DE975586C - Verfahren zur Herstellung von elektrischen Leitern mit einer biegsamen Isolierung aus thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von elektrischen Leitern mit einer biegsamen Isolierung aus thermoplastischen Kunststoffen Um die Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe, z. B. Polyvinylchlorid oder Mischpolymerisate des Polyvinylchlorids, insbesondere beim nahtlosen Umspritzen von elektrischen Leitungen zu erleichtern und der Kunststoffhülle eine genügende Geschmeidigkeit zu verleihen, werden den Kunststoffmischungen Weichmacher in einer Menge von über 20''% zugesetzt. Der Weichmachergehalt setzt jedoch den Widerstand der Mischung gegen das Eindringen von Feuchtigkeit, die Standfestigkeit bei hohen Temperaturen und die elektrischen Eigenschaften der weichgemachten Mischungen gegenüber weichmacherfreien oder weichmacherarmen Kunststoffen herab. Außerdem haben die dünnsten, in der Massenfertigung herstellbaren Kunststoffschichten Wandstärken von etwa 0,3 bis o,.4 mm. Diese untere Grenze ist unter anderem durch die nicht ganz vermeidbare Exzentrizität beim Spritzen bedingt.
• Bei der Verarbeitung von halogenfreien Kunststoffen, z. B. Polystyrol, zu Isolierhüllen ergeben sich insofern Schwierigkeiten, als das Polystyrol noch weniger biegsam und noch spröder sind als die weichmacherfreien oder -armen chlorhaltigen Kunststoffmischungen, z. B. Polyvinylchlorid. Deshalb wird das Polystyrol für die Isolierung von Leitungen nur in Form von Bändern oder Fäden verwendet, die durch einen Streckprozeß biegsam gemacht worden sind, oder das Polystyrol wird aus einer Düse als weite, schlauchförmige Hülle über den Leiter gespritzt und diese Hülle danach so weit gereckt, daß sich die Hülle dicht auf den Leiter auflegt.
• Bei der Verarbeitung von Polyamiden, deren mechanische Eigenschaften ebenfalls durch einen Streekprozeß verbessert werden können, ist neben der Verwendung von gereckten Polyamidfäden ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem ein elektrischer Leiter mit einer geschlossenen Polyamidhülle umgeben und zusammen mit dieser Hülle einem Ziehprozeß unterworfen wird, um die Polyamidhülle zu recken. Ferner ist ein ähnliches Verfahren beim Aufbringen eines Lackes auf Polyvinylacetalbasis auf Leiter mit sehr kleinem Durchmesser oder von der Kreisform abweichendem Querschnitt bekanntgeworden. Auf derartige Leiter lassen sich einwandfreie und gleichmäßige Lacküberzüge nur sehr schwer aufbringen. Man geht daher von elektrischen Leitern mit für die Lackierung ausreichend großen Durchmessern aus, die nach dem Aufbringen der Lackschicht zusammen mit dieser auf den gewünschten unrunden oder kleinen runden Querschnitt heruntergewalzt bzw. gezogen werden. Derartige Walz- oder Ziehprozesse lassen sich aber nur auf solche Kunststoffe anwenden, deren plastische Eigenschaften für die Beanspruchungen des Zieh- bzw. Walzprozesses ausreichend sind, und bleiben auf geringe Verformungsgrade beschränkt, weil bei höheren Verformungsgraden die Kunststoffhülle sehr leicht zerstört wird.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Leitern, die für sich allein oder als Bestandteile von Fernsprech- oder Starkstromkabeln verwendet werden können und welche mit einer geschmeidigen, nahtlosen Hülle aus weichmacherfreiem oder -armem Kunststoff, wie Polystyrol oder Polyvinylchlorid, umgeben sind. Erfindungsgemäß wird der mit weichmacherfreiem oder -armem Kunststoff umhüllte Leiter mit einer Metallhülle bedeckt und zusammen mit dieser durch Walzen, Ziehen Hämmern oder einen sonstigen Knetprozeß gestreckt. Je nach dem Verwendungszweck kann die über dem Kunststoff angeordnete Metallhülle nach Beendigung des Verfahrens auf der Leitung verbleiben oder entfernt werden. Als Metallhülle kann beispielsweise ein nahtloses Aluminiumrohr oder ein im Spinnverfahren oder Längsbedeckungsverfahren aufgebrachter und gegebenenfalls gefalzter Blechmantel dienen. In gleicher Weise ist es auch möglich, zwei oder mehrere mit Kunststoff isolierte Leiter mit einem gemeinsamen Metallmantel zu umgeben und dann dem Streckprozeß zu unterwerfen. Als Leitermaterial wird vorteilhaft ein leicht, d. h. ohne übermäßige Beanspruchung der Isolierung verformbares Material, z. B. Weichkupfer, Aluminium, insbesondere Reinstaluminium, oder Reinzink, verwendet.
• Es ist zwar bekannt, elektrische Leitungen mit einer aus Mineralpulver bestehenden unbrennbaren Isolierhülle und einem darüberliegenden Metallmantel einem mechanischen Streckprozeß zu unterwerfen, um das Mineralpulver zu verdichten und dabei gleichzeitig die Dimensionen des Metallmantels, der Isolierhülle und des Leiters zu verringern. Das Verfahren gemäß der Erfindung dient jedoch im Gegensatz zu diesem bekannten Verfahren dazu, die mechanischen und elektrischen Eigenschaften des Isoliermaterials durch den Ziehprozeß zu verändern. Beispielsweise kann dabei ein Polystyrolpulver in biegsames Polystyrol und ein Polyvinylchloridpulver in eine gelierte Isolierhülle übergeführt werden. In beiden Fällen wird das Material also aus einem spröden in einen weichen, biegsamen Zustand gebracht.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung kann in der Weise durchgeführt werden, daß mit Hilfe einer Schneckenspritzeinrichtung aus dem Kunststoff, z. B. einem mit zo°/o Weichmacherzusatz versehenen Polyvinylchlorid, um einen massiven oder aus mehreren Einzeldrähten zusammengesetzten blanken oder auch bereits auf andere oder gleiche Weise vorisolierten Leiter eine nahtlose Hülle dicht aufgespritzt, mit einem Metallrohr umgeben und darauf Leiter, Kunststoffhülle und Metallrohr einem gemeinsamen Streekprozeß unterworfen werden. Dieser Streckprozeß kann je nach den ursprünglichen und den gewünschten Eigenschaften des Isolierstoffes in der Kälte oder auch in der Wärme durch Ziehen oder Walzen bewerkstelligt werden.
• Durch das Verfahren gemäß der Erfindung ist es beispielsweise möglich, nahtlose Polyvinylchloridhüllen mit einer Dicke von o,r mm und darunter herzustellen. Diese Hüllen können überdies noch infolge des geringen Weichmachergehaltes und der mechanischen Veränderungen wasserdichter und biegsamer sein als die üblich gespritzten Hüllen aus dem gleichen Material.
• Die Temperatur des Streckprozesses wird gemäß der Erfindung so gewählt, daß die für das Ziehen oder Walzen wesentlichen mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Härte des thermoplastischen Kunststoffes annähernd gleich denen des Leiter- und Mantelmaterials sind. Ein solcher Temperaturbereich wird sich in der Regel finden lassen, da z. B. bei Raumtemperaturen im allgemeinen das Leitermaterial härter ist als der Kunststoff, bei tieferen Temperaturen jedoch die Kunststoffe glashart werden und den Leiter an Härte wesentlich übertreffen. Es kommt also darauf an, mit der Zieh- oder Walztemperatur in die Gegend des Schnittpunktes der Härtekurven des Leitermaterials und des thermoplastischen Kunststoffes zu gehen. Dieser Bereich kann leicht dadurch ermittelt werden, daß man feststellt, bis zu welcher Temperatur herunter das Leitermaterial, z. B. Aluminium, den zu verwendenden Kunststoff und bis zu welchen abnehmenden Kältegraden der Kunststoff das Leitermaterial ritzt. Analog liegen die Verhältnisse z. B. bei Kupfer, Stahl und Glas.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch in der Weise durchgeführt werden, daß auf das Spritzen einer Isolierhülle um den Leiter von vornherein verzichtet wird und das Isoliermaterial in für Magnesia an sich bekannter Weise z. B. in Pulverform oder zu Perlen gepreßt auf den Leiter aufgebracht, unter einer äußeren Metallhülle gestreckt und dabei zu einer zusammenhängenden weichen biegsamen Isolierschicht umgewandelt wird. Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung sei wie folgt beschrieben: Ein Draht aus sehr weichem Aluminium wird mit einer Kordel aus Papier, Polystyrol, Super-Polyamid oder einem anderen geeigneten Material spiralig bewickelt oder auch mit Papierband oder einem Kunststoffgewebe hohlraumbildend oder fest umwickelt und in ein nur wenig weiteres Aluminiumrohr eingeführt. Das Einziehen eines solchen isolierten oder nur mit einem Abstandhalter umgebenen Drahtes in ein Rohr ist bis zu Längen von ioo m oder mehr ohne Schwierigkeit möglich, gegebenenfalls genügen aber auch nur einige Meter. Der verbleibende Luftzwischenraum zwischen Leiter und Mantel wird dann gegebenenfalls nach einer Vakuumtrockenbehandlung und unter Vakuum in an sich bekannter Weise mit Styrol ausgefüllt bzw. imprägniert. Durch Erwärmen des so hergestellten Kabels wird das Styrol polymerisiert, und zwar möglichst so, daß sich innerhalb der Länge keine Hohlräume bilden können, vorzugsweise also nicht zu schnell. Das Ganze wird daraufhin einem Walz- oder Ziehprozeß unterworfen, wobei das Polystyrol gegebenenfalls in einen pulverförmigen Zustand übergeführt wird und bis zum Ende der Walz- oder Ziehvorhänge pulverförmig verbleibt. Zum Schluß kann dann durch eine geeignete Wärmebehandlung, gegebenenfalls in Verbindung mit einem nochmaligen Walz- oder Streckprozeß, das Pulver in eine zusammenhängende Polystyrolschicht übergeführt werden.
• Der mechanische Streckprozeß kann auch in mehreren Abschnitten ausgeführt werden, zwischen welche ein oder mehrere Erwärmungsvorgänge eingeschaltet werden, durch welche die durch die mechanische Beanspruchung veränderte Struktur des Isoliermaterials und gegebenenfalls auch die des Leiter- und Mantelmetalls zurückgebildet wird.
• Der Metallmantel und gegebenenfalls auch der Leiter können durch eine sehr kurzzeitige Strombelastung von beispielsweise einer Sekunde Dauer, etwa mit Hochfrequenz, nach dem letzten oder vorletzten Walz- oder Ziehvorgang geglüht werden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von elektrischen Leitern mit einer biegsamen Isolierung aus thermoplastischen Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die mit weichmacherfreiem oder -armem Kunststoff umhüllte Leitung mit einer Metallhülle bedeckt und zusammen mit dieser durch Walzen, Ziehen, Hämmern oder einen sonstigen Knetprozeß gestreckt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Streckprozeß im wesentlichen bei einer Temperatur vorgenommen wird, bei der die Härte des Isoliermaterials und des Leiter- und Mantelmaterials größenordnungsmäßig gleich ist, und anschließend durch eine Wärmebehandlung die Kunststoffhülle in eine zusammenhängende, biegsame und elektrisch hochwertige Isolierhülle umgewandelt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 649 726, 664 935; britische Patentschriften Nr. 503 376, 461 236, 461 237, 4346 aus dem Jahre 1878; USA.-Patentschriften Nr. 1 992 678, 2 286 759; U 11 m a n n : »Enzyklopädie der technischen Chemie«, Bd. 2, 1928, S. 96/97; Bd. 9, 1932, S. 423; »Kunststoffe«, B. Jahrgang, igi8, S. iog.