DE2907312C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von stranggepreßten Produkten aus Polymer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei der Herstellung stranggepreßter Produkte aus Polymer ist es wichtig, daß man einen im Gang befindlichen Fertigungspro­ zeß so schnell wie möglich unterbrechen oder seine Herstellungsbe­ dingungen ändern kann, wenn die Qualität des hergestellten Pro­ duktes nicht zufriedenstellend ist. Dadurch kann die Verschrottung größerer Mengen gefertigten Materials vermieden werden.

Wenn es sich bei dem Produkt beispielsweise um ein Hochspannungs­ kabel handelt, bei welchem der Leiter von einer inneren leitenden Schicht (innerer Halbleiter) umgeben ist, können in ungünstigen Fällen Defekte beispielsweise in Form von Spitzen oder Rändern oder anvulkanisierten harten Partikel an der Grenzfläche zwischen der inneren leitenden Schicht und der sich daran anschließenden Isolier­ schicht auftreten. Da derartige Defekte die elektrische Bean­ spruchung in der Schicht erhöhen und die Qualität des Kabels herabsetzen, ist es wichtig, daß das Aufbringen des Polymers als Kabelisolierung auf der genannten Schicht unter­ brochen wird, sobald derartige Defekte auftreten, bzw. daß Korrekturen in der Aufbringung der inneren leitenden Schicht vor­ genommen werden. Die innere leitende Schicht wird normalerweise durch Strangpressen aufgebracht, und im Anschluß daran wird die Isolierschicht durch Strangpressen aufgebracht. Außerdem wird auf der Isolierschicht eine äußere leitende Schicht (äußerer Halbleiter) aufgebracht. Das Aufbringen der äußeren leitenden Schicht, die genau wie die innere leitende Schicht normalerweise aus einem Polymer besteht, das elektrisch leitenden Kien­ ruß enthält und daher undurchsichtig ist, erfolgt häufig dadurch, daß die Schicht im Anschluß an das Strangpressen der Isolier­ schicht auf die Isolierschicht durch Strangpressen aufgebracht wird. Wenn die Materialien in den leitenden Schichten und in der Isolierungsschicht vernetzbar sind, so können diese Materialien dadurch vernetzt werden, daß der Leiter mit den leitenden Schich­ ten und der Isolierschicht unter Druck in einem Vulkanisierrohr erwärmt wird. Wenn die Materialien nicht vernetzbar sind, laufen die Leiter mit den aufgebrachten Materialien direkt zu einer Kühl­ vorrichtung. Wenn die äußere leitende Schicht direkt nach dem Strangpressen der Isolierschicht auf diese stranggepreßt wird, d. h. ohne daß der Leiter mit Isolierung zuvor irgendeine Vor­ richtung zum Vernetzen oder zum Abkühlen der Isolierung durchlaufen hat, so können Defekte in der inneren leitenden Schicht nicht ent­ deckt werden, bevor das Kabel fertig hergestellt ist, und dann auch nur durch eine zerstörende Probe.

Bei der aus der GB-PS 13 59 507 bekannten Strangpreßvorrich­ tung wird das von der ersten Strangpresse extrudierte Mate­ rial auf seinem Wege zur zweiten Strangpresse durch eine nach außen hermetisch geschlossene Kammer geführt, die aus zwei Teilen besteht, die in achsialer Richtung teleskopartig gegeneinander verschiebbar sind. Die innere Kammerwand um­ gibt das extrudierte Material mit weitem Abstand, und der Raum der Kammer ist mit einem unter Druck stehenden Gas ge­ füllt. Die Wand des Zwischenkanals, der das extrudierte Ma­ terial auf dem Wege zwischen den beiden Strangpressen um­ gibt, weist keine durchsichtigen Stellen auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln, die eine fortlaufende Qualitätskontrolle während der Fertigung gestattet, insbesondere der inneren leitenden Schicht bei einem Kabel sowie auch der Isolierschicht eines Kabels hinsichtlich von Defekten in Form von Blasen und Verunreinigungen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung nach dem Oberbe­ griff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen genannt.

Voraussetzung für die Erfindung ist, daß das Material für das Innenteil, also für die Isolierschicht bei Kabeln, bei einer Tempe­ ratur, bei der das Material durch Strangpressen geformt wird, durch­ sichtig ist. Dies ist bei vielen bekannten und häufig verwendeten Materialien für Kabelisolierungen der Fall. In Abhängigkeit der bei der Kontrolle gemachten Beobachtungen kann der Fertigungspro­ zeß unterbrochen werden oder in erforderlicher Weise korrigiert werden.

Bei der Anwendung für die oben erläuterte Kabelherstellung be­ steht das Charakteristische der vorliegenden Erfindung darin, daß die Strangpresse zum Formen der Isolierschicht und die Strangpresse zum Formen der äußeren leitenden Schicht durch ein Verbindungsstück miteinander verbunden sind, dessen Innen­ wand an der Isolierung beim Strangpressen der Isolierung anliegt und das durchsichtig ist oder mit einem Fenster zur Kontrolle der Qualität des inneren Halbleiters und/oder der Isolierung selbst versehen ist. Das Verbindungsstück, das inwendig zylindrisch oder konisch oder teilweise zylindrisch und teilweise konisch sein kann, hat einen kleinsten Innendurchmesser, der genauso groß ist wie der Außendurchmesser der Isolierschicht. Dank dieser Ausbildung ermöglicht das Verbindungsstück nicht nur eine Quali­ tätskontrolle, sondern erfüllt auch weitere wichtige Aufgaben. Eine wichtige Aufgabe bei der Herstellung von Kabeln mit vernetz­ ter Isolierung besteht darin, daß das Verbindungsstück trotz des Druckes auf das Polymer im Verbindungsstück sicher­ stellt, daß die Isolierschicht ihre Abmessungen beibehält. Eine andere Aufgabe, deren Erfüllung sowohl bei der Herstellung von Kabeln mit vernetzter Isolierung wie bei der Herstellung von Kabeln ohne vernetzte Isolierung wichtig ist, besteht darin, daß das Verbindungsstück als Führung für den Leiter mit Isolierung dient, so daß die äußere leitende Schicht unmittelbar nach dem Formen der Isolierschicht in einer gleichmäßigen Schicht auf die Isolierschicht aufgebracht werden kann. Dies kann zu einer großen Raumersparnis für die Fertigungsvorrichtung führen. Eine weitere Funktion, die das Verbindungsstück unter besonderen Umständen übernehmen kann, ist die eines Vulkanisierrohres.

Die Erfindung kann bei der Herstellung von Rohren, Schläuchen und anderen Profilen durch Strangpressen eines beim Formen durchsich­ tigen Polymers und durch ein anschließendes Strangpressen eines undurchsichtigen Polymers über das erste Polymer angewendet werden und ergibt auch hier die gleichen Vor­ teile.

Als Beispiel für geeignete Materialien für das bei der Formungs­ temperatur durchsichtige Innenteil können Polyäthylen und Copoly­ merisat aus Äthylen und einem anderen ungesättigten Monomer, wie Äthylacrylat, Butylacrylat und Vinylazetat, genannt werden. Im Copolymerisat beträgt das Äthylengewicht vorzugsweise mindestens 60 Prozent des Gesamtgewichtes des Äthylens und einer anderen unge­ sättigten Verbindung. Das Polymer kann ohne Zusatz einer Substanz, die eine Vernetzung bewirkt, benutzt werden. Dabei be­ kommt die Isolierung thermoplastische Eigenschaften. Das Polymer kann alternativ mit einem Peroxyd oder einer anderen Substanz versetzt werden, die die Fähigkeit hat, eine Vernetzung zu bewirken. Als Beispiel für geeignete Peroxyde können u. a. Di-α-Cumylperoxyd, Di-tert. Butylperoxyd und 2,5-Dimethyl-2,5-Di(t-Bu­ tylperoxi)-Hexin-3 genannt werden. Die Menge Peroxyd beträgt zweck­ mäßigerweise 0,1-5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Polymer. Das Polymer ist normalerweise auch mit einem Antioxidant versetzt, wie beispielsweise polymerisiertes Trimethyldihydrochinolin oder Aldon-α-Naphtylamin, zweckmäßiger­ weise in einer Menge von 0,5-5 Gewichtsteilen pro 100 Ge­ wichtsteile Polymer.

Wenn die undurchsichtige Schicht eine elektrisch leitende Schicht ist, d. h. wenn die Vorrichtung zur Herstellung von Hochspannungs­ kabeln verwendet wird, so kann das Polymer in der Schicht u. a. aus chlorsulfoniertem Polyäthylen, das Mineralöl als Weich­ macher, Kienruß leitender Art und eventuell pulverförmiges Füll­ mittel wie Talk enthält, ferner aus Copolymeren aus Äthylen und Vinylazetat, die Kienruß und eventuell pulverförmiges Füllmittel wie Talk oder Kreide enthalten, bestehen. Wenn die Schicht ver­ netzt wird, wird außerdem ein Peroxyd beispielsweise der vorge­ nannten Art und in der vorgenannten Menge hinzugefügt.

Wenn die undurchsichtige Schicht eine Schutzschicht auf einem Rohr, einem Schlauch oder einem anderen Profil, wie z. B. einem Mantel, ist, die gegen den Einfluß ultravioletter Strahlen schützt, kann die Schutzschicht u. a. aus einem Polymer bestehen, das einige Prozent Kienruß enthält. Das Polymer selbst kann dabei von sehr verschiedener Art sein. Geeignete Materialien sind u. a. Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, chlorsul­ foniertes Polyäthylen, Chloropren, Nitrilkautschuk, Polyamid und Polyurethan. Wenn die Schicht vernetzt wird, so wird ein Peroxyd beispielsweise der Art und in der Menge hinzugefügt, wie es vorstehend für das Polymer im Innenteil beschrieben worden ist.

Das Material des durchsichtigen Teils des Verbindungsstückes kann beispielsweise Glas oder Quarz sein.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Herstellung eines Hochspannungskabels,

Fig. 2 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Herstellung eines Rohres, das zum Schutz gegen ultraviolette Strahlen mit einem Mantel versehen ist,

Fig. 3 eine andere Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Her­ stellung eines Hochspannungskabels.

In den Figuren ist die Strangpresse zum Formen des Innenteils mit 1, die Strangpresse zum Formen der undurchsichtigen Schicht mit 2 und das Verbindungsstück mit durchsichtigem Teil zur Kontrolle des mit dem Innenteil versehenen Produktes mit 3 bezeichnet. Bei den Vor­ richtungen nach Fig. 1 und 2 sind sowohl das Verbindungsstück 3 wie die Strangpresse 2 räumlich so angeordnet, daß das in der Strangpresse 1 stranggepreßte Material weder bereits vernetzt ist noch einer anderen Behandlung unterworfen wurde, wenn es das Verbindungsstück passiert und in die Strangpresse 2 eintritt. Bei der Vorrichtung nach Fig. 3 dient das Verbindungsstück als Vulkanisierrohr, so daß das in der Strangpresse 1 stranggepreßte Material bereits vernetzt ist, wenn es in die Strangpresse 2 eintritt. Das Ver­ bindungsstück besteht in den in Fig. 1 und 2 gezeigten Beispie­ len aus einem etwa 5 cm langen zylindrischen Glasrohr, dessen Innendurchmesser genauso groß ist wie der Außendurchmesser des Innenteils des herzustellenden Produkts. Das Verbindungsstück ist in den gezeigten Fällen vollständig durchsichtig.

Gemäß Fig. 1 wird ein Kabelleiter 4, der konventioneller Art ist und aus Kupfer oder Aluminium bestehen kann, durch die Strangpres­ sen 1 und 2 geführt. Der Leiter ist beim Eintritt in die Strang­ presse 1 mit einer stranggepreßten inneren leitenden Schicht 5 versehen. Diese besteht in dem beschriebenen Fall aus einem Copoly­ mer aus Äthylen und Äthylacrylat im Gewichtsverhältnis 80 : 20, das 40 Gewichtsteile Kienruß leitender Art und 2 Gewichtsteile Di-t-Butylperoxyd pro 100 Gewichtsteile Copolymer enthält. Für die innere leitende Schicht können u. a. auch die Materialien verwen­ det werden, die oben als Beispiel für Materialien für die äußere leitende Schicht genannt wurden. Die Isolierschicht 6 des Kabels wird in der Strangpresse 1 aufgebracht. Dieselbe besteht in dem beschriebenen Fall aus LD-Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 0,2-20, das 2 Gewichtsteile Di-α-Cumylperoxyd und 0,2 Gewichts­ teile polymerisiertes Trimethyldihydrochinolin pro 100 Gewichts­ teile Polyäthylen enthält. Das Polyäthylen hat beim Strangpressen eine Temperatur von 125°C. In der Strangpresse 2 wird eine äußere leitende Schicht 7 aufgebracht, die in dem beschriebenen Fall aus einem Copolymer aus Äthylen und Vinylazetat im Gewichts­ verhältnis 60 : 40 besteht, das 30 Gewichtsteile Kienruß leitender Art und 2 Gewichtsteile Di-t-Butylperoxyd pro 100 Gewichtsteile Copolymer enthält. Der Kabelleiter 4 mit den Schichten 5, 6 und 7 läuft danach in das nur teilweise gezeigte Vulkanisierrohr 8, wo die Schichten 5, 6 und 7 durch Erhitzung auf ungefähr 220°C vernetzt werden, indem sie einem Druck von 1 MPa ausgesetzt werden. Wenn das Polyäthylen das als Glasrohr ausgebildete Verbindungs­ stück 3 passiert, hat das Polyäthylen, wie aus obigem hervorgeht, eine Temperatur von 125°C und ist dann durchsichtig. Man kann daher die Qualität der inneren leitenden Schicht 5 und der Iso­ lierschicht 6 laufend kontrollieren und die Produktion unterbrechen oder die Produktionsbedingungen ändern, wenn sich herausstellt, daß in der inneren leitenden Schicht oder in der Isolierschicht selbst Defekte auftreten.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rohres, das mit einer Schutzschicht gegen ultraviolette Strahlung versehen ist. Durch das Rohr erstreckt sich ein Dorn 9 durch die Strangpressen 1 und 2. Die rohrförmige Schicht 10, die von der Strangpresse 1 gepreßt wird, be­ steht aus HD-Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 0,1 das 0,2 Gewichtsteile polymerisiertes Trimethyldihydrochinolin pro 100 Ge­ wichtsteile Polyäthylen enthält. Das Polyäthylen hat beim Strang­ pressen eine Temperatur von 240°C. In der Strangpresse 2 wird eine Schutzschicht 11 aus HD-Polyäthylen aufgebracht, das 3 Gewichtsteile Kienruß und 0,2 Gewichtsteile polymerisiertes Trimethyldihydrochi­ nolin pro 100 Gewichtsteile Polyäthylen enthält. Das aus den Schichten 10 und 11 aufgebaute Rohr läuft nach dem Formen in ein nicht gezeigtes Wasserbad mit einer Temperatur von nahezu 100°C, wo es abgekühlt wird. Wenn das Polyäthylen für die Schicht 10 das Verbindungsstück 3 passiert, hat es, wie aus obigem hervorgeht, eine Temperatur von 240°C und ist dann durchsichtig. Man kann somit die Qualität der Schicht 10 laufend kontrollieren und erforderliche Änderungen im Produktionsprozeß vornehmen.

Das Verbindungsstück 3 in den Vorrichtungen nach Fig. 1 und Fig. 2 kann auch konisch sein oder aus einem konischen und einem zylindrischen Teil bestehen. Der kleinste Innendurchmesser des Ver­ bindungsstückes ist dabei genau so groß, wie der Außendurchmesser des Innenteils 6 bzw. 10 des herzustellenden Produktes. Das Ver­ bindungsstück kann natürlich zum größeren oder kleineren Teil aus Metall und im übrigen aus einem durchsichtigen Teil bestehen. Bei­ spielsweise kann das Verbindungsstück aus einem zylindrischen oder konischen Metallrohr bestehen, in das ein Glasfenster eingelassen ist.

In Fig. 3 besteht das Verbindungsstück 3 zwischen den Strangpressen 1 und 2 aus einem Glasrohr, das zugleich als Vulkanisierrohr dient. Das Vulkanisierrohr ist von einer Strahlungsquelle 12 umgeben, die aus mehreren um das Rohr herum angeordneten Infrarotlampen mit Wolframglühfäden besteht, welche bei einer Temperatur von 2100°C arbeiten und dabei eine Strahlung erzeugen, deren Intensitäts­ maximum bei einer Wellenlänge von 1,2 µm liegt. Der Leiter wird in der Strangpresse 1 zunächst mit einer inneren leitenden Schicht 5 und danach mit einer Isolierschicht 6 versehen. Die Materialien für die Schichten 5 und 6 können dieselben sein, wie für die entsprechenden Schichten bei dem Hochspannungskabel, dessen Her­ stellung anhand von Fig. 1 beschrieben wurde. Das Polyäthylen in der Schicht 6 hat beim Strangpressen eine Temperatur von unge­ fähr 125°C. Wenn der Kabelleiter 4 mit den Schichten 5 und 6 die Strah­ lungsquelle 12 passiert, werden die Polymere in den Schichten 5 und 6 vernetzt und danach mit Wasser oder unter Druck stehendem Gas in einem an dem linken Ende des Vulkanisierrohres oder Verbindungsstücks 3 angeschlossen, nicht gezeigten Kühlrohr gekühlt. Die Polymere werden im Vulkani­ sierrohr unter Druck gesetzt. Der Druck wird dadurch erzeugt, daß die Wärmedehnung des Polymers in Verbindung mit Druck vom Mundstück der Strangpresse 1 an dem einen Ende des Vulkanisierrohres und Druck vom Kühlmittel am anderen Ende des Vulkanisierrohres ausge­ nutzt wird. Dadurch, daß das Vulkanisierrohr und das Polyäthylen die kurzwellige Infrarotstrahlung bei der Formungstemperatur hin­ durchlassen, wird eine schnelle Erwärmung des Leiters und der inneren leitenden Schicht des Kabels erreicht, was eine schnelle Durchwärmung und eine schnelle Vernetzung des Polymers über den ganzen Querschnitt zur Folge hat.

Die äußere leitende Schicht 7, die in der Strangpresse 2 aufge­ bracht wird, kann aus einem Copolymer aus Äthylen und Vinylazetat im Gewichtsverhältnis 60 : 40 bestehen, das 20 Gewichtsteile Kienruß leitender Art pro 100 Gewichtsteile Copolymer enthält. Wenn man die Schicht vernetzen möchte, muß diese mit einem Peroxyd versetzt und in einer Heizvorrichtung erwärmt werden, die hinter der Strangpresse 2 und vor der Kühlvorrichtung in Bewegungsrich­ tung des Kabels angeordnet ist. Dadurch, daß das Vulkanisierrohr und auch die Isolierschicht 6, während diese das Vulkanisierrohr passiert, durchsichtig sind, kann die Qualität der inneren leitenden Schicht 5 und der Isolierschicht 6 laufend kontrolliert werden und die Produktion kann unterbrochen bzw. die Produktionsbedingungen kön­ nen geändert werden, falls sich herausstellen sollte, daß in einer dieser Schichten Defekte auftreten.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Herstellung von stranggepreßten Produkten aus Polymer mit einer ersten Strangpresse (1) zum Formen eines bei der Formungstemperatur durchsichtigen In­ nenteils (6, 10) des Produkts, zum Beispiel die Isolierung für einen mit einer elektrisch leitenden Schicht (innere Halbleiter) versehenen Kabelleiter, und mit einer zweiten Strangpresse (2) zum Formen einer das Innenteil umgebenden undurchsichtigen Schicht, zum Beispiel eine elektrisch lei­ tende Schicht (äußerer Halbleiter) auf einer Kabelisolierung, wobei die beiden Strangpressen mittels eines Kanals mit­ einander verbunden sind, durch welchen das Innenteil des Produkts von der ersten zur zweiten Strangpresse gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal zwischen den beiden Strangpressen mittels eines Verbindungsstückes (3) gebildet ist, dessen Innenwand an das durchsichtige Innenteil (6, 10) beim Strangpressen desselben anliegt, und daß das Verbindungsstück (3) durchsichtig ist oder einen durchsich­ tigen Teil hat zur Kontrolle der Qualität des Innenteils und/oder der innerhalb des Innenteils liegenden Teile des Produkts.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Verbindungsstück (3) ein zylindrisches oder konisches durchsichtiges Rohr ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (3) ein Vulkanisierrohr für das durchsichtige Innenteil (6, 10) des Produkts ist.