Warum PTFE

Für Spezialkabel & Sonderleitungen
Hightech-Kabelisolations-Material

PTFE (Poly Tetra Fluor Ethylen) ist ein partiell kristallines Homopolymer mit einem außergewöhnlich hohen Molgewicht von 107- 108 kg/kmol. Aufgrund des hohen Molgewichtes kann PTFE nicht aus der Schmelze verarbeitet werden. Nach der Polymerisation liegt das Polymer in hoch kristalliner Form mit einem Kristallisationsgrad von > 90 % vor und hat deshalb einen Schmelzpunkt von 340 - 345 °C. Nach dem ersten Aufschmelzen sinkt der Kristallisationsgrad auf etwa 60 % und der Schmelzpunkt auf 327 °C

Es ist besonders geeignet für Hochtemperatur-Leitungen wegen der hohen Temperaturbeständigkeit, der guten mechanischen Festigkeit und der hohen Alterungsbeständigkeit bei Einsatz in widrigen Umgebungen, zusammengefasst:

  • hervorragende und breite Chemikalienbeständigkeit
  • breitesten Temperatureinsatzbereich von -200 °C bis +260 °C
  • exzellente dielektrische Eigenschaften
  • keine Versprödung und keine Alterung
  • sehr gute Antihafteigenschaften
  • Form- und Spannungsrissbeständigkeit

PTFE-Kabel-Produktion

Die Verarbeitung von PTFE ist grundsätzlich komplizierter als die anderer, "herkömmlicher" Werkstoffe. Insbesondere ist es wichtig, das Reduktionsverhältnis zu beachten, das die Hersteller der PTFE Komponenten vorgeben. Das Reduktionverhältnis ist das Verhältnis der Querschnittfläche der Vorform zum Querschnitt der Isolation auf der Litze. Diese Reduktionsverhältnisse liegen im Bereich von 100 - 4000, je nach Typ des PTFE.
Die maximal erreichbare Lauflänge für ein Kabel ergibt sich aus dem Volumen der Preform, welches durch die Länge und den Durchmesser des Zylinders bestimmt wird. Das Volumen der Preform kann auf dem Leiter "verteilt" werden, wobei immer zu beachten ist, dass der Querschnitt der Preform zum Querschnitt der Isolation auf dem Leiter passen muss.

Da die Länge des Zylinders des Extruders aufgrund der Bauform vorgegeben ist, ist an der Maschine nur der Durchmesser des Zylinders ein veränderbarer Parameter. In unsere PTFE-Extruder lassen sich sowohl größere, als auch kleinere Zylinder einsetzen, z.B.: Ø=76 mm anstelle der üblichen 64 mm.
Bei einer Litze mit einem Durchmesser von 0,5 mm und einem Außendurchmesser von 1,2 mm ergeben sich (bei einem empfohlenen Reduktionsverhältnis des Herstellers von 3000) beispielsweise folgende Reduktionsverhältnisse:

  • Extruderzylinder Ø 64 mm: 1:2468
  • Extruderzylinder Ø 76 mm: 1:4180

Somit läge man bei dem großen Zylinder und dem o.g. Beispiel-Produkt über den Empfehlungen der Hersteller. Die Gesamtlänge unserer Zylinder liegt bei bis zu 3000 mm. Es können also 3 Preformen mit einer Länge von 1000 mm eingesetzt werden.

Es ist also nicht möglich, beliebig große Zylinder in einem Extruder zu verbauen, um größere Lauflängen zu erhalten, da immer die Querschnittfläche der Isolation zur Preformfläche passen muß. Typisch erreichbare Lauflängen betragen 2000 - 6000 m.
Die Liniengeschwindigkeiten, mit denen das Kabel produziert wird, richten sich dann wiederum nach der Dicke der Isolation. Denn das im PTFE-Rohmaterial vorhandene Lösemittel muss vollständig ausdampfen und im Sinterturm aussintern können, damit das Kabel hinterher seine positiven Eigenschaften erhält. Übliche Geschwindigkeiten von PTFE-Kabelextrusionslinien variieren um die 60 m/min. Bei sehr dünnen Isolationsstärken ist es aber auch denkbar, 100 m/min zu erreichen. Die hier begrenzenden Faktoren liegen eher in der Physik und Chemie, als in der Maschinentechnik.

Eine besondere Kenngröße für die Qualität einer PTFE-Kabel-Extrusionslinie ist die erreichte Zentrizität, sprich wie weit sich der Leiter aus der Mitte der Isolation verschoben hat. Je dünner die Wandstärke der Isolation, desto schwieriger wird es, hohe Zentrizitäten zu erreichen. Denn, je dünner die Wandung umso stärker fallen Exzentrizitäten ins Gewicht. Bei einer sehr dünnen Wandstärke ist es z.B. fast unmöglich, 92% Zentrizität zu erreichen. Jedoch erreichen unsere Extruder auch hier noch beeindruckende Werte.

Weiterhin ist zu bemerken, dass die Produktion von PTFE-Kabeln, verglichen mit der Verarbeitung von "herkömmlichen" Werkstoffen, technisch sehr anspruchsvoll ist. Es ist erfoderlich, dass die Maschinenbediener große Sorgfalt bei jedem einzelnen Schritt im Produktions-Prozeß walten lassen.

Dies sind die wichtigsten Arbeitsschritte
Schritt 1: Vorformen herstellen

Das PTFE-Pulver wird in Schüttcontainern gelagert, von wo aus es per Hand in kleine Trichter-Gefäße entnommen wird. Mit Hilfe dieser Trichter Gefäße befüllt der Bediener die Vorpresse. Die Vorpresse ist prinzipiell ein langer, meist in den Boden

Schritt 2: Extruder beladen

Ein PTFE-Extruder wird ähnlich eines Vorderladers mit der PTFE-Preform beladen. Dazu schwenkt der Spritzkopf der Maschine nach vorne und anschließend zur Seite. Die Preformen werden nun mittels einer Vorrichtung in den Extruder-Zylinder

Schritt 3: Der Extrusionsvorgang

Das PTFE wird im Zylinder des Extruders durch hohen Druck gleichsam plastifiziert und dann durch die verwendeten Werkzeuge mit einer vorgegebenen Wandstärke um den Leiter gelegt oder gespritzt. Durch den enorm hohen Druck (1300 bar), der bei

Schritt 4: Lösungsmittel entfernen und sintern

Nach dem Extrusionsprozess enthält die Isolation einen hohen Anteil an Lösemittel (Isopar) welches im Vaporizer bzw. Entfetter weitestgehend verdampft werden muß. Hierzu wird das Material vorsichtig erhitzt, und die entstehenden Dämpfe werden