DEP0052329DA - Verfahren zum Vulkanisieren von Gummiisolierungen elektrischer Leitungen - Google Patents

Description

Es ist bekannt, natürlichen und künstlichen Kautschuk, in der Regel mit Zusatz von Füllstoffen wie Talkum, Kreide, Kaolin usw., mit geringen Mengen von fein verteiltem Schwefel zu mischen und dann durch Erhitzen zu vulkanisieren. Erst dadurch erhalten die Mischungen die mechanischen Eigenschaften Festigkeit, Elastizität und Dehnung, die für Gummi kennzeichnend sind. Solche vulkanisierten Gummimischungen sind auch elektrisch hochwertige Isoliermittel und werden daher in ausgedehntem Maße zur Herstellung von Isolierhüllen auf blanken Leitern, also zur Herstellung elektrischer Leitungen, verwendet.

Das Vulkanisieren erfolgt durch Erwärmen der in unvulkanisiertem Zustande auf den Leiter gebrachten Isolierhüllen. Die Wirkungen der Wärme besteht im wesentlichen darin, dass die Kautschukmoleküle mit dem Schwefel eine chemische Bindung eingehen und miteinander vernetzen, und dass dadurch eine von dem bloßen Gemisch grundsätzlich abweichende Struktur geschaffen wird, welche die Isolierhüllen gegen mechanische Einwirkungen widerstandsfähig macht und ihr gleichzeitig die elektrischen Eigenschaften verleiht, die von einer isolierten Leitung verlangt werden.

Es ist weiter bekannt, die Erwärmung in sogenannten Vulkanisierkesseln vorzunehmen, welche mit Dampf oder elektrisch durch Stromwärme geheizt werden. Ein grundsätzlicher Nachteil dieser Einrichtungen besteht darin, dass die zur Vulkanisation erforderliche Wärme den Isolierhüllen von außen zugeführt wird. Die äußeren Schichten der Hülle werden daher zuerst erhitzt und damit auch zuerst vulkanisiert. Bei der geringen Wärmeleitfähigkeit der Gummimischungen kann die Wärme erst dann auch in die innerern Schichten bis zum Leiter langsam eindringen. Die Folge davon sind, insbesondere bei dicken Isolierhüllen, ungleichmäßige Vulkanisation und starke Schwankungen der mechanischen und elektrischen Eigenschaften in den einzelnen Schichten.

Die Erfindung vermeidet diesen nachteil. Sie besteht darin, dass die Wärme der zu vulkanisierenden Gummihülle von außen zugeführt, sondern in der Hülle selbst, und zwar in ihrem gesamten Querschnitt gleichzeitig und gleichmäßig, erzeugt wird. Dies geschieht gemäß der Erfindung dadurch, dass die auf den Leiter aufgepresste oder aufgespritzte Gummihülle der Einwirkung eines hochfrequenten elektrischen Feldes ausgesetzt wird. Ein solches verursacht in der Gummimischung elektrische Verluste, die in Wärme umgesetzt werden. Dadurch wird die zur Vulkanisation erforderliche Temperaturerhöhung bewirkt.

Die Schnelligkeit der Temperatursteigerung und die Endtemperatur lassen sich durch Änderung der Frequenz und der Felddichte leicht und beliebig regeln und einstellen, so dass die jeweils günstigste Vulkanisationstemperatur, z.B. zwischen 130 und 140°C, mit einfachen Mitteln erreichbar ist und konstant gehalten werden kann.

Da die Energie des Hochfrequenzfeldes nur in der Isolierhülle in Wärme umgesetzt wird, arbeitet das Verfahren mit einem sehr hohen thermischen Wirkungsgrad, im Gegensatz zu den bekannten Vulkanisierungseinrichtungen, bei denen nur ein geringer Teil der von den Heizkörpern abgegebenen Wärme von der zu vulkanisierenden Hülle aufgenommen werden kann.

Die Abbildung 1 zeigt eine Einrichtung zum Ausüben des Verfahrens gemäß der Erfindung, 4 ist der blanke Leiter einer dielektrischen Leitung, der mit einer Isolierhülle 5 aus einer unvulkanisierten Gummimischung bedeckt ist. Die Leitung wird durch einen, sie rohrförmig umgebenden Metallzylinder 6 fortlaufend hindurchgezogen.

Der Leiter 4 und der Metallzylinder 6 liegen an einer Hochfrequenzquelle 7, z.B. einem Röhrengenerator bekannter Ausführung. Das zwischen dem Leiter 4 und dem Rohr 6 herrschende hochfrequente Wechselfeld bewirkt die Erhitzung der Isolierhülle 5 und damit die Vulkanisation.

Eine zweite Ausführungsform für die Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung zeigt Abbildung 2. Der Hochfrequenzgenerator 7 ist an die beiden die leitung konzentrisch umgebenden zylindrischen Metallelektroden 8 und 9 angeschlossen. Das Hochfrequenzfeld geht von einer dieser Elektroden, z.B. 8, aus, durchsetzt die Isolierhülle, verläuft in dem Leiter zu der zweiten Elektrode 9 und durchsetzt dabei die Isolierhülle 5 ein zweites Mal.

Gibt man den Elektroden 8 und 9 die in Abbildung 3 dargestellte Querschnittsform, so können mehrere Leitungen, z.B. vier, gleichzeitig der Wirkung des Hochfrequenzfeldes ausgesetzt und vulkanisiert werden.

Das Verfahren wird zweckentsprechend so ausgeübt, dass der in bekannter Weise auf einer Spritzpresse mit einer unvulkanisierten Gummihülle versehene Draht unmittelbar nach dem Verlassen der Presse durch das Hochfrequenzfeld hindurchgezogen und dann vulkanisiert in bekannter Weise auf eine Aufnahmetrommel für den fertigen Draht aufgewickelt wird. Die leitung verlässt die Presse mit einer Temperatur von etwa 50 bis 70°, so dass das Hochfrequenzfeld nur ei- ne Temperaturerhöhung um etwa 60 bis 80°C zu bewirken hat, um die Hülle auf die Vulkanisierungstemperatur von beispielsweise 140°C zu bringen. Auch durch diese Maßnahme, die mit dem bisher bekannten Verfahren nicht durchführbar ist, wird der Aufwand an Wärme verringert und damit eine größere Wirtschaftlichkeit erzielt.

Es hat sich ferner als recht vorteilhaft erwiesen, die bei der bisher allgemein üblichen Vulkanisierung angewandte Maßnahme, mechanischen oder aerodynamischen Druck oder auch Überdruck anzuwenden, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu benutzen. Dabei werden zweckmäßig die Elektroden für die Hochfrequenz in Form von profilierten Walzen oder profilierten Platten eines Raupenabzuges ausgebildet, und zwar derart, dass das Profil der Walzen bzw. Platten etwas kleiner ist als der äußere Durchmesser der zu vulkanisierenden Gummihülle, sodass beim Hindurchgehen durch das Profil die letztere mechanisch zusammengepresst wird. Eine weitere Möglichkeit, unter Druck zu vulkanisieren, besteht darin, dass das Innere der in den Abbildungen 1, 2 und 3 dargestellten Hochfrequenzelektroden mit Luft von Athmosphärendruck oder sogar Überdruck gefüllt wird, wobei die Enden der Elektroden durch elektrisch isolierende Labyrinthdichtungen das Entweichen der Druckluft verhindern.

Um zu vermeiden, dass die aus einer Spritzpresse warm herauskommende Gummihülle sich an der Oberfläche abkühlt und zum Vulkanisieren erst wieder erwärmt werden muss, ist es vorteilhaft, bereits von außen Wärme zuzuführen. Dies kann dadurch geschehen, dass die zur Verwendung kommende Druckluft vorher erhitzt wird.

Claims (7)

1. Verfahren zum Vulkanisieren von Gummiisolierungen elektrischer Leitungen, dadurch gekennze3ichnet, dass die unvulkanisierte Gummihülle der Leitung der Wirkung eines hochfrequenten elektrischen Feldes ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung fortlaufend durch ein hochfrequentes elektrisches Feld hindurchgezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das hochfrequente Feld zwischen dem Leiter als einer Elektrode und einen ihn konzentrisch umgebenden Metallzylinder als zweiter Elektrode erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung nacheinander durch zwei sie konzentrisch umgebenden Elektroden gezogen wird, so dass das hochfrequente elektrische Feld von der einen Elektrode durch die Isolierhülle, dann durch den Leiter und dann ein zweites mal durch die Isolierhülle zur zweiten Elektrode verläuft.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leitungen gleichzeitig durch die Elektroden hindurchgezogen werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung unter Anwendung von mechanischem oder aerodynamischen Druck oder Überdruck erfolgt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass während der Hochfrequenzerwärmung Wärme noch zusätzlich von außen zugeführt wird.