DE2545931B2 - Verfahren zum herstellen isolierter draehte und leitungen mit hohem schaeumungsgrad des isolierstoffes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen isolierter Drähte und Leitungen, insbesondere von koaxialen Hochfrequenzkabeln mit geschäumter Kunststoffisolierung.

Zum Herstellen koaxialer Hochfrequenzkabel mit geschäumter Isolierung werden wegen ihres geringen Verlustfaktors und ihrer niedrigen Dielektrizitätszahl vornehmlich Polyäthylen, Polysterol und Polytetrafluoräthylen verwendet.

Die Erzeugung des Kunststoffschaumes erfolgt bekanntlich dadurch, daß entweder dem Kunststoff ein chemisches Treibmittel hinzugegeben wird oder in den aufgeschmolzenen Kunststoff ein Treibgas injiziert wird, das in Verbindung mit sogenannten Nukleatoren zum Aufschäumen des Kunststoffes führt.

Der Vorgang des Aufschäumens beginnt erst nach dem Verlassen des Extrudierspritzwerkzeuges, da die Expansion im Extruder selbst durch den hohen Betriebsdruck unterbunden wird. Die Expansion erfolgt ausschließlich aufgrund des in den Zellen komprimierten Gases, und zwar völlig regellos. Das einzige Regulativ ist die Kalibrierwirkung des Spritzkopfdüsenrings auf den komprimierten Schaumstoff. Da der Kunststoffstrang jedoch anschließend expandiert, wirken sich kleinste Gleichlaufschwankungen der Schnecke oder des Innenleiterdrahtes sowie Dichteschwankungen im Schaumstoff auf den Außendurchmesser des Schaumstoffstranges dahingehend aus. daß dessen Durchmesser nach Maßgabe dieser Einflußgrößen schwankt, obwohl der Düsenring kalibrierend wirksam wurde. Treten diese Schwankungen des Durchmessers, wie dies in der Praxis die Regel ist, periodisch auf, so verursachen diese Störungen der Längshomogenität Wellenwiderstandsabweichungen, die ihrerseits wiederum Auswirkungen auf die Übertragungseigenschaften der HF-Leitung haben.

Mit den üblichen Vorrichtungen, Verfahren und Werkstoffen (Kunststoffe einschließlich Treibmittelzusätze) werden Schäumungsgrade erzielt, die ein Kunststoff-Luft-Verhältnis von etwa 1:1 ergeben. Höhere Schäumungsgrade werden erkauft mit erheblich höherem apparativem Aufwand, wobei ungenügende Homogenität der Zellstruktur derartige Schäume für die Isolation von Kabeln, insbesondere von koaxialen Hochfrequenzkabeln ungeeignet erscheinen lassen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Isolierung von Drähten und Leitungen, insbesondere von koaxialen Hochfrequenzkabeln mit erhöhtem Schäumungsgrad unter Beibehaltung der bei geringem Schäumungsgrad erzielbaren Homogenität der Zellstruktur und unter Verwendung der für diese Schäume üblichen Vorrichtungen und Materialien herzustellen. Gleichzeitig soll jedoch eine gute Längshomogenität der Außenkontur des Kunststoffstranges erreicht werden, da die Herstellung besonders dämpfungsarmer koaxialer Hochfrequenzkabel für den Einsatz bis in den GHz-Bereich angestrebt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kunststoffisolierung unmittelbar nach Verlassen des Spritzkopfes in einem unter einem Restdruck von etwa 5 Torr stehenden Expansionsraum gelangt, dessen Wandungen etwa die gleiche Temperatur wie der Spritzkopf aufweisen, und in diesem solange verbleibt, bis sich die Expansion auf mindestens 95% des theoretischen Endwertes vor Erreichen einer am Ende dieser Expansionskammer angeordneten Kalibrierstufe ausbilden kann und daß die Isolierung vor Eintritt in die Kalibrierstufe mit einem Schmiermittelfilm beaufschlagt wird, wobei das Schmiermittel einen bei der Temperatur des Expansionsraumes resp. der Isolierung unterhalb des Restdruckes von beispielsweise 5 Torr liegenden Dampfdruck aufweist und zusätzlich wasserlöslich ist.

Bisher war es üblich, die Kunststoffisolierune nach

Verlassen des Spritzkopfes über eine Strecke von 80 bis 100 cm durch Luft unter Atmosphärendruck mit einer Temperatur von etwa 2O⁰C laufen zu lassen. Nach dieser Strecke tritt der heiße Kunststoffstrang in ein Kühlbad von etwa 8O⁰C ein. Vergleicht man mit diesen Strecken- und Temperaturverhältnissen die zum Aufschäumen zur Verfügung stehende Zeit, bevor die Isolierung im Wasserbad erstarrt, so ergeben sich Zeiten von 3 bis 15 Sekunden je nach Quersschnittsgröße des Schaumstoffes. Außerdem expandiert der Kunststoff gegen einen Außendruck der umgebenden Luft von ! ata, so daß sich eine geringere Expansion einstellt, als wenn der Thermoplast — wie das erfindungsgemäß vorgesehen ist —, in einen evakuierten Raum extrudfert wird.

Dabei vollzieht sich die Expansion erst einmal unter optimalen Bedingungen, also ohne Gasballast und unter höchstmöglicher Massetemperatur, bevor die Kalibrierung und Abkühlung einsetzt.

In Ausgestaltung der Erfindung ist «-s zweckmäßig, wenn die Isolierung vom Spritzkopf bis zu dem Kalibrierwerkzeug durch eine Rinne geleitet wird, die mit dem Gleit- resp. Schmiermittel gefüllt ist, wobei das Eigengewicht der Isolierung durch den Auftrieb weitestgehend kompensiert wird. Die Schaumstoffoberfläche wird somit vor dem Eintreten in das Kalibrierwerkzeug mit einem Schmiermittel (Gleitmittel) beaufschlagt, das den angestrebten Unterdruck nicht durch Verdampfen bricht und das in den anschließenden Kühlwasserstufen abgewaschen werden kann.

Erfindungsgemäß wird als Schmiermittel beispielsweise Polyäthylenglykol verwendet. Zudem kann es von Vorteil sein, wenn die Isolierung bereits in der Expansionsphase mittels axial verschiebbarer Blenden vorkalibriert wird.

Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens dient eine Vorrichtung, die aus einem Expansionsraum besteht, der axial in mindestens zwei Kammern unterteilt ist und eine derartige Länge besitzt, und zwar in Abhängigkeit von der Durchlaufgeschwindigkeit des Kabels, daß sich die Expansion bis zu 95% bis 98% des theoretischen Endwertes vor dem Austritt bilden kann.

'n Ausgestaltung der Erfindung ist jede zweite Kammer ganz oder teilweise mit dem Schmier- resp. Gleitmittel gefüllt und deren Länge so bemessen, daß die unter dem Eigengewicht des expandierenden Thermoplastes eintretende Querschnittsveräncierung infolge des »Abtropfens« des Kunststoffes in der flüssigkeitügefüllten zweiten Kammer infolge des dort herrschenden Auftriebs weitestgehend rückgängig gemacht wird.

Die abschottenden Blenden sind erfindungsgemäß axial verschiebbar so bemessen, daß durch sie bereits in der Expansionsphase eine Egalisierung der Außenkontür entsteht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Prinzipzeichnung näher erläutert.

Unter hohem Druck stehendes thermoplastisches Material 1 wird in einem Spritzwerkzeug eines

ίο Extruders vermittels eines Düsenringes 2 und einer Dornspitze 3 um einen Kabelinnenleiter 4 herumgeführt und auf diesem aufliegend in der zylindrischen Zone des Düsenringes 2 vorgeformt.

An das Spritzwerkzeug schließt sich eine als druckdichter Hohlkörper ausgebildete Expansionskammer 5 an, die über Stutzen 6 und 7 evakuiert wird. Die Expansionskammer wird äußerlich durch Heizmanschetten 8 etwa auf die Spritzkopftemperatur aufgeheizt. Die Kammer 5 ist axial durch eine Lochblende 9 unterteilt. Während eine der beiden Kammern leer ist, ist die zweite mit einem Schmiermittel 10 gefüllt, das durch eine öffnung 11 in der Blende 9 hindurchtritt und so einen Schmiermittelfilm auf dem expandierenden Kunststoffstrang erzeugt. Überschüssiges Schmiermittel 10 läuft durch den einen Stutzen 12 ab und gelangt über ein Pumpsystem zurück in die schmiermittelgefüllte Kammer (Stutzen 13), die ihrerseits auch unter Unterdruck steht.
Das Schmiermittel 10 grenzt an eine wassergekühlte Kalibrierstufe 14, die über Stutzen 15 und 16 kontinuierlich mit Kühlwasser 17 beaufschlagt wird. Zwischen der auf Spritzkopftemperatur aufgeheizten Expansionskammer 5 und dem auf gleicher Temperatur aufgeheizten Schmiermittel 10 einerseits und der auf Wasserbadtemperatur befindlichen Kalibrierstufe 4 andererseits ist eine Wärmesperre 18 vorgesehen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ohne nennenswerten Mehraufwand ein höherer Schäumungsgrad erzielt wird als dies mit den herkömmlichen Mitteln und Materialien möglich war. Neben der Materialersparnis lassen sich mit dem beschriebenen Verfahren koaxiale Hochfrequenzkabel mit geringerer Dämpfung und wesentlich verbesserter Längshomogenität realisieren. Da die Expansion des Kunststoffes vor dem Erreichen der Kalibrierstufe abgeschlossen ist, ist eine wesentlich verbesserte Längshomogenität der Oberflächenkontur zu erreichen als dies bisher möglich war. Die Zellstruktur ist unverändert feinstporig und völlig homogen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung isolierter Drähte und Leitungen, insbesondere von Hochfrequenz-Koaxialkabeln mit geschäumter Kunststoffisolierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffisolierung unmittelbar nach Verlassen des Spritzkopfes in einen unter einem Restdruck von etwa 5 Torr stehenden Expansionsraum gelangt, dessen Wandungen etwa die gleiche Temperatur wie der Spritzkopf aufweisen, und in diesem solange verweilt, bis sich die Expansion bis zu 95°/o bis 98% des theoretischen Endwertes vor Erreichen einer am Ende dieser Expansionskammer angeordneten Kali- '5 brierstufe ausbilden kann, und daß die Isolierung vor Eintritt in die Kalibrierstufe mit einem Schmiermittelfilm beaufschlagt wird, wobei das Schmiermittel einen bei der Temperatur des Expansionsraumes resp. der Isolierung unterhalb des Restdruckes von beispielsweise der Isolierung unterhalb des Restdruckes von beispielsweise 5 Torr liegenden Dampfdruck aufweist und wasserlöslich ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung vom Spritzkopf bis zu dem (den) Kalibrierwerkzeug(en) durch eine Rinne geleitet wird, die mit dem Gleit- resp. Schmiermittel gefüllt ist, wobei das Eigengewicht der Isolierung durch den Auftrieb weitestgehend kompensiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmiermittel Polyäthylenglykol verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung bereits in der Expansionsphase mittels axial verschiebbarer Blenden vorkalibriert wird.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Isolierung durchlaufende Expansionsraum axial in mindestens zwei Kammern unterteilt ist und eine derartige Länge besitzt, und zwar in Abhängigkeit der Durchlaufgeschwindigkeit des Kabels, daß sich die Expansion bis zu 95% bis 98% des theoretischen Endwertes vor dem Austritt bilden kann.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede zweite Kammer ganz oder teilweise mit dem Schmier- resp. Gleitmittel gefüllt ist und deren Länge so bemessen ist, daß die unter dem Eigengewicht des expandierenden Thermopla- 5" sten eintretende Querschnittsveränderung infolge des »Abtropfens« des Kunststoffes in der flüssigkeitsgefüllten zweiten Kammer infolge des dort herrschenden Auftriebs weitestgehend rückgängig gemacht wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge der Kalibrierung mehrere Kalibrierstufen und/oder mehrere Kammern mit und ohne Schmiermittelfüllung hintereinander angeordnet sind. &>