Mikrowellensystem und Absorberanordnung zur Mikrowellenvernetzung von Silikonleitungen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikrowellensystem und eine Absorberanord ^¬ nung, die in einem Verfahren zur Herstellung eines Kabels oder einer Kabelader, mit einer oder mehreren Isolationsschichten auf Silikonbasis, verwendet werden können.

Stand der Technik

Ein elektrisches Kabel umfasst für gewöhnlich mindestens einen metallischen Leiter, im Nachfolgenden auch„Kabeladerkern" oder„Leiter" genannt, der ummantelt ist. Ein Leiter kann auch aus mehreren ummantelten Kabeladerkernen bestehen, welche zu Einheiten zusammengefasst und wiederum einfach oder mehrfach ummantelt sind. Als Material für die Ummantelungen können Silikonkautschuk-basierte/Silikon- basierte Materialien verwendet werden, wobei in einem Kabel verschiedene Umman ^¬ telungen aus unterschiedlichen Materialien vorhanden sein können.

Silikonkautschuk-basierte Materialien werden unvernetzt auf den Untergrund aufgebracht, beispielsweise auf einen Kabeladerkern, und anschließend vernetzt. Diese Vernetzung wurde bislang bei hohen Temperaturen in Infrarot (IR)-Öfen (siehe Figur la) durchgeführt. Dies ist insbesondere von Nachteil, da die zum Zeitpunkt der Vernetzung vorhandenen Kabelbestandeile bei diesen hohen Temperaturen

stabil/beständig sein müssen. Das bedeutet, dass bislang keine Silkonummantelun- gen auf hitzeempfindliche Schichten (Untergrund) aufgebracht werden konnten.

Zudem ist bekannt, dass Polysiloxane Mikrowellenstrahlung schlecht absorbieren. Diesbezüglich beschreiben US 4,980,384 und EP1655328B1, dass Mikrowellen- Strahlung nicht geeignet ist, um Silikone ohne Additive zu erhitzen.

Daher wird die Verwendung von dielektrischen anorganischen Additiven zur Erhöhung der Mikrowellenabsorption der Silikonmasse in US 4,980,384, EP 0945916 A2 und EP 1655328 Bl beschrieben.

DE 198 55 718 AI beschreibt die Vernetzung von Silikonkautschuken, insbesondere durch Kondensationsvernetzung, mittels Mikrowellenstrahlung zur Herstellung von Formkörpern, beispielsweise Mittel-und Hochspannungsgarnituren für Kunststoff- Energiekabel. Jedoch wird das Herstellen von Silikonisolierungen für Kabel nicht offenbart.

EP1900767 Bl offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Silikonschäumen unter Verwendung von Mikrowellenstrahlung. Das beschriebene Syntheseverfahren erfordert den Zusatz von Magnetit zur Absorption der Mikrowellenstrahlung. Zudem wer ^¬ den Treibmittel verwendet um Schäume herzustellen. Die Herstellung von

Kabelummantelungen ist nicht vorgeschlagen.

US 4,460,713 beschreibt die Herstellung eines elastomerischen Silikonschaums durch Trocknen einer Silikonemulsion mittels Mikrowellenstrahlung.

Im Hinblick auf die oben angeführten Probleme, bestand daher ein Bedürfnis, ein verbessertes Verfahren und eine dazu geeignete Vorrichtung zur Herstellung von Silikonummantelungen für Kabel oder Kabeladern, bereitzustellen.

Zusammenfassung der Erfindung

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, dass Ummantelungen auf Silikonbasis für Kabel oder Kabeladern durch den Einsatz von Mikrowellenstrahlung vernetzt werden können. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein metallischer Leiter in eine Mikrowellenkammer ein- und/oder durchgeführt. Die Mikrowellenstrahlung koppelt sich in den Leiter ein, das resultierende "Mikrowellenfeld" breitet sich radial symmetrisch aus und verläuft entlang des Leiters, so dass auch unterschiedliche Geometrien vollumfänglich vernetzt werden können (d.h. die Mikrowellenstrahlung wird am metallischen Leiter entlanggeführt und der Leiter dient als eine Art Antenne). Bei der erfindungsgemäßen Verwendung von Mikrowellen entstehen keine so hohen Temperaturen, dass die Materialien des Kabels ausgasen könnten.

Die Erfindung betrifft ein Mikrowellensystem, umfassend

(i) ein Magnetron zur Erzeugung einer ungepulsten, elektromagnetischen Strahlung,

(ii) eine Mono-Mode-Mikrowellenkammer mit zwei sich gegenüberliegenden Öffnungen,

(iii) einen Hohlleiter, welcher das Magnetron mit der Mono-Mode-Mikrowellenkammer verbindet, (iv) mindestens eine Absorberanordnung an zumindest einer der Öffnungen der Mikrowellenkammer, wobei die Absorberanordnung eine oder mehrere Kammern, beispielsweise 2-8, oder 3-6, insbesondere 3-4 Kammern, aufweist, und

(v) ein System zur Impedanzanpassung des Mikrowellensystems.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Absorberanordnung umfassend eine oder mehrere benachbarte Kammern, wobei jede Kammer zwei sich gegenüberliegenden Öffnungen aufweist, wobei die Kammern der Absorberanordnung ausgestaltet sind, damit ein Endloskabel durch die Kammern transportiert werden kann, und wobei die Kammern aus einem Material sind, das zur Absorption und Reflektion von Mikrowellenstrahlung geeignet ist.

Zudem betrifft die Erfindung die Verwendung des Mikrowellensystems und der Absorberanordnung.

Mit dem erfindungsgemäßen Mikrowellensystem und der Absorberanordnung können Isolationsschichten auf Silikonbasis auf einem Unterbau, der temperatursensitive Materialien beinhaltet, beispielsweise eine Kabel- oder Kabeladerummantelung, zum Zwecke eines Mehrschichtaufbaus, hergestellt werden. Bislang war es nicht möglich, eine Silikonschicht auf eine Polyethylenschicht oder eine Schicht aus vergleichbarem Polyolefin aufzubringen und zu vernetzen. Die in den bislang bekannten Verfahren zur Vernetzung von Isolationsschichten auf Silikonbasis verwendeten Temperaturen waren zu hoch. Bei dem auf Mikrowellentechnik basierenden Verfahren der vorliegenden Erfindung können geringere Temperaturen verwendet werden, sodass ein Aufschmelzen der bereits vor dem Aufbringen der Silikonschicht vorhandenen Materialien vermieden werden kann. Zudem können Geflechte aus z.B. Aramid (Kevlar) mit Silikon blasenfrei in höheren Wandstärken beschichtet werden. Eine nicht blasenfreie Beschichtung ist mit bekannten Verfahren lediglich bei eingeschränkten Wandstärken möglich.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass sich die Mikrowellenstrahlen auf vorteilhafte Weise in den metallische Leiter des Kabels, der Kabelader und/oder der Ummantelung einkoppeln und die Vernetzungsreaktion beschleunigt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit effizienter und schneller. Insbesondere wirkt sich der Leiter in der Mikrowellenkammer positiv auf die Erwärmung aus. Wird ein metallischer Leiter in den Hohlleiter eingebracht, entsteht ein co- axialer Aufbau. Dies hat den Vorteil, dass sich die Mikrowelle sofort in den metallischen Teil einkoppelt und sich das resultierende "Mikrowellenfeld" radial symmetrisch ausbreitet und entlang des Leiters verläuft. Die Mikrowelle läuft also nicht in die leere Mikrowellenkammer, wobei sie durch das Gehäuse reflektiert wird, sondern kann in das Zentrum der Leitung eingekoppelt werden. Hierbei treten zwei Effekte auf. Zum einen koppelt die Mikrowelle sofort in den metallischen Leiter ein und zum anderen durchläuft die Mikrowelle die Silikonisolationsschicht. Im Ergebnis wird so eine größe ^¬ re Fläche "bestrahlt".

Wie bereits beschrieben, erfolgt die Mikrowellenbestrahlung der unvernetzten Sili- konkautschuk-enthaltenden Masse in einer Mikrowellenkammer, wobei die Mikrowel ^¬ lenstrahlung über ein Magnetron erzeugt und mittels eines Hohlleiters eingestrahlt wird. Die Einkoppelung der Mikrowellenstrahlung in den Leiter führt allerdings zu einem unerwarteten Nachteil, nämlich dass die Strahlung aus der Mikrowellenkam ^¬ mer durch den Leiter in die Umgebung austreten kann. Erfindungsgemäß wird diese Strahlung durch die Absorberanordnungen wieder„eingefangen" und zumindest teilweise in die Mikrowellenkammer zurückreflektiert. Wie in Figur la dargestellt ist, werden in bekannten Verfahren unter Verwendung von mehreren IR-Öfen verschie ^¬ dene Temperaturbedingungen bzw. ein Temperaturgradient geschaffen, sodass die Vernetzung zunächst bei hohen Temperaturen beginnt und dann schrittweise eine Abkühlung erfolgt. Die erfindungsgemäßen Absorber ermöglichen einen anderen Aufbau mit nur einer Energiequelle, d.h. Einstrahlung der Energie ausschließlich in die Mikrowellenkammer. Die Absorber erhöhen hierbei auch die Sicherheit des Mik ^¬ rowellensystems, da sie das Arbeitspersonal vor Strahlung schützen.

Darüber hinaus kommt es bei der Verwendung eines Mikrowellensystems zu weniger Energieverlusten im Vergleich zu den herkömmlichen IR- Öfen, die auf mehrere hundert Grad Celsius aufgeheizt werden müssen, die Mikrowelle benötigt dieses Vorheizen nicht und das Verfahren ist umweltfreundlicher und kostengünstiger. Insbesondere ermöglicht die Verwendung des hierin beschriebenen Mikrowellensystems eine sehr hohe Energieeffizienz und Produktionsgeschwindigkeit. Auch kann durch das Weglassen von bislang benötigten langen Sinterstrecken eine Platzersparnis erzielt werden. Zudem erleidet die erfindungsgemäß verwendete Mikrowellenstrahlung keinen Leistungsverlust in der Tiefe. Die Mikrowelle dringt komplett in das Material ein und erwärmt es gleichmäßig. Bei IR wird die Erwärmung durch die

Materialdicke im Bauteil gehemmt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die folgenden Ausführungsformen: Ml. Mikrowellensystem, umfassend

(i) ein Magnetron zur Erzeugung einer ungepulsten, elektromagnetischen Strahlung,

(ii) eine Mono-Mode-Mikrowellenkammer mit zwei sich gegenüberliegenden Öffnungen,

(iii) einen Hohlleiter, welcher das Magnetron mit der Mono-Mode- Mikrowellenkammer verbindet,

(iv) mindestens eine Absorberanordnung an zumindest einer der Öffnungen der Mikrowellenkammer, wobei die Absorberanordnung eine oder mehrere Kammern, beispielsweise 2-8, oder 3-6, insbesondere 3-4 Kammern, aufweist, und

(v) ein System zur Impedanzanpassung des Mikrowellensystems.

Die sich gegenüberliegenden Öffnungen der Mono-Mode-Mikrowellenkammer sind ausgestaltet, um Produkte insbesondere mit unvernetzter Silikonkautschukenthaltende Masse versehene Kabel/Kabeladern/Leiter während der Mikrowellenerwärmung hindurchzuführen. Insbesondere sind die Öffnungen der Mikrowellenkammer und Absorber für Kabel mit einem Querschnitt von 0,5 mm ² bis 125,0 mm ² angepasst. Hierbei beträgt der Abstand zwischen dem Kabel und der Mikrowellenkammer bzw. dem Absorber mindestens 1,0 cm. Die Kammern der Absorberanordnung (nachfolgend auch der„Absorber") sind ebenfalls mit sich gegenüberliegenden Öffnungen ausgestattet, damit die Produkte auch durch diese Kammern durchgeführt werden können. Die Kammern der Absorber und die Mono-Mode-Mikrowellenkammer sind in einer Reihe angeordnet. Beispielsweise wird bei der Herstellung von Kabelbeschichtungen für Endloskabel ein Kabeltransportsystem verwendet, dass das Kabelerzeugnis durch alle Kammern, einschließlich der Mono-Mode-Mikrowellenkammer kontinuierlich hindurchführt. Anschließend erfolgen weitere Behandlungsschritte oder das Kabelprodukt fällt als fertiges Produkt an.

Die Anzahl der Kammern sowie die Länge der Absorber sind abhängig von der zu vernetzenden Leitung und dem Gesamtaufbau des Mikrowellensystems. Insbesondere kann durch die Erhöhung der Reflexion der Strahlung durch entsprechende Ausgestaltung der Absorber oder durch Erhöhung der Anzahl der Absorberkammern eine höhere Leistung auf das zu bearbeitende Produkt erzielt werden. Dies ist insbesondere wichtig, wenn der zu erwärmende Teil des Produkts Mikrowellenstrahlung schlecht absorbiert. In einer Ausführungsform wird eine Silikonkautschuk-basierte Ummantelung auf eine Kabelader oder eine Einheit von Kabeladern, wobei die Einheit bereits eine oder mehrere Ummantelungen aufweist, aufgebracht. Auch bei diesem mehrschichtigen Aufbau wirkt sich die Einkoppelung der Mikrowellenstrahlung in den Leiter positiv aus, da das radial symmetrische Mikrowellenfeld für die Bestrahlung des Mehr ^¬ schichtaufbaus gut geeignet ist.

Die geometrische Ausgestaltung dahingehend angepasst, dass das Energiemaximum in der Mikrowellenkammer liegt. Ein Fachmann auf dem Gebiet der Hochfrequenz ^¬ technik kann eine derartige Anpassung, insbesondere ein notwendige Impedanzan ^¬ passung des Aufbaus, vornehmen.

M2. Mikrowellensystem nach Ausführungsform Ml, wobei

(i) die eine oder die mehreren Kammern, oder die Wände der Kammern, Alumini ^¬ um enthalten oder daraus bestehen, und/oder

(ii) die Innenwände der Kammern mit Mikrowellen-absorbierenden Additiven, beispielsweise Siliziumcarbid oder ein Polymer, enthaltend ein Mikrowellenabsorbierendes Additiv, beschichtet sind.

Beispielsweise sind die Wände der Kammern aus Aluminium gefertigt, wobei die Wände beschichtet sein können und auch zusätzliche Komponenten aufweisen können, beispielsweise zusätzliche Metallplatten oder Kammerwände aus Aluminium oder einem anderen Material, um die Absorberleistung zu verstärken. Beispielsweise könnte die Kammer mit einer Doppelwand ausgestattet sein.

M3. Mikrowellensystem nach Ausführungsform Ml oder M2, wobei

(i) mindestens eine Absorberanordnung mit mehreren Kammern im Querschnitt an die Öffnung der Mono-Mode-Mikrowellenkammer angepasst ist, um die austretende Mikrowellenstrahlung absorbieren zu können, und/oder

(ii) die Kammern der Absorberanordnung mit zwei sich gegenüberliegenden Öffnungen ausgestattet sind.

M4. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen M1-M3, wobei das Magnetron Mikrowellen mit einer Frequenz von 2450 MHz ± 100 MHz erzeugt.

Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen M1-M4, wobei (i) mindestens eine Absorberanordnung derart nach der Mikrowellenkammer angeordnet ist, dass ein Kabel nach dem Hindurchführen durch die Mikrowellenkam ^¬ mer durch diese Absorberanordnung hindurchgeführt werden kann; und/oder

(ii) mindestens eine Absorberanordnung derart vor der Mikrowellenkammer ange ^¬ ordnet ist, dass ein Kabel vor dem Hindurchführen durch die Mikrowellenkammer durch diese Absorberanordnung hindurchgeführt werden kann.

M6. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen M1-M5, wobei mindes ^¬ tens eine Absorberanordnung vorhanden ist, die zwei oder mehrere Kammern und eine Runde und/oder konzentrische Geometrie aufweist.

M7. Mikrowellensystem nach Ausführungsform M6, wobei die zwei oder mehreren Kammern der mindestens einen Absorberanordnung zueinander beabstandet sind.

M8. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen M1-M7, wobei die Kammern der Absorberanordnung Öffnungen mit einem Durchmesser von > 1mm Millimeter aufweisen.

M9. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen M1-M8, wobei das System zur Impedanzanpassung über die mechanische Verschiebung des Kurzschlus ^¬ ses (Leerlauf) im Hohlleiter angepasst wird.

Diese Anpassung kann halbautomatisch oder bevorzugt vollautomatisch durch Soft ^¬ ware gestützte Auswertung der Streuparameter durchgeführt werden, welche dem Fachmann, z.B. durch stufenlose Stellschrauben geläufig ist.

Die Öffnungen der Absorberanordnung sind von der zu vernetzenden Leitung abhängig. Beispielsweise weist ein Kabelkern einen Durchmesser von >lmm Millimeter auf.

MIO. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen M1-M9, wobei die Mo- no-Mode-Mikrowellenkammer und die Kammern der Absorberanordnung ausgestaltet ist, um ein Endloskabel zu Bestrahlungszwecken durch die Kammern zu transportieren.

Ml l. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen MI-MIO, wobei das Magnetron eine Leistungsaufnahme von bis zu 6 Kilowatt hat. 2017/051060

M12. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen Ml-Mll, wobei die Mono-Mode-Mikrowellenkammer eine zylindrische oder rechteckige Form aufweist, wobei die Mono-Mode-Mikrowellenkammer und die Kammern der Absorberanordnung zwei sich gegenüberliegende Öffnungen aufweist, durch die mittels eines vorhandenen Kabeltransportsystems, eine Silikonkautschuk-enthaltende Masse, die auf i) einen metallischen Kabeladerkern, oder

ii) eine Kabelader, oder

iii) mehrere zu einer Einheit zusammengefasste Kabeladern, wobei die Einheit bereits ein oder mehrere Isolationsschichten als Ummantelung der Kabeladern aufweisen kann,

aufgebracht ist, durchgeführt werden kann.

Die Mikrowellenkammer kann zylindrisch oder rechteckig aufgebaut sein. Die Geometrie ist abhängig davon, an welcher örtlichen Stelle sich das Feldmaximum zur Silikonvernetzung aufbaut. Die mechanische Länge des Hohlleiters ist auf die elektrische Länge des Übertragungsweges angepasst, sodass sich das Feldmaximum in die Mikrowellenkammer verschiebt.

Das Kabeltransportsystem besteht aus einem Kabelspulen Ab-und Aufwickler (wie bezüglich der Kabelherstellung an anderer Stelle genauer ausgeführt ist).

M13. Absorberanordnung wie in einer der Ausführungsformen M1-M8 definiert.

M14. Verwendung einer Absorberanordnung, wie in einer der Ausführungsformen M1-M8 definiert, zur Absorption und Reflektion, insbesondere Absorption, von Mikrowellenstrahlung.

Die Mikrowellenkammer, kann zylindrisch oder rechteckig aufgebaut sein. Die Geometrie ist abhängig davon, an welcher örtlichen Stelle sich das Feldmaximum zur Silikonvernetzung aufbaut.

M15. Verwendung nach Ausführungsform M14, wobei die Mikrowellenstrahlung zur Härtung einer Polysiloxan-basierten Isolationsschicht eines Kabels erzeugt wird.

M16. Verwendung eines Mikrowellensystems nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen zur Vernetzung einer Polydimethylsiloxan-basierten Silikonisolierungsschicht als Kabelummantelung oder Ummantelung eines metallischen

Kabeladerkerns. M17. Verwendung eines Systems, bestehend aus einem Magnetron und einem Hohlleiter, welcher das Magnetron mit der Mono-Mode-Mikrowellenkammer verbindet, zur Mikrowellenvernetzung von Isolationschichten auf Silikonbasis, beispielsweise zu einer Mikrowellenvernetzung gemäß dem Verfahren von Ausführungsform 1.

M18. Verwendung eines Systems zur Impedanzanpassung in einem Verfahren ge ^¬ mäß einer der Ausführungsformen 1-32. Die Impedanzanpassung kann hierbei mit Hilfe mechanischer Verschiebung vom Kurzschluss bzw. Leerlauf im Hohlleiter bzw. einer Anpassung halbautomatisch oder beispielsweise vollautomatisch durch Soft ^¬ ware gestützte Auswertung der Streuparameter durch vektorielle Netzwerkanalyse erfolgen.

M19. Verwendung von Mikrowellenabsorbern in einem Verfahren gemäß einem der hier beschriebenen Ausführungsformen, die an den Öffnungen der Mikrowellenkammer angebracht sind, um Leckstrahlung in die Kammer zurück zu reflektieren bzw. zu absorbieren. Hierbei sind die Absorber so von den Öffnungen bzw. der Mikrowellenkammer beabstandet, dass die Maxima der Strahlung so eingestellt werden können, dass sie in die Kammern der Absorber fallen.

Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung eines Kabels oder einer Kabelader beschrieben. Das erfindungsgemäße Mikrowellensystem und die erfindungsgemäße Absorberanordnung kann in diesem Verfahren verwendet werden:

VI. Verfahren zur Herstellung eines Kabels oder einer Kabelader, mit einer oder mehreren Isolationsschichten auf Silikonbasis, umfassend die Schritte: a) Aufbringen einer unvernetzten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse, enthaltend Polysiloxane, die den Grundbaustein Si(R,P )O enthalten, wobei R und R ^x unabhängig voneinander organische Substituenten darstellen, wobei unterschiedliche Si(R,R')0-Einheiten in einem Polysiloxan-Molekül vorhanden sein können, mittels eines Extrusionsverfahrens auf

i) einen oder mehrere metallische(n) Kabeladerkern(e), oder

ii) eine Kabelader, oder

iii) mehrere zu einer Einheit zusammengefasste Kabeladern, wobei die Einheit bereits ein oder mehrere Isolationsschichten als Ummantelung der Kabeladern aufweisen kann,

um eine Isolationsschicht zu bilden, wobei - -

die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse außer Siliciumoxid/Siliciumoxiden keine dielektrischen, anorganischen Additive enthält; und b) Vernetzen der aufgebrachten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse in einer Mono-Mode-Mikrowellenkammer mit kontinuierlicher Strahlung von 2450 MHz ± 100 MHz, unter kontinuierlicher Durchführung der aufgebrachten Silikonkautschuk- enthaltenden Masse durch die Mono-Mode-Mikrowellenkammer, wobei die Vernetzung gemäß einem oder beiden der Folgenden stattfindet:

i) Additionsvernetzung, wobei einer oder mehrere von R und R ^A eines Polysilo- xan-Moleküls Alkenylsubstituenten darstellen, die sich mit Silangruppen von Oligosi- loxanen, die als Vernetzer in der Silikonkautschuk-enthaltenden Masse enthalten sind, in Gegenwart von katalytisch wirkenden Salzen und/oder Metallkomplexkatalysatoren verbinden; und

ii) Peroxidvernetzung, wobei sich R und/oder R' von verschiedenen Polysiloxan- Molekülen in Gegenwart von Peroxiden verknüpfen.

Der Ausdruck, dass„unterschiedliche Si(R,R')0-Einheiten vorhanden sein können" bedeutet, dass R und R' der verschiedenen S R^O-Einheiten unabhängig voneinander ausgewählt sind. Üblicherweise trägt die Mehrheit der S^R^O-Einheiten Alkylsubstituenten, z.B. Methylgruppen. Zudem sind Alkenylsubstituenten, z.B. Vinyl- gruppen, vorhanden, die meist endständig sind.

Beispielsweise ist mindestens eine Absorberanordnung an zumindest einer der Öffnungen der Mikrowellenkammer angeordnet, um die Mikrowellenstrahlung zu absorbieren und zumindest teilweise zu reflektieren. Da sich die Mikrowellenstrahlung in den Leiter, d.h. den metallischen Kabeladerkern einkoppelt, kommt es ohne die erfindungsgemäße Absorberanordnung zu einem gewissen Leistungsverlust, dadurch dass Strahlung aus der Mikrowellenkammer austritt, sodass das zumindest teilweise Zurückreflektieren der Strahlung von Vorteil ist.

Die Durchführung des Verfahrens wird nachfolgend näher beschrieben, insbesondere in den Beispielen. Grundsätzlich kann das Ausgangsmaterial, d.h. der metallischen Kabeladerkern, eine Kabelader, oder mehrere zu einer Einheit zusammengefasste Kabeladern, die bereits ummantelt sein können, auf einer Wickelvorrichtung aufgewickelt sein. Das Ausgangsmaterial wird dann abgewickelt und wird, gegebenenfalls nach weiteren Behandlungen, in einen Extruder geführt, wo es mit der unvernetzten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse beschichtet wird. Anschließend wird es zur - -

Vernetzung durch die Mikrowellenkammer hindurchgeführt, das heißt das Ausgangsmaterial tritt durch eine Öffnung in die Mikrowellenkammer ein und durch eine gegenüberliegende Öffnung wieder aus der Mikrowellenkammer wieder heraus. Nach vollständiger bzw. gewünschter Aushärtung kann das ummantelte Produkt oder Zwischenprodukt gegebenenfalls wieder auf eine Wickelvorrichtung aufgewickelt werden. Es ist natürlich möglich an jedem Punkt des Verfahrens weitere, zusätzliche Verfahrensschritte durchzuführen, z.B. das Aufbringen von Trennmitteln gegen das Zusammenkleben der Kabel auf der Wickelvorrichtung (Spule).

V2. Das Verfahren nach Ausführungsform VI, wobei einer oder mehrere von R und PO eines Polysiloxan-Moleküls Alkenylsubstituenten sind.

Die Alkenylsubstituenten sind beispielsweise endständig. Die Alkenylgruppen nehmen an der Vernetzungsreaktion teil.

V3. Das Verfahren nach Ausführungsform VI oder V2, wobei die unvernetzte Sili- konkautschuk-enthaltenden Masse:

50-80 Gew.-% Polysiloxan-Moleküle enthält, bei denen einer oder mehrere von R und R' Vinylgruppen sind, beispielsweise sind die Polysiloxane Vinylgruppen- enthaltendes Polydimethylsiloxan, und/oder

10-40%, beispielsweise 20-40%, oder 20-30%, hydrophobe pyrogene Kiesel ^¬ säure, die beispielsweise Oberflächenmodifiziert ist,

enthält. Zum Beispiel enthält die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse nur Polysilo ^¬ xane und Siliziumoxid(e), sowie gegebenenfalls Vernetzungsmittel und/oder Kataly ^¬ satoren.

Pyrogene Kieselsäure bzw. pyrogenes Siliciumdioxid, wie es auch genannt wird, be ^¬ steht vollständig aus amorphen Siliciumdioxid-Partikeln (SiO ₂ ), die zu größeren Einheiten aggregiert sind. Diese besitzen ein sehr gutes Dipolmoment und werden von Mikrowellen sehr gut aktiviert. Erfindungsgemäß müssen deshalb keine Mikrowellen ^¬ additive zugesetzt werden. Zudem bewirkt das Vorhandensein des elektrischen Leiters, dass die Energieausnutzung verbessert wird.

Die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltenden Masse kann 0-15% niederviskosere Polydimethylsiloxane als Polysiloxan-Moleküle enthalten.

V4. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltende Masse hochtemperaturvernetzend ist, - -

und beispielsweise bei einer Temperatur von oberhalb 95°C, beispielsweise in einem Bereich von 110°C bis 220°C, vernetzbar ist. Die Verweilzeit, bezogen auf 1 cm Bestrahlungsabschnitt, beträgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt zwischen 0,012 s und 0,006 s. Die Produktionsgeschwindigkeit beträgt somit bevorzugt zwischen 50 und 100 m pro Minute.

V5. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Mikrowellenstrahlung (erzeugt durch ein Magnetron) als einzige Energiequelle verwendet wird. Das Verfahren wird insbesondere unter Verwendung des hierin beschriebenen Mikrowellensystems durchgeführt.

V6. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Mikrowellenstrahlung mit einer Leistung von mindestens 900 W, beispielsweise 900 W bis 6 kW oder 900 W bis 2500 W, eingestrahlt wird. Für die Vernetzungsreak ^¬ tion reichen im Allgemeinen 900 W Leistung. Um jedoch die Produktionsgeschwin ^¬ digkeit zu erreichen, kann die Leistung erhöht werden.

V7. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei das Molekulargewicht der unvemetzten Polysiloxane 250.000 bis 900.000 g/mol beträgt.

V8. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltenden Masse fest (MQ/VMQ) oder flüssig (LSR) ist und der Polymerisationsgrad der unvemetzten Polysiloxane beispielsweise 5.000-10.000 bei Festsilikonkautschuk und 600-1.800 bei Flüssigsilikonkautschuk beträgt. Beispielsweise ist die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltenden Masse fest (MQ/VMQ), d.h. es handelt sich nicht um LSR.

V9. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Reste R und R' der Polysiloxane unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus substituierten oder unsubstituierten Ci-C ₈ -Alkylgruppen und substituierten oder unsubstituierten Ci-Cs-Alkenylgruppen. Fluoratome sind keine bevorzugten Substituenten. Weiter bevorzugt sind die Reste R und R ^v unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Phenyl, Vinyl, und Fluor-modifizierten Ci-C ₅ -Alkylgruppen. Beispielsweise sind die Ci-C ₈ -Alkylgruppen und Ci-Cs-Alkenylgruppen unsubstituiert. In einer Ausführungsform sind die Reste R und R ^x daher unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Phenyl, und Vinyl. Insbesondere enthält die Silikonkautschuk-enthaltenden - -

Masse Dimethyl-Vinylmethyl-Siloxane (VMQ) oder α,ω-Divinylpolydimethylsiloxan. Beispielsweise sind mehr als 80% der Reste R und R ^A Methylgruppen und weniger als 20% Vinyl- oder Phenylgruppen, wobei Vinyigruppen vorhanden sind. Beispielsweise sind 80% - 90% der Reste R und R ¹ Methylgruppen und 10% - 20% Vinyl- oder Phenylgruppen, wobei Vinyigruppen vorhanden sind. Beispielsweise sind etwa 80% der Reste R und R ^v Methylgruppen und etwa 20% Vinyl- oder Phenylgruppen, wobei Vinyigruppen vorhanden sind. Beispielsweise sind in den vorstehenden Ausführungsformen weniger als 10% oder weniger als 5% Phenylgruppen vorhanden. In einer Ausführungsform sind ausschließlich Dimethyl-Vinylmethyl-Siloxane (VMQ) als Polysi- loxane in der Silikonkautschuk-enthaltenden Masse vorhanden. Zusätzlich sind Oligo- siloxane als Vernetzer vorhanden.

V10. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltenden Masse beispielsweise Polydimethylsi- loxane (MQ) und/oder Copolymere aus Dimethylsiloxan und Vinylmethylsiloxan (VMQ) enthält.

Vll. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Additionsvernetzung eine zwei Komponenten (2K) Platin-katalysierten Reaktion (Hydrosilyierung) ist. Beispielsweise reagieren hierbei Polysiloxane mit Vinyl- Endgruppen (Komponente A) und Si-H Oligosiloxanen (Komponente B, Vernetzer), beispielsweise einem kammförmigen, sternförmigen, oder harzartigen Vernetzer. Als Katalysator wird beispielsweise eine Platin(0)-Verbindung, beispielsweise Hexachlo- ridoplatinsäure mit der Formel H ₂ [PtCl6], verwendet. Bei der Additionsvernetzung auf der Basis von Festsilikonkautschuk beträgt die Menge an Katalysator beispielsweise Gew.- 0,5 und 1 Gew.-%.

V12. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei eine Peroxidvernetzung durchgeführt wird.

Bei der Peroxidvernetzung wird die Reaktion durch den thermischen Zerfall des Peroxides, der zur Bildung von zwei Radikalen führt, initiiert. Anschließend erfolgt die Radikalübertragung an den Silikonkautschuk entweder durch Substitution eine Wasserstoffatoms eines Alkylsubstituenten, insbesondere bei sogenannten„non-specific" Silikonen, d.h. reinen Dimethyl-Siloxane (MQ) ohne Alkenyl-/Vinyl-Gruppen in der Kette, oder durch Addition an die Doppelbindung von Alkenylsubstituenten, insbesondere bei sogenannten„vinyl-specific" Silikonen, d.h. Dimethyl-Vinylmethyl- Siloxane (VMQ) enthalten Vinyigruppen. Je nach dem welches Silikon vorliegt können - -

unterschiedliche Peroxide verwendet werden. Diese können Dialkyl-, Diaryl-Alkyl- sowie aromatische Diacyl-Peroxide sein. Beispielsweise wird„Bis-(2,4-dichlorbenzoyl- peroxid)" (DCLBP) verwendet. Bei VMQ Silikone, die vorliegend bevorzugt sind, werden nicht Vinyl-spezifische Peroxide, beispielsweise DCLBP eingesetzt.

V13. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Polysiloxane ausschließlich aus S R^O-Einheiten bestehen.

V14. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse auf einem Einkomponenten- Silikonkautschuk basiert, wobei das Polysiloxan entweder Peroxid-vernetzend ist und das Per ^¬ oxid eingemischt wird, oder Additions-vernetzend ist, wobei der Vernetzer schon in dem Polysiloxan gebunden ist und der Platin-Katalysator eingemischt wird.

V15. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse auf einem Zweikomponenten- Silikonkautschuk basiert, wobei es sich um Additions-vernetzende Polysiloxane han ^¬ delt, bei denen der Platin-Katalysator in der Komponente A und der Vernetzer in der Komponente B enthalten und direkt vor Verwendung zusammengemischt werden.

V16. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse 5-40 Gew.-% Si0 ₂ , z.B. 5 Gew.-% Si0 ₂ , und 5-70%, beispielsweise 20-40%, pyrogenes Si0 ₂ oder gefällte Kieselsäure enthält. Die Menge an Si0 ₂ kann beispielsweise nach Veraschen des Silikons in einem Muffeloffen bestimmt werden.

V17. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse keine Ferrite, z.B. Magnetit, und/oder Treibmittel enthält. Treibmittel sind Gase oder chemische Verbindungen, die unter Vernetzungsbedingungen Gase oder Wasser freisetzen, z.B. Carbonate.

V18. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse außer Siliziumoxid/Siliziumoxiden keine dielektrischen, anorganischen Additive, wie beispielsweise Siliziumcarbid, Siliziumcar- bonitrid, Kohlenstoffnanotubes; Eisenverbindungen (z.B. Eisencarbonyle), Ruß, und Metalloxide, insbesondere Eisenoxide bzw. Eisenoxid-enthaitende Metalloxide, enthält. V19. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse Pigmente enthält.

V20. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei wenigstens eine oder mehr Poly(organo)siloxan Isolierungsschichten vorhanden sind und diese entweder nacheinander oder gleichzeitig aufgebracht werden.

V21. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei das Kabel ein oder mehreren Adern, die parallel in Längsrichtung des Kabels verlaufen, umfasst oder daraus besteht.

V22. Kabel oder Kabelader mit blasenfreier Isolationsschicht auf Silikonbasis, herstellbar oder hergestellt unter Verwendung des Verfahrens nach einer der Ausführungsformen 1-21, wobei die Wandstärke der Isolationsschicht auf Silikonbasis beispielsweise 0,5 mm - 4,0 mm beträgt.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein„Draht" ein einzelner, massiver metalle ^¬ ner Leiter/Strang. Eine„Litze", z.B. Rundlitze, Zopflitze, oder Flachlitze, besteht aus gebündelten Drähtchen. Eine Ader oder Kabelader weist einen metallischen Kabeladerkern auf, der mit einem oder mehreren Isolationsschichten ummantelt ist. Ein „Kabel" enthält Adern die, optional mit Füllern oder anderen Elementen, miteinander verseilt und ein oder mehrlagig ummantelt sind. Adern können Elementweise zu Paaren oder Triples verseilt sein, die Elemente können wieder rum ein- oder mehrla ^¬ gig mit Füllern zur Zwickelfüllung, verseilt sein und eine Einheit bilden.

Beispielsweise kann PTFE, Glasseide, Polyamid, Polypropylen oder Baumwollfüller zur Zwickelfüllung verwendet werden. Beispielsweise bestehen die Drähte und Litzen aus Kupfer, oder Kupfer, das eine Schichtauflage wie z.B. Zinn, Nickel oder Silber aufweist.

Erfindungsgemäß kann somit eine erste Isolationsschicht auf Silikonbasis auf den metallischen Leiter, d.h. Draht/Drähte oder Litze/Litzen, aufgebracht werden. Es ist aber auch möglich, eine nachfolgende Schicht, z.B. eine zweite oder dritte Schicht, auf eine, oder mehrere, bereits auf dem Leiter vorhandene Schicht(en) aufzubringen. Gleichermaßen können mehrere zusammengefasste Kabeladern mit einer Isolationsschicht auf Silikonbasis versehen werden. Dabei können entweder Kabeladern verseilt und gegebenenfalls mit weiteren Bestandteilen versehen werden und dann mit einer Isolationsschicht auf Silikonbasis umgeben werden. Alternativ dazu kann die - -

Einheit aus mehreren Kabeladern bereits mit einer, oder mehreren, Ummante- lung(en) versehen sein und es wird eine nachfolgende Schicht, z.B. eine zweite oder dritte Schicht, auf die bereits auf der Einheit vorhandene Schicht(en) aufgebracht. Selbstverständlich können nach dem Aufbringen der Isolationsschicht auf Silikonbasis weitere Schichten auf die Kabelader oder das Kabel aufgebracht werden. Es ist auch möglich eine zweite oder weitere Isolationsschicht auf Silikonbasis direkt auf eine Isolationsschicht auf Silikonbasis oder auf eine Schicht über der Isolationsschicht auf Silikonbasis, aufzutragen.

V23. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Isolationsmaterialien der verseilten Kabel (die Ummantelung der verseilten Adern) aus hochleistungs-Kunststoffen wie Fluorpolymere, PEEK, PTFE bestehen können. Erfindungsgemäß können beispielsweise die Adern mit Silikon isoliert werden, dann werden die Adern verseilt und noch einmal mit Silikon ummantelt. Das Silikon kann auch für die Zwickelfüllung verwendet werden, um das Kabel rund zu machen. Das Silikon kann hierbei grundsätzlich direkt auf das Metall aufgetragen werden, oder über eine andere Polymerschicht. Somit kann die Silikonummantelung als Aderisolation und/oder als Mantelmaterial und/oder als Füllmaterial verwendet werden.

V24. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Isolationsmateralien, die sich unter der Isolationsschicht auf Silikonbasis befinden (direkt darunter oder mit weiteren Zwischenschichten dazwischen), temperatursensitive Werkstoffe darstellen, wie z.B. Polyolefine, PVC, und thermoplastische- Elastomere. Derartige Materialien würden bei der Vernetzung von Silikonen den Temperatureintrag durch konventionelle Infraroteinstrahlung nicht überstehen. Da das erfindungsgemäße Verfahren aber mildere Bedingungen ermöglicht, können die empfindlichen Schichten geschont werden.

V25. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei der Unterbau aus Materialien bestehen kann oder beschichtet sind, die bei hohen Temperaturen zur Ausgasungen neigen, was sich in Form von Blasen an der Silikonisolation ausprägen kann. Bei der erfindungsgemäßen Verwendung von Mikrowellen entstehen keine so hohen Temperaturen, dass die Materialien ausgasen könnten. Der Begriff„Unterbau" bezieht sich hierbei auf den Untergrund, auf den die Isolationsschicht auf Silikonbasis aufgebracht wird. V26. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Schlagrichtung (S-Schlag oder Z-Schlag) und Verseilrichtung im Gleichschlag (unilay) oder im Kreuzschlag (true concentric) vorliegen kann.

V27. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei das Kabel ein stromführendes Element oder signalführendes Element, beispielsweise eine stromführende Ader oder einen stromführenden Leiter und/oder ein Leiterele ^¬ ment und/oder Signalübertragungselement, umfasst.

V28. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei der Kabelkern aus einem Draht/mehreren Drähten, z.B. Flachdraht, ein Drahtbündel, ein Drahtgestrick, z.B. Geflechtschlauch, oder aus einer Litze/mehreren Litzen be ^¬ steht.

V29. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei das Kabel ein Endloskabel, bzw. der Leiter ein Endlosleiter, bzw. die Kabelader eine Endloskabelader, ist und beispielsweise eine Länge von mindestens 500-Metern auf ^¬ weist.

V30. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei der Kabelkern einen Durchmesser von >1 mm aufweist.

V31. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonisolierungsschicht direkt auf den Metall-enthaltenden Kabeladerkern, zum Beispiel unisolierte, beschichtete oder unbeschichtete Drähte oder Litzen bzw. Draht oder Litze, aufgebracht wird.

Das Metall im Kern des Kabels hat einen positiven Einfluss auf die Vernetzung der Silikonkautschuk-enthaltenden Masse. Zum einen wirkt der metallische Leiter wie eine Antenne. Die Mikrowelle koppelt sich in den Leiter ein. Mit dem Gehäuse der Mikrowellenkammer entsteht ein koaxialer Aufbau, dass bedeutet eine homogene Feldausbreitung zwischen Leiter und der Mikrowellenkammer.

V32. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonisolierungsschicht eine Schichtdicke von 0,5 mm - 4,0 mm aufweist.

Die Erfindung betrifft auch ein Kabel oder Kabelader mit blasenfreier Isolationsschicht auf Silikonbasis, herstellbar oder hergestellt unter Verwendung des Verfahrens nach -

einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Wandstärke der Isolationsschicht auf Silikonbasis beispielsweise 0,5 mm - 4,0 mm beträgt.

Das vorstehende Kabel oder die Kabelader enthält unter der Isolationsschicht auf Silikonbasis bevorzugt eine temperaturempfindliche Ummantelung/Schicht, z.B. eine Ummantelung/Schicht aus Polyolefin, PVC, oder thermoplastische-Elastomere, bzw. Polymeren mit einer Temperatur von <150°C.

Die vorliegende Offenbarung soll weiter anhand von Figuren erläutert werden:

Figur la zeigt ein bekanntes Verfahren zum Vernetzen von Silikonummantelungen durch Erhitzen in Infrarot-Heizöfen.

Figur lb zeigt den grundsätzlichen Aufbau für das erfindungsgemäße Verfahren wobei die Mikrowellenkammer und die Kabelführung gezeigt sind.

Figur 2 zeigt eine Absorberanordnung 15 mit einer in Reihe geschalteten Anordnung von vier Absorberkammern 16, durch die ein Leiter 14 mit Be- schichtung aus Silikonkautschuk-enthaltender Masse geführt wird.

Beispiele

Die Absorberanordnung und das Magnetron sind in Figur lb nicht gezeigt. Figur lb zeigt ein Kabel 14, welches über Drahtführungen (Spulen) 13 durch den Extruder 12 zur Kaltextrusion (ca. 25°C) geführt wird und anschließend in der Mikrowellenkammer 11 erhitzt wird.

Figur 2 zeigt eine Absorberanordnung 15 mit einer in Reihe geschalteten Anordnung von vier Absorberkammern 16, durch die ein Leiter 14 mit BeSchichtung aus Silikonkautschuk-enthaltender Masse geführt wird.

Die Herstellung von erfindungsgemäßen Kabeln oder Kabeladern kann wie nachstehend beschrieben durchgeführt werden.

Zunächst muss die Anlage gereinigt und zusammengebaut werden. Dabei werden zunächst die Schnecke und die Zylinder gereinigt und der Extrusionskopf wird inklusive Werkzeuge zusammengebaut. Die Spule mit dem Leiter wird in den Abwickler eingebaut und der Leiter selbst wird durch den Extrusionskopf geführt. Dann wird die Mikrowellen-Anlage in Position gebracht und so ausgerichtet, dass der Leiter mittig durch die Mikrowellenkammer geführt wird.

Die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltenden Masse wird auf der Walze angesetzt. Hierfür werden alle Bestandteile der unvernetzten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse auf die Walze gegeben und alles homogen miteinander zu einem sogenannten „Fell" gewalzt. Von dem Fell werden ca. 2-3kg große Stücke abgeschnitten und aufgerollt. Mit den Stücken wird der Extruder über eine Dosiereinheit gefüttert.

Ist die Silikonmischung und die Anlage vorbereitet, wird der Extruder gestartet. Zunächst muss er vollständig mit dem Material gefüllt werden. Sobald dies erfolgt ist und aus der Düse Silikon herauskommt, wird ein Programm gestartet. Dieses Programm regelt die Leistung des Magnetrons in Abhängigkeit der Extrusionsgeschwin- digkeit. Zunächst wird langsam angefahren und die Mikrowelle eingeschaltet, nach wenigen Sekunden ist die Mikrowelle hochgefahren und muss noch eingestellt werden. D.h. die Impedanz muss auf den Querschnitt des Leiters eingestellt werden. Dies erfolgt aber automatisch über eine Software bzw. soll wie eine Rezeptur im System hinterlegt werden. Kurz darauf wird die Geschwindigkeit auf Produktionsbe ^¬ dingungen hochgeregelt, zugleich wird die Leistung des Magnetrons angepasst. Das Anfahren soll innerhalb von wenigen Sekunden erfolgen. Das vernetzte Kabel wird anschließend auf eine Spule aufgewickelt. Eventuell muss es noch vorher talkumiert oder einem anderen Trennmittel behandelt werden, aber das ist unabhängig von dem Vernetzungsprozess.

Zitierte Druckschriften

EP1655328B1, DE19855718, EP1900767 Bl, US 4,980,384, US 4,460,713,

EP0945916