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Verfahren zur Herstellung dielektrisch hochwertiger Isolierungen aus
thermoplastischen Kunststoffen Das Patent 863 959 betrifft ein Verfahren zur Herstellung
dielektrisch hochwertiger Isolierungen aus thermoplastischen Kunststoffen, bei welchem
man kunststoffumhüllte Leiter der Einwirkung von Flüssigkeitsgemischen, bestehend
aus Lösungsmitteln für den Kunststoff und aus den Kunststoff nur quellenden oder
nicht lösenden Flüssigkeiten mit Siedepunkten, die zweckmäßig niedriger als der
Erweichungspunkt des Kunststoffes liegen, aussetzt und anschließend auf Temperaturen
oberhalb des Erweichungspunktes der plastischen Masse erwärmt. Hierbei wird eine
poröse Isoliermasse auf kunststoffumhüllten Leitern erzeugt.
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Es wurde nun gefunden, daß man dieses Verfahren vorteilhaft ausführen
kann, wenn man die kunststoffumhüllten Leiter der Einwirkung von feinverteilten
Flüssigkeitsgemischen, bestehend aus Lösungsmitteln für den Kunststoff und aus den
Kunststoff nicht lösenden oder nur quellenden Flüssigkeiten mit Siedepunkten, die
zweckmäßig niedriger als der Erweichungspunkt der Kunststoffe liegen, oder den Dämpfen
dieses Gemisches aussetzt
und hierauf auf' Temperaturen -oberhalb
des Erweichungspunktes der plastischen Masse erwärmt. Dieses Verfahren hat den Vorteil,
daß es in kontinuierlicher Folge an kunststoffisolierten Leitern ausgeführt werden
kann, ohne daß die Leiter durch Berührung mit Rollen und dergleichen mechanisch
beansprucht werden. Dadurch entsteht eine sehr gleichmäßige Isolierschicht auf den
Drähten bzw. Leitern.
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Man kann z. B. so verfahren, daß ein Kupferleiter, der mit Polystyrolfäden
oder einem Polystyrolband umhüllt ist, zuerst in kontinuierlicher Anordnung horizontal
durch ein Rohr geleitet wird, in welchem an einer oder mehreren Stellen eine Berieselung
oder Besprühung des Leiters-,mit den. Flüssigkeitsgemisch erfolgt. Dann führt man
anschließend den Leiter durch ein ebenfalls horizontal liegendes Rohr, durch welches
Wasserdampf. von ioo bis 300° geleitet wird. -Man kann auch den mit Kunststoffolien
oder -bändern umhüllten Leiter durch ein Rohr führen, in welchem er der Einwirkung
von Dämpfen des Flüssigkeitsgemisches ausgesetzt wird, und anschließend durch ein
zweites Rohr führen, in welchem das Aufschäumen durch Infrarotheizung oder durch
Besprühen oder Berieseln mit heißem Wasser oder einer anderen heißen, den Kunststoff
nicht lösenden Flüssigkeit oder . durch Reheizung mit heißer Luft erfolgt. .
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Man kann auch mehrere der angegebenen Maßnahmen gesondert hintereinander
durchführen. So kann z. B. der Leiter-. nach Aufschäumen seiner Isolierschicht in
Wasserdampf noch anschließend durch 'einen infrarotgeheizten oder mit Heißluft durchströmtenKanal
geführt werden. DieseArbeitsweise hat den Vorteil, -däß° hierbei eine Durchtrocknung
b:zw. eine Befreiung der porösen Schicht von oberflächlich anhaftendem Wasser gewährleistef
ist.
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Bei Ausführung des Verfahrens kann man auch von kunststoffumhüllten
Leitern ausgehen, die eine dichte Hülle eines Kunststoffes besitzen, welche durch
Umspritzen der Leiter, z. B. in einer Schneckenspritzmaschine, erzeugt wurde. Es
können außerdem auch Leiter Verwendung finden, die unter der" Kunststoffhülle eine
Isolierung aus Papier, Baumwollfäden und dergleichen haben. Es ist vorteilhaft,
bei diesen dicht mit Kunststoff umhüllten Leitern, die Kunststoffhülle durch Perforieren,
Durchstechen, Durchbohren oder durch Anbrngung wendelartiger Einschnitte und dergleichen
an einzelnen Stellen mit Löchern oder Unterbrechungen zu versehen, wodurch die Einwirkung
des Flüssigkeitsgemisches, dem dieKunststoffisolierung ,beder Durchführung des Verfahrens
ausgesetzt wird, auch von der Unterseite.her erfolgen kann.
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Das Verfahren ist besonders für das Aufschäumen von Pölystyrolisolierungen
bedeutungsvoll. Kompaktes Polystyrol- liefert in Schichtdicken von etwa
0,5 bis 45 mm eine Isolierung, die hei Biegebeanspruchung infolge der Sprödigkeit
des Materials bricht und aus diesem Grund in der Praxis nicht .I verwendet werden
kann. Eine Polystyrolhülle von j größerer Schichtdicke, z. B. von 2 inm, ist bereits
so starr und unbeweglich, daß der damit isolierte Leiter nicht aufgewickelt werden
kann. Durch Aufschäumung dieser zweckmäßig durch Spritzen hergestellten Polystyrolsolierungen
`werden nun aber die Leiter mit einer elastischen Isoliermasse versehen, welche
einer Biegebeanspruchung bis zu i 8o° gewachsen ist. Gleichzeitig tritt eine bedeutende
Verbesserung der dielektrischen Eigenschaften ein. Die mit dem porösen Kunststoff
umhüllten Leiter .können gegebenenfalls auch noch eine Außenschicht aus einem anderen
Material, z. B. eine Umbänderung mit leinölgetränkter Baumwolle, eine Uinklöppelung
mit Zellwolle, eine Metallbewehrung oder eine Umhüllung mit beliebigen Folien, z.
B. aus Kunststoffen, Metallen, Celluloseliydrat und dergleichen, erhalten.
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Die poröse Isolierung kann auch so ausgebildet werden, daß sie bloß
als sogenannter Abstandshalter wirkt. In diesem Fall kann der Leiter dann nachträglich
mit einer ungeschäumten Kunststoffolie umhüllt werden und so zum Aufbau von Kabeln
Verwendung finden. Beispiel i Ein Kupferdraht mit einem Durchmesser von 2 mm wird
mit einem Polystyrolfaden von 1,5 mm Durchmesser in einem Abstand von 3 mm umwickelt
und dann kontinuierlich in horizontaler Richtung- durch ein Rohr geleitet, in welchem
auf den Leiter an zehn Stellen gleichzeitig ein Flüssigkeitsgemisch aus 4o Teilen
Methylenchlorid und 6o Teilen Petroläther von den Siedegrenzen 52 bis 57° gerieselt
wird. Nach dem Verlassen des Rohrs wird der Leiter durch ein zweites Rohr geführt,
in welchem aus 2o Öffnungen auf ihn Wasser von go° niederrieselt. Dann wird er durch
ein drittes Rohr geführt, durch das.Heißluft von 70° ihm mit schwachem Druck en.tgegengeblasen
wird. Nach dem Verlassen dieses dritten Rohrs wird - der Leiter aufgewickelt. Man
erhält auf dem Leiter eine poröse Isolierschicht von hochwertigen dielektrischen
Eigenschäften, wobei eine Volumenvergrößerung gegenüber dem ursprünglichen Polystyrolfaden
um das 3fache erzielt und gleichzeitig die Weichheit und Elastizität der Kunststoffmasse
erhöht wird. Beispiel 2 Ein Kupferleiter mit einem Durchmesser von 3 mm wird in
gekreuzter Ausführung mit 2 Polystyrolfäden (Durchmesser i mm) in sehr enger Knüpfung
(Abstand zwischen parallel liegenden Fäden etwa 2 mm) umflochten und hierauf in
vertikaler Richtung durch ein Rohr geleitet, in welchem er an etwa ?o Stellen allseitig
mit einem Flüssigkeitsgemisch aus 55 Teilen Tetrachlorkohlenstoff und 45 Teilen
Petroläther von den Siedegrenzen 55 bis 6o° bespritzt wird. Nach Verlassen dieses
Rohrs wird er durch ein zweites Rohr geführt, in welchem an etwa 2o Stellen allseitig
Wasserdampf von i io° eingeb:lasen wird. Anschließend wird beim Durchgang durch
ein drittes Rohr, das durch Infrarotstrahlen auf g5° aufgeheizt ist, das anhaftende
Wasser
entfernt und der Leiter aufgewickelt. Der Durchgang des Leiters erfolgt mit einer
Geschwindigkeit von etwa 5 m pro Minute. Man erhält schließlich eine geschlossene,
poröse Kunststoffumhüllung von hochwertigen dielektrischen Eigenschaften auf dem
Leiter, die durch gute Weichheit und Flexibilität ausgezeichnet ist. , Beispiel
3 Ein Kupferleiter von 2 mm Durchmesser wird mit einem Polystyrolband von o,6 mm
Dicke umhüllt und 5 Sekunden der Einwirkung eines fein zerstäubten Gemisches aus
25 Teilen Methylenchlorid, 2o Teilen Tetrachlorkohlenstoff, 5 Teilen Benzol und
5o Teilen Petroläther von den Siedegrenzen .45 bis 5o0 ausgesetzt und hierauf durch
ein Rohr geleitet, in welchem aus Düsen Wasserdampf Voll 12o0 auf ihn geblasen wird.
Man führt ihn dann durch einen Heißlufttrockenkanal von iio° und läßt hierauf abkühlen.
Die Arbeitsweise wird kontinuierlich ausgeführt. Man erhält eine schaumförmige Isolierung
von guten dielektrischen und mechanischen Eigenschaften. Beispiel .I Ein Kupferleiter
von 1,2 mm Durchmesser wird mit Polystyrolfäden von etwa i mm Durchmesser in enger
Wicklung umgeben und sodann mit einem DampfgCmisch aus 2o Teilen Methylenchlorid
und 8o Teilen Petroläther von den Siedegrenzen .a.5 bis 5o0 bei einem Druck von
mehr als i Atmosphäre behandelt und anschließend durch einen Kanal, der mit Infrarotlainpen
auf 150' geheizt ist, geführt. Es entsteht unter etwa 3facher Vergrößerung des Volumens
des ursprünglichen Polystyroldrahtes eine poröse Isoliermasse von sehr guter Biegefestigkeit
und ausgezeichneten dielektrischen Eigenschaften. Beispiel 5 Ein Kupferleiter von
1,2 mm Durchmesser wird durch mehrmaliges Tauchen in eine Lösung, bestehend aus
6o Teilen Polystyrol und 4.o Teilen Benzol und Zwischentrocknung bei 9o0 nach jedem
Tauchvorgang mit einem lackartigen Überzug von Polystyrol mit einer Schichtdicke
von 0,3 mm versehen und anschließend mit einem Gemisch, bestellend aus 32
Teilen Methylenchlorid, 5 Teilen Benzol und 6o Teilen Petroläther von den Siedegrenzen
5 5 bis 60', berieselt, hierauf durch ein Rohr geführt, das von Wasserdampf
von 12o° durchströmt wird, und nach dem Verlassen dieses Rohrs durch Entgegenblasen
von 5o0 warmer Luft von äußerlich anhaftendem Wasser befreit. Es entsteht eine Isolierung
von etwa 1,4. mm Stärke mit sehr guten dielektrischen Eigenschaften und guter Biegetestigkeit.
Der isolierte Draht wird mit einer Umklöppelung aus Metallfäden umgeben, um welche
anschließend ein Gemisch aus 6o Teilen Polyvinylchlorid und 4o Teilen Dioctylphthalat
und o,5 Teilen Ruß auf der Schneckenspritzmaschine gespritzt wird. Durch die Metallfädenumflechtung
und den Kunststoffmantel wird ein gegen mechanische Beanspruchungen sehr widerstandsfähiges
Kabel erhalten.
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Beispiel 6 Ein Kupferleiter von i,5 mm Durchmesser wird in einer Schneckenspritzmaschine
bei 14.o bis 19o° mit einem allseitigen Überzug von Polystyrol versehen und der
noch warme Leiter kurz nach dem `'erlassen der Spritzmaschine mit einem Flüssigkeitsgemisch,
bestehend aus d.o Teilen Methylenchlorid und 6o Teilen Petroläther von den Siedegrenzen
6o bis 65°, berieselt. Dann wird der Leiter durch ein Rohr, durch welches Wasserdampf
von 1200 strömt, geführt und anschließend durch Entgegenblasen von 50° warmer Luft
getrocknet. Es entsteht eine poröse Isolierschicht von ausgezeichneten dielektrischen
Eigenschaften.
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Beispiel 7 Ein Kupferleiter von 2 mm Durchmesser wird mit einem Poly
styrolband von o,6 mm Stärke und 5 mm Breite in einem Abstand von etwa ..1. mm umwickelt
und hierauf durch ein Rohr geleitet, in welchem sich ein dampfförmiges Gemisch aus
3o Teilen Methylenchlorid, io Teilen Tetrachlorkohlenstoff und 6o Teilen Petroläther
von den Siedegrenzen 52 bis 580 bei einer Temperatur von 70° befindet, wobei dafür
Sorge getragen wird, daß der Druck der Dampfmischung größer als i Atmosphäre ist.
Der Draht wird mit einer derartigen Geschwindigkeit durchgeführt, daß er etwa i
bis 2 Sekunden der Einwirkung des dampfförmigen Gemisches ausgesetzt ist. Nach dem
Verlassen dieses Rohrs wird der Leiter durch ein mit Infrarotstrahlen ausgestattetes
Rohr, dessen Temperatur 950 beträgt, geführt. Man erhält eine poröse Isolierung
von guten dielektrischen Eigenschaften und guter Biegefestigkeit. Beispiel 8 Ein
Kupferdraht von 1,2 mm Durchmesser wird mit einem Polystyrolfaden von 2 mm Durchmesser
in einem Abstand von .4 mm umwickelt und dann in horizontaler Richtung durch ein
Rohr geleitet, in welchem auf den Leiter an fünf Stellen gleichzeitig ein 6o0 warmes
Flüssigkeitsgemisch aus 3o Teilen Trichloräthylen, io Teilen Benzol und 6o Teilen
Petroläther von den Siedegrenzen 52 bis 570 niederrieselt. Nach dem Verlassen dieses
Rohrs wird der Leiter durch ein zweites Rohr geführt, durch welches Wasserdampf
von 120' strömt. Dann wird er durch Entgegenblasen von 5o0 warmer Luft getrocknet
und abkühlen gelassen. Man erhält auf dem Leiter eine poröse, hochwertige Isolierschicht.
Beispiel 9 Ein Kupferdraht von 1,2 mm Durchmesser wird unter Verwendung einer etwa
6o°/oigen Lösung von Polystyrol in Benzol mit. einer Lackierung von o,4 mm Stärke
versehen und durch ein Rohr geleitet, in welchem an zehn Stellen ein Gemisch aus
q.o Teilen Tetrachlorkohlenstoff und 6o Teilen Petroläther von den Siedegrenzen
52 bis 570 niederrieselt.
Nach Verlassen dieses Rohrs wird der Leiter
durch ein zweites Rohr geführt, in welchem an 2o Stellen durch kleine Düsenöffnungen
Wasser von 95° auf den Leiter fließt. Anschließend wird durch EntgegMblasen von
Heißluft getrocknet. Man erhält eine poröse Isolierung von guten mechanischen und
dielektrischen Eigenschaften.
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Beispiel io Ein Kupferleiter von 2 mm Durchmesser wird mit 0,4 mm
starken und 3 mm breiten Bändern aus Polymethacrylsäuremethylester in enger Wicklung
umgeben und hierauf durch ein Rohr geführt, in welchem auf den Leiter an zehn Stellen
ein Gemisch aus 3o Teilen Methylenchlorid, io Teilen Benzol und 6o Teilen Petroläther
von den Siedegrenzen 55 bis 6o° aus kleinen Düsen rieselt. Nach Verlassen dieses
Rohrs wird der Leiter durch ein zweites, mit Wasserdampf von i2o° durchströmtes
Rohr geführt und hierauf durch Entgegenblasen von Heißluft getrocknet. Man erhält
eine poröse Isolierung von guten mechanischen und dielektrischen Eigenschaften.