Verfahren zur Herstellung von biegsamen künstlichen Gebilden unter Verwendung von an sich spröden Polymerisationsprodukten von Aryl-Olefinen, insbesondere aus Polystyrol. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Herstellung von biegsamen künst lichen Gebilden, wie zum Beispiel Bändern, Fäden, Folien und Schläuchen unter Verwen dung von an sich spröden Polymerisationspro- dukten von Aryl-Olefinen insbesondere aus Polystyrol. Solche Gebilde sind vorzugsweise zur Verwendung beim Aufbau der Isolation von Fernmeldekabeln bestimmt.
Polystyrol und die ihm ähnlichen Poly- merisationsprodukte von Aryl-Olefinen sind an sich glasklare Stoffe, die spröde sind. Wegen ihrer guten elektrischen Eigenschaf ten besteht im Hinblick auf die Verwendung bei elektrischen Kabeln der Wunsch, sie zu biegsamen Bändern und Fäden zu verarbei ten.
Insbesondere für Seekabel ist es wichtig, einen Stoff zu besitzen der 1. gute elektrische Werte hat, 2. bei der für die Aufpressung des Isolier- mantels erforderliehen Temperatur von etwa 100-110 C nicht oder nur wenig deformiert wird, ä. grosse Härte besitzt und 4. genügend biegsam ist, um auf den Lei ter aufgebracht werden zu können. Versuche haben ergeben, dass das einfache Ausspritzen beispielsweise des Polystyrols aus einer Düse nicht zu mechanisch brauch baren Fäden und Bändern führt.
Die so her gestellten Bänder sind vielmehr spröde wie .las Ausgangsmaterial und brechen schon bei verhältnismässig ,geringer Beanspruchung. Es wurde nun gefunden, dass man aus an sich spröden Polymerisationsprodukten von Aryl-Olefinen, insbesondere aus Po.ystyrol Bänder und Fäden mit den gewünschten Eigenschaften herstellen kann, wenn man das Material aus einer Düse unter gleichzeitigem Pressdruck auf diese Düse bei erhöhter Tem peratur so auszieht, dass die Auszugs geschwindigkeit grösser ist als die Austritts geschwindigkeit aus der Düse.
Das dabei entstehende Gebilde hat einen geringeren Querschnitt als die Düse, aus der es gezogen wurde. Das Material erleidet dabei eine Gefügeänderung, auf die die veränderten mechanischen Eigenschaften zurückzuführen sind. Werden beispielsweise Fäden her gestellt, so weist die günstigsten mechani schen Eigenschaften, wie Versuche ergeben haben, ein solcher Faden auf, dessen Durch messer infolge der erhöhten Auszugs geschwindigkeit auf etwa den dritten Teil des Düsendurchmessers verringert ist.
Es wurde weiter gefunden, .dass insbesondere bei Verarbeitung von Polystyrol diese mechani schen Eigenschaften am besten dann erreicht werden können, wenn man die Temperatur des Materials auf 140 bis 155 hält. Ein bei diesen Versuchsbedingungen hergestellter Faden ist so. biegsam, dass er bei normaler Temperatur ohne zu brechen, um seinen eige nen Durchmesser gewickelt werden kann. Auch beider Herstellung von Bändern haben sich die oben beschriebenen Versuehsbedin- gungen als die günstigsten erwiesen.
Die Bänder können- von vornherein in der gewünschten Breite hergestellt werden; sie können aber auch nachträglich aus einem breiteren Bande geschnitten werden.
Man kann nach dem beschriebenen Ver fahren aus .den genannten Polymerisations- produkten auch Bänder und Fäden herstellen, die ferromagnetisohe Eigenschaften aufwei sen. Zu diesem Zweck wird beispielsweise Polystyrol auf solche Temperaturen erwärmt, dass, es flüssig wird;
sodann wird der flüssi gen Masse eine ferromagnetische Legierung, beispielsweise eine Nickel-Eisen-Legierung in Pulverform beigemengt. Nach dem Erkalten wird die so. gewonnene Mischung wie reines Polystyrol nach dem eingangs beschriebenen Verfahren zu Bändern, Fäden oder derglei chen verarbeitet.
Da sich Polystyrol vor andern Isolierstof fen der Elektrotechnik durch einen sehr nie- dingen Verlustwinkel auszeichnet, und da es ferner eine kleine Dielektrizitätskonstante und eine hohe Isolierfähigkeit besitzt, zeigt da.s mit ihm hergestellte magnetische Material nicht nur geringe dielektrische und magne tische Verluste, sondern auch eine geringe Änderung :dieser Verluste mit der Frequenz, so -dass es sich besonders:
zur stetigen induk tiven Belastung solcher Signalleiter eignet, die für hohe Frequenzen bestimmt sind, bei spielsweise zur Belastung von Seekabelleitun- gen, die mit Trägerfrequenzkanälen betrie ben werden sollen.
Die nach dem bisher beschriebenen Ver fahren hergestellten Bänder lassen sich senk recht zu ihrer Längsrichtung über kleine Durchmesser biegen ohne zu brechen; in der Längsrichtung selbst aber sind sie noch spröde und spaltbar.
Versuche ergaben weiter, :dass sich aus Polystyrol oder ähnlichen an sich spröden Polymerisationsprodukten von Aryl-Olefinen, auch Bänder und Folien herstellen lassen, die in jeder Richtung biegsam und nachgiebig sind und somit ihre Sprödigkeit vollständig verloren hauen. Dieses Ziel kann dadurch er reicht werden, dass ein bei erhöhter Tempe ratur aus einer Düse gespritztes Band der Kunstmasse während des Anpressens oder unmittelbar nach dem Auspressen aus der Düse nicht nur einem Längszug, sondern auch einer Querreckung unterworfen wird.
Es hat sich gezeigt, dass die ausgezogenen und quer gereckten Bänder und Folien dann die gün stigsten mechanischen Eigenchaften aufwei sen, wenn ihre Dicke während des Ausziehens in Längs- und Querrichtung auf etwa '!e der ursprünglichen Dicke zurückgeht. Um voll kommen homogene Folien zu erhalten, empfiehlt es sich ferner, das Material in Längs- und Querrichtung gleichmässig stark auf Zug zu beanspruchen.
Welche Apparatur zur Ausübung des Ver fahrens: benutzt wird, ist für die Erfindung an sich belanglos. Im folgenden sei als Bei spiel anhand der Abb. 1 und 2 der beiliegen .den Zeichnung eine Ausführungsform des Verfahrens beschrieben, bei der eine an sich bekannte Vorrichtung benutzt wird. Das zu verarbeitende Material, beispielsweise Poly styrol, wird zunächst bei erhöhter Tempera tur, vorzugsweise<B>150',</B> aus einem Mundstück 1 mit einer Düse von: rechteckigem Quer schnitt ausgepresst.
Das heraustretende Band gelangt sodann in die Streckvorrichtung, die zwei endlose Bänder 2 besitzt, die über Rol len 3 laufen und in der aus Abb. 2 ersicht- liehen Weise auseinander strebend angeord net sind. Die Rollen werden in geeigneter Weise angetrieben, so .dass sich die obere Seite der Bänder 2 von der Düse fortbewegt. Die Geschwindigkeit dieser Fortbewegung ist grösser als die, mit der das Band aus der Düse austritt.
Auf den Bändern. 2 sind kleine Stifte d angebracht, die das aus der Düse tretende Band erfassen und mitnehmen. Da, wie aus Abb. 2 ersichtlich, der Abstand der Bänder 2 gegen das Ablaufende hin zunimmt, so wird das aus -der Düse kommende Band auch in der Querrichtung gestreckt.
Nach dem Verlassen der Streckvorrichtung wird die fer tige Folie auf einer Vorrichtung 5 auf g a ewickelt. IN ktigenfalls muss man die Folie zwischen Streckvorrichtung und Aufwickel- vorrichtung noch abkühlen lassen.
Die nach dem neuen Verfahren hergestell ten Bänder und Folien eignen sich wegen ihrer guten dielel,:trischen Eigenschaften be sonders als Isolationsmaterial von elektrischen Einrichtungen, beispielsweise Wickelkonden satoren. Ferner können Bänder, die nach dem Verfahren gemäss, der Erfindung hergestellt worden sind, als- Ersatz .der bisher bei Kabeln üblichen Papierbandisolation verwen det werden. Weiterhin können die Folien zum Aufbau von geschichteten Isolierstoffen verwendet werden.
Ferner kann das eingangs beschriebene Verfahren auch auf die Herstellung von bieg samen Rohren oder Schläuchen angewendet werden. Dabei wird vorzugsweise ein. Mund stück mit ringförmiger Üffnung verwendet, während im übrigen an der beschriebenen Arbeitsweise nichts geändert wird. Aus dem Mundstück wird -der Schlauch so ausgepresst und gleichzeitig ausgezogen, dass die Aus- zugsgesehwindigkeit des Schlauches. grösser ist, als seine Austrittsgeschwindigkeit aus dem Mundstück.
Infolgedessen vermindern sich Durchmesser und Wandstärke des Schlauches.
Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, den so hergestellten biegsamen Schlauch unmittelbar auf einen Kern, beispielsweise einen metallischen Leiter aufzubringen. Zu diesem Zweck kann der Mittelteil des Mund stückes durchbohrt sein und als Führung für den metallischen Kern, beispielsweise Kupfer draht dienen. Eine Anordnung zur Ausübung dieses Verfahrens ist in Abb. 3@ in einer bei spielsweisen Ausführungsform dargestellt.
Von. dem Vorratshaspel a läuft der Kupferdraht b durch das Einsatzstück c einer Pressvorrichtung d über eine Abzugsscheibe e auf den Haspel f. In der Pressvorrichtung d befindet sich Polystyrolmas#se g, die aus dem Mundstück la in Form eines Schlauches austritt, der sich an der Stelle i um den Lei ter b legt. Die Geschwindigkeit der Abzug scheibe e wird durch den Motor k und ein Getriebe m so eingestellt, dass,
der aus dem Mundstück h austretende Sehlauch aus Poly styrol eine Streckung und Durchmesserver ringerung erfährt und dabei an der Stelle i auf den Leiter gezogen wird. Zwischen ,dem Mundstück h und der Abzugscheibe e ist eine Kühlvorrichtung n angebracht. Durch An ordnung mehrerer Pressen hintereinander oder durch geeignete Ausbildung des, Mund stückes kann man den Leiter in einem Arbeits gang auch mit mehreren Hüllen umgeben.
Es ist zweckmässig sowohl zwischen dem Kupferleiter und der ersten Isolierhülle, als auch zwischen den einzelnen Isolierhüllen dünne Fettschichten oder dergleichen anzu ordnen, die verhindern, -dass@ die einzelnen Hüllen aneinander und an dem Metall fest kleben. Ausser Fett ist hierzu auch jeder andere das Haften verhindernde, dielektrisch hochwertige Stoff, der Isoliermaterial und Metall nicht angreift, verwendbar.
Von besonderer Bedeutung ist -das Ver fahren gemäss der Erfindung für die Her stellung von Luftraumadern für Fernmelde- kabel. Mit der in Abb. 3 beschriebenen Ein richtung ist es möglich, in einem einzigen Arbeitsgang Luftraumadern herzustellen, wenn man, zwischen dem Haspel a und dem Einsatzstück c eine an sich bekannte Vorrioh-- tung zur Aufbringung einer Faden- oder Kordelbewicklung anordnet.
Es ist aber auch möglich, die Faden- oder Kordelbewicklung zuvor in einem besonderen Arbeitsgang auf zubringen. Der Faden kann ebenfalls aus Polystyrol bestehen; es kann aber auch irgendein anderes geeignetes Isoliermaterial, beispielsweise Papier, Anwendung finden. Die so vorbereitete mit einem Faden um wickelte Kupferader wird dann unmittelbar hinter der Pressvorrichtung mit einer schlauch- förmigen Hülle aus Polystyrol überzogen.
Gegenüber den bekannten Papierluft raumadern weist die vorbesohriebene Isola tion der Luftraumader wesentlich bessere elektrische Werte auf. Die mittlere Dielek- trizitätskonstante beträgt 1,3 bis 1,4 und die Tangente des Verlustwinkels 0,2.10-3 (ge genüber 1,6 bezw. 3.10-3 bei Papierluft- e, .
Will man mehrere Luftraumadern mit einander verseilen, so empfiehlt es sich, die Adern vorher auf etwa 50-70 zu erwärmen. Nach der Abkühlung behalten dann die Adern genau diejenige Lage bei, die sie im warmen Zustande eingenommen haben. Die Kapazitätswerte einer solchen Adergruppe bleiben auch unter ungünstigen Verhältnis sen, zum Beispiel bei der Verlegung von See kabeln, weitgehend konstant.
Um die Lage der Einzeladern zueinander und damit die Kapazitätswerte der Sprech kreise festzulegen, kann man auch so vor gehen, dass man alle oder einen Teil der Ader gruppen mit je einer schlauchförmigen Hülle aus Polystyrol, vorzugsweise ohne Benutzung einer das Kleben verhindernden Zwischen- schicht, überzieht.
Process for the production of flexible artificial structures using inherently brittle polymerization products of aryl olefins, in particular of polystyrene. The invention relates to a process for the production of flexible artificial structures, such as, for example, tapes, threads, films and hoses, using per se brittle polymerization products of aryl olefins, in particular of polystyrene. Such structures are preferably intended for use in building the insulation of telecommunication cables.
Polystyrene and the similar polymerization products of aryl olefins are per se crystal clear substances that are brittle. Because of their good electrical properties, there is a desire for use in electrical cables to be processed into flexible tape and thread.
For submarine cables in particular, it is important to have a material that 1. has good electrical properties, 2. is not deformed or only slightly deformed at the temperature of around 100-110 C required for pressing on the insulating jacket, and has a high degree of hardness and 4. is flexible enough to be applied to the Lei ter. Tests have shown that simply ejecting, for example, polystyrene from a nozzle does not lead to mechanically usable threads and tapes.
Rather, the tapes produced in this way are as brittle as the original material and break even when subjected to relatively little stress. It has now been found that from per se brittle polymerization products of aryl olefins, in particular from polystyrene tapes and threads with the desired properties, if the material is extracted from a nozzle with simultaneous pressure on this nozzle at an elevated temperature pulls out that the pull-out speed is greater than the exit speed from the nozzle.
The resulting structure has a smaller cross-section than the nozzle from which it was drawn. The material undergoes a structural change to which the changed mechanical properties can be attributed. If, for example, threads are made, the best mechanical properties, as tests have shown, are such a thread, the diameter of which is reduced to about the third part of the nozzle diameter due to the increased extraction speed.
It has also been found that, especially when processing polystyrene, these mechanical properties can best be achieved if the temperature of the material is kept at 140 to 155. A thread produced under these test conditions is like this. flexible so that it can be wound around its own diameter at normal temperature without breaking. The test conditions described above have also proven to be the most favorable for the production of tapes.
The bands can be made in the desired width from the outset; however, they can also be subsequently cut from a wider band.
The above-mentioned polymerization products can also be used to produce ribbons and threads which have ferromagnetic properties. For this purpose, for example, polystyrene is heated to such temperatures that it becomes liquid;
a ferromagnetic alloy, for example a nickel-iron alloy in powder form, is then added to the liquid mass. After cooling down, it becomes like that. The mixture obtained, such as pure polystyrene, is processed into ribbons, threads or the like according to the method described above.
Since polystyrene is distinguished from other electrical engineering insulating materials by a very low loss angle, and since it also has a low dielectric constant and high insulation properties, the magnetic material made with it shows not only low dielectric and magnetic losses, but also a small change: these losses with the frequency, so that it is especially:
suitable for the constant inductive loading of such signal conductors that are intended for high frequencies, for example for loading submarine cables that are to be operated with carrier frequency channels.
The tapes produced by the process described so far can be bent perpendicular to their longitudinal direction over small diameters without breaking; but in the longitudinal direction they are still brittle and fissile.
Tests also showed that: Polystyrene or similar polymerisation products of aryl olefins, which are brittle in themselves, can also be used to manufacture tapes and films that are flexible and pliable in every direction and thus completely lose their brittleness. This goal can be achieved by subjecting a band of synthetic material injected from a nozzle at an elevated temperature to not only a longitudinal pull but also a transverse stretching during pressing or immediately after being pressed out of the nozzle.
It has been shown that the drawn out and transversely stretched tapes and foils then have the most favorable mechanical properties when their thickness decreases to about the original thickness during the drawing in the longitudinal and transverse directions. In order to obtain completely homogeneous films, it is also advisable to stress the material evenly in the longitudinal and transverse directions.
Which apparatus is used to carry out the process: is irrelevant for the invention per se. In the following, an embodiment of the method is described as an example with reference to FIGS. 1 and 2 of the accompanying drawings, in which a device known per se is used. The material to be processed, for example polystyrene, is first pressed out of a mouthpiece 1 with a nozzle with a rectangular cross section at an elevated temperature, preferably 150 '.
The emerging tape then arrives in the stretching device, which has two endless belts 2, which run over Rol len 3 and in the manner shown in Fig. 2 are striving apart angeord net. The rollers are driven in a suitable manner so that the upper side of the belts 2 moves away from the nozzle. The speed of this movement is greater than that with which the tape emerges from the nozzle.
On the tapes. 2 small pins d are attached, which grasp the tape emerging from the nozzle and take it with them. Since, as can be seen from Fig. 2, the distance between the belts 2 increases towards the end of the run-off, the belt coming out of the nozzle is also stretched in the transverse direction.
After leaving the stretching device, the finished film is wrapped on a device 5 on g a. If necessary, the film between the stretching device and the winding device must still be allowed to cool down.
The tapes and foils produced by the new process are suitable because of their good dielectric properties: be especially as insulation material for electrical devices, such as winding capacitors. In addition, tapes which have been produced by the method according to the invention can be used as a replacement for the paper tape insulation previously used in cables. Furthermore, the foils can be used to build up layered insulating materials.
Furthermore, the method described at the outset can also be applied to the production of flexible seed pipes or hoses. Preferably a. Mouth piece used with an annular opening, while nothing is changed in the rest of the procedure described. From the mouthpiece the hose is pressed out and pulled out at the same time that the extraction speed of the hose. is greater than its exit speed from the mouthpiece.
As a result, the tube's diameter and wall thickness are reduced.
Under certain circumstances it can be advantageous to apply the flexible hose produced in this way directly to a core, for example a metallic conductor. For this purpose, the central part of the mouth piece can be pierced and serve as a guide for the metallic core, for example copper wire. An arrangement for performing this method is shown in Fig. 3 @ in an embodiment example.
From. the supply reel a, the copper wire b runs through the insert c of a pressing device d via a take-off disk e onto the reel f. In the pressing device d there is polystyrene mass which emerges from the mouthpiece la in the form of a tube which is placed around the conductor b at the point i. The speed of the take-off pulley e is adjusted by the motor k and a gear unit m so that,
the polystyrene tube emerging from the mouthpiece h experiences a stretching and reduction in diameter and is pulled onto the conductor at point i. A cooling device n is attached between the mouthpiece h and the trigger disk e. By arranging several presses one behind the other or by suitable training of the mouth piece, you can surround the head with several shells in one work gear.
It is useful to arrange thin layers of grease or the like between the copper conductor and the first insulating sheath as well as between the individual insulating sheaths, which prevent the individual sheaths from sticking firmly to one another and to the metal. In addition to grease, any other high-quality dielectric material that prevents adhesion and does not attack the insulating material and metal can also be used.
The method according to the invention for the manufacture of air space cores for telecommunication cables is of particular importance. With the device described in Fig. 3, it is possible to produce air space veins in a single operation if a device known per se for applying a thread or cord winding is arranged between the reel a and the insert piece c.
But it is also possible to apply the thread or cord wrapping beforehand in a special operation. The thread can also consist of polystyrene; however, any other suitable insulating material, for example paper, can also be used. The copper wire thus prepared, wrapped with a thread, is then covered with a tubular polystyrene sleeve immediately behind the pressing device.
Compared to the known paper air veins, the pre-drilled insulation of the air vein has significantly better electrical values. The mean dielectric constant is 1.3 to 1.4 and the tangent of the loss angle 0.2.10-3 (compared to 1.6 and 3.10-3 for paper air e,.
If you want to strand several air veins with each other, it is advisable to heat the veins to about 50-70 beforehand. After cooling down, the veins then keep exactly the position they were in when they were warm. The capacitance values of such a core group remain largely constant even under unfavorable conditions, for example when laying marine cables.
In order to determine the position of the individual cores to one another and thus the capacitance values of the speech circuits, one can also proceed in such a way that all or part of the core groups are each covered with a tubular polystyrene cover, preferably without the use of an intermediate layer to prevent sticking, covers.