PTFE-Kabel-Produktion

Die Produktion von PTFE isolierten Produkten unterscheidet sich grundsätzlich in extrudierte Adern und bandierte Adern und Leitungen.

Extrudierte PTFE Adern

Bei extrudierten PTFE-Adern wird das PTFE-Material im Pastenextrusionsverfahren kontinuierlich um den Leiter herum aufgebracht. Anschließend erfolgt der Sinterprozess, bei dem das Material thermisch verdichtet wird.

Eigenschaften

• Homogene, geschlossene Isolationsschicht
• Sehr glatte Oberfläche
• Hohe Maßgenauigkeit und gleichmäßige Wandstärke
• Gute mechanische Stabilität
• Sehr gute elektrische Eigenschaften
• Hohe Durchschlagfestigkeit

Vorteile

• Ideal für dünnwandige, präzise Isolierungen
• Sehr gute Reproduzierbarkeit
• Wirtschaftlich bei mittleren bis großen Stückzahlen
• Besonders geeignet für Medizintechnik, Luftfahrt, Sensorik

Typische Anwendungen

• Medizinische Leitungen
• Hochfrequenzleitungen
• Sensor- und Messleitungen
• Miniaturkabel

Bandierte (tape-umwickelte) PTFE-Adern

Herstellverfahren

Hier wird der Leiter mit einem PTFE-Band spiralförmig umwickelt. Anschließend wird die Umwicklung ebenfalls gesintert, sodass sich die Lagen miteinander verbinden.

Eigenschaften

• Überlappende Bandstruktur
• Sehr hohe Temperaturbeständigkeit
• Sehr flexibel
• Höhere Kerb- und Biegefestigkeit bei bestimmten Anwendungen

Vorteile

• Sehr gut für große Leiterquerschnitte
• Hohe mechanische Belastbarkeit
• Gut geeignet für extreme Temperaturbereiche
• Flexibler bei Sonderkonstruktionen

Typische Anwendungen

• Hochtemperaturkabel
• Energie- und Ofentechnik
• Luft- und Raumfahrt
• Anwendungen mit hoher mechanischer Beanspruchung

Die wichtigsten Unterschiede im Überblick

Die Verarbeitung von PTFE ist grundsätzlich komplexer als bei PVC oder PE. Insbesondere ist es wichtig, das Reduktionsverhältnis zu beachten, dass die Hersteller der PTFE Pulver 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 und Hersteller des PTFE-Pulvers. Die maximal erreichbare Lauflänge für ein Kabel ergibt sich aus dem Volumen des Extruders, welches durch die Länge und den Durchmesser des Zylinders bestimmt wird. Das Volumen 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 Isolationsaußendurchmesser von 1,2 mm ergeben sich (bei einem empfohlenen Reduktionsverhältnis des Herstellers von 3000) beispielsweise folgende Reduktionsverhältnisse:

• Extruderzylinder Ø 64 mm (Dornstange Ø 16mm) Verhältnis 1 : 2468
• Extruderzylinder Ø 76 mm (Dornstange Ø 16mm) Verhältnis 1 : 4180

Somit läge man bei dem großen Zylinder und dem o.g. Beispiel-Produkt über den Empfehlungen des Reduktionverhälnisses der Hersteller. Die Gesamtlänge unserer Zylinder liegt bei bis zu 3000 mm.

Es ist also nicht möglich, beliebig große Zylinder in einem Extruder zu verbauen, um größere Lauflängen zu erhalten, da immer die Querschnittfläche der Isolation zum Zylinderdurchmesser 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 nachFertigstellung seine positiven Eigenschaften erhält. Übliche Geschwindigkeiten von PTFE-Aderextrusionslinien 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 schwierig 92% Zentrizität zu erreichen. Jedoch erreichen unsere Extruder auch hier 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 erforderlich, dass die Maschinenbediener große Sorgfalt bei jedem einzelnen Schritt im Produktions-Prozess walten lassen.