DE19642668C1 - Verfahren zum Herstellen einer Hochspannungs-Zündleitung, insbesondere für den Automobilbereich - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspru­ ches 1 angegebenen Art. Derartige Leitungen werden zur Übertragung von Zündspannungen eingesetzt. Sie wurden in unterschiedlichen Verfahren hergestellt, wiesen aber stets gewisse Nachteile auf.

Zunächst sind Zündleitungen bekannt, (Bosch-Norm N 34 A 6180 1, August 1996), wo ein zentraler Leiter mit einer Isolation aus vernetztem Polyethy­ lene, das kurz mit VPE bezeichnet wird, versehen ist. Auf diese VPE- Isolation wird ein Mantelmaterial aus chlorsulfoniertem Polyethylene, abge­ kürzt CSM, oder aus chloriertem Polyethylene, kurz mit CPE (CM) bezeich­ net, aufgebracht. Derartige Zündleitungen haben den Nachteil, daß eine einwandfreie Verklebung des Mantelmaterials mit einer aus Silikonkautschuk bestehenden Zündkappe nicht möglich ist. Daher ist die Konfektionierung dieser Zündleitungen schwierig.

Daher werden mit dem im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Verfahren Zündleitungen hergestellt, wo anstelle des Mantels aus CSM bzw. CPE (CM) Silikonkautschuk (Volkswagen AG., Zündleitung N 018 382), verwendet wird. Solche Zündleitungen sind sogar alterungsbeständiger und wärmeresistenter als die vorausgenannten Leitungen. Damit ist zwar auch eine gute Konfektionierung mit den ebenfalls aus Silikonkautschuk bestehenden Zündkappen möglich, doch zeigte sich, daß eine befriedigende Verbindung zwischen der Isolation und dem Mantel ohne zusätzliche Maßnah­ men nicht zu erreichen ist. Um dies zu verbessern, hat man verschiedene Mittel angewendet, aber damit beträchtliche Nachteile in Kauf nehmen müssen.

Eine erste bekannte Möglichkeit zur Verbesserung der Haftung zwischen der VPE-Isolation und dem Silikonkautschuk des Mantels bestand in einer sogenannten Coronabehandlung der VPE-Isolation während der Mantelferti­ gung, (DE 31 05 138 C2). In diesem Fall ist also sowohl für die Isolier­ schicht als auch für den Mantel eine Elektronenstrahlvernetzung vorgesehen. Auf die Isolierschicht kann eine Verstärkungsschicht in Form eines Glasfaser- Flechtschlauches aufgebracht werden. Die Coronabehandlung erlaubt nur verhältnismäßig langsame Fertigungsgeschwindigkeiten. Diese geringe Produk­ tionsgeschwindigkeit ist unwirtschaftlich. Die in einem solchen Verfahren hergestellte Zündleitung ist verhältnismäßig teuer.

Eine andere Möglichkeit zur Erhöhung der Haftkraft besteht darin, die VPE-Oberfläche der Isolation mit einem Primer chemisch vorzubehandeln. Der Primer, z. B. auf Silikonbasis, wird in flüssiger Form aufgebracht und anschließend einer Wärmebehandlung unterzogen, bis er ausreichend ausgetrocknet ist. Das erfordert einen beträchtlichen Zeitaufwand und die Bereitstellung einer besonderen Vorrichtung. Die Produktionsgeschwindig­ keit ist noch geringer als im vorausgenannten Fall. Für die Verflüssigung des Primers sind schließlich Lösungsmittel erforderlich, die nicht nur feuer­ gefährlich, sondern auch toxikologisch bedenklich sind.

Schließlich hat man versucht, die Haftung zwischen den beiden Schichten durch längseinlaufende Folien oder Vliese zu verbessern. Das Einbringen dieser Stoffe läßt aber Lufteinschlüsse zwischen der VPE-Isolation und dem Mantel aus Silikonkautschuk entstehen. Lufteinschlüsse mindern die Hochspannungsfestigkeit der Zündleitung und sind daher sehr unerwünscht. Schließlich verursacht die Anwendung von Folien und Vliesen zusätzliche Materialkosten und kompliziert die Herstellung der Zündleitungen.

Zur Herstellung von Starkstromkabeladern (DE 29 06 197 A1) ist es bekannt, bei einer Kabelisolation aus vernetztem Polyethylene die Oberflächenhaftung dadurch zu erhöhen, daß auf die noch unvernetzte Isolation eine Schicht aus einem vernetzbaren Polyethylene, also einem Polyolefin, aufgebracht wird. Zur Haftungsverbesserung enthält die äußere Schicht polare Gruppen aufweisende Stoffe, wie fein gemahlene Kreide oder sonstige Erdalkalicarbo­ nate oder pulverisierte Silikate oder Oxide. Die Isolation und die Außen­ schicht können gemeinsam vernetzt werden, doch ist kein Hinweis gegeben, daß die Oberflächenhaftung zur Verbindung der Isolation mit einem Kabel­ mantel dienen könnten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein fertigungstechnisch einfaches Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu ent­ wickeln, das eine gute Haftung zwischen der VPE-Isolation und dem Silikon­ kautschuk gewährleistet. Dies wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Maßnahmen erreicht, denen folgende besondere Bedeutung zukommt.

Die Skinschicht aus peroxidisch vernetzbaren Polyolefinen oder aus Polyole­ fincopolymeren läßt sich auf den verfügbaren Vorrichtungen zum Aufbringen der silan-vernetzbaren PE-Isolation ohne weiteres auftragen. Das erfolgt vor der Vernetzung der PE-Isolation und kann in einem Coextrusionsverfah­ ren ausgeführt werden. Die anschließende Vernetzung der PE-Isolation führt noch nicht zur Vernetzung der Skinschicht; das erfolgt erst später, gemeinsam mit der Vernetzung des darüber aufgetragenen Silikonmantels. Dafür sind also keine besonderen Arbeitsgänge erforderlich.

Die Skinschicht, die nur wenige Tausendstel mm beträgt, erfordert nur minimale Materialmengen. Dadurch erreicht man eine überraschend gute Haftung zwischen der VPE-Isolation und dem Mantel aus Silikonkautschuk. Auch die weitere Konfektionierung der Zündleitung ist optimal. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man eine besonders hochspannungsfeste Zündleitung gleichbleibend guter Qualität. Die Fertigungsgeschwindigkeit der Zündleitung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist außerordentlich hoch; das Aufbringen der Skinschicht minder t jedenfalls die Produktionsge­ schwindigkeit nicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung ist in perspektivischer Darstellung ein Teilstück der nach dem erfindungsge­ mäßen Verfahren hergestellten Zündleitung dargestellt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem ersten Arbeitsgang zunächst eine PE-Isolation 11 aufgebracht. Während der Litzenleiter 10 einen Querschnitt von 1 mm² aufweist, hat die Isolierung einen Durch­ messer von 5 mm. Vor dem Vernetzen dieser silan-vernetzbaren PE- Isolierung 11 wird in einem Coextrusionsverfahren, also im gleichen Arbeits­ gang, eine durch Punktschraffur in der Zeichnung hervorgehobene Skinschicht 12 aus peroxidisch vernetzbaren Polyolefinen bzw. Polyolefincopolymeren aufgebracht. Diese Skinschicht hat eine Stärke von 50 bis 100 µm.

Dieses aus den vorgenannten Bestandteilen 10, 11, 12 bestehende Halbfabri­ kat 13 kann mit einer beträchtlichen Fertigungsgeschwindigkeit erzeugt werden, z. B. mit 200 m pro Minute. Das Halbfabrikat 13 wird dann einer Wärmebehandlung unterzogen; es wird in heißem Wasser 8 Stunden lang bei 80°C gelagert. Hierbei wird die PE-Isolation vernetzt und ist dann ein Duroplast. Die Skinschicht 12 aber bleibt unvernetzt und ist nach dieser Wärmebehandlung thermoplastisch.

Auf dieses Halbfabrikat 13 wird dann in einem weiteren Arbeitsgang ein Mantel 14 aus Silikonkautschuk extrudiert. Dieser Mantel 14 hat einen Durchmesser von ca. 7 mm. Das Aufbringen des Mantels 14 kann ebenfalls mit höherer Fertigungsgeschwindigkeit erfolgen, z. B. mit 100 m pro Minute. In einem letzten Arbeitsgang wird das Produkt bei höherer Temperatur einem hohen Dampfdruck ausgesetzt.

Dazu wird der Mantel 14 auf das Halbfabrikat 13 aufgebracht. In einer Dampfvulkanisieranlage wird nicht nur die Silikonkautschukschicht des Man­ tels 14 vernetzt, sondern, im Grenzbereich zum Silikonkautschuk, auch die darunter liegende Skinschicht 12. Durch diese gemeinsame Vernetzung erhält man eine außerordentliche Haftungsfestigkeit zwischen dem Silikon­ kautschuk des Mantels 14 und der Skinschicht 12, die ihrerseits bereits im vorausgehenden Halbfabrikat 13 ausgezeichnet an der VPE-Isolation 11 haftete. Diese Haftung zwischen 11 und 12 bleibt auch in diesem letzten Arbeitsgang erhalten. Man erhält eine optimale Verklebung bzw. Haftung zwischen den drei Schichten 11, 12, 14 beim fertigen Produkt 15.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen einer Hochspannungs-Zündleitung, insbesonde­ re für den Automobilbereich, umfassend
Aufbringen einer Isolation (11) aus Polyethylene (PE) auf einem zentra­ len Leiter (11) mit einer anschließenden Vernetzung der PE-Isolation (VPE) bei mäßiger Temperatur im Wasser,
und dann Aufbringen eines Mantels (14) aus Silikonkautschuk mit nachfolgender peroxidischer Vernetzung unter hohem Dampfdruck bei höherer Temperatur, dadurch gekennzeichnet,
daß - vor Vernetzung des PE - auf die Isolation (11) eine Skinschicht (12) aus peroxidisch vernetzbaren Polyolefinen oder aus Polyolefincopo­ lymeren in einem Extrusionsverfahren aufgebracht wird,
und daß die Skinschicht (12) beim Vernetzen der PE-Isolation (11) zum VPE zwar noch unvernetzt bleibt, aber nach dem Aufbringen des Mantels (14), zusammen mit dessen Siliconkautschuk, vernetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vernet­ zung der PE-Isolation (11) das Halbfabrikat (13), welches sowohl die PE-Isolation (11) auf dem Litzenleiter (10) als auch die Skinschicht (12) aufweist, in heißem Wasser gelagert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung in Wasser bei ca. 80°C über einen Zeitraum von etwa 8 Stunden erfolgt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur peroxidischen Vernetzung des Mantels (14) und der Skinschicht (12) ein Dampfdruck von 15 bar bis 25 bar und eine Temperatur von 200°-225°C angewendet werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Skinschicht (12) in einer Stärke von 50 bis 100 µm aufgetragen wird.