DEP0052329DA

DEP0052329DA - Process for vulcanizing rubber insulation of electrical lines

Info

Publication number: DEP0052329DA
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing. Mannheim Heitzmann
Original assignee: Vereinigte Deutsche Metallwerke AG, Frankfurt/M
Publication date: 1950-12-21

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.It is known that natural and synthetic rubber, usually with the addition of fillers such as talc, chalk, kaolin, etc., can be mixed with small amounts of finely divided sulfur and then vulcanized by heating. Only then do the compounds acquire the mechanical properties of strength, elasticity and elongation that are characteristic of rubber. Such vulcanized rubber compounds are also electrically high-quality insulating materials and are therefore used extensively for the production of insulating sleeves on bare conductors, i.e. for the production of electrical lines.

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.Vulcanization is carried out by heating the insulating sheaths that are attached to the conductor in the unvulcanized state. The main effect of the heat is that the rubber molecules enter into a chemical bond with the sulfur and cross-link with one another, and that this creates a structure that is fundamentally different from the mere mixture, which makes the insulating sheaths resistant to mechanical effects and, at the same time, the electrical ones Gives properties that are required of an insulated line.

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.It is also known to carry out the heating in so-called vulcanizing kettles, which are heated with steam or electrically using current heat. A fundamental disadvantage of these facilities is that the The heat required for vulcanization is supplied to the insulating sleeves from the outside. The outer layers of the shell are therefore first heated and therefore also vulcanized first. Given the low thermal conductivity of rubber compounds, the heat can only then slowly penetrate into the inner layers up to the conductor. This results in uneven vulcanization and strong fluctuations in the mechanical and electrical properties in the individual layers, especially in the case of thick insulating sheaths.

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.The invention avoids this disadvantage. It consists in the fact that the heat of the rubber cover to be vulcanized is supplied from the outside, but is generated in the cover itself, in its entire cross-section at the same time and evenly. According to the invention, this takes place in that the rubber sleeve pressed or sprayed onto the conductor is exposed to the action of a high-frequency electrical field. This causes electrical losses in the rubber compound, which are converted into heat. This causes the temperature increase required for vulcanization.

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.The speed of the temperature increase and the final temperature can be easily regulated and adjusted as required by changing the frequency and the field density, so that the most favorable vulcanization temperature, e.g. between 130 and 140 ° C, can be achieved with simple means and kept constant.

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.Since the energy of the high-frequency field is only converted into heat in the insulating sleeve, the process works with a very high thermal efficiency, in contrast to the known vulcanization devices, in which only a small part of the heat given off by the radiators is from the shell to be vulcanized can be added.

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.Figure 1 shows a device for practicing the method according to the invention, 4 is the bare conductor of a dielectric line which is covered with an insulating sheath 5 made of an unvulcanized rubber compound. The line is continuously pulled through a metal cylinder 6 surrounding it in a tubular shape.

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.The conductor 4 and the metal cylinder 6 are connected to a high frequency source 7, for example a tube generator of known design. The high-frequency alternating field prevailing between the conductor 4 and the tube 6 causes the insulating sheath 5 to be heated and thus vulcanization.

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.A second embodiment for carrying out the method according to the invention is shown in FIG. 2. The high-frequency generator 7 is connected to the two cylindrical metal electrodes 8 and 9 concentrically surrounding the line. The high-frequency field emanates from one of these electrodes, e.g. 8, penetrates the insulating sheath, runs in the conductor to the second electrode 9 and in doing so penetrates the insulating sheath 5 a second time.

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.If the electrodes 8 and 9 are given the cross-sectional shape shown in Figure 3, several lines, e.g. four, can be exposed to the effect of the high-frequency field and vulcanized at the same time.

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.The method is appropriately carried out in such a way that the wire, provided in a known manner with an unvulcanized rubber sleeve on an injection press, is pulled through the high-frequency field immediately after leaving the press and then wound up in a known manner on a take-up drum for the finished wire. The line leaves the press at a temperature of around 50 to 70 °, so that the high-frequency field is only ne has to bring about a temperature increase of about 60 to 80 ° C in order to bring the shell to the vulcanization temperature of 140 ° C, for example. This measure, too, which cannot be carried out with the previously known method, reduces the amount of heat required and thus makes it more economical.

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.Furthermore, it has proven to be quite advantageous to use the measure used in vulcanization, mechanical or aerodynamic pressure or also overpressure, which has been generally used up to now, in the method according to the invention. The electrodes for the high frequency are expediently designed in the form of profiled rollers or profiled plates of a caterpillar haul-off in such a way that the profile of the rollers or plates is slightly smaller than the outer diameter of the rubber cover to be vulcanized, so that when going through the profile the latter is mechanically compressed. Another possibility of vulcanizing under pressure is that the interior of the high-frequency electrodes shown in Figures 1, 2 and 3 is filled with air at atmospheric pressure or even overpressure, with the ends of the electrodes preventing the compressed air from escaping by means of electrically insulating labyrinth seals .

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.In order to avoid that the warm rubber sleeve coming out of a transfer press cools down on the surface and has to be heated again for vulcanization, it is advantageous to supply heat from the outside. This can be done by heating the compressed air that is to be used beforehand.

Claims

1. Process for vulcanizing rubber insulation of electrical cables, characterized in that the unvulcanized rubber sheath of the cable is exposed to the action of a high-frequency electric field.

2. The method according to claim 1, characterized in that the line is continuously pulled through a high-frequency electric field.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the high-frequency field is generated between the conductor as an electrode and a metal cylinder concentrically surrounding it as a second electrode.

4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the line is drawn successively through two concentrically surrounding electrodes, so that the high-frequency electric field from one electrode through the insulating sleeve, then through the conductor and then a second time through the Insulating sheath runs to the second electrode.

5. The method according to claims 2 to 4, characterized in that several lines are pulled through the electrodes at the same time.

6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that the heating takes place using mechanical or aerodynamic pressure or overpressure.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that heat is additionally supplied from outside during the high-frequency heating.