondere bei kleinen Querschnitten, wie es bei LWL der Fall ist, so stark beansprucht, daß er reißt und neu eingefädelt werden muß. Dies hat meistens zur Folge, daß der zu verformende Kunststoff häufig durch den in der Strangpresse herrschenden hohen Druck in das nunmehr freigewordene Ende des Führungskanals der Dornspitze hineingepreßt wird und somit der gerissene Leiter nicht mehr eingefädelt werden kann. Um den Leiter neu einfädeln zu können, muß in der Regel der Spritzkopf auseinander genommen und gründlich gereinigt werden.

In der DE-PS 8 89 915 wird eine Strangpresse zum Ummanteln von Drähten und Kabeln beschrieben, bei der im Spritzkopf ein Führungsrohr angeordnet ist, das axial mit einem Hohldorn fest verbunden ist, wobei die Mantelfläche des Hohldornes und die Innenflache des Schneckenrohres gleichfalls als Schnecke ausgebildet sind. Auch bei dieser Ausführung kann nicht ausgeschlossen werden, daß es auf Grund der unterschiedlichen Strömungsturbulenzen zu einem Abreißen des zu umspritzenden strangförmigen Gutes kommt.

Ein ähnliches Prinzip wird in der DE-PS 10 16 008 beschrieben. Hier ist eine Schneckenpresse mit einem Spritzkopf ausgestattet, bei dem ein hohler Dornhalter mit einer gleichfalls hohlen Dornspitze längsverschiebbar angeordnet ist. Der Nachteil dieser Ausführung besteht darin, daß sich der Hohldorn des Spritzkopfes nicht so einstellen läßt, daß er mit der Spitze weit genug in die Extrudieröffnung der Spritzdüse hineinragt, um ein Reißen sehr dünner Drähte beim Ummanteln zu verhindern. Diese genannten Verfahren und Vorrichtungen eignen sich begrenzt nur für einen zu umhüllenden strangförmigen Körper.

Es ist auch bekannt, wenigstens zwei oder mehr Fäden Drähte oder dgl. mit einem gemeinsamen Mantel aus einer plastomeren oder elastomeren Masse zu umhüllen. Meistens umfassen solche Extrudiervorrichtungen bzw. Spritzköpfe einen oder mehrere Fließwege zum Zuführen des plastomeren oder elastomeren Materials zum Ummanteln des strangförmigen Gutes. Eine Schwierigkeit der bekannten Extrudiervorrichtungen dieser Art besteht darin, daß während des Extrudierens ein gleichbleibender Abstand zwischen den einzelnen Leitern, Fäden usw., welche ein Drahtpaar oder ein Leiterpaar, bspw. eines Telefonkabels, darstellt, nicht sicher eingehalten werden kann. Bekannt ist, daß bei Kabeln dieser Art eine Änderung des Abstandes zwischen den Leitern eine beträchtliche Änderung der Werte ihrer Kapazität hervorrufen kann, wodurch die für den Betrieb des Kabels erforderlichen elektrischen Eigenschaften nachteilig beeinflußt werden können. Bekannt ist weiterhin, daß es mit den bisher üblichen Extrudiervorrichtungen schwierig ist, bspw. Fernmeldekabel herzustellen, die optische Fasern aufweisen, welche in Kanäle eines Kunststoffträgers eingeschlossen sind. Auch hier ist es mit Komplikationen verbunden, den gewünschten Abstand zwischen den einzelnen optischen Fasern während ihres Einbettens in das ihren Träger bildenden Kunststoffmaterial einzuhalten bzw. aufrechtzuerhalten.

In der DE-OS 25 57 511 wird eine Vorrichtung zum Umhüllen von wenigstens zwei oder mehr Fäden oder Drähten mit Kunststoff beschrieben. Gemäß dieser Ausführung umfaßt eine solche Vorrichtung einen Dorn, eine Einrichtung zum Führen der getrennt angeordneten Drähte bzw. Fäden oder dgl. entlang des Dornes und eine zwischen der Führungseinrichtung angeordneten Einrichtung für das Fließen des Kunststoffmaterials. Die Führungseinrichtung weist dabei Führungskanäle auf, die am Umfang entlang des Dornes im gleichen Abstand zur Dornachse voneinander angeordnet sind. Die Fäden, Drähte oder dgl. sollen zum Zeitpunkt des Extrudierens somit in die gewünschte Lage gebracht werden, wobei auf diese Weise eine gegenseitige Annäherung derselben verhindert werden soll. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß es auch mit dieser Vorrichtung schwierig ist, einen gleichbleibenden Abstand zwischen den zu umhüllenden strangförmigen Gütern während des Extrudierens einzuhalten, insbesondere dann, wenn zunehmend eine Einbettung in das plastomere bzw. elastomere Material vorgenommen werden soll, weil die Masse das Bestreben hat, die Drähte, Fäden oder dgl. aus ihrer ursprünglichen Lage zu verdrängen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstiges Verfahren und eine einfache Vorrichtung zu schaffen, mit dem die genannten Nachteile weitestgehend vermieden werden und strangförmiges Gut, während des Extrudierens sicher geführt und im gleichmäßigen Abstand in einen gemeinsamen Träger, vorzugsweise aus Kunststoffmaterial, ohne starke Beanspruchung kanalförmig in einem Arbeitsgang eingebracht werden kann, ein Reißen desselben verhindert wird und eine Neueinfädelung des strangförmiges Gutes in den Spritzkopf optimal ohne zusätzlichen Aufwand möglich ist.

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von strangförmigen Gütern, insbesondere von bspw. Aufteilungskabeln, bei denen Übertragungselemente, wie LWL und Zugentlastungselemente in einen Stützkörper eingebracht werden.

Erfindungsgemäß werden die Übertragungselemente und Zugentlastungselemente während des Extrudierens in Kanülen zwangsgeführt und mit einem Gleitmittel benetzt, wobei die Kanülen für die Übertragungselemente zusätzlich mit einem Überdruck beaufschlagt werden, die Umhüllung der Übertragungselemente im Schlauch-, die Umhüllung der Zugentlastungselemente im Preßverfahren und die Verarbeitung des Plastwerkstoffes bei einer Massetemperatur von ca. 160-170°C und bei einem Massedruck von < 100 bar erfolgt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kanülen für die Übertragungselemente und die Zugentlastungselemente vor dem Nippel beginnend im gesamten Extruderkopf durchgehend in der Peripherie und im Zentrum der Spitze angeordnet sind, wobei die Kanülen für die Zugentlastungselemente innerhalb der Matrize enden und dabei eine Bügellänge von ca. 0,1 bis 0,5 mm aufweisen und die Kanülen für die Übertragungselemente bündig mit der Matrize abschließen oder leicht überstehen und dabei eine Bügellänge von ca. 0,1 bis 0,3 mm aufweisen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die Kanülen unterschiedliche Anschlüsse für verschiedenartige Medien, wie Füllmassen oder Luft, auf.

Die Erfindung zeichnet sich durch die in der Aufgabenstellung genannten positiven Effekte aus. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Anordnung der Kanülen eine Zwangsführung, insbesondere der LWL während des Extrudierens erfolgt, ein Reißen verhindert wird und ein evtl. notwendiges Einfädeln der zu extrudierenden Produkte ohne zusätzlichen Aufwand optimal möglich ist.

Die Erfindung soll an Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden.

Die Fig. 1 zeigt im Prinzip einen Querschnitt eines Extrudierkopfes.

Fig. 2 und 3 zeigen Kabelquerschnitte.

In einem Ausführungsbeispiel Fig. 2 soll die Herstellung eines Aufteilungskabels, bspw. mit 4 Übertragungselementen (LWL 1) und einem zentralen Zugentlastungselement 2 näher erläutert werden. Je zwei LWL 1 werden in 2 Kanäle 4 in der Peripherie eines Stützkörpers 3 eingebracht. Der Stützkörper 3 besteht bspw. aus einem Plastwerkstoff mit hoher Formstabilität, geringer Schrumpfung und hoher Flexibilität. Während der Extrusion werden die LWL 1 und die Zugentlastungselemente 2 in Kanülen 5 zwangsgeführt und mit einem Gleitmittel, das über die Kanülen 5 zugeführt wird, bspw. mit Öl, benetzt. Zur Gewährung einer konstanten Formstabilität der glasfaserführenden Segmente werden über Anschlüsse die Kanülen 5, Fig. 1 für die LWL zusätzlich mit einem leichten Überdruck, einer Stützluft, beaufschlagt. Die Umhüllung der LWL 1 in den Kanälen 4 erfolgt im Schlauchverfähren und die der Zugentlastungselemente 2 im Preßverfahren. Die Verarbeitung des Plastwerkstoffes erfolgt dabei bei einer Massetemperatur von ca. 160°-170°C bei einem Massedruck von ca. 100-110 bar.

Die Spitze 6 des Extruderkopfes besitzt in diesem Fall drei Zuführungen, bspw. aus rostfreien Edelstahlkanülen. Eine zentral gelegene Kanüle 5 zur Zwangsführung der Zugentlastung und zwei periphere diametral gegenüberliegende Kanülen 5 für die Zwangsführung von jeweils zwei LWL 1. Die Kanülen 5 sind durchgehend im Extruderkopf vor dem Nippel 7 beginnend bis zur Matrize 8 angeordnet. Die Kanüle für das Zugentlastungselement endet innerhalb der Matrize, die Kanülen für die LWL schließen mit der Matrize ab.

Die Bügellänge für die zentral gelegene Kanüle und für die peripher gelegenen Kanülen beträgt dabei ca. 0,3 mm.

In einer anderen Ausführung wird die Herstellung eines Break-out-LWL-Kabels, Fig. 3 mit z. B. 4 Schaltkabeln näher beschrieben.

Auf ein vorzugsweise nichtmetallisches Zentralelement 2, bestehend aus Glas, Glas- Harz-Verband, Plastwerkstoff oder aus einer LWL-Bündelader, wird ein strukturierter Stützkörper 3 aus Plastwerkstoff, z. B. PVC oder eine flammwidrige, halogenfreie Mischung extrudiert und gleichzeitig Übertragungselemente 1, z. B. 4 LWL-Schaltkabel in die ausgeformten kanalförmigen, in der Peripherie liegenden Segmente 9, eingelegt. Dabei werden sowohl das Zentralelement 2, das auch als Zugelement fungiert, und die in die Segmente 9 einzufahrenden LWL-Schaltkabel in Kanülen 5, Fig. 1, z. B. aus rostfreiem Edelstahl, durch den gesamten Extruderkopf geführt. Das Zentralelement 2 wird im Preßverfahren eingebracht, wobei die Kanüle innerhalb der Matrize 8 Fig. 1 endet. Die Kanülen, die die Übertragungselemente 1 enthalten, enden bündig mit der Matrize 8 Fig. 1 oder stehen leicht, z. B. < 1 mm über. Die Übertragungselemente werden dabei im Schlauchspritzverfahren eingebracht. Die Matrize weist eine Bügellänge von ca. 0,3 mm auf. Diese Kombination beider Extrusionsverfahren ermöglicht erst die Herstellung dieses Kabelaufbaus. Anstelle der LWL-Schaltkabel können als Nachrichtenübertragungselemente auch Fest-, Voll-, Hohl- und Bündeladern Anwendung finden. Die Verarbeitung des halogenfreien, flammwidrigen Plastwerkstoffes erfolgt bei einer Massetemperatur von ca. 167°C und einem Massedruck von ca. 75 bar. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern läßt sich auch auf Kabel anwenden, die eine Vielzahl von Übertragungs- sowie Zugelementen aufweisen.

Claims (3)

1. Verfahren zum Herstellen von strangförmigen Gütern, insbesondere zur Herstellung von Kabeln mit einer hohen Packungsdichte und vielen Applikationsmöglichkeiten, wie Aufteilungskabel oder Breakout-Kabel, bei denen Übertragungselemente, bspw. Lichtwellenleiter (LWL) und Zugentlastungselemente kanalförmig in einen gemeinsamen Grund- bzw. Stützkörper aus Plastwerkstoff eingebracht werden, gekennzeichnet dadurch, daß die Übertragungselemente (1) und die Zugentlastungselemente (2) während der Extrusion in Kanülen (5) zwangsgeführt und mit einem Gleitmittel benetzt werden, wobei die Kanülen (5) für die Übertragungselemente (1) zusätzlich mit einem Überdruck beaufschlagt werden, die Umhüllung der Übertragungselemente im Schlauchverfahren, die Umhüllung der Zugentlastungselemente (2) im Preßverfahren und die Verarbeitung des Plastwerkstoffes bei einer Temperatur von ca. 150°-180°C und bei einem Massedruck von ca. 70 - 110 bar erfolgt.

2. Vorrichtung zum Herstellen von strangförmigen Gütern, gekennzeichnet dadurch, daß die Kanülen (5) für die Übertragungselemente (1) und die Zugentlastungselemente (2) vor dem Nippel (7) beginnend den gesamten Extruderkopf durchgehend in der Peripherie und im Zentrum der Spitze (6) angeordnet sind, wobei die Kanülen für die Zugentlastungselemente innerhalb der Matrize (8) enden und dabei eine Bügellänge von ca. 0,1 bis 0,5 mm aufweisen und die Kanülen (5) für die Übertragungselemente (1) bündig mit der Matrize abschließen oder leicht überstehen und dabei eine Bügellänge von ca. 0,1 mm bis 0,3 mm aufweisen.

3. Vorrichtung zur Herstellung von strangförmigen Gütern nach Patentanspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Kanülen unterschiedliche Anschlüsse für verschiedenartige Medien, wie Füllmassen oder Luft aufweisen.