EnBei der Drahtextrusion handelt es sich um den Herstellungsschritt, bei dem eine Schutzschicht aus Polymer um einen blanken Kupfer- oder Aluminiumleiter gelegt wird. Diese Schicht verleiht einem Draht seine elektrische Isolierung, seine Beständigkeit gegen Abrieb und Chemikalien und oft auch seine Identität für den Kunden – und die Qualität der extrudierten Beschichtung bestimmt, ob eine Spule den Funkentest besteht, ihre Nennspannung hält und auch nach Jahren des Biegens und der Hitze weiterhin funktioniert. Selbst eine kleine Exzentrizität in der Isolierwand kann zu einer dünnen Stelle führen, die unter Spannungsbelastung versagt.
Für Kabelhersteller ist die Extrusionslinie häufig die Investition mit dem höchsten Wert in der Fertigung. Die Auswahl der richtigen Konfiguration ist nicht nur für die Produktqualität wichtig, sondern auch für die Produktionsflexibilität, die Materialausbeute und die langfristigen Betriebskosten. In diesem Artikel wird erläutert, wie die Drahtextrusion funktioniert, welche Schlüsselkomponenten eine moderne Extrusionslinie aufweist, welche Hauptlinientypen es gibt und welche Faktoren Sie vor einer Kaufentscheidung berücksichtigen sollten.
Was ist Drahtextrusion?
Vereinfacht ausgedrückt handelt es sich bei der Drahtextrusion um einen kontinuierlichen Beschichtungsprozess. Ein thermoplastisches oder duroplastisches Material wird erhitzt, bis eine homogene Schmelze entsteht, und dann durch eine Düse gepumpt, wo es um einen beweglichen Leiter herum aufgetragen wird. Nach dem Abkühlen und Erstarren wird die Schicht entweder zur primären Isolierung des Drahtes oder zum äußeren Schutzmantel einer Kabelseele.
Der Begriff umfasst mehr als nur das Aufbringen von Kunststoff. Zu den extrudierten Verbindungen gehören PVC, PE, XLPE, LSZH, Nylon und Elastomere wie Silikonkautschuk sowie Fluorpolymere wie FEP und PFA. Jedes Material erfordert seine eigene Schneckengeometrie, sein eigenes Temperaturprofil und sein eigenes Werkzeugdesign. Aus diesem Grund passen Hersteller die Linienkonfiguration normalerweise an eine bestimmte Familie von Verbindungen an, anstatt zu versuchen, alles auf einer einzigen Maschine zu verarbeiten.
So funktioniert der Drahtextrusionsprozess
Der Prozess ist kontinuierlich und verläuft bei korrekter Einrichtung mit konstanter Liniengeschwindigkeit von Rolle zu Rolle. Die Hauptphasen sind:
- Ablauf- und Spannungskontrolle. Der Leiter wird von einer Abwickelspule abgewickelt oder direkt einem vorgeschalteten Zieh- oder Verseilprozess zugeführt. Die Spannung muss stabil bleiben, um Durchmesserschwankungen im beschichteten Draht zu vermeiden.
- Vorheizen. Der Leiter durchläuft einen Vorwärmer, der Oberflächenfeuchtigkeit entfernt und seine Temperatur erhöht, wodurch die Haftung der Schmelze verbessert und die Kühllast des Extruders verringert wird.
- Extrusion. Polymerpellets werden getrocknet, in den Trichter des Extruders gefüllt, durch Schneckenrotation und Zylindererwärmung geschmolzen und zum Kreuzkopf gefördert. Der Kreuzkopf leitet die Schmelze um den Leiter im Inneren der Matrize und bildet so eine gleichmäßige Schicht.
- Kühlung. Der frisch beschichtete Draht durchläuft eine Reihe von Wassertrögen. Die Abkühlung erfolgt stufenweise, sodass das Material allmählich erstarrt, wodurch Hohlräume, Risse und Restspannungen in der Wand vermieden werden.
- Ziehen und messen. Eine Winde oder ein Raupenzieher steuert die Liniengeschwindigkeit. Online-Durchmessermessgeräte, Exzentrizitätsmonitore und Funkentester prüfen das Produkt in Echtzeit, bevor es die Aufnahme erreicht.
- Aufnahme. Der fertige Draht wird auf Spulen aufgewickelt, wobei die Traversensteuerung für eine gleichmäßige Wicklung und gleichmäßige Spannung vom Kern bis zum Flansch sorgt.
Liniengeschwindigkeit und Schmelzetemperatur sind voneinander abhängig. Mit steigender Drehzahl steigt die Schererwärmung in der Schnecke, während höhere Temperaturen die Schmelzeviskosität senken. Eine gut gestaltete Linie sorgt dafür, dass dieses Gleichgewicht stabil bleibt. Andernfalls kommt es zu Durchmesserschwankungen, die die Messgeräte erkennen, aber nicht vollständig korrigieren können.
Hauptkomponenten einer Kabelextrusionslinie
Unabhängig vom Hersteller folgt die Architektur einer Extrusionslinie der gleichen Logik. Wenn Sie die einzelnen Komponenten verstehen, können Sie Angebote vergleichen und erkennen, wo mit einem Niedrigpreisangebot möglicherweise Abstriche gemacht wurden.
| Komponente | Funktion | Auswirkungen auf das Produkt |
|---|---|---|
| Extruder (Zylinder und Schnecke) | Schmilzt und homogenisiert das Polymer, baut Schmelzdruck auf | Beeinflusst die Ausgabestabilität, die Schmelzetemperatur und die Verbindungsqualität |
| Kreuzkopf und Werkzeug (Matrize und Spitze) | Leitet die Schmelze um den Leiter herum | Legt Wandstärke, Konzentrizität und Oberflächenbeschaffenheit fest |
| Vorwärmer | Erhitzt den Leiter vor dem Beschichten | Verbessert die Haftung und reduziert den Thermoschock |
| Kühlwannen | Verfestigt die Schmelze in kontrollierten Stufen | Verhindert Hohlräume, Ovalität und Schrumpfspuren |
| Winde oder Abzieher | Legt die Geschwindigkeit der Schnur fest und hält die Spannung aufrecht | Hält Durchmessertoleranzen bei langen Auflagen stabil |
| Durchmessermessgerät und Funkentester | Überwacht die Wandstärke und die Integrität der Isolierung | Ermöglicht Echtzeitkorrektur und abschließende Qualitätssicherung |
| Aufnahme | Wickelt den fertigen Draht auf Spulen | Schützt die Produktoberfläche und kontrolliert die Verpackungsqualität |
In der Praxis sind die Schraube und das Werkzeug die beiden Teile, die den größten Einfluss auf die Produktqualität haben. Eine für Weich-PVC ausgelegte Schnecke verarbeitet vernetzbares PE nicht mit der gleichen Effizienz, und eine abgenutzte Spitze macht sich sofort als Exzentrizität im fertigen Draht bemerkbar.
Arten von Extrusionslinien für unterschiedliche Kabelkonstruktionen
Nicht alle Kabel benötigen die gleiche Extrusionskonfiguration. Welcher Leitungstyp sinnvoll ist, hängt vom erforderlichen Lagenaufbau und der Zusammensetzung ab.
Isolier- und Mantelleitungen
Die meisten Kabelwerke betreiben eine Allzwecklinie für die Feststoffisolierung und eine separate Linie oder zumindest einen anderen Schraubensatz für die Mantelextrusion. Isolationsanwendungen erfordern eine präzise Steuerung der Wandstärke, da Kapazität und Spannungsfestigkeit geometrieabhängig sind. Mantellinien bewältigen größere Querschnitte und dickere Wände und verarbeiten oft dunklere oder stark gefüllte Verbindungen, die eine Isolationslinie verunreinigen würden. Jiacheng bietet ein Hochgeschwindigkeits-Produktionslinie für Drahtisolierung für dünnwandige Dämmarbeiten und a Kabelmantel-Extrudermaschine für Außenmantelanwendungen, sodass die beiden Aufträge nicht um die gleiche Ausrüstung konkurrieren müssen.
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Kabel mit Leiterschirm, Isolierung und Isolierschirm – typisch für Mittel- und Hochspannungskabel – erfordern zwei oder drei Extruder, die einen Kopf versorgen, damit die Schichten in einem einzigen Durchgang aufgetragen werden. Die Koextrusion vermeidet Kontaminationen zwischen den Schichten und verbessert die Haftung an jeder Grenzfläche. Ein engagierter Doppel- oder Dreischicht-Koextrusions-Produktionslinie ist die Standardlösung für diese Konstruktionen.
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XLPE-Kabel benötigen einen beheizten, unter Druck stehenden Aushärtungsabschnitt (CCV oder ähnliches) zwischen dem Extruder und der Kühlwanne, da das Material vor dem Abkühlen über seinem Schmelzpunkt vernetzen muss. Geschäumte Isolierungen, die in HF- und Datenkabeln verwendet werden, erfordern die Injektion von Gas oder ein chemisches Treibmittel mit sorgfältig kontrollierter Temperatur, um eine gleichmäßige Zellstruktur zu erreichen. Diese Linien sind spezialisierter und werden in der Regel eher für eine definierte Produktfamilie als für allgemeine Arbeiten ausgewählt.
Spezialmateriallinien
Silikonkautschuk- und Fluorpolymer-Compounds erweitern die Produktpalette eines Kabelwerks, erfordern aber eigene Verarbeitungsbedingungen. Silikonlinien laufen mit hohen Extrusionsgeschwindigkeiten und verwenden einen Infrarot- oder Heißlufthärtungsabschnitt, während Fluorpolymere wegen der aggressiven Zersetzungsprodukte, die bei hohen Verarbeitungstemperaturen entstehen, korrosionsbeständige Schnecken- und Zylindermaterialien benötigen.
Technische Faktoren, die die Extrusionsqualität bestimmen
Bei der Bewertung einer Extrusionslinie verdienen drei Parameter Beachtung, da sie die meisten Qualitätsprobleme in der Praxis erklären.
Draw-Down-Verhältnis (DDR). DDR vergleicht die Querschnittsfläche der Matrizenöffnung mit dem Querschnitt des fertigen isolierten Drahtes. Ein richtig angepasster DDR-Wert – je nach Polymer typischerweise zwischen 1,2 und 2,5 – stellt sicher, dass die Schmelze gleichmäßig auf den Leiter geformt wird, ohne durchzuhängen oder zu brechen.
Konzentrizität. Die Exzentrizität, ausgedrückt in Prozent, misst, wie weit der Leiter von der Mitte der Isolierwand entfernt ist. Eine schlechte Konzentrizität führt zu dünnen Stellen, die unter Spannungsbelastung oder wiederholtem Biegen versagen. Sie wird durch die Werkzeugausrichtung, die Zentrierung der Führungsspitze und die Gleichmäßigkeit des Schmelzflusses um den Leiter herum beeinflusst.
Regelung der Schmelzetemperatur. Die Temperatursollwerte des Zylinders und die Schneckenkonstruktion bestimmen die Schmelzetemperatur am Kopf. Eine zu hohe Temperatur zersetzt das Polymer und führt zu schwarzen Flecken und Geruch; ein zu niedriger Wert führt zu einer schlechten Homogenisierung der Schmelze, was sich stromabwärts als Durchmesserschwankung bemerkbar macht. Mithilfe von Online-Schmelzdruck- und Temperatursensoren kann der Bediener den Prozess innerhalb eines engen Fensters halten.
So wählen Sie eine Drahtextrusionslinie aus
Sobald die Prozessgrundlagen klar sind, kommt es bei der Kaufentscheidung auf eine praktische Checkliste und nicht auf eine einzelne Headline-Spezifikation an.
- Definieren Sie den Leiterbereich und die Leitungsgeschwindigkeit. Eine Leitung, die für 0,5 bis 2,5 mm² Baukabel ausgelegt ist, unterscheidet sich von einer für 120 bis 300 mm² Stromkabel. Die Liniengeschwindigkeit bestimmt die Produktivität, aber nur solange die Kühlstrecke und die Aufnahme mithalten können.
- Passen Sie Schnecke und Zylinder an die Materialien an. Wenn der Produktplan XLPE, Silikonkautschuk oder geschäumte Isolierung umfasst, kaufen Sie von Anfang an die Linie mit dem entsprechenden Schneckendesign, der entsprechenden Zylinderlänge und dem entsprechenden Aushärtungsabschnitt.
- Denken Sie frühzeitig über das Messpaket nach. Die Online-Überwachung von Durchmesser und Exzentrizität sollte als Teil der Linie und nicht als optionales Add-on betrachtet werden, da sie sich direkt auf die Ausschussrate auswirkt.
- Überprüfen Sie die unterstützenden Prozesse des Lieferanten. Die Extrusion ist nur ein Schritt in der Kabelproduktion. Ein Zulieferer, der auch Drahtzieh-, Verseil- und Prüfgeräte herstellt, kann die Linie in den Rest der Fabrik integrieren und die Verantwortung für den gesamten Prozess übernehmen.
Die vorgelagerten Prozesse sind ebenso wichtig wie der Extruder selbst. Abweichungen des Leiterdurchmessers von der Ziehmaschine können durch die Extrusionsdüse nicht behoben werden; sie gehen einfach als Wandstärkenschwankung durch. Deshalb achten die Hersteller genau darauf Spannungskontrolle an Stangenzerkleinerungsmaschinen und auf die Genauigkeit des Zwischendrahtziehens, bevor der Leiter überhaupt in den Extruder gelangt.
Jiangsu Jiacheng Technology Co., Ltd. liefert die Komplettes Sortiment an Drahtextrusionslinien – von Hochgeschwindigkeits-Isolierlinien bis hin zu Mantelextrudern, Coextrusionslinien, XLPE-Härtungslinien und Spezialsilikon- und Fluorpolymerlinien – als Teil eines kompletten Kabelausrüstungsportfolios, das mit dem Umgießen von Kupferstäben beginnt und sich durch Ziehen, Verseilen, Extrudieren, Testen und Verpacken fortsetzt. Für Hersteller, die eine neue Anlage oder eine größere Erweiterung planen, erhalten Sie durch den Kauf der Extrusionsstufe zusammen mit dem Rest des Prozesses eine einzige Schnittstelle für Installation, Inbetriebnahme und Ersatzteile und verkürzen die Zeit, die zum Erreichen einer stabilen Produktion erforderlich ist. Weitere Informationen zu diesem Ansatz finden Sie in unserer Übersicht One-Stop-Lösungen für die Kabelproduktion .
