WO2018133936A1 - Mikrowellensystem und absorberanordnung zur mikrowellenvernetzung von silikonleitungen - Google Patents

Mikrowellensystem und absorberanordnung zur mikrowellenvernetzung von silikonleitungen Download PDF

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WO2018133936A1
WO2018133936A1 PCT/EP2017/051060 EP2017051060W WO2018133936A1 WO 2018133936 A1 WO2018133936 A1 WO 2018133936A1 EP 2017051060 W EP2017051060 W EP 2017051060W WO 2018133936 A1 WO2018133936 A1 WO 2018133936A1
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microwave
chambers
cable
absorber
chamber
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PCT/EP2017/051060
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Wojciech MOTYL
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Leoni Kabel Gmbh
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/78—Arrangements for continuous movement of material
    • H05B6/788—Arrangements for continuous movement of material wherein an elongated material is moved by applying a mechanical tension to it
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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    • H01B13/003—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables using irradiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06—Insulating conductors or cables

Definitions

  • the present invention relates to a microwave system and an absorber arrangement which can be used in a method for producing a cable or a cable core with one or more silicone-based insulation layers.
  • An electrical cable usually comprises at least one metallic conductor, hereinafter also referred to as “cable core” or “conductor”, which is sheathed.
  • a conductor can also consist of several sheathed cable cores, which are combined into units and in turn are sheathed once or several times.
  • Silicone rubber-based / silicone-based materials can be used as the material for the casings, it being possible for various umman ⁇ tions made of different materials in a cable can be present.
  • Silicone rubber-based materials are applied uncrosslinked to the substrate, for example on a cable core, and then crosslinked.
  • This crosslinking has hitherto been carried out at high temperatures in infrared (IR) furnaces (see FIG. 1 a). This is particularly disadvantageous, since the Jardin embarrassedeile existing at the time of networking at these high temperatures
  • EP1900767 B1 discloses a process for the production of silicone foams using microwave radiation.
  • the synthesis method described requires the addition of magnetite to absorb the microwave radiation.
  • ⁇ the propellant used to produce foams.
  • silicone-based sheathings for cables or cable cores can be crosslinked by the use of microwave radiation.
  • a metallic conductor is inserted and / or performed in a microwave chamber.
  • the microwave radiation couples into the conductor, the resulting "microwave field" spreads radially symmetrically and runs along the conductor, so that even different geometries can be fully networked (ie the microwave radiation is guided along the metallic conductor and the conductor serves as a kind Antenna).
  • temperatures are not so high that the materials of the cable could outgas.
  • the invention relates to a microwave system comprising
  • a waveguide connecting the magnetron to the mono-mode microwave chamber (iii) a waveguide connecting the magnetron to the mono-mode microwave chamber, (iv) at least one absorber arrangement on at least one of the openings of the microwave chamber, the absorber arrangement having one or more chambers, for example 2-8, or 3-6, in particular 3-4, chambers, and
  • the invention further relates to an absorber assembly comprising one or more adjacent chambers, each chamber having two opposing openings, the chambers of the absorber assembly being configured to allow an endless cable to be transported through the chambers, and the chambers being of a material, which is suitable for absorption and reflection of microwave radiation.
  • the invention relates to the use of the microwave system and the absorber arrangement.
  • silicone-based insulation layers can be produced on a substructure which contains temperature-sensitive materials, for example a cable or cable core covering, for the purpose of a multilayer construction. So far it has not been possible to apply and crosslink a silicone layer to a polyethylene layer or a layer of comparable polyolefin.
  • the temperatures used in the hitherto known methods for crosslinking silicone-based insulation layers were too high.
  • lower temperatures may be used so that reflow of the materials already present prior to the application of the silicone layer can be avoided.
  • braids of e.g. Aramid (Kevlar) can be coated with silicone bubble-free in higher wall thicknesses. A non-bubble-free coating is possible with known methods only with limited wall thicknesses.
  • microwave beams are coupled in an advantageous manner into the metallic conductor of the cable, the cable core and / or the sheathing and the crosslinking reaction is accelerated.
  • the inventive method is thus more efficient and faster.
  • the conductor in the microwave chamber has a positive effect on the heating. If a metallic conductor is introduced into the waveguide, a coaxial structure results.
  • This has the advantage that the microwave immediately couples into the metallic part and the resulting "microwave field" is radially symmetrical spreads and runs along the conductor. So the microwave does not run into the empty microwave chamber, where it is reflected by the housing, but can be coupled into the center of the line.
  • the microwave immediately inserts into the metallic conductor and, on the other hand, the microwave passes through the silicone insulation layer. As a result, as "irradiated" size ⁇ re surface.
  • the microwave irradiation is carried out of the uncrosslinked silicone konkautschuk-containing mass in a microwave chamber, wherein the micro wave ⁇ lenstrahlung is generated by a magnetron and irradiated by means of a waveguide.
  • the coupling of the microwave radiation in the conductor leads to an unexpected disadvantage, namely that the radiation from the Mikrowellenkam ⁇ mer can escape through the conductor into the environment.
  • this radiation is “captured" again by the absorber arrangements and at least partially reflected back into the microwave chamber
  • various temperature conditions or a temperature gradient are created in known processes using a plurality of IR ovens, so that the crosslinking initially starts at high temperature and then gradually cooling takes place.
  • the absorber according to the invention allow a different design with only one energy source, ie radiation energy increase only in the microwave chamber.
  • the absorber here also the safety of the Mik ⁇ rowellensystems as it the working personnel Protect radiation.
  • microwave radiation used in the invention suffers no power loss in depth. The microwave penetrates completely into the material and heats it evenly. In IR, the heating is through the
  • the present invention relates to the following embodiments: Ml. Microwave system comprising
  • At least one absorber arrangement on at least one of the openings of the microwave chamber the absorber arrangement having one or more chambers, for example 2-8, or 3-6, in particular 3-4, chambers, and
  • the opposing apertures of the mono-mode microwave chamber are configured to pass products, in particular, with uncrosslinked silicone rubber-containing compounded cables / wires / conductors during microwave heating.
  • the openings of the microwave chamber and absorber for cables are adapted with a cross section of 0.5 mm 2 to 125.0 mm 2 .
  • the distance between the cable and the microwave chamber or the absorber is at least 1.0 cm.
  • the chambers of the absorber assembly (hereinafter also referred to as the "absorber") are also provided with opposing orifices so that the products can also be passed through these chambers.
  • the chambers of the absorber and the mono-mode microwave chamber are arranged in a row in the manufacture of continuous cable cable coatings uses a cable transport system that continuously passes the cable product through all the chambers, including the mono-mode microwave chamber, then further processing steps or the product of the cable is produced as a finished product.
  • the number of chambers and the length of the absorber are dependent on the line to be crosslinked and the overall structure of the microwave system.
  • a higher performance can be achieved on the product to be processed. This is particularly important if the part of the product to be heated is poorly absorbing microwave radiation.
  • a silicone rubber-based sheath is applied to a cable core or unit of cable cores, the unit already having one or more sheaths. Even with this multi-layer structure, the coupling of the microwave radiation in the conductor has a positive effect because the radial symmetry of the microwave field is more ⁇ layer structure suitable for irradiation.
  • the geometric design adapted to the effect that the maximum energy is in the microwave chamber.
  • One skilled in the field of high-frequency technology can ⁇ such an adjustment, in particular a necessary Impedanzan ⁇ adaptation of the construction to make.
  • microwave-absorbing additives for example silicon carbide or a polymer containing a microwave-absorbing additive.
  • the walls of the chambers are made of aluminum, which walls may be coated and may also have additional components, for example additional metal plates or chamber walls made of aluminum or another material to enhance the absorber performance.
  • the chamber could be equipped with a double wall.
  • At least one absorber arrangement with a plurality of chambers is adapted in cross-section to the opening of the mono-mode microwave chamber in order to be able to absorb the exiting microwave radiation, and / or
  • the chambers of the absorber assembly are provided with two opposing openings.
  • Microwave system according to one of the embodiments M1-M4, wherein (i) at least one absorber arrangement is arranged after the microwave chamber, that a cable after passing through the Mikrowellenkam ⁇ mer can be passed through this absorber arrangement; and or
  • At least one absorber arrangement is arranged in front of the microwave chamber in such a way that a cable can be led through this absorber arrangement before passing through the microwave chamber.
  • Microwave system according to embodiment M6 wherein the two or more chambers of the at least one absorber arrangement are spaced from each other.
  • Microwave system according to one of the embodiments M1-M7, wherein the chambers of the absorber arrangement have openings with a diameter of> 1mm millimeter.
  • Microwave system according to one of the embodiments M1-M8, wherein the system for impedance matching via the mechanical displacement of the Kurzschlus ⁇ ses (idle) is adapted in the waveguide.
  • This adaptation can be carried out semiautomatically or preferably fully automatically by software-supported evaluation of the scattering parameters, which is familiar to the person skilled in the art, for example by stepless adjustment screws.
  • the openings of the absorber arrangement are dependent on the line to be crosslinked.
  • a cable core has a diameter of> 1 mm.
  • a microwave system according to any of embodiments M1-M9, wherein the monomode microwave chamber and the chambers of the absorber assembly are configured to transport an endless cable through the chambers for irradiation purposes.
  • Microwave system according to one of the embodiments MI-MIO, wherein the magnetron has a power consumption of up to 6 kilowatts. 2017/051060
  • a microwave system according to any one of the embodiments Ml-Mll, wherein the mono-mode microwave chamber has a cylindrical or rectangular shape, wherein the mono-mode microwave chamber and the chambers of the absorber assembly comprise two opposing apertures through which, by means of an existing cable transport system, a silicone rubber containing mass on i) a metallic cable core, or
  • the microwave chamber may be cylindrical or rectangular.
  • the geometry depends on which local point the field maximum for silicon crosslinking builds up.
  • the mechanical length of the waveguide is adapted to the electrical length of the transmission path, so that the field maximum shifts into the microwave chamber.
  • the cable transport system consists of a cable reel unwinder and rewinder (as detailed in relation to cable manufacture elsewhere).
  • the microwave chamber can be cylindrical or rectangular.
  • the geometry depends on which local point the field maximum for silicon crosslinking builds up.
  • M17 Use of a system consisting of a magnetron and a waveguide, which connects the magnetron with the mono-mode microwave chamber, for the microwave crosslinking of insulating layers based on silicone, for example for microwave crosslinking according to the method of embodiment 1.
  • the impedance matching can be effected by means of mechanical displacement of the short-circuit or open-circuit in the hollow conductor or a matching semi-automatically or fully automatically, for example by soft ware ⁇ aided evaluation of the scattering parameters by vector network analysis.
  • microwave absorbers in a method according to any of the embodiments described herein, attached to the openings of the microwave chamber to reflect back or absorb leakage radiation into the chamber.
  • the absorbers are so spaced from the openings or the microwave chamber, that the maxima of the radiation can be adjusted so that they fall into the chambers of the absorber.
  • microwave system according to the invention and the absorber arrangement according to the invention can be used in this method:
  • a method of making a cable or cable core having one or more silicone-based insulating layers comprising the steps of: a) applying an uncrosslinked silicone rubber-containing composition comprising polysiloxanes containing the basic building block Si (R, P) O, wherein R and R x independently represent organic substituents, wherein different Si (R, R ') O units may be present in a polysiloxane molecule, by means of an extrusion process
  • the silicone rubber-containing composition contains no dielectric inorganic additives other than silica / silicon oxides; and b) crosslinking the applied silicone rubber-containing mass in a monomode microwave chamber with continuous radiation of 2450 MHz ⁇ 100 MHz while continuously passing the applied silicone rubber-containing mass through the mono-mode microwave chamber, wherein the crosslinking is in accordance with one or more of both of the following take place:
  • At least one absorber arrangement is arranged on at least one of the openings of the microwave chamber in order to absorb and at least partially reflect the microwave radiation.
  • the microwave radiation enters the conductor, i. coupled to the metallic cable core, it comes without the absorber arrangement according to the invention to a certain loss of power, characterized in that radiation exits the microwave chamber, so that the at least partially reflecting back the radiation is beneficial.
  • the starting material ie the metallic cable core, a cable core, or several cable cores combined into one unit, which may already be sheathed, can be wound on a winding device.
  • the starting material is then unwound and, optionally after further treatment, passed to an extruder where it is coated with the uncrosslinked silicone rubber-containing composition. Then it becomes the - -
  • Crosslinking passed through the microwave chamber, that is, the starting material enters through an opening in the microwave chamber and through an opposite opening back out of the microwave chamber again.
  • the coated product or intermediate product can optionally be rewound onto a winding device. It is of course possible at any point of the process to perform additional, additional process steps, e.g. the application of release agents against the sticking of the cable on the winding device (coil).
  • the alkenyl substituents are, for example, terminal.
  • the alkenyl groups participate in the crosslinking reaction.
  • polysiloxane molecules in which one or more of R and R 'are vinyl groups, for example, the polysiloxanes are vinyl group-containing polydimethylsiloxane, and / or
  • hydrophobic fumed Kiesel ⁇ acid which is, for example, surface-modified
  • the silicone rubber-containing mass only Polysilo ⁇ Xane and silicon oxide contains (e), and optionally a crosslinking agent and / or Kataly ⁇ capacitors.
  • Fumed silica or fumed silica as it is also called, be ⁇ is entirely of amorphous silica particles (SiO 2), which are aggregated into larger units. These have a very good dipole moment and are very well activated by microwaves. According to the invention no microwaves ⁇ additive must therefore be added. In addition, the presence of the electrical conductor causes the energy utilization is improved.
  • the uncrosslinked silicone rubber-containing composition may contain 0-15% lower viscosity polydimethylsiloxanes than polysiloxane molecules.
  • the residence time, based on 1 cm irradiation section, in the process according to the invention is preferably between 0.012 s and 0.006 s.
  • the production rate is thus preferably between 50 and 100 m per minute.
  • V5. The method according to one of the preceding embodiments, wherein the microwave radiation (generated by a magnetron) is used as the sole energy source.
  • the method is performed using the microwave system described herein.
  • the uncrosslinked silicone rubber-containing composition is solid (MQ / VMQ) or liquid (LSR) and the degree of polymerization of the un-crosslinked polysiloxanes is, for example, 5,000-10,000 for solid silicone rubber and 600-1,800 for liquid silicone rubber.
  • the uncrosslinked silicone rubber-containing mass is solid (MQ / VMQ), i. it is not LSR.
  • the radicals R and R 'of the polysiloxanes are independently selected from the group consisting of substituted or unsubstituted Ci-C 8 alkyl groups and substituted or unsubstituted Ci-Cs-alkenyl groups. Fluorine atoms are not preferred substituents. More preferably, the radicals R and R v are independently selected from the group consisting of methyl, phenyl, vinyl, and fluorine-modified Ci-C 5 alkyl groups. For example, the C 1 -C 8 -alkyl groups and C 1 -C -alkenyl groups are unsubstituted. In one embodiment, the radicals R and R x are therefore independently selected from the group consisting of methyl, phenyl, and vinyl. In particular, the silicone rubber-containing - - -
  • Mass dimethyl-vinylmethyl-siloxane or ⁇ , ⁇ -divinylpolydimethylsiloxane.
  • R and R A are methyl groups and less than 20% are vinyl or phenyl groups, with vinyl groups being present.
  • 80% -90% of R and R 1 are methyl groups and 10% -20% are vinyl or phenyl groups, with vinyl groups being present.
  • about 80% of R and R v are methyl groups and about 20% are vinyl or phenyl groups, with vinyl groups being present.
  • less than 10% or less than 5% phenyl groups are present in the above embodiments.
  • only dimethyl-vinylmethyl-siloxanes are present as polysiloxanes in the silicone rubber-containing composition.
  • oligosiloxanes are present as crosslinkers.
  • the uncrosslinked silicone rubber-containing composition contains, for example, polydimethylsiloxanes (MQ) and / or copolymers of dimethylsiloxane and vinylmethylsiloxane (VMQ).
  • MQ polydimethylsiloxanes
  • VMQ vinylmethylsiloxane
  • the reaction is initiated by the thermal decomposition of the peroxide leading to the formation of two radicals.
  • the radical transfer to the silicone rubber either by substitution of a hydrogen atom of an alkyl substituent, in particular in so-called “non-specific” silicones, ie pure dimethyl siloxanes (MQ) without alkenyl / vinyl groups in the chain, or by addition to the double bond of alkenyl substituents, especially in so-called "vinyl-specific” silicones, ie dimethyl-vinylmethyl-siloxanes (VMQ) contain vinyl groups.
  • VMQ dimethyl-vinylmethyl-siloxanes
  • peroxides are used. These may be dialkyl, diaryl-alkyl and aromatic diacyl peroxides.
  • dialkyl diaryl-alkyl
  • aromatic diacyl peroxides For example, "bis (2,4-dichlorobenzoyl peroxide)" (DCLBP) is used, and VMQ silicones which are presently preferred do not use vinyl-specific peroxides, for example, DCLBP.
  • DCLBP bis (2,4-dichlorobenzoyl peroxide)
  • VMQ silicones which are presently preferred do not use vinyl-specific peroxides, for example, DCLBP.
  • silicone rubber-containing composition is based on a one-component silicone rubber, wherein the polysiloxane is either peroxide-crosslinking and the per ⁇ oxide is mixed, or addition-crosslinking, wherein the crosslinker already in the polysiloxane is bound and the platinum catalyst is mixed.
  • silicone rubber-containing composition is based on a two-component silicone rubber han ⁇ delt in addition, wherein the platinum catalyst in the component A and the crosslinker in the component B han ⁇ delt contained and mixed together just before use.
  • V16 The method according to any one of the preceding embodiments, wherein the silicone rubber-containing mass 5-40 wt .-% Si0 2 , for example 5 wt .-% Si0 2 , and 5-70%, for example 20-40%, pyrogenic Si0 2 or precipitated Silica contains.
  • the amount of Si0 2 can be determined, for example, after ashing of the silicone in a muffle open.
  • silicone rubber-containing composition does not contain ferrites, e.g. Magnetite, and / or propellant contains.
  • Propellants are gases or chemical compounds that release gases or water under crosslinking conditions, e.g. Carbonate.
  • V18 The method according to one of the preceding embodiments, wherein the silicone rubber-containing compound except silicon oxide / silicon oxides, no dielectric, inorganic additives, such as silicon carbide, silicon carbonitride, Kohlenstoffnanotubes; Iron compounds (eg iron carbonyls), carbon black, and metal oxides, in particular iron oxides or iron oxide-containing metal oxides.
  • the silicone rubber-containing composition contains pigments.
  • V20 The method of any one of the preceding embodiments, wherein at least one or more poly (organo) siloxane insulating layers are present and applied either sequentially or simultaneously.
  • V21 The method according to one of the preceding embodiments, wherein the cable comprises or consists of one or more cores running parallel in the longitudinal direction of the cable.
  • a silicone-based, bubble-free insulating layer cable or cable core producible or manufactured using the method of any one of Embodiments 1-21, wherein the wall thickness of the silicone-based insulating layer is 0.5 mm - 4.0 mm, for example.
  • a "wire” a single, solid metals ⁇ ner conductor / strand.
  • a "strand”, eg round strand, Zopflitze, or flat heald, consists of bundled wire strands.
  • a core or cable core has a metallic cable core cored with one or more insulation layers.
  • a “cable” includes wires which are optional, are stranded with fillers or other elements with one another and one or more layers coated. Veins can member manner in pairs or triples be stranded, the elements can be back around one or Mola ⁇ gig with fillers to the gusset panel, be stranded and form a unity.
  • PTFE glass silk, polyamide, polypropylene or cotton filler
  • the wires and strands are made of copper, or copper, which has a layer support such as e.g. Tin, nickel or silver.
  • a first insulating layer based on silicone can be applied to the metallic conductor, ie wire / wires or strand / strands.
  • a subsequent layer for example a second or third layer, to one or more layers already present on the conductor.
  • several combined cable cores can be provided with a silicone-based insulation layer. In this case, either cable cores can be stranded and optionally provided with further components and then surrounded with a silicone-based insulation layer.
  • a plurality of cable cores may already be provided with one or more sheathing and a subsequent layer, e.g. a second or third layer applied to the layer (s) already on the unit.
  • a subsequent layer e.g. a second or third layer applied to the layer (s) already on the unit.
  • further layers can be applied to the cable core or the cable. It is also possible to apply a second or further silicone-based insulation layer directly to a silicone-based insulation layer or to a layer above the silicone-based insulation layer.
  • the insulation materials of the stranded cables can be made of high performance plastics such as fluoropolymers, PEEK, PTFE.
  • the wires can be isolated with silicone, then the wires are stranded and sheathed once again with silicone.
  • the silicone can also be used for the gusset filling to make the cable round.
  • the silicone can be applied directly to the metal, or via another polymer layer.
  • the silicone sheath can be used as a core insulation and / or as a sheath material and / or as a filler.
  • the insulating materials underlying the silicon-based insulating layer are temperature-sensitive materials, e.g. Polyolefins, PVC, and thermoplastic elastomers. Such materials would not survive the introduction of temperature by conventional infrared radiation in the crosslinking of silicones. However, since the process according to the invention makes possible milder conditions, the sensitive layers can be spared.
  • temperature-sensitive materials e.g. Polyolefins, PVC, and thermoplastic elastomers.
  • V25 The method according to one of the preceding embodiments, wherein the substructure may consist of materials or coated, which tend to degas at high temperatures, which may manifest in the form of bubbles on the silicone insulation. In the use of microwaves according to the invention, temperatures are not so high that the materials could outgas.
  • substrate refers to the substrate to which the silicone-based insulation layer is applied.
  • V26 The method according to one of the preceding embodiments, wherein the direction of impact (S-beat or Z-beat) and stranding direction can be in unilay or true concentric.
  • the cable comprising a current carrying member or signal-carrying member, such as a conducting wire or a current carrying conductor and / or a Porterele ⁇ ment and / or signal transmission member.
  • a current carrying member or signal-carrying member such as a conducting wire or a current carrying conductor and / or a Porterele ⁇ ment and / or signal transmission member.
  • V28 The method according to one of the preceding embodiments, wherein the cable core is made of a wire be ⁇ / a plurality of wires, such as flat wire, a wire bundle, a wire mesh, for example, braided tube, or of a strand / several strands.
  • V29 The method according to one of the preceding embodiments, wherein the cable is an endless cable, or the head of an endless ladder, or the cable core is a continuous wire cable and has for example a length of at least 500 meters on ⁇ .
  • V30 The method according to one of the preceding embodiments, wherein the cable core has a diameter of> 1 mm.
  • V31 The method of any preceding embodiment, wherein the silicone insulating layer is applied directly to the metal-containing cable core, for example, uninsulated, coated or uncoated wires or strands.
  • the metal in the core of the cable has a positive influence on the crosslinking of the silicone rubber-containing compound.
  • the metallic conductor acts like an antenna.
  • the microwave couples into the ladder. With the housing of the microwave chamber creates a coaxial structure, which means a homogeneous field propagation between the conductor and the microwave chamber.
  • the invention also relates to a cable or cable core with bubble-free insulating layer based on silicone, produced or prepared using the method according to -
  • the wall thickness of the silicone-based insulating layer is, for example, 0.5 mm - 4.0 mm.
  • the protruding cable or cable core preferably contains a temperature-sensitive sheath / layer, e.g. a sheath / layer of polyolefin, PVC, or thermoplastic elastomers, or polymers having a temperature of ⁇ 150 ° C.
  • a temperature-sensitive sheath / layer e.g. a sheath / layer of polyolefin, PVC, or thermoplastic elastomers, or polymers having a temperature of ⁇ 150 ° C.
  • FIG. 1 a shows a known process for crosslinking silicone coatings by heating in infrared furnaces.
  • Figure lb shows the basic structure for the inventive method wherein the microwave chamber and the cable guide are shown.
  • FIG. 2 shows an absorber arrangement 15 with a series arrangement of four absorber chambers 16, through which a conductor 14 with a coating of silicone rubber-containing compound is guided.
  • Figure lb shows a cable 14, which is guided over wire guides (coils) 13 by the extruder 12 for Kaltextrusion (about 25 ° C) and then heated in the microwave chamber 11.
  • FIG. 2 shows an absorber arrangement 15 with a series arrangement of four absorber chambers 16, through which a conductor 14 with a coating of silicone-rubber-containing compound is guided.
  • cables or cable cores according to the invention can be carried out as described below.
  • the system must be cleaned and assembled.
  • the screw and the cylinder are cleaned and the extrusion head is assembled including tools.
  • the coil with the conductor is installed in the unwinder and the conductor itself is passed through the extrusion head.
  • the Microwave unit positioned and aligned so that the conductor is guided centrally through the microwave chamber.
  • the uncrosslinked silicone rubber-containing mass is applied to the roll.
  • all components of the uncrosslinked silicone rubber-containing compound are added to the roller and rolled all homogeneously together to form a so-called "coat.” From the coat about 2-3 kg pieces are cut and rolled up fed.
  • the extruder is started. First, it must be completely filled with the material. Once this is done and silicone comes out of the nozzle, a program is started. This program regulates the power of the magnetron as a function of the extrusion speed. First, it is started slowly and the microwave is switched on, after a few seconds the microwave has started up and still has to be adjusted. This means that the impedance must be set to the cross section of the conductor. However, this is done automatically via software or should be stored as a recipe in the system. Shortly thereafter, the speed is regulated to high production focus ⁇ conditions, at the same time the power of the magnetron is adjusted. The start should be within a few seconds. The networked cable is then wound up on a spool. It may even have to be talcum-treated beforehand or treated with another release agent, but that is independent of the crosslinking process.
  • EP1655328B1 DE19855718, EP1900767 Bl, US 4,980,384, US 4,460,713,

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikrowellensystem und eine Absorberanordnung, die in einem Verfahren zur Herstellung eines Kabels oder einer Kabelader, mit einer oder mehreren Isolationsschichten auf Silikonbasis, verwendet werden können.

Description

Mikrowellensystem und Absorberanordnung zur Mikrowellenvernetzung von Silikonleitungen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikrowellensystem und eine Absorberanord¬ nung, die in einem Verfahren zur Herstellung eines Kabels oder einer Kabelader, mit einer oder mehreren Isolationsschichten auf Silikonbasis, verwendet werden können.
Stand der Technik
Ein elektrisches Kabel umfasst für gewöhnlich mindestens einen metallischen Leiter, im Nachfolgenden auch„Kabeladerkern" oder„Leiter" genannt, der ummantelt ist. Ein Leiter kann auch aus mehreren ummantelten Kabeladerkernen bestehen, welche zu Einheiten zusammengefasst und wiederum einfach oder mehrfach ummantelt sind. Als Material für die Ummantelungen können Silikonkautschuk-basierte/Silikon- basierte Materialien verwendet werden, wobei in einem Kabel verschiedene Umman¬ telungen aus unterschiedlichen Materialien vorhanden sein können.
Silikonkautschuk-basierte Materialien werden unvernetzt auf den Untergrund aufgebracht, beispielsweise auf einen Kabeladerkern, und anschließend vernetzt. Diese Vernetzung wurde bislang bei hohen Temperaturen in Infrarot (IR)-Öfen (siehe Figur la) durchgeführt. Dies ist insbesondere von Nachteil, da die zum Zeitpunkt der Vernetzung vorhandenen Kabelbestandeile bei diesen hohen Temperaturen
stabil/beständig sein müssen. Das bedeutet, dass bislang keine Silkonummantelun- gen auf hitzeempfindliche Schichten (Untergrund) aufgebracht werden konnten.
Zudem ist bekannt, dass Polysiloxane Mikrowellenstrahlung schlecht absorbieren. Diesbezüglich beschreiben US 4,980,384 und EP1655328B1, dass Mikrowellen- Strahlung nicht geeignet ist, um Silikone ohne Additive zu erhitzen.
Daher wird die Verwendung von dielektrischen anorganischen Additiven zur Erhöhung der Mikrowellenabsorption der Silikonmasse in US 4,980,384, EP 0945916 A2 und EP 1655328 Bl beschrieben.
DE 198 55 718 AI beschreibt die Vernetzung von Silikonkautschuken, insbesondere durch Kondensationsvernetzung, mittels Mikrowellenstrahlung zur Herstellung von Formkörpern, beispielsweise Mittel-und Hochspannungsgarnituren für Kunststoff- Energiekabel. Jedoch wird das Herstellen von Silikonisolierungen für Kabel nicht offenbart.
EP1900767 Bl offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Silikonschäumen unter Verwendung von Mikrowellenstrahlung. Das beschriebene Syntheseverfahren erfordert den Zusatz von Magnetit zur Absorption der Mikrowellenstrahlung. Zudem wer¬ den Treibmittel verwendet um Schäume herzustellen. Die Herstellung von
Kabelummantelungen ist nicht vorgeschlagen.
US 4,460,713 beschreibt die Herstellung eines elastomerischen Silikonschaums durch Trocknen einer Silikonemulsion mittels Mikrowellenstrahlung.
Im Hinblick auf die oben angeführten Probleme, bestand daher ein Bedürfnis, ein verbessertes Verfahren und eine dazu geeignete Vorrichtung zur Herstellung von Silikonummantelungen für Kabel oder Kabeladern, bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, dass Ummantelungen auf Silikonbasis für Kabel oder Kabeladern durch den Einsatz von Mikrowellenstrahlung vernetzt werden können. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein metallischer Leiter in eine Mikrowellenkammer ein- und/oder durchgeführt. Die Mikrowellenstrahlung koppelt sich in den Leiter ein, das resultierende "Mikrowellenfeld" breitet sich radial symmetrisch aus und verläuft entlang des Leiters, so dass auch unterschiedliche Geometrien vollumfänglich vernetzt werden können (d.h. die Mikrowellenstrahlung wird am metallischen Leiter entlanggeführt und der Leiter dient als eine Art Antenne). Bei der erfindungsgemäßen Verwendung von Mikrowellen entstehen keine so hohen Temperaturen, dass die Materialien des Kabels ausgasen könnten.
Die Erfindung betrifft ein Mikrowellensystem, umfassend
(i) ein Magnetron zur Erzeugung einer ungepulsten, elektromagnetischen Strahlung,
(ii) eine Mono-Mode-Mikrowellenkammer mit zwei sich gegenüberliegenden Öffnungen,
(iii) einen Hohlleiter, welcher das Magnetron mit der Mono-Mode-Mikrowellenkammer verbindet, (iv) mindestens eine Absorberanordnung an zumindest einer der Öffnungen der Mikrowellenkammer, wobei die Absorberanordnung eine oder mehrere Kammern, beispielsweise 2-8, oder 3-6, insbesondere 3-4 Kammern, aufweist, und
(v) ein System zur Impedanzanpassung des Mikrowellensystems.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Absorberanordnung umfassend eine oder mehrere benachbarte Kammern, wobei jede Kammer zwei sich gegenüberliegenden Öffnungen aufweist, wobei die Kammern der Absorberanordnung ausgestaltet sind, damit ein Endloskabel durch die Kammern transportiert werden kann, und wobei die Kammern aus einem Material sind, das zur Absorption und Reflektion von Mikrowellenstrahlung geeignet ist.
Zudem betrifft die Erfindung die Verwendung des Mikrowellensystems und der Absorberanordnung.
Mit dem erfindungsgemäßen Mikrowellensystem und der Absorberanordnung können Isolationsschichten auf Silikonbasis auf einem Unterbau, der temperatursensitive Materialien beinhaltet, beispielsweise eine Kabel- oder Kabeladerummantelung, zum Zwecke eines Mehrschichtaufbaus, hergestellt werden. Bislang war es nicht möglich, eine Silikonschicht auf eine Polyethylenschicht oder eine Schicht aus vergleichbarem Polyolefin aufzubringen und zu vernetzen. Die in den bislang bekannten Verfahren zur Vernetzung von Isolationsschichten auf Silikonbasis verwendeten Temperaturen waren zu hoch. Bei dem auf Mikrowellentechnik basierenden Verfahren der vorliegenden Erfindung können geringere Temperaturen verwendet werden, sodass ein Aufschmelzen der bereits vor dem Aufbringen der Silikonschicht vorhandenen Materialien vermieden werden kann. Zudem können Geflechte aus z.B. Aramid (Kevlar) mit Silikon blasenfrei in höheren Wandstärken beschichtet werden. Eine nicht blasenfreie Beschichtung ist mit bekannten Verfahren lediglich bei eingeschränkten Wandstärken möglich.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass sich die Mikrowellenstrahlen auf vorteilhafte Weise in den metallische Leiter des Kabels, der Kabelader und/oder der Ummantelung einkoppeln und die Vernetzungsreaktion beschleunigt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit effizienter und schneller. Insbesondere wirkt sich der Leiter in der Mikrowellenkammer positiv auf die Erwärmung aus. Wird ein metallischer Leiter in den Hohlleiter eingebracht, entsteht ein co- axialer Aufbau. Dies hat den Vorteil, dass sich die Mikrowelle sofort in den metallischen Teil einkoppelt und sich das resultierende "Mikrowellenfeld" radial symmetrisch ausbreitet und entlang des Leiters verläuft. Die Mikrowelle läuft also nicht in die leere Mikrowellenkammer, wobei sie durch das Gehäuse reflektiert wird, sondern kann in das Zentrum der Leitung eingekoppelt werden. Hierbei treten zwei Effekte auf. Zum einen koppelt die Mikrowelle sofort in den metallischen Leiter ein und zum anderen durchläuft die Mikrowelle die Silikonisolationsschicht. Im Ergebnis wird so eine größe¬ re Fläche "bestrahlt".
Wie bereits beschrieben, erfolgt die Mikrowellenbestrahlung der unvernetzten Sili- konkautschuk-enthaltenden Masse in einer Mikrowellenkammer, wobei die Mikrowel¬ lenstrahlung über ein Magnetron erzeugt und mittels eines Hohlleiters eingestrahlt wird. Die Einkoppelung der Mikrowellenstrahlung in den Leiter führt allerdings zu einem unerwarteten Nachteil, nämlich dass die Strahlung aus der Mikrowellenkam¬ mer durch den Leiter in die Umgebung austreten kann. Erfindungsgemäß wird diese Strahlung durch die Absorberanordnungen wieder„eingefangen" und zumindest teilweise in die Mikrowellenkammer zurückreflektiert. Wie in Figur la dargestellt ist, werden in bekannten Verfahren unter Verwendung von mehreren IR-Öfen verschie¬ dene Temperaturbedingungen bzw. ein Temperaturgradient geschaffen, sodass die Vernetzung zunächst bei hohen Temperaturen beginnt und dann schrittweise eine Abkühlung erfolgt. Die erfindungsgemäßen Absorber ermöglichen einen anderen Aufbau mit nur einer Energiequelle, d.h. Einstrahlung der Energie ausschließlich in die Mikrowellenkammer. Die Absorber erhöhen hierbei auch die Sicherheit des Mik¬ rowellensystems, da sie das Arbeitspersonal vor Strahlung schützen.
Darüber hinaus kommt es bei der Verwendung eines Mikrowellensystems zu weniger Energieverlusten im Vergleich zu den herkömmlichen IR- Öfen, die auf mehrere hundert Grad Celsius aufgeheizt werden müssen, die Mikrowelle benötigt dieses Vorheizen nicht und das Verfahren ist umweltfreundlicher und kostengünstiger. Insbesondere ermöglicht die Verwendung des hierin beschriebenen Mikrowellensystems eine sehr hohe Energieeffizienz und Produktionsgeschwindigkeit. Auch kann durch das Weglassen von bislang benötigten langen Sinterstrecken eine Platzersparnis erzielt werden. Zudem erleidet die erfindungsgemäß verwendete Mikrowellenstrahlung keinen Leistungsverlust in der Tiefe. Die Mikrowelle dringt komplett in das Material ein und erwärmt es gleichmäßig. Bei IR wird die Erwärmung durch die
Materialdicke im Bauteil gehemmt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die folgenden Ausführungsformen: Ml. Mikrowellensystem, umfassend
(i) ein Magnetron zur Erzeugung einer ungepulsten, elektromagnetischen Strahlung,
(ii) eine Mono-Mode-Mikrowellenkammer mit zwei sich gegenüberliegenden Öffnungen,
(iii) einen Hohlleiter, welcher das Magnetron mit der Mono-Mode- Mikrowellenkammer verbindet,
(iv) mindestens eine Absorberanordnung an zumindest einer der Öffnungen der Mikrowellenkammer, wobei die Absorberanordnung eine oder mehrere Kammern, beispielsweise 2-8, oder 3-6, insbesondere 3-4 Kammern, aufweist, und
(v) ein System zur Impedanzanpassung des Mikrowellensystems.
Die sich gegenüberliegenden Öffnungen der Mono-Mode-Mikrowellenkammer sind ausgestaltet, um Produkte insbesondere mit unvernetzter Silikonkautschukenthaltende Masse versehene Kabel/Kabeladern/Leiter während der Mikrowellenerwärmung hindurchzuführen. Insbesondere sind die Öffnungen der Mikrowellenkammer und Absorber für Kabel mit einem Querschnitt von 0,5 mm2 bis 125,0 mm2 angepasst. Hierbei beträgt der Abstand zwischen dem Kabel und der Mikrowellenkammer bzw. dem Absorber mindestens 1,0 cm. Die Kammern der Absorberanordnung (nachfolgend auch der„Absorber") sind ebenfalls mit sich gegenüberliegenden Öffnungen ausgestattet, damit die Produkte auch durch diese Kammern durchgeführt werden können. Die Kammern der Absorber und die Mono-Mode-Mikrowellenkammer sind in einer Reihe angeordnet. Beispielsweise wird bei der Herstellung von Kabelbeschichtungen für Endloskabel ein Kabeltransportsystem verwendet, dass das Kabelerzeugnis durch alle Kammern, einschließlich der Mono-Mode-Mikrowellenkammer kontinuierlich hindurchführt. Anschließend erfolgen weitere Behandlungsschritte oder das Kabelprodukt fällt als fertiges Produkt an.
Die Anzahl der Kammern sowie die Länge der Absorber sind abhängig von der zu vernetzenden Leitung und dem Gesamtaufbau des Mikrowellensystems. Insbesondere kann durch die Erhöhung der Reflexion der Strahlung durch entsprechende Ausgestaltung der Absorber oder durch Erhöhung der Anzahl der Absorberkammern eine höhere Leistung auf das zu bearbeitende Produkt erzielt werden. Dies ist insbesondere wichtig, wenn der zu erwärmende Teil des Produkts Mikrowellenstrahlung schlecht absorbiert. In einer Ausführungsform wird eine Silikonkautschuk-basierte Ummantelung auf eine Kabelader oder eine Einheit von Kabeladern, wobei die Einheit bereits eine oder mehrere Ummantelungen aufweist, aufgebracht. Auch bei diesem mehrschichtigen Aufbau wirkt sich die Einkoppelung der Mikrowellenstrahlung in den Leiter positiv aus, da das radial symmetrische Mikrowellenfeld für die Bestrahlung des Mehr¬ schichtaufbaus gut geeignet ist.
Die geometrische Ausgestaltung dahingehend angepasst, dass das Energiemaximum in der Mikrowellenkammer liegt. Ein Fachmann auf dem Gebiet der Hochfrequenz¬ technik kann eine derartige Anpassung, insbesondere ein notwendige Impedanzan¬ passung des Aufbaus, vornehmen.
M2. Mikrowellensystem nach Ausführungsform Ml, wobei
(i) die eine oder die mehreren Kammern, oder die Wände der Kammern, Alumini¬ um enthalten oder daraus bestehen, und/oder
(ii) die Innenwände der Kammern mit Mikrowellen-absorbierenden Additiven, beispielsweise Siliziumcarbid oder ein Polymer, enthaltend ein Mikrowellenabsorbierendes Additiv, beschichtet sind.
Beispielsweise sind die Wände der Kammern aus Aluminium gefertigt, wobei die Wände beschichtet sein können und auch zusätzliche Komponenten aufweisen können, beispielsweise zusätzliche Metallplatten oder Kammerwände aus Aluminium oder einem anderen Material, um die Absorberleistung zu verstärken. Beispielsweise könnte die Kammer mit einer Doppelwand ausgestattet sein.
M3. Mikrowellensystem nach Ausführungsform Ml oder M2, wobei
(i) mindestens eine Absorberanordnung mit mehreren Kammern im Querschnitt an die Öffnung der Mono-Mode-Mikrowellenkammer angepasst ist, um die austretende Mikrowellenstrahlung absorbieren zu können, und/oder
(ii) die Kammern der Absorberanordnung mit zwei sich gegenüberliegenden Öffnungen ausgestattet sind.
M4. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen M1-M3, wobei das Magnetron Mikrowellen mit einer Frequenz von 2450 MHz ± 100 MHz erzeugt.
Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen M1-M4, wobei (i) mindestens eine Absorberanordnung derart nach der Mikrowellenkammer angeordnet ist, dass ein Kabel nach dem Hindurchführen durch die Mikrowellenkam¬ mer durch diese Absorberanordnung hindurchgeführt werden kann; und/oder
(ii) mindestens eine Absorberanordnung derart vor der Mikrowellenkammer ange¬ ordnet ist, dass ein Kabel vor dem Hindurchführen durch die Mikrowellenkammer durch diese Absorberanordnung hindurchgeführt werden kann.
M6. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen M1-M5, wobei mindes¬ tens eine Absorberanordnung vorhanden ist, die zwei oder mehrere Kammern und eine Runde und/oder konzentrische Geometrie aufweist.
M7. Mikrowellensystem nach Ausführungsform M6, wobei die zwei oder mehreren Kammern der mindestens einen Absorberanordnung zueinander beabstandet sind.
M8. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen M1-M7, wobei die Kammern der Absorberanordnung Öffnungen mit einem Durchmesser von > 1mm Millimeter aufweisen.
M9. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen M1-M8, wobei das System zur Impedanzanpassung über die mechanische Verschiebung des Kurzschlus¬ ses (Leerlauf) im Hohlleiter angepasst wird.
Diese Anpassung kann halbautomatisch oder bevorzugt vollautomatisch durch Soft¬ ware gestützte Auswertung der Streuparameter durchgeführt werden, welche dem Fachmann, z.B. durch stufenlose Stellschrauben geläufig ist.
Die Öffnungen der Absorberanordnung sind von der zu vernetzenden Leitung abhängig. Beispielsweise weist ein Kabelkern einen Durchmesser von >lmm Millimeter auf.
MIO. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen M1-M9, wobei die Mo- no-Mode-Mikrowellenkammer und die Kammern der Absorberanordnung ausgestaltet ist, um ein Endloskabel zu Bestrahlungszwecken durch die Kammern zu transportieren.
Ml l. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen MI-MIO, wobei das Magnetron eine Leistungsaufnahme von bis zu 6 Kilowatt hat. 2017/051060
M12. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen Ml-Mll, wobei die Mono-Mode-Mikrowellenkammer eine zylindrische oder rechteckige Form aufweist, wobei die Mono-Mode-Mikrowellenkammer und die Kammern der Absorberanordnung zwei sich gegenüberliegende Öffnungen aufweist, durch die mittels eines vorhandenen Kabeltransportsystems, eine Silikonkautschuk-enthaltende Masse, die auf i) einen metallischen Kabeladerkern, oder
ii) eine Kabelader, oder
iii) mehrere zu einer Einheit zusammengefasste Kabeladern, wobei die Einheit bereits ein oder mehrere Isolationsschichten als Ummantelung der Kabeladern aufweisen kann,
aufgebracht ist, durchgeführt werden kann.
Die Mikrowellenkammer kann zylindrisch oder rechteckig aufgebaut sein. Die Geometrie ist abhängig davon, an welcher örtlichen Stelle sich das Feldmaximum zur Silikonvernetzung aufbaut. Die mechanische Länge des Hohlleiters ist auf die elektrische Länge des Übertragungsweges angepasst, sodass sich das Feldmaximum in die Mikrowellenkammer verschiebt.
Das Kabeltransportsystem besteht aus einem Kabelspulen Ab-und Aufwickler (wie bezüglich der Kabelherstellung an anderer Stelle genauer ausgeführt ist).
M13. Absorberanordnung wie in einer der Ausführungsformen M1-M8 definiert.
M14. Verwendung einer Absorberanordnung, wie in einer der Ausführungsformen M1-M8 definiert, zur Absorption und Reflektion, insbesondere Absorption, von Mikrowellenstrahlung.
Die Mikrowellenkammer, kann zylindrisch oder rechteckig aufgebaut sein. Die Geometrie ist abhängig davon, an welcher örtlichen Stelle sich das Feldmaximum zur Silikonvernetzung aufbaut.
M15. Verwendung nach Ausführungsform M14, wobei die Mikrowellenstrahlung zur Härtung einer Polysiloxan-basierten Isolationsschicht eines Kabels erzeugt wird.
M16. Verwendung eines Mikrowellensystems nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen zur Vernetzung einer Polydimethylsiloxan-basierten Silikonisolierungsschicht als Kabelummantelung oder Ummantelung eines metallischen
Kabeladerkerns. M17. Verwendung eines Systems, bestehend aus einem Magnetron und einem Hohlleiter, welcher das Magnetron mit der Mono-Mode-Mikrowellenkammer verbindet, zur Mikrowellenvernetzung von Isolationschichten auf Silikonbasis, beispielsweise zu einer Mikrowellenvernetzung gemäß dem Verfahren von Ausführungsform 1.
M18. Verwendung eines Systems zur Impedanzanpassung in einem Verfahren ge¬ mäß einer der Ausführungsformen 1-32. Die Impedanzanpassung kann hierbei mit Hilfe mechanischer Verschiebung vom Kurzschluss bzw. Leerlauf im Hohlleiter bzw. einer Anpassung halbautomatisch oder beispielsweise vollautomatisch durch Soft¬ ware gestützte Auswertung der Streuparameter durch vektorielle Netzwerkanalyse erfolgen.
M19. Verwendung von Mikrowellenabsorbern in einem Verfahren gemäß einem der hier beschriebenen Ausführungsformen, die an den Öffnungen der Mikrowellenkammer angebracht sind, um Leckstrahlung in die Kammer zurück zu reflektieren bzw. zu absorbieren. Hierbei sind die Absorber so von den Öffnungen bzw. der Mikrowellenkammer beabstandet, dass die Maxima der Strahlung so eingestellt werden können, dass sie in die Kammern der Absorber fallen.
Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung eines Kabels oder einer Kabelader beschrieben. Das erfindungsgemäße Mikrowellensystem und die erfindungsgemäße Absorberanordnung kann in diesem Verfahren verwendet werden:
VI. Verfahren zur Herstellung eines Kabels oder einer Kabelader, mit einer oder mehreren Isolationsschichten auf Silikonbasis, umfassend die Schritte: a) Aufbringen einer unvernetzten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse, enthaltend Polysiloxane, die den Grundbaustein Si(R,P )O enthalten, wobei R und Rx unabhängig voneinander organische Substituenten darstellen, wobei unterschiedliche Si(R,R')0-Einheiten in einem Polysiloxan-Molekül vorhanden sein können, mittels eines Extrusionsverfahrens auf
i) einen oder mehrere metallische(n) Kabeladerkern(e), oder
ii) eine Kabelader, oder
iii) mehrere zu einer Einheit zusammengefasste Kabeladern, wobei die Einheit bereits ein oder mehrere Isolationsschichten als Ummantelung der Kabeladern aufweisen kann,
um eine Isolationsschicht zu bilden, wobei - -
die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse außer Siliciumoxid/Siliciumoxiden keine dielektrischen, anorganischen Additive enthält; und b) Vernetzen der aufgebrachten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse in einer Mono-Mode-Mikrowellenkammer mit kontinuierlicher Strahlung von 2450 MHz ± 100 MHz, unter kontinuierlicher Durchführung der aufgebrachten Silikonkautschuk- enthaltenden Masse durch die Mono-Mode-Mikrowellenkammer, wobei die Vernetzung gemäß einem oder beiden der Folgenden stattfindet:
i) Additionsvernetzung, wobei einer oder mehrere von R und RA eines Polysilo- xan-Moleküls Alkenylsubstituenten darstellen, die sich mit Silangruppen von Oligosi- loxanen, die als Vernetzer in der Silikonkautschuk-enthaltenden Masse enthalten sind, in Gegenwart von katalytisch wirkenden Salzen und/oder Metallkomplexkatalysatoren verbinden; und
ii) Peroxidvernetzung, wobei sich R und/oder R' von verschiedenen Polysiloxan- Molekülen in Gegenwart von Peroxiden verknüpfen.
Der Ausdruck, dass„unterschiedliche Si(R,R')0-Einheiten vorhanden sein können" bedeutet, dass R und R' der verschiedenen S R^O-Einheiten unabhängig voneinander ausgewählt sind. Üblicherweise trägt die Mehrheit der S^R^O-Einheiten Alkylsubstituenten, z.B. Methylgruppen. Zudem sind Alkenylsubstituenten, z.B. Vinyl- gruppen, vorhanden, die meist endständig sind.
Beispielsweise ist mindestens eine Absorberanordnung an zumindest einer der Öffnungen der Mikrowellenkammer angeordnet, um die Mikrowellenstrahlung zu absorbieren und zumindest teilweise zu reflektieren. Da sich die Mikrowellenstrahlung in den Leiter, d.h. den metallischen Kabeladerkern einkoppelt, kommt es ohne die erfindungsgemäße Absorberanordnung zu einem gewissen Leistungsverlust, dadurch dass Strahlung aus der Mikrowellenkammer austritt, sodass das zumindest teilweise Zurückreflektieren der Strahlung von Vorteil ist.
Die Durchführung des Verfahrens wird nachfolgend näher beschrieben, insbesondere in den Beispielen. Grundsätzlich kann das Ausgangsmaterial, d.h. der metallischen Kabeladerkern, eine Kabelader, oder mehrere zu einer Einheit zusammengefasste Kabeladern, die bereits ummantelt sein können, auf einer Wickelvorrichtung aufgewickelt sein. Das Ausgangsmaterial wird dann abgewickelt und wird, gegebenenfalls nach weiteren Behandlungen, in einen Extruder geführt, wo es mit der unvernetzten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse beschichtet wird. Anschließend wird es zur - -
Vernetzung durch die Mikrowellenkammer hindurchgeführt, das heißt das Ausgangsmaterial tritt durch eine Öffnung in die Mikrowellenkammer ein und durch eine gegenüberliegende Öffnung wieder aus der Mikrowellenkammer wieder heraus. Nach vollständiger bzw. gewünschter Aushärtung kann das ummantelte Produkt oder Zwischenprodukt gegebenenfalls wieder auf eine Wickelvorrichtung aufgewickelt werden. Es ist natürlich möglich an jedem Punkt des Verfahrens weitere, zusätzliche Verfahrensschritte durchzuführen, z.B. das Aufbringen von Trennmitteln gegen das Zusammenkleben der Kabel auf der Wickelvorrichtung (Spule).
V2. Das Verfahren nach Ausführungsform VI, wobei einer oder mehrere von R und PO eines Polysiloxan-Moleküls Alkenylsubstituenten sind.
Die Alkenylsubstituenten sind beispielsweise endständig. Die Alkenylgruppen nehmen an der Vernetzungsreaktion teil.
V3. Das Verfahren nach Ausführungsform VI oder V2, wobei die unvernetzte Sili- konkautschuk-enthaltenden Masse:
50-80 Gew.-% Polysiloxan-Moleküle enthält, bei denen einer oder mehrere von R und R' Vinylgruppen sind, beispielsweise sind die Polysiloxane Vinylgruppen- enthaltendes Polydimethylsiloxan, und/oder
10-40%, beispielsweise 20-40%, oder 20-30%, hydrophobe pyrogene Kiesel¬ säure, die beispielsweise Oberflächenmodifiziert ist,
enthält. Zum Beispiel enthält die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse nur Polysilo¬ xane und Siliziumoxid(e), sowie gegebenenfalls Vernetzungsmittel und/oder Kataly¬ satoren.
Pyrogene Kieselsäure bzw. pyrogenes Siliciumdioxid, wie es auch genannt wird, be¬ steht vollständig aus amorphen Siliciumdioxid-Partikeln (SiO2), die zu größeren Einheiten aggregiert sind. Diese besitzen ein sehr gutes Dipolmoment und werden von Mikrowellen sehr gut aktiviert. Erfindungsgemäß müssen deshalb keine Mikrowellen¬ additive zugesetzt werden. Zudem bewirkt das Vorhandensein des elektrischen Leiters, dass die Energieausnutzung verbessert wird.
Die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltenden Masse kann 0-15% niederviskosere Polydimethylsiloxane als Polysiloxan-Moleküle enthalten.
V4. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltende Masse hochtemperaturvernetzend ist, - -
und beispielsweise bei einer Temperatur von oberhalb 95°C, beispielsweise in einem Bereich von 110°C bis 220°C, vernetzbar ist. Die Verweilzeit, bezogen auf 1 cm Bestrahlungsabschnitt, beträgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt zwischen 0,012 s und 0,006 s. Die Produktionsgeschwindigkeit beträgt somit bevorzugt zwischen 50 und 100 m pro Minute.
V5. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Mikrowellenstrahlung (erzeugt durch ein Magnetron) als einzige Energiequelle verwendet wird. Das Verfahren wird insbesondere unter Verwendung des hierin beschriebenen Mikrowellensystems durchgeführt.
V6. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Mikrowellenstrahlung mit einer Leistung von mindestens 900 W, beispielsweise 900 W bis 6 kW oder 900 W bis 2500 W, eingestrahlt wird. Für die Vernetzungsreak¬ tion reichen im Allgemeinen 900 W Leistung. Um jedoch die Produktionsgeschwin¬ digkeit zu erreichen, kann die Leistung erhöht werden.
V7. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei das Molekulargewicht der unvemetzten Polysiloxane 250.000 bis 900.000 g/mol beträgt.
V8. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltenden Masse fest (MQ/VMQ) oder flüssig (LSR) ist und der Polymerisationsgrad der unvemetzten Polysiloxane beispielsweise 5.000-10.000 bei Festsilikonkautschuk und 600-1.800 bei Flüssigsilikonkautschuk beträgt. Beispielsweise ist die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltenden Masse fest (MQ/VMQ), d.h. es handelt sich nicht um LSR.
V9. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Reste R und R' der Polysiloxane unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus substituierten oder unsubstituierten Ci-C8-Alkylgruppen und substituierten oder unsubstituierten Ci-Cs-Alkenylgruppen. Fluoratome sind keine bevorzugten Substituenten. Weiter bevorzugt sind die Reste R und Rv unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Phenyl, Vinyl, und Fluor-modifizierten Ci-C5-Alkylgruppen. Beispielsweise sind die Ci-C8-Alkylgruppen und Ci-Cs-Alkenylgruppen unsubstituiert. In einer Ausführungsform sind die Reste R und Rx daher unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Phenyl, und Vinyl. Insbesondere enthält die Silikonkautschuk-enthaltenden - -
Masse Dimethyl-Vinylmethyl-Siloxane (VMQ) oder α,ω-Divinylpolydimethylsiloxan. Beispielsweise sind mehr als 80% der Reste R und RA Methylgruppen und weniger als 20% Vinyl- oder Phenylgruppen, wobei Vinyigruppen vorhanden sind. Beispielsweise sind 80% - 90% der Reste R und R1 Methylgruppen und 10% - 20% Vinyl- oder Phenylgruppen, wobei Vinyigruppen vorhanden sind. Beispielsweise sind etwa 80% der Reste R und Rv Methylgruppen und etwa 20% Vinyl- oder Phenylgruppen, wobei Vinyigruppen vorhanden sind. Beispielsweise sind in den vorstehenden Ausführungsformen weniger als 10% oder weniger als 5% Phenylgruppen vorhanden. In einer Ausführungsform sind ausschließlich Dimethyl-Vinylmethyl-Siloxane (VMQ) als Polysi- loxane in der Silikonkautschuk-enthaltenden Masse vorhanden. Zusätzlich sind Oligo- siloxane als Vernetzer vorhanden.
V10. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltenden Masse beispielsweise Polydimethylsi- loxane (MQ) und/oder Copolymere aus Dimethylsiloxan und Vinylmethylsiloxan (VMQ) enthält.
Vll. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Additionsvernetzung eine zwei Komponenten (2K) Platin-katalysierten Reaktion (Hydrosilyierung) ist. Beispielsweise reagieren hierbei Polysiloxane mit Vinyl- Endgruppen (Komponente A) und Si-H Oligosiloxanen (Komponente B, Vernetzer), beispielsweise einem kammförmigen, sternförmigen, oder harzartigen Vernetzer. Als Katalysator wird beispielsweise eine Platin(0)-Verbindung, beispielsweise Hexachlo- ridoplatinsäure mit der Formel H2[PtCl6], verwendet. Bei der Additionsvernetzung auf der Basis von Festsilikonkautschuk beträgt die Menge an Katalysator beispielsweise Gew.- 0,5 und 1 Gew.-%.
V12. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei eine Peroxidvernetzung durchgeführt wird.
Bei der Peroxidvernetzung wird die Reaktion durch den thermischen Zerfall des Peroxides, der zur Bildung von zwei Radikalen führt, initiiert. Anschließend erfolgt die Radikalübertragung an den Silikonkautschuk entweder durch Substitution eine Wasserstoffatoms eines Alkylsubstituenten, insbesondere bei sogenannten„non-specific" Silikonen, d.h. reinen Dimethyl-Siloxane (MQ) ohne Alkenyl-/Vinyl-Gruppen in der Kette, oder durch Addition an die Doppelbindung von Alkenylsubstituenten, insbesondere bei sogenannten„vinyl-specific" Silikonen, d.h. Dimethyl-Vinylmethyl- Siloxane (VMQ) enthalten Vinyigruppen. Je nach dem welches Silikon vorliegt können - -
unterschiedliche Peroxide verwendet werden. Diese können Dialkyl-, Diaryl-Alkyl- sowie aromatische Diacyl-Peroxide sein. Beispielsweise wird„Bis-(2,4-dichlorbenzoyl- peroxid)" (DCLBP) verwendet. Bei VMQ Silikone, die vorliegend bevorzugt sind, werden nicht Vinyl-spezifische Peroxide, beispielsweise DCLBP eingesetzt.
V13. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Polysiloxane ausschließlich aus S R^O-Einheiten bestehen.
V14. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse auf einem Einkomponenten- Silikonkautschuk basiert, wobei das Polysiloxan entweder Peroxid-vernetzend ist und das Per¬ oxid eingemischt wird, oder Additions-vernetzend ist, wobei der Vernetzer schon in dem Polysiloxan gebunden ist und der Platin-Katalysator eingemischt wird.
V15. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse auf einem Zweikomponenten- Silikonkautschuk basiert, wobei es sich um Additions-vernetzende Polysiloxane han¬ delt, bei denen der Platin-Katalysator in der Komponente A und der Vernetzer in der Komponente B enthalten und direkt vor Verwendung zusammengemischt werden.
V16. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse 5-40 Gew.-% Si02, z.B. 5 Gew.-% Si02, und 5-70%, beispielsweise 20-40%, pyrogenes Si02 oder gefällte Kieselsäure enthält. Die Menge an Si02 kann beispielsweise nach Veraschen des Silikons in einem Muffeloffen bestimmt werden.
V17. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse keine Ferrite, z.B. Magnetit, und/oder Treibmittel enthält. Treibmittel sind Gase oder chemische Verbindungen, die unter Vernetzungsbedingungen Gase oder Wasser freisetzen, z.B. Carbonate.
V18. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse außer Siliziumoxid/Siliziumoxiden keine dielektrischen, anorganischen Additive, wie beispielsweise Siliziumcarbid, Siliziumcar- bonitrid, Kohlenstoffnanotubes; Eisenverbindungen (z.B. Eisencarbonyle), Ruß, und Metalloxide, insbesondere Eisenoxide bzw. Eisenoxid-enthaitende Metalloxide, enthält. V19. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse Pigmente enthält.
V20. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei wenigstens eine oder mehr Poly(organo)siloxan Isolierungsschichten vorhanden sind und diese entweder nacheinander oder gleichzeitig aufgebracht werden.
V21. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei das Kabel ein oder mehreren Adern, die parallel in Längsrichtung des Kabels verlaufen, umfasst oder daraus besteht.
V22. Kabel oder Kabelader mit blasenfreier Isolationsschicht auf Silikonbasis, herstellbar oder hergestellt unter Verwendung des Verfahrens nach einer der Ausführungsformen 1-21, wobei die Wandstärke der Isolationsschicht auf Silikonbasis beispielsweise 0,5 mm - 4,0 mm beträgt.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein„Draht" ein einzelner, massiver metalle¬ ner Leiter/Strang. Eine„Litze", z.B. Rundlitze, Zopflitze, oder Flachlitze, besteht aus gebündelten Drähtchen. Eine Ader oder Kabelader weist einen metallischen Kabeladerkern auf, der mit einem oder mehreren Isolationsschichten ummantelt ist. Ein „Kabel" enthält Adern die, optional mit Füllern oder anderen Elementen, miteinander verseilt und ein oder mehrlagig ummantelt sind. Adern können Elementweise zu Paaren oder Triples verseilt sein, die Elemente können wieder rum ein- oder mehrla¬ gig mit Füllern zur Zwickelfüllung, verseilt sein und eine Einheit bilden.
Beispielsweise kann PTFE, Glasseide, Polyamid, Polypropylen oder Baumwollfüller zur Zwickelfüllung verwendet werden. Beispielsweise bestehen die Drähte und Litzen aus Kupfer, oder Kupfer, das eine Schichtauflage wie z.B. Zinn, Nickel oder Silber aufweist.
Erfindungsgemäß kann somit eine erste Isolationsschicht auf Silikonbasis auf den metallischen Leiter, d.h. Draht/Drähte oder Litze/Litzen, aufgebracht werden. Es ist aber auch möglich, eine nachfolgende Schicht, z.B. eine zweite oder dritte Schicht, auf eine, oder mehrere, bereits auf dem Leiter vorhandene Schicht(en) aufzubringen. Gleichermaßen können mehrere zusammengefasste Kabeladern mit einer Isolationsschicht auf Silikonbasis versehen werden. Dabei können entweder Kabeladern verseilt und gegebenenfalls mit weiteren Bestandteilen versehen werden und dann mit einer Isolationsschicht auf Silikonbasis umgeben werden. Alternativ dazu kann die - -
Einheit aus mehreren Kabeladern bereits mit einer, oder mehreren, Ummante- lung(en) versehen sein und es wird eine nachfolgende Schicht, z.B. eine zweite oder dritte Schicht, auf die bereits auf der Einheit vorhandene Schicht(en) aufgebracht. Selbstverständlich können nach dem Aufbringen der Isolationsschicht auf Silikonbasis weitere Schichten auf die Kabelader oder das Kabel aufgebracht werden. Es ist auch möglich eine zweite oder weitere Isolationsschicht auf Silikonbasis direkt auf eine Isolationsschicht auf Silikonbasis oder auf eine Schicht über der Isolationsschicht auf Silikonbasis, aufzutragen.
V23. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Isolationsmaterialien der verseilten Kabel (die Ummantelung der verseilten Adern) aus hochleistungs-Kunststoffen wie Fluorpolymere, PEEK, PTFE bestehen können. Erfindungsgemäß können beispielsweise die Adern mit Silikon isoliert werden, dann werden die Adern verseilt und noch einmal mit Silikon ummantelt. Das Silikon kann auch für die Zwickelfüllung verwendet werden, um das Kabel rund zu machen. Das Silikon kann hierbei grundsätzlich direkt auf das Metall aufgetragen werden, oder über eine andere Polymerschicht. Somit kann die Silikonummantelung als Aderisolation und/oder als Mantelmaterial und/oder als Füllmaterial verwendet werden.
V24. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Isolationsmateralien, die sich unter der Isolationsschicht auf Silikonbasis befinden (direkt darunter oder mit weiteren Zwischenschichten dazwischen), temperatursensitive Werkstoffe darstellen, wie z.B. Polyolefine, PVC, und thermoplastische- Elastomere. Derartige Materialien würden bei der Vernetzung von Silikonen den Temperatureintrag durch konventionelle Infraroteinstrahlung nicht überstehen. Da das erfindungsgemäße Verfahren aber mildere Bedingungen ermöglicht, können die empfindlichen Schichten geschont werden.
V25. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei der Unterbau aus Materialien bestehen kann oder beschichtet sind, die bei hohen Temperaturen zur Ausgasungen neigen, was sich in Form von Blasen an der Silikonisolation ausprägen kann. Bei der erfindungsgemäßen Verwendung von Mikrowellen entstehen keine so hohen Temperaturen, dass die Materialien ausgasen könnten. Der Begriff„Unterbau" bezieht sich hierbei auf den Untergrund, auf den die Isolationsschicht auf Silikonbasis aufgebracht wird. V26. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Schlagrichtung (S-Schlag oder Z-Schlag) und Verseilrichtung im Gleichschlag (unilay) oder im Kreuzschlag (true concentric) vorliegen kann.
V27. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei das Kabel ein stromführendes Element oder signalführendes Element, beispielsweise eine stromführende Ader oder einen stromführenden Leiter und/oder ein Leiterele¬ ment und/oder Signalübertragungselement, umfasst.
V28. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei der Kabelkern aus einem Draht/mehreren Drähten, z.B. Flachdraht, ein Drahtbündel, ein Drahtgestrick, z.B. Geflechtschlauch, oder aus einer Litze/mehreren Litzen be¬ steht.
V29. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei das Kabel ein Endloskabel, bzw. der Leiter ein Endlosleiter, bzw. die Kabelader eine Endloskabelader, ist und beispielsweise eine Länge von mindestens 500-Metern auf¬ weist.
V30. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei der Kabelkern einen Durchmesser von >1 mm aufweist.
V31. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonisolierungsschicht direkt auf den Metall-enthaltenden Kabeladerkern, zum Beispiel unisolierte, beschichtete oder unbeschichtete Drähte oder Litzen bzw. Draht oder Litze, aufgebracht wird.
Das Metall im Kern des Kabels hat einen positiven Einfluss auf die Vernetzung der Silikonkautschuk-enthaltenden Masse. Zum einen wirkt der metallische Leiter wie eine Antenne. Die Mikrowelle koppelt sich in den Leiter ein. Mit dem Gehäuse der Mikrowellenkammer entsteht ein koaxialer Aufbau, dass bedeutet eine homogene Feldausbreitung zwischen Leiter und der Mikrowellenkammer.
V32. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonisolierungsschicht eine Schichtdicke von 0,5 mm - 4,0 mm aufweist.
Die Erfindung betrifft auch ein Kabel oder Kabelader mit blasenfreier Isolationsschicht auf Silikonbasis, herstellbar oder hergestellt unter Verwendung des Verfahrens nach -
einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Wandstärke der Isolationsschicht auf Silikonbasis beispielsweise 0,5 mm - 4,0 mm beträgt.
Das vorstehende Kabel oder die Kabelader enthält unter der Isolationsschicht auf Silikonbasis bevorzugt eine temperaturempfindliche Ummantelung/Schicht, z.B. eine Ummantelung/Schicht aus Polyolefin, PVC, oder thermoplastische-Elastomere, bzw. Polymeren mit einer Temperatur von <150°C.
Die vorliegende Offenbarung soll weiter anhand von Figuren erläutert werden:
Figur la zeigt ein bekanntes Verfahren zum Vernetzen von Silikonummantelungen durch Erhitzen in Infrarot-Heizöfen.
Figur lb zeigt den grundsätzlichen Aufbau für das erfindungsgemäße Verfahren wobei die Mikrowellenkammer und die Kabelführung gezeigt sind.
Figur 2 zeigt eine Absorberanordnung 15 mit einer in Reihe geschalteten Anordnung von vier Absorberkammern 16, durch die ein Leiter 14 mit Be- schichtung aus Silikonkautschuk-enthaltender Masse geführt wird.
Beispiele
Die Absorberanordnung und das Magnetron sind in Figur lb nicht gezeigt. Figur lb zeigt ein Kabel 14, welches über Drahtführungen (Spulen) 13 durch den Extruder 12 zur Kaltextrusion (ca. 25°C) geführt wird und anschließend in der Mikrowellenkammer 11 erhitzt wird.
Figur 2 zeigt eine Absorberanordnung 15 mit einer in Reihe geschalteten Anordnung von vier Absorberkammern 16, durch die ein Leiter 14 mit BeSchichtung aus Silikonkautschuk-enthaltender Masse geführt wird.
Die Herstellung von erfindungsgemäßen Kabeln oder Kabeladern kann wie nachstehend beschrieben durchgeführt werden.
Zunächst muss die Anlage gereinigt und zusammengebaut werden. Dabei werden zunächst die Schnecke und die Zylinder gereinigt und der Extrusionskopf wird inklusive Werkzeuge zusammengebaut. Die Spule mit dem Leiter wird in den Abwickler eingebaut und der Leiter selbst wird durch den Extrusionskopf geführt. Dann wird die Mikrowellen-Anlage in Position gebracht und so ausgerichtet, dass der Leiter mittig durch die Mikrowellenkammer geführt wird.
Die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltenden Masse wird auf der Walze angesetzt. Hierfür werden alle Bestandteile der unvernetzten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse auf die Walze gegeben und alles homogen miteinander zu einem sogenannten „Fell" gewalzt. Von dem Fell werden ca. 2-3kg große Stücke abgeschnitten und aufgerollt. Mit den Stücken wird der Extruder über eine Dosiereinheit gefüttert.
Ist die Silikonmischung und die Anlage vorbereitet, wird der Extruder gestartet. Zunächst muss er vollständig mit dem Material gefüllt werden. Sobald dies erfolgt ist und aus der Düse Silikon herauskommt, wird ein Programm gestartet. Dieses Programm regelt die Leistung des Magnetrons in Abhängigkeit der Extrusionsgeschwin- digkeit. Zunächst wird langsam angefahren und die Mikrowelle eingeschaltet, nach wenigen Sekunden ist die Mikrowelle hochgefahren und muss noch eingestellt werden. D.h. die Impedanz muss auf den Querschnitt des Leiters eingestellt werden. Dies erfolgt aber automatisch über eine Software bzw. soll wie eine Rezeptur im System hinterlegt werden. Kurz darauf wird die Geschwindigkeit auf Produktionsbe¬ dingungen hochgeregelt, zugleich wird die Leistung des Magnetrons angepasst. Das Anfahren soll innerhalb von wenigen Sekunden erfolgen. Das vernetzte Kabel wird anschließend auf eine Spule aufgewickelt. Eventuell muss es noch vorher talkumiert oder einem anderen Trennmittel behandelt werden, aber das ist unabhängig von dem Vernetzungsprozess.
Zitierte Druckschriften
EP1655328B1, DE19855718, EP1900767 Bl, US 4,980,384, US 4,460,713,
EP0945916

Claims

Patentansprüche
1. Mikrowellensystem (10), umfassend
(Ί) ein Magnetron zur Erzeugung einer ungepulsten, elektromagnetischen Strahlung,
(ii) eine Mono-Mode-Mikrowellenkammer (11) mit zwei sich gegenüberliegenden Öffnungen,
(iii) einen Hohlleiter, welcher das Magnetron mit der Mono-Mode- Mikrowellenkammer (11) verbindet,
(iv) mindestens eine Absorberanordnung (15) an zumindest einer der Öffnungen der Mikrowellenkammer (11), wobei die Absorberanordnung (15) eine oder mehrere Kammern (16), aufweist, und
(v) ein System zur Impedanzanpassung des Mikrowellensystems.
2. Mikrowellensystem (10) nach Anspruch 1, wobei
(i) die eine oder die mehreren Kammern (16), oder die Wände der Kammern (16), Aluminium enthalten oder daraus bestehen, und/oder
(ii) die Innenwände der Kammern (16) mit Mikrowellen-absorbierenden Additiven, beispielsweise Siliziumcarbid oder ein Polymer, enthaltend ein Mikrowellenabsorbierendes Additiv, beschichtet sind.
3. Mikrowellensystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei
(i) mindestens eine Absorberanordnung (15) mit mehreren Kammern (16) im Querschnitt an die Öffnung der Mono-Mode-Mikrowellenkammer (11) ange- passt ist, um die austretende Mikrowellenstrahlung absorbieren zu können; und/oder
(ii) die Kammern (16) der Absorberanordnung (15) mit zwei sich gegenüberliegenden Öffnungen ausgestattet sind; und/oder.
(iii) das Magnetron Mikrowellen mit einer Frequenz von 2450 MHz ± 100 MHz erzeugt.
4. Mikrowellensystem (10) nach einem der Ansprüche 1-3, wobei
(i) mindestens eine Absorberanordnung (15) derart nach der Mikrowellenkammer (11) angeordnet ist, dass ein Kabel (14) nach dem Hindurchführen durch die Mikrowellenkammer durch diese Absorberanordnung hindurchgeführt werden kann; und/oder (ii) mindestens eine Absorberanordnung (15) derart vor der Mikrowellenkammer (11) angeordnet ist, dass ein Kabel (14) vor dem Hindurchführen durch die Mikrowellenkammer (11) durch diese Absorberanordnung (15) hindurchgeführt werden kann; und/oder
(iii) eine Absorberanordnung (15) vorhanden ist, die zwei oder mehrere Kammern (16) und eine Runde und/oder konzentrische Geometrie aufweist; und/oder
(iv) die zwei oder mehreren Kammern (16) der mindestens einen Absorberanordnung (15) zueinander beabstandet sind.
5. Mikrowellensystem (10) nach einem der Ansprüche 1-4, wobei
(i) die Kammern (16) der Absorberanordnung (15) Öffnungen mit einem Durchmesser von > 1mm Millimeter aufweisen; und/oder
(ii) die Mono-Mode-Mikrowellenkammer (11) und die Kammern (16) der Absorberanordnung (15) ausgestaltet ist, um ein Endloskabel (14) zu Bestrahlungszwecken durch die Kammern (16) zu transportieren.
6. Mikrowellensystem (10) nach einem der Ansprüche 1-5, wobei
(i) das System zur Impedanzanpassung über die mechanische Verschiebung des Kurzschlusses (Leerlauf) im Hohlleiter angepasst wird; und/oder
(ii) das Magnetron eine Leistungsaufnahme von bis zu 6 Kilowatt hat.
7. Mikrowellensystem (10) nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Mono- Mode-Mikrowellenkammer (11) eine zylindrische oder rechteckige Form aufweist, wobei die Mono-Mode-Mikrowellenkammer (11) und die Kammern (16) der Absorberanordnung (15) zwei sich gegenüberliegende Öffnungen aufweist, durch die mittels eines vorhandenen Kabeltransportsystems, eine Silikonkautschuk-enthaltende Masse, die auf
i) einen metallischen Kabeladerkern, oder
ii) eine Kabelader, oder
iii) mehrere zu einer Einheit zusammengefasste Kabeladern, wobei die Einheit bereits ein oder mehrere Isolationsschichten als Ummantelung der Kabeladern aufweisen kann,
aufgebracht ist, durchgeführt werden kann.
8. Absorberanordnung (15) umfassend eine oder mehrere benachbarte Kammern (16), wobei jede Kammer zwei sich gegenüberliegenden Öffnungen aufweist, wobei die Kammern der Absorberanordnung (15) ausgestaltet sind, damit ein Endloskabel (14) durch die Kammern (16) transportiert werden kann, und wobei die Kammern aus einem Material sind, das zur Absorption und teilweisen Reflektion von Mikrowellenstrahlung geeignet ist.
9. Verwendung einer Absorberanordnung, nach Anspruch 8, zur Absorption und Reflektion von Mikrowellenstrahlung.
10. Verwendung nach Anspruch 9, wobei die Mikrowellenstrahlung zur Härtung einer Polysiloxan-basierten Isolationsschicht eines Kabels erzeugt wird.
11. Verwendung eines Mikrowellensystem nach einem dem Ansprüche 1-7 zur Vernetzung einer Polydimethylsiloxan-basierten Silikonisolierungsschicht als Kabe¬ lummantelung oder Ummantelung eines metallischen Kabeladerkerns.
12. Verwendung eines Mikrowellensystem nach einem dem Ansprüche 1-7, in einem Verfahren zur Herstellung eines Kabels oder einer Kabelader, mit einer oder mehreren Isolationsschichten auf Silikonbasis, umfassend die Schritte: a) Aufbringen einer unvernetzten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse, enthaltend Polysiloxane, die den Grundbaustein Si(R,R')0 enthalten, wobei R und R' unabhängig voneinander organische Substituenten dar¬ stellen, wobei unterschiedliche S^R^O-Einheiten in einem Polysilo- xan-Molekül vorhanden sein können, mittels eines Extrusionsverfahrens auf
i) einen metallischen Kabeladerkern, oder
ii) eine Kabelader, oder
iii) mehrere zu einer Einheit zusammengefasste Kabeladern, wobei die Einheit bereits ein oder mehrere Isolationsschichten als Ummante¬ lung der Kabeladern aufweisen kann,
um eine Isolationsschicht zu bilden; und b) Vernetzen der aufgebrachten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse in der Mono-Mode-Mikrowellenkammer mit kontinuierlicher Strahlung von 2450 MHz ± 100 MHz, unter kontinuierlicher Durchführung der aufgebrachten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse durch die Mono-Mode- Mikrowellenkammer, wobei die Vernetzung gemäß einem oder beiden der Folgenden stattfindet: i) Additionsvernetzung, wobei einer oder mehrere von R und FT eines Po- lysiloxan-Moleküls Alkenylsubstituenten darstellen, die sich mit Silan- gruppen von Oligosiloxanen, die als Vernetzer in der Silikonkautschukenthaltenden Masse enthalten sind, in Gegenwart von katalytisch wirkenden Salzen und/oder Metallkomplexkatalysatoren verbinden; und ii) Peroxidvernetzung, wobei sich R und/oder R' von verschiedenen Polysi- loxan-Molekülen in Gegenwart von Peroxiden und optional Metallkomplexkatalysatoren verknüpfen.
13. Verwendung eines Systems zur Impedanzanpassung in einem Verfahren wie in Anspruch 12 definiert.
14. Verwendung von Mikrowellenabsorbern in einem Verfahren wie in Anspruch 12 definiert, wobei die Mikrowellenabsorber an den Öffnungen der Mikrowellenkammer angebracht sind, um Leckstrahlung zu reflektieren und zu absorbieren.
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