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Verfahren zur Herstellung poröser, dielektrisch hochwertiger Isolierungen
aus thermoplastischen Kunststoffen ThermoplastischeKunststoffe, insbesondere Polymerisate
von reinem Kohlenwasserstoffcharakter, eignen sich auf Grund ihrer hervorragenden
dielektrischen Eigenschaften sehr gut als Isoliermaterial- in der Elektrotechnik,
z. B. als Dr,ahtumhüllungs:massen, zum Bebändern von Leitungen und zur Herstellung
von Kabeln u. dgl. So gelingt es ?. B. durch Umwickeln von Drähten mit Bändern aus
Polyisobutylen, Polystyrol oder Polyäthylen eine sehr gute Isolierung zu erzielten,
insbesondere wenn die Bänder in mehreren Lagen verwendet oder wenn besondere Anordnungen
vorgesehen werden, die die Bildung von Lufträumen innerhalb der Isolierung ermöglichen.
Wenn auch die dielektrischen Eigenschaften :der mit thermoplastischen Kuniststoffen
umwickelten elektrischen Leitungen für vieleAnwendungsgebiete befriedigen, so: ist
doch eine Verbesserung der Isoliereigenschaften, z. B. durch Herabsetzung .der D:ielektrizitätskonstante
der Xuns.tstoffumhüllu:ng, erwünscht, insbesondere bei der Isolierung von Leitungen
für düe Hochfrequenztechnik.
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Es wurde nun gefunden, daß man. aus :thermoplastischen Kunststoffen
poröse elektrIische Isolkrungsmassen von: verbesserten dielektrischen Eigenschafteni
erhält, wenn man. die mit thermoplastischen Kunststoffen umhüllten Leiter der Einwirkung
von Flüssigkeitsgemnischen, bestehend aus
Lösungsmitteln für den
Kunststoff und aus, den Kunststoff nicht lösenden bzw. nur anquelilenden Flüssigkeiten,
derenSieedepunkt zweckmäßig niedriger als der Erweichung spunkt des Kunststoffes
liegt, aussetzt und dann auf Temperaturen oberhalb dies: Erweichungspunktes der
plastischen Masse erwärmt. Hierbei tritt Ausbildung von in sich geschlossenen: Zellern
mnnnerhalb der Kunststoffmasse auf, so daßeine Isolierung von schaumartiger Struktur
entsteht.
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Das Verfahren findet besonderes Interesse bei Verwendung von Pölystyrolfolien
oder -bändern als Isoliermaterial auf Leitungsdrähten, die durch diese Behandlung
dinekt auf dem Leiter in einem verhältnismäßig einfachen und kurzen Arbeitsgang
in schaumförmiges Polystyrol übergeführf werden können, wodurch .eine Verbesserung
der dielektrischen Eigenschaften und gleichzeitig eine Erhöhung der Flexibilität
und des Zusammenihaltes der Isolierung erreicht wird. Das Verfahren kann aber auch
auf andere thermoplastische Kunststoffe, z. B. plastische Massen auf Basis von,
Polyisobutylen, Polyäthylen, Polyvinylchlonid, Pö:lymethäcrylverbindungeg Polyvimyläthern:,
Polyvinyl, estern organischer Säuren, Polyamiden und Polyurethanenr, Polyvinylidenchlorid
und Polyvinylcarbazöl sowie auf .deren Mischpolymerisate oder auf Gemische verschiedener
der Polymneris-ate oder- Mischpo:l#,m-eriisate übertragen werden, wobei, ähnliche
Verbesserungen wie bei der Anwendung von Polystyrol herreicht werden. Auch an kunststoffumsprizten
oder lackierten Drähten; ist das Verfahren anwendbar.
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Zur Ausführung des Verfahrens wird z. B. ein mit Polystyrolbändern
bekebirgerBreite oder Stärke umwickelter Leiter. in einer Mischung aus einem oder
mehreren Lösungsmitteln für Polystyrol und einer oder mehreren nur quellenden bzw.
nicht lösenden Flüssigkeiten gelagert oder durch einen das Flüssi@gkeltsgemisch
enthaltenden Behälter durchgezogen und hierauf erwärmt, z. B. durch Infrarotstrahlen,
heiße Luft oder Hindurchleiten durch vorzugsweise auf etwa 95 bis 100' erwärmtes
Wasser.
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Die Auswahl der erfindungsgemäß zu verwen, elenden: Flüssigkeitsgerni:sche
hängt von den Löslichkeitseigenschaften, und dem Erweichungspu.nkt der betreffenden
Kunststoffe ab. Es eignen sich z. B. als Lösungsmittel für Pölystyrot Benzol, Toluol,
Xylol und Methylenchloriid und .als Quellmittel bzw: nicht lösende Flüssigkeiten
aliphatische Köhlenlwasserstoffe, beispielsweise Pentan' Hexan und Heptan. Esi hat
sich als vorteilhaft erwiesen, Flüssigkeitsgemische mit mehr als 30%, der, Duellmittel
bzw. der nicht lösenden Flüssigkeiten zu verwenden; doch kann auch mit anderen Mischungsverhältnissen
gearbeitet werden, da das Flüssigkeitsgemisch den. spezifischen Eigenschaften des
jeweils verwendeten Kunststoffes angepaßt werden muß.
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DIüe Dauer der Behandlung mit Odem Flüssigkeitsgemisch richtet sich
nrach der Stärke .der ursprünglich angebrachten Isolierung und beträgt zweckmäßig
etwa 15 Sek. bis mehrere Minuten. Der Schäumungsvörgang vollzieht sich meist :in,
kurzer Zeit, z. B. -innerhalb von io bis 16 Sek.
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Der Vorteil des Verfahrens beruht auf der Möglichkeit des kontinuierlichen
Ausstattens von Leitern mit einem porösen thermoplastischen Kunststoff.: Beispiel
i Man legt einen Kupferleiter, der mit 3 mm breiten und o,5 mm dicken Bändern aus
Polystyrol in 2facher Schicht umflöchten wurde, in eine Lösung, bestehend aus io
Teilen Benzol und 9o Teilen Petroläther von den Siedegrenzen 40 bis 50°, und leitet
ihn nach i2o Sek. durch ein Wasserbad von 951: Man erhält eine poröse Isolierung
auf dem Kupferleiter von hoher Flexibilität und, hervorragenden dielektnischen Eigenschaften.
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In gleicher Weise kann im . Anschluß an die Lagerung in dem Flüss:gkeitsgemisch
das Aufschäumen auch durch Infrarots:trahlung öder kurzzeitiges Erhitzen in Luft
bei i20 bis 140' durchgeführt werden.
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Beispiel, 2 Ein mit Folien aus Polyvinylchlori,d umbänderter Kupferleiter
wird in ein Gemisch aus: io Teilen Aceton und go Teilen Methylaoetat geleitet und
hierauf durch einenauf 140' gehioiiztenWärm@ekanal geführt. Man erhält eine poröse
Isoliermasse von verbesserten dielektrischen Eigenschäften ,im Vergleich zur ursprünglich
angebrachten, Isolierung aus deü Polyvinylchloridbändern. Beispiel 3 Ein Kupferdraht
mit einem Durchmesser von 2 mm wird mit einem Polystyrolfaden von einem Durchmesser
von i mm in loser Wicklung umhüllt und sodann 3 Sek. durch ein, Bad aus q.o Teilen
Methylenchlorid und 6o Teilen Petrolä.ther von den Siedegrenzen 52 bis 571 geleitet,
hierauf sofort durch einen Kanal weitergeführt, der- durch Infrarotbestrahlüng auf
etwa 95'°` geheizt ist und dann abgekühlt.
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Es entsteht unter erheblicher Volumenvergrößerung eine schaumförmige
Isolierung mit bedeutend besseren. -dielektnischen Eigenschaften, größerer Flexibilität,
Weichheit und Elastizität, als der ungeschäumte Faden sie liefert. Beis,pie1 q.
Ein Kupferleiter mit einem Durchmesser von 2 mm wird inv gekreuzter Ausführung mit
zwei Polystyrolfäden von o,8 mm Durchmesser in enger Knüpfung umflochten und hierauf
durch ein Bad, bestehend ausi 6ö Teilen Tetrachlorkohlienisto.ff und q.o Teilern
Petroläther von den Siedegrenzen 55 bis 5ö1' geleitet. Der so behandelte Draht wird
hierauf S Sek. in einem Wasserbad von 951i erwärmt, anschließend durch einen Kanal,
der durch Inrirarotstrahlung auf 95'1' geheizt ist, undsodan n durch einen Heißluftkanal
von zoo° hindurchg führt,
Es entsteht eine dichte, schaumförmige
Isolierung von hoher Flexibiliität und Weichheit, wobei gegenüber dem ungeschäumtenLeiter
eine Volumen, vergrößerung um etwa 300% erzielt wird.
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Der Leiter eignet sich vornehmlich zur Herstellung von Hochfrequenz-
und Telefonkabeln. . B e n sr p it -e 1 5 Ein Kupferleiter mit einem Durchmesser
von 1,2 mm wird mit 0,4 mm dicken, Bändern aus Polystyrol in enger Wicklung umflochten
und in eine 5ö°' warme Lösung, bestehend aus, 3o Teilen Trichloräthylen und 7o Teilen
Betrolüther von den Siedegrenzen 52 bis 57°, getaucht undl sodann 15 Sek. in Wasser
von 95'° gelagert. Es entsteht auf dem Kupferleiter eine poröse Isolierung von guter
Biegefesfigkeit und hervorragenden dielektrischen Eigenschaften. Beispiel 6 Ein
Kupferleiter wird im Spritzverfahren mit einer o,5 mm dicken Umhüllung von Polystyrol
versehen. Der die Spritzmaschine verlassende noch heiße Draht, dessen Polystyrolisolierung
eine Temperatur von, etwa 6o bis, i2o' hat, wird in ein Flüssigkeitsgemisch, bestehend
aus 2o Teilen Benzol, io Teilen Tnichloräthylen und 7o Teilen Pet:roläther von den
Siedegrenzen 6o biis 65'°', unter gleichzeitiger Einwirkung eines äußeren Überdruckes
von 2 Atm. für 5 Sek. eingebracht und! sodann -durch ein Rohr, durch welches, Wasserdampf
von i2-o'°" strömt, geleitet. Es entsteht eine homogene poröse Isolierung von guter
Biegefestnigkeit und hervorragenden dielektrischen Eigenschaften..