DEP0000159BA - Verfahren zum Auspressen von Stangen oder zur Ummantelung von Drähten oder Kabeln oder zur Herstellung von anderen Belägen aus thermoplastischen Stoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Auspressen von thermoplastischen Werkstoffen und insbesondere auf die Herstellung von elektrischen Kabeln durch Auspressen.

Es ist bekannt, dass Stangen, isolierte Drähte, Kabel und andere mit einem Beleg versehenen Gegenstände dadurch hergestellt werden können, dass thermoplastische Stoffe bei einer erhöhten Temperatur gewünschtenfalls über einen Grundstoff, beispielsweise einen Draht, ausgepresst werden, so dass ein mit einem Belag versehener Draht o.dgl. entsteht bezw. ein Belag auf einer Unterlage aufgebracht wird. Der thermoplastische Werkstoff erhärtet durch Abkühlen. Derartige Arbeitsweisen sind mit verschiedenen Änderungen auf die Verarbeitung von thermoplasti- schen Werkstoffen anwendbar, und die Erfindung schlägt ein Verfahren unter Verwendung von thermoplastischen Werkstoffen vor, um durch Auspressen Beläge zu erzeugen, die genügend steif sind, um einer Kaltverformung durch atmosphärischen Druck zu widerstehen. Diese thermoplastischen Werkstoffe legen sich beim Abkühlen fest um das Grundmaterial.

Wenn eine verhältnismässig starke Schicht dieser Materialien in einer einzigen Lage von grösserer Stärke aufgebracht werden soll, ist es schwierig, die Entstehung von Blasen oder Hohlräumen zu vermeiden. Derartige Blasen oder Hohlräume sind besonders nachteilig, wenn ein zentraler Leitungsdraht mit einer thermoplastischen Isoliermasse von größerer Stärke versehen werden soll. Aehnliche Schwierigkeiten treten beim Auspressen dieser Materialien zu Einzelteilen auf, und in diesem Fall wird gewisse Abhilfe dadurch geschaffen dass mit dem Auspressen während der Kühlung fortgefahren wird. Eine derartige Arbeitsweise ist aber nicht anwendbar auf das Auspressen von Stangen oder mit einem Belag versehenen Drähten da dieser kontinuierlich erfolgen muß. Bei mit einem Belag versehenen Drähten kann die Schwierigkeit der Verhinderung der Hohlraumbildung oft dadurch überwunden werden, dass das thermoplastische Material in mehreren dünnen Schichten aufgebracht wird und indem es sehr langsam gekühlt wird. Diese Arbeitsweisen sind aber für die Grossfabrikation sehr umständlich.

Die Erfindung schlägt nunmehr ein Verfahren zur Herstellung von stärkeren Gegenständen vor, die frei von Blasen oder Hohlräumen sind. Die geschieht in weniger Arbeits- gängen, als es bisher möglich war, und mit einer verhältnismässig hohen Kühlungsgeschwindigkeit.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Stangen oder Belägen von Drähten oder Kabeln durch Auspressen, wobei diese eine so grosse Stärke besitzen, dass unter gewöhnlichen Herstellungsverfahren beim Abkühlen in der Masse Hohlräume zurückbleiben. Um dies zu vermeiden wird gemäss der Erfindung das thermoplastische Material in erwärmten Zustand durch einen Düse ausgepresst und dann mit Hilfe von Druckluft, Druckwasser oder einer anderen unter Druck stehenden Flüssigkeit einer starken Abkühlung unterworfen, wobei der Druch dieses Mediums ausreichend ist, um die dauernde Bildung von Hohlräumen zu vermeiden.

Die Bildung von Blasen oder Hohlräumen während des raschen Abkühlens von grösseren Querschnitten des thermoplastischen Werkstoffes ohne Anwendung von äusserem Druck ist, wie angenommen wird, auf die Bildung eines festen äusseren Filmes des thermoplastischen Werkstoffes zurückzuführen, bevor der innere Teil oder Kern der Masse festgeworden oder genügend gekühlt ist. Durch das nachfolgende Festwerden und/oder Kühlen <Nicht lesbar> findet eine Zusammenziehung statt, und wenn der äussere Film schon zu steif geworden ist, als dass er unter der Wirkung der auf ihn einwirkenden äußeren Kräfte zusammenbricht, so führt dies zur Bildung von Hohlräumen.

Bei einer Arbeitsweise zur Durchführung des den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahrens wird mit Polyäthylen als thermoplastischen Werkstoff gearbeitet, und ein Kupferdraht wird durch eine Düse gezogen, durch die auch das bei gewöhnlicher Temperatur feste Polyäthylen bei einer Temperatur von oberhalb 110° ausgepresst wird.

Wenn das Polyäthylen bei einer Temperatur verarbeitet wird, die oberhalb derjenigen liegt, bei welcher schon eine wesentliche Zersetzung stattfindet, so ist dafür zu sorgen, dass diese Temperaturspitzen nur eine kurze Zeit lang beibehalten wird, so dass der Betrag der Zersetzung zu vernachlässigen ist. Wenn der Draht durch die Düse ausgepresst wird, ist er mit einer gleichmässigen Schicht von Polyäthylen versehen, welches sich noch im wesentlichen Zustand befindet. Die Masse wird dann in einer unter Druck stehenden Kammer gekühlt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Draht mit dem Belag durch ein Druckrohr geführt wird, ddurch das auch ein Kühlmedium, wie beispielsweise Luft oder Wasser, unter Druck geleitet wird. Der mit dem Belag versehene Draht , der durch diese Kammer hindurchgegangen ist, besitzt einen gleichmässigen Belag von Polyäthylen, der frei von Hohlräumen oder Blasen ist.

Gemäss einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird eine Stange aus thermoplastischem Werkstoff dadurch hergestellt, dass das Material, wie beispielsweise Polyäthylen, durch eine Düse bei einer oberhalb des Erweichungspunktes liegenden Temperatur ausgepresst wird, worauf dann die Stange durch ein gekühltes Druckrohr geführt wird, in dem es durch Berührung mit Luft, Wasser oder einem anderen unter Druck stehenden Mittel gekühlt wird. Die Luft, das Wasser oder das andere Kühlmittel kann durch die Düse oder durch irgend eine andere Oeffnung entweichen.

Naturgemäss darf die Düse nicht auf eine Temperatur abgekühlt werden, die zu niedrig ist, um eine befriedigende Verformung durch Auspressen herbeizuführen, und es ist bisweilen zweckmässig, insbesondere wenn Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, als Kühlmedium verwendet wird und wenn die Kühlkammer nahe der Düse oder direkt anschliessend an die Düse angeordnet ist, eine entsprechende Ablenkvorrichtung vorzusehen, durch die vermieden wird, dass das kalte Wasser direkt um die Düse herumfliesst.

Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren ist anwendbar auf sämtliche thermoplastischen Werkstoffe, welche durch Auspressen verformt werden können und die durch nachfolgendes Abkühlen soweit zu einer festen Masse erhärten, dass sie nicht mehr zusammenfallen. Das Verfahren kann auf feste Polymerisate Anwendung finden, die ein hohes Molekulargewicht besitzen, aber auch auf andere synthetische Stoffe und naturgemäss auch auf natürlich vorkommende Werkstoffe. Beispiele derartiger Stoffe sind: Polyäthylen mit einem Molekulargewicht von 10.000, plastifiziertes Polyvinylchlorid, Zwischenpolymerisate von Styrol und Isobutylen, plastifiziertes Aethylzelluslose, Guttapercha und Mischungen, welche diese Stoffe enthalten. Unter verformbare Mischungen werden hierbei solche verstanden, die beim Abkühlen homogen bleiben und die nicht in eine oder mehrere feste Phasen beim Abkühlen zerfallen. Auf diese Weise entsteht z.B. beim raschen Abkühlen einer 5 bis 10 mm starken Stange ohne Anwendung von Druck ein Produkt, in dem häufig Blasen oder Hohlräume enthalten sind, die bisweilen sogar einen Durchmesser von 1 mm überschreiten.

Der mittlere Druck, welche in der Druckkühlkammer angewandt wird, hängt u.a. von der Kühlungsgeschwindigkeit, der Stärke des thermoplastischen Werkstoffes und dem Temperaturbereich ab, durch den gekühlt werden muss. Es wurden gefunden, dass, wenn Drähte mit einer Schicht von Polyäthylen von 2,5 mm Stärke bei einer Temperatur von ungefähr 120° versehen werden, der mit dem Belag versehene Draht gekühlt werden kann, ohne das Hohlräume oder Blasen in der Masse zurückbleiben, wenn der Draht mit einer Geschwindigkeit von 3 m pro Minute ddurch ein 2 1/2 mtr. langes Rohr gezogen wird, durch das kalte Luft geblasen wird. Der Luftdruck in dem Rohr beträgt 0,7 kg cm(exp)2. Es können aber auch höhere Drucke, wie beispielsweise solche von 14 kg(exp)2 angewandt werden, beispielsweise wenn ein stärkerer Belag des thermoplastischen Materials, beispielsweise ein solcher von 25 mm Stärke, angewandt wird oder wenn die Temperatur wesentlich höher ist und etwa 290° beträgt oder wenn eine rasche Kühlung mit Wasser angewandt wird. Wenn die Kammer sich direkt an die Düse anschliesst, darf der in der Kammer herrschende Druck nicht den Auspressdruck überschreiten. Bei einer Schraubpresse mag dieser Druck etwa 21 kg/cm(exp)2 betragen, jedoch kann bei Kolbenpressen auch mit höheren Druck gearbeitet werden. Bei hohen Drucken können auch hohe Kühlgeschwindigkeiten Anwendung finden.

Die Vorteile der Verhinderung von Hohlräumen in Produkten hängen von der Natur der Produkte und von dem jeweiligen Verwendungszweck ab, dem sie unterworfen werden. So besitzen beispielsweise Stangen an den Stellen, wo Hohl- räume oder Blasen in ihnen enthalten sind, eine viel geringere Festigkeit. Drähte, die in ihrem Belag derartige Hohlräume enthalten, weisen ebenfalls eine geringere Festigkeit an diesen geschwächten Stellen auf und wenn diese Drähte als Hochspannunskabel Anwendung finden, so treten häufig an den Stellen, wo sich die Einschlüsse befinden, Ionisierungen und schliesslich Durchschlägt auf.

In den folgenden Beispielen sind einige Ausführungsformen der Erfindung angegeben.

Beispiel 1

Ein Kupferdraht mit einem Durchmesser von 1,2 mm wird mit einem konzentrischen Belag aus Polyäthylen versehen. Der Gesamtdurchmesser des Drahtes, nachdem er mit dem Belag versehen ist, beträgt 7 mm. Die Herstellung dieses Isolationsbelages erfolgt in der Weise, dass der Kupferdraht mit einer Geschwindigkeit von 3 m pro Minute durch die Düse eine Schraubpresse bei einer Temperatur von 130° bewegt wird. Die erforderliche Stärke des Polyäthylenbelages wird gleichzeitig durch die Düse mit ausgepresst. An die Düse schliesst sic ein 2,4 m langes Rohr an, durch das der mit dem Belag versehene Draht hindurchgezogen wird und aus dem er durch eine entsprechend bemessene Düse an dem anderen Ende des Rohres austritt. Diesem Rohr wird gekühlte Druckluft mit einem Druck von 1,8 kg/cm(exp)2 zugeleitet, die langsam durch die Austrittsdüse entweicht. Wenn der Draht aus dem Druckrohr austritt, ist der Drahtbelag fest geworden und er ist frei von Blasen und Hohlräumen.

Vergleichsweise sei festgestellt, dass bei einem ähnlichen Arbeitsverfahren, bei welchem Luft von atmosphärischem Druck durch dass Rohr geleitet wird, lediglich zum Kühlen des Belages, in diesem Fall der fest gewordene Belag kleine Bläschen und Hohlräume enthält, insbesondere an den Teilen, wo der Belag direkt an dem Draht anliegt.

Beispiel 2

Ein Kupferdraht von 2 mm Stärke wird mit einer Belagschicht aus Guttapercha versehen, so dass der Gesamtdurchmesser 2 cm beträgt. Zu diesem Zweck wird der Draht durch die Düse einer hydraulisch betätigten Kolbenpressmaschine hindurchgeleitet, welche auf 120° erwärmt worden ist. Das Guttapercha wird durch die Düse mit einer geeigneten Geschwindigkeit ausgepresst, um auf dem Draht den Belag von dem gewünschten Durchmesser zu erhalten. Der mit dem Belag versehene Draht wird dann durch ein 6 m langes Rohr gezogen, welches Druckwasser mit einem Druck von 10,5 kg/cm(exp)2 enthält. Der Draht tritt aus der Druckkammer durch eine Stopfbuchse oder Düse an anderen Ende des Rohres aus.

Beispiel 3

Eine Mischung von 4 Gewichtsteilen Polyäthylen mit einem Molekulargewicht von 15.000 und 1 Teil Polyisobutyl mit einem mittleren Molekulargewicht von 100.000 wird ständig durch die Düse einer Schraubenpressmaschine ausgepresst, und zwar einer Temperatur von 140° C. Auf diese Weise entsteht eine Stange aus dem thermoplastischen Werkstoff mit einem Durchmesser von 1 cm. Diese Stange wird dadurch abgekühlt, dass sie durch ein sich an die Düse anschliessendes 5 m langes Rohr gezogen wird, aus dem die Stange wiederum durch eine Düse oder Stopfbuchse austritt. In dieses Rohr wird Druckluft mit einem Druck von 3,5 Atmosphären eingeleitet, die durch ein Drucksteuerventil austritt.

Claims (2)

1.) Verfahren zum Auspressen von Stangen oder zur Ummantelung von Drähten oder Kabeln zur Herstellung von anderen Belägen aus thermoplastischen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material in erhitztem Zustand durch eine Düse ausgepresst wird und dann mit Hilfe von Druckluft, Druckwasser oder einer anderen Druckflüssigkeit einer starken Kühlung unterworfen wird, wobei der Druck dieses Kühlmediums so hoch ist, dass in der Masse keine Hohlräume zurückbleiben.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck oberhalb 0,35 kg/cm(exp)2 und zweckmässig in dem Bereich von 1,4 bis 14 kg/cm(exo)2 liegt.