Kabelherstellung

Drahtzug; Draht wird unter Induktion von einem grossen zu einem kleineren Durchmesser gezogen

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Diese Kupferdrähte...

werden auf Rollen gespult und auf Verlitzmaschinen (kleine Verseilmaschine) zu Litzen verdrillt (verwürgt). Die bereits verseilte Ader wird nun mit einer Isolation aus PE, PVC, PP oder Hytrel versehen und anschließend einfach oder paarweise verseilt und wieder auf eine Trommel aufgespult.

Bei einer wirtschaftlichen Kabelproduktion erfolgt die Aderextrusion mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 400 bis zu 1.000m/min, die volle Litzenspule hat bei 0,5mm2 ein Gewicht bis zu 100 oder 150kg. Nur mit einem motorgetriebenen Ablauf und tänzergesteuerter Wirbelstrombremse kann garantiert werden dass die Zugkräfte nicht überschritten werden.
Die zulässigen Zugkräfte nicht überschreiten, dies trifft für den gesamten Produktionsprozess zu.

In grossen modernen Werken werden auf Mehrfachzugmaschinen z.B. 8 oder 16 Einzeldrähte gleichzeitig gezogen und anschliessend gleich verdrillt.

Verseilung der Litzen:

Jetzt werden die isolierten Adern miteinander verseilt. Dieser Vorgang entscheidet, ob aus der Ader ein einfache Steuerleitung, eine TP-Leitung, ein hochflexible Leitung, oder gar ein Robotkabel wird.

Auch beim Verseilen darf die Zugbelastung keinesfalls überschritten werden; zusätzlich muss jedoch auch sorgfältig darauf geachtet werden dass alle Elemente (Adern, Füller) die gleiche Zugspannung haben. Besonders kritisch verhalten sich dabei Polyesterfüller. Dieses Material hat eine deutlich höhere Elastizität und wirkt wie ein Gummiband das die Leitung zusammenzieht.

Zusätzlich zur korrekten Zugspannung darf bei keinem Arbeitsgang eine zusätzliche Verdrehung (Torsion) auf Adern oder Kernseil einwirken.

Dies kann nur durch speziell dafür ausgestattete Maschinen garantiert werden, u. A. müssen die Drehzahlen aller Abwickelspulen mit dem Aufwickler synchronisiert sein.

Damit bei der Produktion von hochflexiblen Leitungen das Aderseil nicht mit dem Aussenmantel verklebt, wird das Seil mit einem Flies oder einer Folie umwickelt. Dieses Flies dient später auch der Beweglichkeit der hochflexiblen Leitung, damit sich das Aderseil unter dem Mantel in Bewegung ergeben kann.
Günstige PVC-Leitungen werden in der Regel nur talkumiert oder mit einer Folie umwickelt um eine gute Abmantelbarkeit zu erreichen.

Mit einer Handvoll Granulat...

ist der Außenmantel noch nicht fertig. Auf dem Bild ist ein spezielles temperaturbeständiges PVC-Granulat zu sehen. Farbige Granulate (Masterbatch) werden während des Produktionsvorgangs ständig den weißen Basic-Granulaten beigemischt.

Diese werden im Extruder eingeschmolzen, durch ein spezielles Werkzeug "gepresst" und anschließend auf die verseilten Adernpaare aufgespritzt.

      Granulat zur Mantelextrusion

Der Mantel wird aufgespritzt, oder wie der Fachmann sagt: "extrudiert".
Um 3.000 m Kabel zu fertigen benötigt man viele Versuche und man kann davon ausgehen, dass man - bis die Maschinen auf Hochdruck und mit engsten Toleranzen arbeiten - die ersten 200 bis 500 Meter immer im Abfall entsorgen muss. Nur ein Grad Temperaturunterschied oder eine kleine Unaufmerksamkeit könnte das Finish zerstören oder die Funktionalität beeinträchtigen.

Beim Einrieseln des Kunststoffs in den Trichter befindet sich Luft zwischen den Granulatkörnern, die vor dem vollständigen Aufschmelzen aus der Maschine herausgeführt werden muss. Durch die oben beschriebene Verdichtung des Materials kann die Luft durch den Trichter entweichen. Es gibt jedoch auch spezielle Entgasungsschnecken, die etwa in Schneckenmitte einen drucklosen Entgasungsbereich haben, wo über ein Loch im Zylinder die flüchtigen Bestandteile abgesaugt werden.

Nach dem Aufschmelzvorgang muss die Schmelze homogenisiert werden. Homogenisierung bedeutet, dass sowohl der Kunststoff als auch die Zuschlagstoffe eine innige Vermischung im stofflichen und thermischen Sinne erfahren, Es kann durchaus vorkommen, dass die Temperaturen der einzelnen Schmelzepartikel nach dem Aufschmelzvorgang stark voneinander differieren.

Die Förderung gegen den Widerstand bewirkt einen Druckaufbau im Zylinder, der für eine gute Homogenisierung notwendig ist. Bei konventionellen Extrudern ist die Meteringzone für den Druckaufbau verantwortlich.

Dadurch, dass die Schmelze an der Zylinderwand haftet und sich Schnecke und Zylinder relativ zueinander bewegen, entsteht eine so genannte Schleppströmung. In der Meteringzone überlagert sich diese mit der Druckströmung, die vom Druckgradienten (d.h. der Veränderung des Druckes in Richtung Schneckenspitze) Abringzone bewirken eine gute Vermischung des Materials. Man spricht von einer homogenen Schmelze.

Neben dem konventionellen Glattrohrextruder gibt noch einen anderen weit verbreiteten Extrudertyp, der sich durch die Gestaltung des Einzugsbereichs im Zylinder unterscheidet. Die Rede ist vom Nutbuchsen- oder fördersteifen Extruder. Im Einzugsbereich des Zylinders eines solchen Extruders wird die glatte Zylinderwand durch regelmäßig angeordnete Axialnuten unterbrochen. Nach etwa 3D Schneckenlänge laufen diese Nuten konisch aus.

Der sich anschließende Teil des Zylinders besitzt eine glatte Wand. Die Nuten verhindern, das "auf der Stelle Drehen" des Materials. Die aktive Schneckenflanke schiebt die Granulatkörner in den Nuten in Richtung Schneckenspitze. Es wird eine Zwangsförderung erreicht und das Durchsatzverhalten wesentlich verbessert. Das Konzept besitzt einen ausgezeichneten Materialeinzug und kann bereits in der Einzugzone den notwendigen Druck zum Durchströmen der folgenden Zonen aufbauen.

Während des Verseilvorgang überwachen mehrere Geräte die Toleranz und elektrischen Werte der Kabel. Bei geringfügigsten Abweichungen heult eine Sirene auf, damit die Anlage nachjustiert oder gestoppt werden kann.

Viele unserer Kunden und lassen das Kabel gleich während des Produktionsvorganges mit deren Firmennamen bedrucken. Dabei gibt es zwei Möglichkeiten: Per Inkjet Druck (das ist ein Gerät welches den Aufdruck auf das Kabel "sprüht") und per Druckrad oder Tampon-Druckmaschine. Ein Druckrad muss erst gefräst werden und kostet ein wenig Geld, aber dafür schaut es professioneller aus und man kann - wie auch auf unseren Leitungen - ein Logo mit einarbeiten.

Das Kabel bzw. dessen Mantel wird in einem speziellen Wasserbad, welches durch ein Pumpsystem ständig mit frischem Wasser versorgt wird abgekühlt.
Das ist wichtig, damit das Kabel beim anschließenden Aufwickeln nicht zerdrückt wird und der Mantel nicht auf den Innenadern aufbackt.

Danach werden die Kabel auf handliche 100/200/400 oder 500 m Spulen umgespult und direkt in einem der Standorte eingelagert.

Prüfung

Alle unsere Kabel werden nach einer Erstfertigung bzw. einer Neuentwicklung ausgiebig geprüft. Bevor ein Kabel auf den Markt kommt wird es monatelang in speziell entwickelten Automaten gebogen, gezogen und geknickt bis es "nicht mehr kann". Das kann aber meistens sehr, sehr lange dauern und deshalb haben wir gleich mehrere dieser Geräte die parallel arbeiten.
Auf dem Bild kann eine Leitung einem so genannten Biegewechseltestgerät (nach VDE 0472/Teil 603) "gequält.

Während der Produktion wird die Leitung unter Hochspannung auf seine Durchschlagsfestigkeit geprüft. Zudem wird jeder cm der Leitung auf seine genaue Wandstärke (Durchmesser) geprüft, sowie eine kontinuierliche Kontrolle auf Knoten gemacht (Verdickungen).

Stichprobenmässig werden die Leitungen auf ihr Brandverhalten, Zug, Torsion und Biegebeanspruchungsverhalten in einer Kette geprüft.

Ebenso werden die Leitungen auf die genau Widerstandswerte und Abmantelbarkeit geprüft.

Jedes Kabel wird auf diese Weise geprüft und anschließend mit unserem CE-Aufkleber versehen.