Herstellung von Adern mit verbesserter Isolierung

Geschäumt ist besser geschützt

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Leitungsgebundene Anwendungen in der industriellen Signalübertragung erfordern zunehmend höhere Bandbreiten und größere Reichweiten. Insbesondere zur Herstellung von BUS-Leitungen und vor allem für Datenübertragungen im höheren Frequenzbereich braucht man eine Isolierung, die eine niedrigere Dielektrizitätskonstante und einen geringeren Verlustfaktor hat. Gegenüber herkömmlichen Ader-Isolierungen aus Voll-Material ist hier eine geschäumte Isolierung die zukunftsorientierte Lösung. Die Vorteile liegen klar auf der Hand: Kabel aus Adern mit geschäumter Isolierung verfügen bei der Signalübertragung über eine größere Bandbreite, haben eine größere Reichweite aufgrund geringerer Dämpfung und sind durch ihre kleineren Abmessungen und das geringere Gewicht viel beweglicher und flexibler.

Der Aufbau einer Ader mit geschäumter Isolierung ist im Prinzip ganz simpel: Aus herstellungstechnischen Gründen wird über den elektrischen Leiter (Litze) ein Innenskin gespritzt. Er dient als Haftvermittler, damit der Schaum besser hält. Der Schaum wird dann zusätzlich mit einem harten, festen Außenskin umgeben. Das Ganze nennt sich Skin/Foam/Skin-Technologie. Damit werden die geforderten hohen elektrischen Eigenschaften erreicht. Außerdem werden die geschäumten Adern mechanisch stabil und können wie die herkömmlichen Adern weiterverarbeitet werden. Mit der Schäumung wird auch die niedrigere Dielektrizitätskonstante erreicht. Sie liegt bei Vollmaterial bei 2,3 und bei der Ader mit geschäumter Isolierung nur bei 1,5 bis 1,6.
Technisch hergestellt kann dies auf chemischem oder physikalischem Weg werden. Bei der physikalischen Schäumung wird als Polymer ein Polyäthylen eingesetzt mit einem Kicker als Zusatz. Das erlaubt Schäumungsgrade von bis zu 75 %. Im Gegensatz zum chemischen Schäumungsprozess erreicht man hier eine sehr homogene Zellstruktur mit feinen Bläschen. Das führt dazu, dass die elektrischen Eigenschaften noch besser werden.
Seit knapp einem Jahr gibt es im Stuttgarter Kabelwerk eine Produktionsanlage für geschäumte Adern. Sie werden in einer Extrusionsanlage hergestellt, deren Herzstück der Extruder selbst ist. Konkret: Es wird ein Hauptextruder eingesetzt, in dem Stickstoff als inertes Gas in den aufgeschmolzenen Kunststoff eingeblasen wird. Zusätzlich gibt es zwei kleine Extruder für den Innen- und den Außenskin. Am Ausgang des Dreischicht-Spritzkopfes bildet sich ein Schaumkonus vom Mundstück bis hin zum Kühlbad. Die Messung der Kapazität erfolgt online im Wasserbad und die Regelung geschieht durch eine automatische Kühlbad-Positionierung.
Die Anlage ist insgesamt 45 Meter lang. Die maximale Produktionsgeschwindigkeit ist 750 Meter pro Minute.
Dr. Ulrich Zwick
Geschäftsführer Lapp GmbH Kabelwerke, Stuttgart
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