-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels, ein entsprechendes Kabel sowie eine Verwendung eines pastösen Materials zur Herstellung des Kabels.
-
Grundsätzlich ist es möglich, dass ein Material für die Kabelherstellung zunächst im Rahmen einer Compoundierung als Granulat zu fertigen und dieses dann einer Extrusions- oder Spritzgussanlage zuzuführen, um z.B. einen Mantel auszubilden. Dabei erfolgt zumindest zweimal eine Erwärmung, nämlich einmal bei der Compoundierung, d.h. bei der Herstellung des eigentlichen Materials, und ein weiteres Mal bei der Extrusion, bei welcher das Granulat erwärmt und aufgeschmolzen wird, um das Material überhaupt verarbeiten zu können. Nach der Compoundierung und vor der Extrusion wird das Material getrocknet und abgekühlt. Dadurch ist die gesamte Herstellung des Mantels sehr energieaufwendig.
-
In der
DE 10 2012 109 502 A1 ist ein pastöses PVC beschrieben, welches derart hergestellt ist, dass sich eine pastöse, schmelzeförmige Masse ergibt. Dies wird durch eine sogenannte Direktcompoundierung erreicht, bei welcher PVC als Ausgangsmasse einem Extruder zugeführt wird, dort mit Zuschlagstoffen, speziell einem Weichmacher vermischt wird und zugleich mit einem speziellen Temperaturprofil temperiert wird. Im Zuge der Temperierung erfolgt bereits eine Gelierung und Aushärtung des Materials, da der Weichmacher vollständig in das PVC diffundiert.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines Kabels möglichst einfach und energieeffizient zu gestalten. Dazu soll ein möglichst einfaches und energieeffizientes, verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Kabels, ein Kabel sowie eine Verwendung eines geeigneten Materials für das Verfahren angegeben werden.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, durch ein Kabel mit den Merkmalen gemäß Anspruch 15 sowie durch eine Verwendung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 16. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren sinngemäß auch für das Kabel sowie für die Verwendung und umgekehrt.
-
Das Verfahren dient zur Herstellung eines Kabels, wobei das Kabel einen Mantel aufweist und wobei an den Mantel ein Formteil angeformt wird, indem an einer vorgegebenen Position für das Formteil ein pastöses Material, insbesondere PVC, auf den Mantel aufgebracht wird. Das Material wird zu dem Formteil geformt und anschließend wird das Material ausgehärtet.
-
Das Formteil wird insbesondere nicht über die gesamte Länge des Kabels ausgebildet, sondern ist üblicherweise auf eine bestimmte Ausdehnung beschränkt. Typische Formteile weisen Abmessungen, insbesondere Durchmesser auf, welche in der Größenordnung eines Durchmessers des Mantels des Kabels liegen und z.B. um einen Faktor 1,1 bis 10 größer sind. Der Durchmesser typischer Kabel liegt insbesondere im Bereich zwischen 0,5 und 50 mm. Die Länge des Formteils liegt häufig im gleichen Größenbereich, kann jedoch in einer Variante abweichend auch kleiner oder größer sein.
-
In einer ersten Variante wird das Formteil aus dem Material geformt, bevor dieses auf den Mantel aufgebracht wird. Das Formteil wird dabei also vorgeformt und als Halbzeug bereitgestellt. In einer zweiten Variante wird das Material zum Formteil geformt, nachdem das Material sozusagen als Rohmasse auf den Mantel aufgebracht wurde. Das Material wird dann insbesondere mittels eines geeigneten Formwerkzeugs direkt am Mantel umgeformt.
-
Der Erfindung liegt insbesondere die Beobachtung zugrunde, dass die Herstellung eines Kabels und insbesondere eines Formteils am Kabel durch Aufschmelzen eines Granulats, welches vorher durch Compoundierung hergestellt wurde, sehr energieaufwendig ist. Insgesamt wird hierbei zumindest zweimal jeweils eine Erwärmung und eine Abkühlung vorgenommen, nämlich einmal bei der Herstellung des Materials und ein weiteres Mal bei der Verarbeitung, sodass ein solches Verfahren besonders energie- und somit auch kostenintensiv ist.
-
Ein Kerngedanke der Erfindung besteht nun insbesondere darin, als Material ein modifiziertes und verbessertes Material zu verwenden, welches zuvor vorteilhafterweise in einem Kaltmischverfahren hergestellt wird. Darunter wird verstanden, dass zur Herstellung des Materials keine Aufwärmung über die Schmelzetemperatur des Materials hinaus und entsprechend keine anschließende Abkühlung benötigt wird, sodass das Material ein kaltgemischtes Material ist. Mit anderen Worten: das Material wird zunächst aus verschiedenen Materialkomponenten oder Stoffen kalt zusammengemischt, wobei unter „kalt“ verstanden wird, dass auf eine herkömmliche Temperierung zur Schmelzebildung beim Vermischen verzichtet wird. Dies steht im Gegensatz zu einem herkömmlichen Compoundierungsverfahren, bei welchem zunächst die verschiedenen Materialkomponenten erwärmt werden, um diese miteinander im Rahmen einer Schmelze zu vermischen. Demgegenüber wird eine solche vorgeschaltete Erwärmung zwecks Vermischung ausgelassen.
-
In einer geeigneten Variante wird das Material während der Herstellung des Kabels hergestellt, und zwar in oben beschriebener Weise, indem die Materialkomponenten kalt vermischt werden. Das Verfahren ist somit insgesamt besonders energieeffizient. In einer Variante wird das Material dagegen bereits fertig gemischt bereitgestellt.
-
Des Weiteren wird das Material beim Vermischen, d.h. beim Herstellen des Materials auch noch nicht vollständig oder überhaupt nicht ausgehärtet oder geliert, wodurch sich weitere Vorteile für das Verfahren zur Herstellung des Kabels ergeben. Die Materialkomponenten werden also bei einer Temperatur, auch als Mischtemperatur bezeichnet, vermischt, welche geringer ist als eine Schmelze- oder Aushärtetemperatur des Materials, bevorzugt unterhalb von 100 °C. Üblicherweise werden zumindest zwei Materialkomponenten miteinander vermischt, nämlich ein Kunststoff, z.B. PVC, und ein Weichmacher. Um ein verarbeitungsfähiges Material zu erhalten muss der Weichmacher zumindest teilweise in den Kunststoff eindringen. Wesentlich beim Vermischen ist vorliegend dann insbesondere, dass die Temperatur hoch genug ist, sodass der Kunststoff aufgeschlossen wird und der Weichmacher eindringen kann, jedoch gering genug, sodass das Material nicht vollständig geliert oder ausgehärtet wird und entsprechend einfach und flexibel verarbeitbar ist. Grundsätzlich ist die optimale Temperatur beim Vermischen von der Materialwahl abhängig und kann daher zumindest prinzipiell der Raumtemperatur entsprechen, wobei unter Raumtemperatur insbesondere eine Temperatur im Bereich von 15 bis 25 °C verstanden wird. Typischerweise liegt die Mischtemperatur jedoch oberhalb der Raumtemperatur.
-
Bei der bevorzugten Verwendung von PVC als Materialkomponente wird dieses zweckmäßigerweise bei einer Mischtemperatur im Bereich zwischen 70 und 80 °C, insbesondere bei etwa 75°C mit den übrigen Materialkomponenten vermischt. Dem liegt die Beobachtung zugrunde, dass das PVC Molekülagglomerate bildet, welche zunächst aufgeschlossen werden müssen, um den Weichmacher einzuarbeiten. Ein zugemischter Weichmacher dringt erst ab einer bestimmten Temperatur, nämlich etwa 75°C, in den Kunststoff ein, wodurch dann die Materialkomponenten erst wirksam zu einer Paste oder Flüssigkeit vermischt werden. Das Eindringen des Weichmachers entspricht insbesondere bereits einer Teilgelierung des Materials, stellt jedoch noch keine vollständige Aushärtung dar. Eine vollständige Aushärtung liegt erst vor, wenn der Weichmacher vollständig von dem PVC absorbiert worden ist.
-
Unter „Aushärten“ wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung auch „Gelieren“ verstanden, besonders im Zusammenhang mit PVC als Material. Zur Herstellung des Materials wird z.B. pulverförmiges PVC unter anderem mit einem Weichmacher vermischt, welcher sich zwischen die einzelnen PVC-Körner legt, wodurch eine pastöse Masse erzeugt wird. Beim Aushärten diffundiert der Weichmacher dann nach und nach in die PVC-Körner hinein und die Masse wird fester, d.h. deren Viskosität wird erhöht. Das Aushärten erfolgt durch eine Erwärmung des Materials auf eine Temperatur oberhalb einer Aushärte- oder Schmelztemperatur des Materials.
-
Prozessbedingt ist es zudem unter Umständen möglich, dass auch ohne eine aktive Beheizung eine bezüglich der Raumtemperatur erhöhte Temperatur erreicht wird, insbesondere aufgrund parasitärer Effekte, wie beispielsweise Reibung oder Scherung des Materials. Solche prozessbedingten Erwärmungen werden nachfolgend nicht weiter berücksichtigt.
-
Im Gegensatz zum eingangs erwähnten Material der
DE 10 2012 109 502 A1 , welches durch Direktcompoundierung hergestellt wird, ist das vorliegende Material beim Aufbringen auf den Mantel, allgemein auf das Kabel, demnach noch nicht oder noch nicht vollständig ausgehärtet. Dadurch ist das Material von pastöser Konsistenz, d.h. als Paste oder Knetmasse ausgebildet, und besonders einfach verarbeitbar. Außerdem ist das Material nachträglich und in einem separaten Schritt aushärtbar. Unter pastös wird insbesondere verstanden, dass das Material ähnlich einer Knetmasse unter Krafteinwirkung einfach verformbar ist und ohne Krafteinwirkung in Form bleibt, also nicht flüssig ist. Vorzugsweise weist das Material eine Viskosität im Bereich von 10^3 mPa·s bis etwa 10^10 mPa·s auf.
-
Das pastöse Material ist insbesondere ein Zwischenprodukt, d.h. die Herstellung des Materials und die Herstellung des Formteils aus diesem Material bilden vorteilhaft zwei voneinander getrennte Verfahrensschritte. Das zum Aufbringen auf den Mantel bereitgestellte Material ist somit bereits fertig hergestellt, wobei das pastöse Material gemeint ist und nicht das ausgehärtete Material. In einer geeigneten Ausgestaltung wird das Material auf den Mantel mittels einer Zuführeinheit aufgebracht, z.B. mittels einer Spritzgussanlage oder einer Extrusionsanlage. In einer Variante wird das Material händisch aufgebracht. Letztere Variante eignet sich besonders zum Anbringen von vorgeformten Formteilen am Mantel.
-
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass vorliegend auch schon bei der Herstellung des Materials auf eine Temperierung verzichtet wird, indem die Materialkomponenten kalt vermischt werden. Das Material wird somit insgesamt in einem pastösen Zustand als Paste oder Knetmasse hergestellt und in diesem dann auch verarbeitet und erst ausgehärtet, nachdem das Material die Zuführeinheit verlassen hat. Dadurch ergibt sich zudem vorteilhaft eine besonders hohe Flexibilität bei der Herstellung des Kabels und insbesondere des Formteils am Kabel. Da das Material beim Anformen noch nicht oder zumindest nicht vollständig ausgehärtet ist, lässt sich das Material besonders einfach umformen, d.h. in Form bringen. Hierzu ist vorteilhaft kein Wärmeeintrag notwendig, da das Material aufgrund dessen pastöser Konsistenz unterhalb der Schmelzetemperatur und insbesondere bei Raumtemperatur verarbeitbar und formbar, insbesondere knetbar ist. Das Material ist also bereits unterhalb der Aushärtetemperatur besonders einfach zu verarbeiten und je nach konkret gewählter Viskosität zumindest knetbar oder sogar pumpbar. Das Material lässt sich demnach kalt verarbeiten. Das im vorliegenden Verfahren vorzugsweise verwendete spezielle Material ermöglicht ein Verfahren ohne Temperierung des Materials bei dessen Verarbeitung, und zwar insbesondere aufgrund der speziellen pastösen Konsistenz, d.h. der Viskosität, welche maßgeblich durch die anteilsmäßig aufeinander abgestimmten Materialkomponenten eingestellt ist.
-
Vorzugsweise wird das Material kalt angeformt, d.h. kalt auf den Mantel aufgebracht oder kalt zum Formteil geformt, besonders bevorzugt sowohl kalt aufgebracht als auch geformt, nämlich bei einer Verarbeitungstemperatur, welche geringer ist als die üblicherweise verwendete Aushärtetemperatur. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass auf eine energieintensive Temperierung des Materials während dessen Verarbeitung und speziell in der Zuführeinheit verzichtet wird und zweckmäßigerweise auch verzichtet wird. Bei der kalten Anformung, und allgemein bei einer kalten Verarbeitung des Materials ist zudem die Formung des Formteils vorteilhafterweise von dessen Aushärtung getrennt. In einer Ausgestaltung entspricht die Verarbeitungstemperatur der Raumtemperatur.
-
Die Verarbeitungstemperatur ist insbesondere definiert als die Temperatur des Materials in der Zuführeinheit zum Aufbringen auf den Mantel und/oder in einem Formwerkzeug zur Formung des Formteils. Ein Vorteil der kalten Anformung ist insbesondere, dass das Material geringeren Temperaturen als herkömmlicherweise ausgesetzt wird und dadurch vorteilhaft thermisch weniger beansprucht wird. Durch die verringerte Energiezufuhr wird eine Degenerierung oder sogar Zersetzung des Materials bei der Herstellung des Kabels effektiv vermieden. Insgesamt weist das Material im fertigen Produkt eine geringere thermische Zersetzung auf.
-
Vorteilhafterweise wird das Formteil aus dem gleichen Material, d.h. insbesondere Werkstoff gefertigt, aus welchem der Mantel ausgebildet ist. Dies führt zu einer besonders stabilen und vorteilhafterweise stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Mantel und dem Formteil. Die Verbindung ist besonders mediendicht und weist eine besonders hohe Längsdichtigkeit auf. Zudem sind die beiden Materialien prinzipbedingt in vielerlei Hinsicht kompatibel, beispielsweise hinsichtlich thermischer Ausdehnung, elektrischer Eigenschaften oder Materialverträglichkeit zueinander. Weiterhin wird vorzugsweise beim Aushärten des Materials auf einfache Weise ein Stoffschluss zwischen dem Mantel und dem Formteil ausgebildet, d.h. der Mantel wird mit dem Formteil stoffschlüssig verbunden. In der bevorzugten Ausgestaltung mit PVC als Material sind dann sowohl der Mantel als auch das Formteil aus PVC gefertigt. Unter „gleichem Material“ wird insbesondere verstanden, dass zumindest der zugrunde liegende und üblicherweise namensgebende Ausgangswerkstoff gleich ist, beispielsweise PVC, wobei Zuschlagstoffe in Art und Menge variieren können, vorzugsweise jedoch ebenfalls gleich sind.
-
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung wird an der Position des Formteils ein Funktionselement, insbesondere ein Stecker oder eine Tülle, angesetzt, bevor das Formteil ausgehärtet wird, sodass das Funktionselement und das Formteil formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Auf diese Weise wird eine besonders stabile und insbesondere auch dichte Verbindung erzielt. Das Formteil dient dann in einer vorteilhaften als Dichtelement zwischen dem Mantel und dem Funktionselement, d.h. es wird eine Dichtwirkung realisiert. Alternativ oder zusätzlich wird zumindest durch einen Formschluss des Formteils mit dem Funktionselement auch eine besonders wirksame Halterung des Funktionsteils am Kabel realisiert, insbesondere ein Auszugschutz. Dies ergibt sich insbesondere auch in Kombination mit dem oben beschriebenen Vorteil einer zusätzlichen stoffschlüssigen Verbindung von dem Mantel mit dem Formteil, sodass die gesamte Anordnung aus Mantel, Formteil und Funktionsteil besonders stabil ist.
-
Zusätzlich oder alternativ ist das Formteil in einer geeigneten Ausgestaltung selbst als Funktionsteil ausgebildet. Dies ist insbesondere durch die pastöse Konsistenz des Materials beim Anformen auf einfache Weise möglich, da sich das Material flexibel in Form bringen lässt und dadurch vorteilhaft nahezu beliebige Funktionselemente realisierbar sind, ohne zusätzliche Teile anfügen zu müssen. Insbesondere lassen sich aufgrund der pastösen Konsistenz allgemein auch komplexe dreidimensionale Formen auf einfache Weise realisieren. Bei einer geeigneten Materialwahl wie oben bereits beschrieben ist das Funktionselement dann auch besonders fest, insbesondere stoffschlüssig mit dem Mantel verbunden. Einige bevorzugte Varianten des Formteils als Funktionselement werden nachfolgend beschrieben.
-
In einer ersten Variante ist das Formteil als Befestigungselement, auch als Halteelement bezeichnet, ausgebildet und dient zur Befestigung des Kabels an oder in einer Haltestruktur, z.B. einer Wand, einem Schacht, einer Schiene oder einer Kabelführung. Das Befestigungselement ist beispielsweise als Lasche, Öse, Haken, Stift oder Halteclip ausgebildet und mit einem entsprechenden und üblicherweise komplementären Halteelement an der Haltestruktur verbindbar.
-
In einer zweiten Variante ist das Formteil als Steckergehäuse ausgebildet. Anstelle eines separaten Steckergehäuses wird demnach ein Steckergehäuse bereitgestellt, welches direkt an den Mantel angeformt und mit diesem besonders fest verbunden ist. Die Herstellung eines Kabels mit einem Stecker wird dadurch deutlich vereinfacht.
-
In einer dritten Variante ist das Formteil als Funktionselement ausgebildet, welches ausgewählt ist aus einer Gruppe von Funktionselementen, umfassend: Ausreißschutz, Zugentlastung, Verdrehschutz, Mantelverstärkung, Mantelschutz, Designelement. Bei der Mantelverstärkung und dem Mantelschutz bildet das Formteil abschnittsweise eine zusätzliche Ummantelung aus, welche beispielsweise als Knickschutz, Abriebschutz oder Hitzeschutz dient. In der Ausgestaltung als Designelement ist das Formteil beispielsweise ein Schriftzug oder ein Muster, welcher bzw. welches z.B. zur Identifizierung des Kabels dient.
-
Weitere geeignete Varianten ergeben sich durch Kombination mehrerer oder aller der oben genannten Varianten.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Material ausgehärtet, indem das Kabel nach dem Aufbringen und Formen des Materials einer Heizvorrichtung zugeführt wird und dort das Formteil insbesondere von außen beheizt wird. Üblicherweise durchläuft das gesamte Kabel mit Formteil die Heizeinrichtung. und wird insgesamt beheizt. Grundsätzlich ist es jedoch ausreichend lediglich das Formteil zu beheizen, sodass in einer Variante eine gezielte und lediglich lokale Beheizung des Kabels an der vorbestimmten Position erfolgt. Das Aushärten des Materials erfolgt vorrangig auch räumlich getrennt von dem Aufbringen des Materials. Dabei ist die Heizvorrichtung dem Formwerkzeug in Förderrichtung nachgeschaltet, sodass das Kabel zunächst mit dem Formteil bestückt wird und danach der Heizvorrichtung zugeführt wird. Die Heizvorrichtung wird derart betrieben, dass das Material auf eine Temperatur oberhalb der Aushärtetemperatur erwärmt wird, z.B. auf 100 bis 200°C, und dadurch das Material insbesondere vollständig geliert. Dabei wird die Temperatur jedoch unterhalb einer Zersetzungstemperatur gehalten, um das Kabel nicht zu beschädigen. Beispielsweise ist die Heizvorrichtung ein Rohrofen, durch welchen hindurch das Kabel gefördert wird. Ein solcher Rohrofen ist besonders für hohe Fertigungsgeschwindigkeiten im Bereich von 1 bis 50 m/s geeignet, insbesondere da die Länge des Rohrofens quasi beliebig wählbar ist und somit ein weiter Bereich an Fertigungsgeschwindigkeiten abdeckbar ist.
-
Insgesamt erfolgt eine Erwärmung vorteilhafterweise lediglich zum Aushärten des Materials in aufgebrachter Form. Zur Verarbeitung des Materials, zum Aufbringen desselben sowie zu dessen Herstellung ist lediglich die oben bereits beschriebene geringe Erwärmung oder Temperierung oder sogar gar keine Temperierung notwendig, sodass zweckmäßigerweise auf eine zusätzliche Erwärmung über die Misch- und/oder Verarbeitungstemperatur hinaus verzichtet wird. Es wird demnach lediglich ein Erwärmungsschritt zwecks Aushärtung des Kabelmantels durchgeführt. Das Verfahren weist somit insgesamt deutlich reduzierte Energiekosten auf.
-
Durch geeignete Auslegung und Dimensionierung eines entsprechenden Heizkonzepts für eine Erwärmung zwecks Aushärtung wird zudem zweckmäßigerweise die Härte des Formteils eingestellt. Alternativ oder zusätzlich erfolgt die Einstellung der Härte über die Rezeptur des Materials, insbesondere die verwendeten Polymere und/oder Weichmacher.
-
In einer besonders vorteilhaften Variante wird das Material nach dem Aufbringen und Formen lediglich teilausgehärtet, zur späteren Endaushärtung in montiertem Zustand und/oder beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Kabels. Bei der Herstellung des Kabels erfolgt somit keine vollständige Gelierung des Materials, sondern lediglich eine Teilgelierung, sodass das Formteil lediglich teilausgehärtet ist. Dabei wird unter „teilausgehärtet“ vorrangig eine teilweise Aushärtung in Bezug auf die Härte des Materials verstanden. In einer Variante bedeutet „teilausgehärtet“ zusätzlich eine teilweise räumliche Aushärtung, wobei das Material dann stellenweise vollständig ausgehärtet ist. Das teilausgehärtete Material weist weiterhin eine hohe Flexibilität auf, wodurch die Montage des Kabels deutlich vereinfacht ist. Die Endaushärtung, d.h. insbesondere eine vollständige Aushärtung erfolgt dann erst beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Kabelsatzes, d.h. im Betrieb und an Ort und Stelle der Anwendung, sodass die Aushärtung des Formteils besonders passgenau erfolgt. Beispielsweise lässt sich eine teilausgehärtete Öse leichter an einer Aufhängung anbringen, wird dann danach ausgehärtet und hält dann besonders fest. Die Endaushärtung kann dabei in montiertem Zustand auf herkömmliche Weise durch eine explizite Wärmezufuhr erfolgen. Besonders bevorzugt erfolgt die Endaushärtung alternativ oder zusätzlich beim bestimmungsgemäßen Gebrauch, durch eine nahe des Kabels positionierte Wärmequelle, z.B. einen Motor im Motorraum eines Fahrzeug, sodass die Abwärme der Wärmequelle zum Endaushärten in montiertem Zustand und während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs verwendet wird.
-
Wie bereits oben erwähnt, wird das vorliegende Verfahren maßgeblich durch das pastöse Material ermöglicht. Insofern wird die Aufgabe insbesondere auch durch das Material gelöst. Dieses ist vorzugsweise eine Mischung aus 100 Teilen eines PVCs, 25 bis 100 Teilen eines Weichmachers, 3 bis 18 Teilen eines Stabilisators und einem Füllstoff. Im gesamten Material weist der Weichmacher insbesondere einen Gewichtsanteil von 15 bis 50%, insbesondere bis 30% auf. Dadurch ist eine optimale Viskosität für das beschriebene Verfahren realisiert. Insgesamt ist das pastöse Material dann insbesondere nach Art einer Knetmasse ausgebildet und bei Raumtemperatur knetbar. Als Weichmacher sind beispielsweise DPHP oder DEHP geeignet und allgemein Pthalat- oder Trimellitatweichmacher.
-
Das PVC ist zweckmäßigerweise eine Mischung aus E-PVC, d.h. durch Emulsionspolymerisation gewonnenes PVC, und S-PVC, d.h. durch Suspensionspolymerisation gewonnenes PVC.
-
Der Anteil des Weichmachers am gesamten Material bestimmt insbesondere die Härte und die Reißdehnung des ausgehärteten Mantels. In einer geeigneten Ausgestaltung weist der ausgehärtete Mantel eine im Bereich zwischen Shore-A-Härte 70 und Shore-D-Härte 50 auf. Die Reißdehnung ist geeigneterweise größer als 120%. In nicht-ausgehärtetem Zustand bestimmt der Weichmacher maßgeblich die Viskosität des pastösen Materials.
-
Vorzugsweise ist der Weichmacher ein Hochtemperatur-Weichmacher, welcher bis zu einer Temperatur von 250°C temperaturbeständig ist, sodass das Kabel vorteilhaft für Hochtemperaturanwendungen geeignet ist. Unter Hochtemperaturanwendung wird insbesondere ein Betrieb bei einer Temperatur oberhalb von 100°C und über einen längeren Zeitraum von z.B. mehreren Monaten verstanden.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Material frei von Comonomeren und dadurch besonders einfach zu verarbeiten. Comonomere dienen häufig als Weichmacher. In der genannten Ausgestaltung wird dann auf Comonomere als Weichmacher verzichtet und es wird stattdessen ein anderer Weichmacher verwendet.
-
In einer geeigneten Alternative ist dem Material ein Comonomer als Weichmacher beigemischt und das Material ist frei von einem Hochtemperatur-Weichmacher, welcher bis zu einer Temperatur von 250°C temperaturbeständig ist. Es wird somit ein Niedrigtemperatur-Weichmacher verwendet.
-
In einer geeigneten Ausgestaltung weist das Material zumindest eine der folgenden Stoffe auf: DPHP als Weichmacher, ein Magnesium-Aluminium-Zink-System als Stabilisator, Kreide oder gecoatete Kreide als Füllstoff. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Material alle der genannten Stoffe auf. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung besteht das Material lediglich aus den genannten Stoffen und aus PVC, insbesondere in der oben genannten Zusammensetzung.
-
Das Magnesium-Zink-Aluminium-System wird allgemein auch als Stabilisator-Package bezeichnet und besteht insbesondere aus Magnesium, Zink, Aluminium in Kombination mit einem Gleitmittel, beispielsweise einem Stearat. Alternativ oder zusätzlich ist dem Stabilisator Calcium beigemengt
-
Ein erfindungsgemäßes Kabel ist vorzugsweise nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt. An dem Kabel ist ein ausgehärtetes Formteil ausgebildet, welches aus einem kaltgemischten, pastösen Material, insbesondere PVC, hergestellt ist. Das Material ergibt sich durch Aushärten des oben beschriebenen pastösen Materials. Vorzugsweise ist das Material kaltgemischt hergestellt.
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:
-
1 bis 3 jeweils einen Verfahrensschritt eines Verfahrens zur Herstellung eines Kabels, und
-
4 bis 7 jeweils eine Variante eines Kabels mit einem Formteil.
-
In 1 ist ein Verfahrensschritt eines Verfahrens zur Herstellung eines Kabels 2 dargestellt. Das Kabel 2 weist einen Mantel 4 auf, welcher ein Außenmantel ist. An diesen soll an einer vorgegebenen Position P ein Formteil 6 angeformt werden. Hierzu wird an der Position P ein pastöses Material M, vorliegend PVC, auf den Mantel 4 aufgebracht. In 1 ist das Material M bereits vor dem Aufbringen zum Formteil 6 geformt worden und wird sozusagen auf den Mantel 4 aufgesetzt. 2 zeigt eine Alternative hierzu, bei welcher zuerst das Material M auf den Mantel 4 aufgebracht wird und anschließend mittels eines Formwerkzeugs 8 aus dem aufgebrachten Material M das Formteil 6 geformt wird.
-
Eine Besonderheit des Verfahrens ist die Verwendung eines pastösen Materials M, welches infolge dessen Viskosität kalt verarbeitbar ist und auch kalt, d.h. unterhalb einer Schmelzetemperatur des Materials M verarbeitet wird. Vorliegend ist sowohl zum Aufbringen als auch zum Formen des Materials M keine zusätzliche Wärmezufuhr oder Temperierung notwendig, weshalb auf eine solche verzichtet wird.
-
Das Material M wird zudem auch kalt hergestellt, wodurch das gezeigte Verfahren insgesamt besonders energiearm ist, da zum Einen eine energieaufwändige Compoundierung zur Herstellung des Materials M entfällt und zum Anderen ebenjenes Material M zur Verarbeitung nicht temperiert werden muss. Insgesamt ist somit eine besonders energieeffiziente, kalte Anformung des Formteils 6 realisiert. Dies wird insbesondere durch das spezielle, pastöse Material M ermöglicht, welches bei der genannten Temperatur besonders einfach verarbeitbar, insbesondere knetbar ist.
-
Nach dem Aufbringen des Materials M auf den Mantel 4 wird das Material M ausgehärtet, d.h. hier auch geliert. Dabei wird das Material M über eine Aushärtetemperatur hinaus erwärmt. Dies erfolgt z.B. mittels einer nicht dargestellten Heizvorrichtung, welche das Material M, genauer gesagt das geformte Formteil 6 entsprechend erwärmt. Beispielsweise wird das Material M auf etwa 200°C erwärmt, wohingegen die Aushärtetemperatur lediglich etwa zwischen 60 und 80°C beträgt. Das Aufbringen und das Aushärten des Materials M erfolgen demnach räumlich getrennt voneinander. Beim Auftragen und Formen wird das Material M im Wesentlichen unterhalb der Aushärtetemperatur verarbeitet und nach dem Aufbringen dann über diese hinaus erwärmt.
-
In den 1 und 2 sind der Mantel 4 und das Formteil 6 aus dem gleichen Material M gefertigt, sodass das Formteil 6 besonders gut am Mantel 4 haftet. Insbesondere wird beim Aushärten des Materials M auch ein Stoffschluss hergestellt.
-
3 zeigt einen weiteren und optionalen Verfahrensschritt, bei welchem zusätzlich an der Position P ein Funktionselement 10 angebracht wird, hier ein Steckergehäuse. Dazu wird das Funktionselement 10 an das Formteil 6 angesetzt bevor das Formteil 6 ausgehärtet wird. Auf diese Weise lässt sich das Formteil 6 noch verformen und es wird eine besonders passgenaue Verbindung des Funktionselements 10 mit dem Formteil realisiert. Beim Ansetzen wird dann ein optimaler Formschluss erzeugt. 4 zeigt das fertige Kabel 2 mit angeformtem Formteil 6 und mit aufgesetztem Funktionselement 10. In den 3 und 4 ist das Formteil 6 als Auszugschutz für das Funktionselement 10 ausgebildet.
-
Das Material M besteht aus mehreren Materialkomponenten, nämlich aus einem PVC, welches insbesondere eine Mischung E-PVC und S-PVC ist, einem Weichmacher, insbesondere DPHP, einem Stabilisator, insbesondere einem Magnesium-Aluminium-Zink-System mit einem Gleitmittel, und einem Füllstoff oder gecoateter Kreide. Dabei weist jede der Materialkomponenten einen bestimmten Anteil auf, um eine für das Verfahren geeignete Viskosität im Bereich zwischen 10^3 und 10^10 mPa·s einzustellen. So enthält das Material M für 100 Teile PVC etwa 25 bis 100 Teile des Weichmachers, 3 bis 18 Teile des Stabilisators und 0 bis 200 Teile des Füllstoffs. Diese Materialkomponenten werden zur Herstellung des Materials M kalt, d.h. bei einer Mischtemperatur miteinander vermischt. Diese beträgt hier etwa 75°C und ist jedenfalls geringer als die Aushärtetemperatur, sodass noch kein vollständiges Aushärten oder Gelieren erfolgt und das Material M als pastöse und besonders einfach zu verarbeitende Masse vorliegt. Erst nach dem Aufbringen auf den Mantel 4 und nach dem Formen des Formteils 6 erreicht das Material M beim Aushärten eine Temperatur oberhalb der Aushärtetemperatur und wird dann ausgehärtet.
-
Durch geeignete Dimensionierung der Heizkonzepte zur Aushärtung lässt sich die Härte des Formteils 6 einstellen. In einer Variante erfolgt keine vollständige Aushärtung, sondern das Formteil 6 wird lediglich teilausgehärtet, sodass das Formteil 6 eine gewisse Flexibilität erhält und eine einfachere Montage des Kabels 2 möglich ist. Eine vollständige Aushärtung erfolgt dann erst in montiertem Zustand, z.B. im regulären Betrieb des Kabels 2 und z.B. durch eine nahe gelegene Wärmequelle.
-
In den 5 bis 7 ist jeweils eine Variante des Kabels 2 gezeigt, wobei das Formteil 6 jeweils selbst als ein Funktionselement 10 ausgebildet ist, welches insbesondere stoffschlüssig mit dem Mantel 4 verbunden ist. In 5 ist das Formteil 6 direkt als Steckergehäuse ausgebildet. In 6 ist das Formteil 6 allgemein als Befestigungselement, d.h. Halteelement und speziell als Öse ausgebildet. In 7 ist das Formteil 6 als Mantelschutz ausgebildet und verstärkt den Mantel 4 an der Position P. Dadurch ist z.B. ein Knickschutz oder ein Hitzeschutz realisiert.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102012109502 A1 [0003, 0016]
