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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von verseilten isolierten elektrischen Drähten, die zur
Verdrahtung in einer Vielzahl von elektronischen Geräten verwendet
werden. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur
Herstellung eines geflochtenen bzw. eines verseilten Drahtes mit
mehreren Leiter mit einer dünnen isolierenden Beschichtung, die
durch Aufbringen eines isolierenden Anstrichs bzw. Lacks auf die
Leiter und Härten der aufgebrachten Schicht erzeugt wird.
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Isolierte Drähte dieser Art, die zum Verdrahten in einer breiten
Vielfalt von elektronischen Geräten verwendet werden, werden
üblicherweise durch Spritzen eines Belags aus isolierendem
Material auf die verseilten Leiter hergestellt. Ein
herkömmlicher isolierter elektrischer Draht eines ähnlichen Typs ist
beispielsweise in der US-A-2,438,956 gezeigt. Solche isolierten
Drähte werden entweder unabhängig oder als Leiter für
abgeschirmte Drähte, Koaxialkabel oder flache Kabel verwendet.
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Mit der neuen Tendenz zu kleineren und leichteren elektronischen
Geräten sind erhebliche Anstrengungen unternommen worden, die
Querschnittsgröße von isolierten Drähten, abgeschirmten Drähten
und Kabeln weiter zu reduzieren. Ein Weg, dies zu erreichen,
besteht darin, die Dicke der isolierenden Beschichtung zu
reduzieren. Es ist jedoch sehr schwierig, eine adäquate dünne
isolierende Beschichtung mit den gegenwärtigen Spritztechniken oder
Extrusionstechniken auszubilden. Eine vorgeschlagene Alternative
sieht vor, eine dünne isolierende Beschichtung durch mehrfache
Aufbringung und Erhärtung von isolierendem Anstrich auszubilden.
Bei der Ausführung traten jedoch Probleme wie Blasenbildung der
Beschichtung oder Einschluß von Luftblasen in die Beschichtung
während der Schritte des Auftragens des Isolieranstrichs auf die
verseilten Leiter und während des Härtens des aufgebrachten
Anstrichs auf. Genauer gesagt wird Luft, die in Zwischenräumen
zwischen den verseilten Leitern verbleibt, wie in Fig. 1
gezeigt ist, nachdem der auf die verseilten Leiter aufgebrachte
isolierende Anstrich erhärtet ist, sich als Ergebnis des
Erhitzens ausdehnen, wodurch in der Oberfläche der Beschichtung
Blasen entstehen. Dieses Problem kann signifikant reduziert
werden, indem der aufgebrachte Anstrich bei niedrigeren
Temperaturen, beispielsweise 150ºC oder niedriger, erhärtet wird,
jedoch erhärtet dann die schließlich erhaltene Beschichtung
nicht ausreichend, um einen zuverlässig isolierten verseilten
Draht zu ergeben.
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Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, haben die
vorliegenden Erfinder verschiedene Studien ausgeführt, um eine
wirksame Methode zu finden, verseilte Drähte mit einer dünnen
isolierenden Beschichtung herzustellen, und haben erfolgreich ein
Verfahren entwickelt, mit dem eine isolierende Beschichtung auf
verseilten Metalleitern ausgebildet werden kann, ohne daß eine
Blasenbildung hervorgerufen oder Luftblasen in die Beschichtung
eingeschlossen werden.
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Wie oben erwähnt, expandiert Luft in Zwischenräumen (mit 2 in
Fig. 1 angedeutet) zwischen Leitern beim Erhitzen und
verursacht häufig Blasenbildung, wenn eine isolierende Beschichtung
auf verseilten Leitern mit dem herkömmlichen Verfahren zum
Aufbringen und Härten eines isolierenden Anstrichs bzw. Lacks
ausgebildet wird. Wenn Luft mit einem vorgegebenen Druck
beispielsweise von Raumtemperatur (20ºC) auf 250ºC erhitzt wird,
vergrößert sich ihr Volumen um einen Faktor von etwa 1,8.
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Die vorliegende Erfindung ist das Ergebnis der intensiven
Studien, die von den Erfindern durchgeführt wurden, um Techniken zu
entwickeln, die das Auftreten von Blasen in einer isolierenden
Beschichtung als Folge einer derartigen Vergrößerung des
Luftvolumens
vermeiden, wodurch der Einschluß von Luftblasen
eliminiert ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält das Verfahren zum
Erzeugen eines isolierenden verseilten elektrischen Drahtes mit
mehreren Metalleitern, die zusammengedreht sind, die Schritte
des Versehens des verseilten elektrischen Drahtes mit einer
isolierenden Beschichtung, die eine Dicke in einem Bereich von
3 bis 100% des Radius eines kleinsten Kreises hat, der die
Leiter umschreibt, wobei die isolierende Beschichtung durch zwei
oder mehr Zyklen der Beschichtung und des Härtens eines
isolierenden Anstrichs bzw. Lacks gebildet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der isolierenden Beschichtung ein
Lack bzw. Anstrichs aufgebracht wird, der bei Bestrahlung mit
ultravioletten Strahlen oder Elektronenstrahlen auf dem
verseilten elektrischen Draht erhärtet, daß der aufgebrachte
Anstrich bzw. Lack durch die Bestrahlung mit ultravioletten
Strahlen oder elektronischen Strahlen gehärtet wird, und daß dann
dieser isolierende Anstrich bzw. Lack in Zyklen aufgetragen und
gehärtet wird, um mehrere isolierende Überzugschichten zu
bilden.
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Wenn die Beschichtungsdicke kleiner als 3% des Radius des
umschreibenden Kreises ist, wird kein hochgradig zuverlässig
isolierter Draht erhalten, und wenn die Dicke der isolierenden
Beschichtung über 100% des Radius des Kreises liegt, bringt das
Verfahren der vorliegenden Erfindung keine besonderen Vorteile
mit sich, die nicht durch herkömmliche Extrusionstechniken
erreichbar sind.
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Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein
strahlungshärtbarer Anstrich auf die verseilten Leiter aufgetragen,
und die aufgetragene Schicht wird dann erhärtet, um einen
isolierten verseilten Draht herzustellen, dessen isolierende
Beschichtung keine Blasen hat. Eine weitere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung enthält eine Erfindung, die auf die
Eliminierung
von Luftblasen aus der aufgebrachten isolierenden
Schicht vor deren Erhärtung gerichtet ist.
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Fig. 1 ist ein Querschnitt eines Satzes zusammengedrehter
bzw. verseilter Leiter mit einer Beschichtung eines
isolierenden Anstrichs;
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Fig. 2 ist ein Querschnitt eines isolierten verseilten
Drahtes, der nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung
hergestellt ist, wobei verseilte Leiter zuerst mit
einem Lösungsmittel-freien strahlungshärtenden
Anstrichs überzogen und nach dem Erhärten der
aufgebrachten Schicht die Leiter mit einem isolierenden
Anstrich beschichtet sind, gefolgt durch Härten der
aufgebrachten Beschichtung;
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Fig. 3 ist ein Querschnitt eines isolierten verseilten
Drahtes, der Luftblasen in der isolierenden Beschichtung
enthält, da die verseilten Leiter sofort in ein Bad
eines Lösungsmittel-freien strahlungshärtbaren
Anstrichs eingetaucht wurden, ohne sie zunächst durch
eine Vakuumeinrichtung zu führen;
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Fig. 4 ist eine Temperatur-Viskosität-Kurve für den
Lösungsmittel-freien strahlungshärtbaren Anstrich und
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Fig. 5 ist eine Seitenansicht eines Anstrichbades mit einer
darunter angeordneten Vakuumeinrichtung, derart, daß
die verseilten Leiter zunächst durch diese
Vakuumeinrichtung laufen, bevor sie in das Anstrichbad
eingeführt werden.
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Die oben erwähnten Aspekte der vorliegenden Erfindung werden
nachfolgend in näheren Einzelheiten beschrieben.
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Wenn verseilte Leiter mit einer isolierenden Beschichtung
versehen werden, indem diese durch eine Form im Anschluß an einen
Tank eines isolierenden Lacks bzw. Anstrichs gezogen werden, muß
die Form natürlich einen Bohrungsdurchmesser haben, der größer
als der Außendurchmesser des kleinsten Kreises ist, der den Satz
der verseilter Leiter umschreibt. Dies führt zu einer unnötig
dicken Beschichtung zwischen den Leitern, und die Expansion der
Luft in den Zwischenräumen zwischen den Leitern (siehe Fig. 1
der Entgegenhaltung Nr. 2) und die Verdampfung des
Lösungsmittels in dem Anstrich führen zu einer vergrößerten Möglichkeit
der Blasenbildung der schließlich erhaltenen isolierenden
Beschichtung. In der Tat brechen verseilte Leiter mit blasiger und
damit harter Beschichtung häufig, wodurch die weitere
Drahtherstellung unmöglich wird. Eine dünnere isolierende Beschichtung
könnte ausgebildet werden, indem eine Form bzw. Düse verwendet
wird, die eine Bohrungsgröße hat, die im wesentlichen mit dem
Außendurchmesser des kleinsten Kreises übereinstimmt, der den
Satz der verseilten Leiter umschreibt, jedoch verursacht dies
eine schnelle Abnutzung der Düse, oder Variationen in dem
Außendurchmesser des umschreibenden Kreises entlang der Länge der
Leitung führen zu Ungleichmäßigkeiten der Reibung zwischen
Leitern und der Düse, wodurch es unmöglich wird, eine
gleichförmige isolierende Beschichtung über die gesamte Länge der Leiter
herzustellen.
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Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein
Lösungsmittel-freier strahlungshärtbarer Anstrich, der bei
Raumtemperatur erhärtet, in Schichten auf die verseilten Leiter
aufgebracht, bis eine geeignete Filmdicke erreicht ist, und die
aufgebrachten Schichten werden danach durch Bestrahlung mit
ultravioletten Strahlen oder Elektronenstrahlen ausgehärtet, um
Luft in dem durch den Satz der verseilten Leiter begrenzten Raum
einzuschließen. Um einen isolierten verseilten Draht mit der
gewünschten Gesamtdicke der isolierenden Beschichtung zu
erhalten, der die gewünschten Drahteigenschaften hat, wird
nachfolgend ein isolierender Anstrich, der entweder derselbe ist oder
sich von dem strahlungshärtbaren Anstrich unterscheidet,
aufgebracht und ausgehärtet. Gemäß der vorliegenden Erfindung tritt
keine Blasenbildung der isolierenden Beschichtung infolge der
Expansion von Luft in den Zwischenräumen zwischen den Leitern
auf, und ein isolierter verseilter Draht wird erhalten, der
zufriedenstellend dem tatsächlichen Gebrauch standhält. Der Film
des Lösungsmittel-freien strahlungshärtbaren Anstrichs sollte
den gestrichelten Bereich 8 in Fig. 2 abdecken und er kann mit
einem Filzapplikator oder durch Führen durch eine Düse oder
durch jede andere bekannte Technik aufgebracht werden. Der Film
bei 8 in Fig. 2 muß nicht durch eine einzige Aufbringung und
Härtung des strahlungshärtbaren Anstrichs ausgebildet sein,
vielmehr können mehrfache Beschichtungs- und Härtungszyklen
wiederholt werden, um diesen Film herzustellen.
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Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, ist das
Problem der Blasenbildung einer isolierenden Beschichtung, die
aus der Expansion von Luft in den Zwischenräumen zwischen den
verseilten Leitern entsteht, durch Anwendung des oben
beschriebenen Verfahrens gelöst.
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Die vorliegende Erfindung sieht außerdem in bevorzugten
Ausführungsformen zwei Methoden zum Eliminieren von Luftblasen aus
dem aufgebrachten isolierenden Anstrich vor dessen Aushärten
vor. Bei beiden Verfahren wird wenigstens eine Schicht eines
Anstrichs, der bei Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen oder
Elektronenstrahlen erhärtet, aufgebracht und anschließend
gehärtet. Gemäß einer dieser Verfahren werden die mit einer Schicht
eines solchen Anstrichs versehenen Leiter durch eine Heizkammer
geführt, um alle noch so kleinen Luftblasen zu entfernen, die
anderenfalls in der nicht-gehärteten Schicht verbleiben würden,
woraufhin die Schicht dann durch Bestrahlen mit UV-Strahlen oder
Elektronenstrahlen gehärtet wird. Wenn der strahlungshärtbare
Anstrich auf die verseilten Leiter mit einem Filzapplikator oder
durch Führen durch eine Düse aufgebracht wird, werden winzige
Luftblasen in dem Anstrich durch die Quetschwirkung zwischen der
Innenfläche der Düse und den Leitern nicht eliminiert und
verbleiben in der aufgebrachten Schicht. Wenn die Schicht sofort
mit UV-Strahlen oder Elektronenstrahlen bestrahlt wird,
verbleiben winzige Luftblasen in der erhärteten Schicht. Der
Einschluß dieser kleinen Blasen verursacht Variationen in den
elektrischen Eigenschaften des fertigen Drahtes, weshalb diese
beseitigt sein sollten.
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Fig. 3 zeigt einen Querschnitt eines isolierten verseilten
Drahtes mit Luftblasen, die in der isolierenden Beschichtung
eingeschlossen sind. Da die verseilten bzw. zusammengedrehten
Leiter stetig durch ein Bad des strahlungshärtbaren Anstrichs
geführt werden, werden Luftblasen zunehmend in dem Anstrich
aufgebaut. Die Quelle dieser Luftblasen ist die Luft, die auf
den Leitern befördert und in den Anstrich eingeschlossen wird.
Bei gewöhnlich hitzehärtbaren isolierenden Anstrichen bzw.
Lacken verursacht das Erwärmen in der Erwärmungskammer ein
Expandieren der Luftblasen in der aufgebrachten Schicht, wodurch
die Viskosität des Anstrichs verringert wird, so daß die
expandierten Luftblasen die Anstrichschicht durchdringen und
verschwinden. Wenn die isolierende Schicht weiter erhitzt wird,
expandiert die Luft in den Zwischenräumen zwischen den Leitern,
dringt zur Außenseite durch und entweicht durch die Schicht. Im
Ergebnis hat die fertig isolierende Beschichtung Luftblasen in
ihrer Oberfläche, jedoch keine kleinen Luftblasen in ihrem
Inneren. Andererseits bietet der strahlungshärtbare Anstrich,
der gehärtet wird, sobald er aufgebracht wird, eine
unzureichende Zeit für die Luftblasen, die Oberfläche der aufgebrachten
Schicht zu erreichen.
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Um diese Probleme zu lösen sieht die vorliegende Erfindung vor,
daß nach dem Aufbringen eines strahlungshärtbaren Anstrichs bzw.
Farbe auf die verseilten Leiter diese so erwärmt werden, daß die
Viskosität des Anstrichs hinreichend reduziert wird, um die
Luftblasen zur Außenfläche der aufgebrachten Schicht schwimmen
zu lassen. Danach wird die Schicht durch Bestrahlung entweder
mit UV-Strahlen oder Elektronenstrahlen gehärtet. Wie anfänglich
erwartet wurde, hatte die so erhaltene isolierende Beschichtung
keine Luftblasen. Die Erwärmungsbedindungen, die zur
Verringerung der Viskosität des Anstrichs und zum Durchtreten der
Luftblasen zu der Oberfläche der aufgebrachten Beschichtung
erforderlich sind, sollten genau entsprechend den
Viskosität/Temperatur-Eigenschaften des Anstrichs, der Beschichtungsdicke und der
Drahtziehgeschwindigkeit bestimmt werden. Allgemein dient ein
Ofen mit einer Länge von 1 bis 2 in diesem Zweck, der bei einer
Temperatur im Bereich von 100 bis 250ºC gehalten ist. In diesem
Fall wird der verseilte Draht bevorzugt bei einer Temperatur
zwischen 60 und 150ºC gehalten. Wenn die Ofentemperatur zu hoch
ist, kann die Luft in den Zwischenräumen zwischen den verseilten
Leitern thermisch expandieren und in der fertigen Beschichtung
als Luftblasen zurückbleiben.
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Wenn der verwendete strahlungshärtbare Anstrich eine solche
Viskosität/Temperatur-Eigenschaft hat, daß seine Viskosität mit
ansteigender Temperatur adäquat abnimmt, wie Fig. 4 zeigt, wird
die Oberfläche der Anstrichüberzugschicht schnell glatt, nachdem
die Luftblasen daraus ausgetreten sind. Jedoch kann eine
Beschichtung mit einer unebenen Außenfläche aus einem Anstrich
resultieren, dessen Viskosität nicht in einem ausreichenden Maß
mit ansteigender Temperatur reduziert wird, um eine Beschichtung
mit glatter Oberfläche zu erzielen. Wenn ein solcher Anstrich
verwendet werden muß, müssen einige Vorkehrungen getroffen
werden, um einen Überzug mit glatter Außenfläche zu erhalten,
beispielsweise mittels Verlangsamung der
Härtungsgeschwindigkeit. Die Anzahl der Schichten des strahlungshärtbaren
Anstrichs, die aufzubringen sind, sollte mit der gewünschten
Beschichtungsdicke variieren. Wenn die Dicke einer später durch
eine einzige Aufbringung gebildeten Beschichtung im Bereich von
etwa 10 bis 20 Micron liegt, werden alle Luftblasen in dem
Anstrich als Ergebnis des Abfalls der Viskosität des Anstrichs
nach dem nachfolgenden Erwärmen verschwinden.
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Gemäß dem anderen Verfahren zum Beseitigen von Luftblasen aus
der aufgebrauchten Beschichtung des wärmehärtbaren Anstrichs ist
eine Vakuumeinrichtung unter dem Anstrichbad vorgesehen, und die
verseilten Leiter werden durch diese Vakuumeinrichtung geführt,
um jegliche Luft aus dem die Leiter umgebenden Bereich zu
entfernen. Durch nachfolgendes Einführen der Leiter in das
Anstrichbad wird eine Überzugschicht aus strahlungshärtbarem
Anstrich auf den verseilten Leitern ausgebildet, die vollständig
frei von Luftblasen ist.
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Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß es nicht nötig
ist, eine Erwärmungskammer im Anschluß an den
Beschichtungsschritt vorzusehen. Der Zweck der Vakuumeinrichtung unter dem
Anstrichbad besteht darin, Luft zu beseitigen, die durch die
verseilten Leiter eingeführt wurde, und die Luft-freien Leiter
in das Anstrichbad einzuführen. Die Menge der Luftblasen, die in
das Anstrichbad eintreten, ist reduziert, da der Druck in der
Vakuumeinrichtung niedriger als 1 Atmosphäre ist. Vorzugsweise
ist der Druck in der Vakuumeinrichtung kleiner als 2 · 10&sup4; Pa
(150 mmHg), und bei so niedrigen Druckverhältnissen wird der
Einschluß von Luftblasen in die isolierende Beschichtung nahezu
vollständig beseitigt, und es wird ein isolierter verseilter
Draht mit stabilen elektrischen Eigenschaften erhalten. Wenn der
Druck in der Vakuumeinrichtung höher ist als 2 · 10&sup4; Pa (150
mmHg) können sehr kleine Luftblasen in der endgültigen
isolierenden Beschichtung eingeschlossen sein. Es soll jedoch darauf
hingewiesen werden, daß wegen der Druckreduzierung in der
Vakuumeinrichtung es wahrscheinlicher wird, daß der Anstrich in dem
Bad in die Vakuumeinrichtung gezogen wird. Um diesen Rückfluß
des Anstrichs zu vermeiden, ist eine elastische Dichtung
beispielsweise aus Gummi an der Zwischenfläche zwischen dem
Anstrichbad und der Vakuumeinrichtung vorgesehen, und gleichzeitig
sollte die Öffnung in der Bodenwand des Anstrichsbades, durch
die die verseilten Leiter geführt werden, einen ausreichend
kleinen Durchmesser haben, um zu verhindern, daß die Dichtung
durch den Sog, der durch den reduzierten Druck entsteht,
verformt wird. Da der Druck in der Vakuumeinrichtung reduziert ist,
ist außerdem die Möglichkeit eines Lufteintritts in die
Vakuumeinrichtung durch das Durchgangsloch oder Öffnung in der
Bodenwand erhöht. Dies muß beispielsweise dadurch verhindert werden,
daß ein Elastomer wie Gummi an dem Boden der Vakuumeinrichtung
angeordnet wird. Selbst wenn der Druck in der Vakuumeinrichtung
verringert ist, vermindert die Elastizität des Gummis den
Durchmesser der Öffnung, durch die die verseilten Leiter verlaufen.
Falls gewünscht, kann das Elastomer mit einer darunter liegenden
Platte verstärkt werden, so daß es hinreichend dem Sog
widersteht, der während der Evakuierung der Vakuumeinrichtung
entsteht. Es versteht sich, daß die Öffnung in der
Verstärkungsplatte, durch die die verseilten Leiter verlaufen, den kleinsten
Durchmesser haben sollte.
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Je länger die verseilten Leiter brauchen, um durch die
Vakuumeinrichtung zu laufen, umso mehr Luft kann von der Fläche der
Leiter entfernt werden. Die vorliegenden Erfinder haben durch
ein Experiment ermittelt, daß eine Vakuumeinrichtung mit einer
Länge in der Größenordnung von etwa 5 mm bis 10 mm ausreichend
ist.
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Fig. 3 zeigt einen Querschnitt eines isolierten verseilten
Drahtes, der durch Ziehen verseilter Leiter durch ein
Anstrichbad hergestellt ist, welches keine Vakuumeinrichtung unter sich
hat. In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einzelne verdrehte
Leiter, 2 ist ein Zwischenraum zwischen Leitern, 8 ist eine
isolierende Beschichtung, die durch Aufbringen und Härten eines
Lösungsmittel-freien strahlungshärtbaren Anstrichs gebildet ist,
9 ist eine darüber liegende isolierende Beschichtung und 10 ist
eine Luftblase. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist die
Wahrscheinlichkeit groß, daß winzige Luftblasen in die Beschichtung
des strahlungshärtbaren Anstrichs eingeschlossen werden, wenn
keine Vakuumeinrichtung unter dem Anstrichbad angeordnet ist.
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Fig. 5 zeigt ein Anstrichbad 14, das darunter mit einer
Vakuumeinrichtung 15 ausgerüstet ist. Wie dargestellt, wird ein Satz
von verseilten Leitern 11 zuerst in die Vakuumeinrichtung
eingeführt, bevor diese durch das Anstrichbad laufen. Das Innere der
Vakuumeinrichtung 15 kann mittels einer Pumpe 17 evakuiert
werden, die den Druck in der Einrichtung auf unter 2 · 10&sup4; Pa (150
mmHg) reduzieren kann. Die Oberseite und der Boden der
Vakuumeinrichtung sind mit einer Dichtung 18 abgedichtet, und der
Boden der Einrichtung mit einer darunterliegenden Platte 16
verstärkt. Dadurch, daß die verseilten Leiter vor ihrem Eintritt
in das Anstrichbad durch die Vakuumeinrichtung laufen, wird die
Menge der Luftblasen, die in das Anstrichbad eintreten,
drastisch reduziert, so daß im wesentlichen keinerlei Luftblasen in
dem erhärteten Überzug aus strahlungshärtbarem Anstrich
angeschlossen sind.
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Beispiele von isolierenden Anstrichen bzw. Lacken, die durch das
Bezugszeichen 8 in den Fig. 2 und 3 angezeigt sind und die
bei der Umsetzung der vorliegenden Erfindung verwendbar und
durch Bestrahlung mit UV-Strahlen oder Elektronenstrahlen
härtbar sind, schließen solche ein, die auf Polyesteracrylat,
Polyolacrylat, Urethanacrylat, Epoxidacrylat, Siliconacrylat,
Polybuthadieneacrylat, Melaminacrylat, Polyen/Polythiol und
ungesättigtem Polyester basieren. Diese Polymere als Anstrichbasen
können entweder allein oder in Gemischen verwendet werden. Die
strahlungshärtbaren Anstriche, die oben aufgeführt sind, müssen
Photosensibilatoren enthalten, wenn sie durch Bestrahlung mit
UV-Strahlen erhärtet werden sollen. Alle bekannten
Photosensibilatoren können verwendet werden, die Benzoinalkyläther wie
Benzoinethyläther und Benzoin-n-Butyläther,
Acetophenonderivative wie Diethoxyacetophenone und Amyloximeäther enthalten.
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Die isolierende Beschichtung, die durch das Bezugszeichen 9 in
den Fig. 2 und 3 angezeigt ist, kann aus jedem bekannten
isolierenden Anstrich gebildet werden wie aus denjenigen, die
auf Polyvinylformal, Polyurethan, Polyester, Polyesterimid,
Polyamidimid und Polyimid basieren, sowie aus heiß-schmelzenden
isolierenden Anstrichen und strahlungshärtbaren Ausstrichen.
Diese Anstriche können entweder unabhängig voneinander oder in
Gemischen verwendet werden.
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Die verseilten Leiter, die mit einer dünnen isolierenden
Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zu versehen sind,
können aus jedem üblichen leitenden Material wie Kupfer,
Kupferlegierungen, Zinn-plattiertem Kupfer und Lot-plattiertem Kupfer
bestehen. In den Fig. 1 bis 3 sind sieben Leiter
zusammengedreht, jedoch ist dies nur ein Beispiel und eine größere oder
eine kleinere Anzahl von Leitern können miteinander verseilt
werden. Es gibt keine Begrenzung hinsichtlich der Größe der
metallischen verseilten Leiter, die gemäß der vorliegenden
Erfindung behandelt werden können.
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Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele werden zur
weiteren Erläuterung des beanspruchten Verfahrens angeführt,
wobei sie dieses jedoch nicht beschränken.
Vergleichsbeispiel 1
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Ein Satz von sieben verseilten Kupferleitern (0,06 mm
Durchmesser) wurde mit einem isolierenden Anstrich auf Polyurethanbasis
(Viskosität: 4000 cps, Konzentration: 40%) beschichtet durch
Führung durch eine Düse, die aufgebrachte Schicht wurde
anschließend bei 300ºC ausgeheizt. Die Drahtgeschwindigkeit
betrug 20 in/min. Diese Beschichtungs- und Ausheizzyklen wurden
5mal wiederholt. Die resultierende isolierende Beschichtung
hatte im Durchschnitt 3 bis 10 Blasen pro Meter Draht. Die
Eigenschaften des isolierten Drahtes sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 2
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Ein Satz von sieben verseilten Kupferleitern (0,05 mm
Durchmesser) wurde mit einem isolierenden Anstrich auf Polyesterbasis
beschichtet (Viskosität: 3500 cps, Konzentration: 40%) durch
Führen durch eine Düse, und die aufgebrachte Schicht wurde
nachfolgend bei 320ºC ausgeheizt. Die Drahtgeschwindigkeit
betrug 20 in/min. Solche Beschichtungs- und Ausheizungszyklen
wurden 8mal wiederholt. Der resultierende isolierende Überzug
hatte im Durchschnitt 2 bis 7 Blasen pro Meter Draht. Die
Eigenschaften des isolierten Drahtes sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 3
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Ein Satz von sieben verseilten verzinnten Kupferleitern (0,127
mm Durchmesser) wurde mit einem Lösungsmittel-freien
strahlungshärtbaren Anstrich (Viskosität: 3500 cps bei 30ºC) durch Führen
durch eine Düse beschichtet. Der Anstrich war Aronix 6100 (ein
Ätheracrylatoligomer von Toagosei Chemical Co., Ltd. in Japan)
und 1,5 Gewichtsprozent eines Photosensibilisator (Sundray 1000
von Mitsubishi Petrol Chemical Company Ltd. in Japan). Die
aufgebrachte Schicht wurde danach erhärtet, indem sie einer 3 kW
Ultraviolettlampe ausgesetzt wurde. Die Drahtgeschwindigkeit
betrugt 20 in/min. Diese Beschichtungs- und Aushärtungszyklen
wurden viermal wiederholt. Die resultierende isolierende
Beschichtung enthält 3 bis 20 sehr kleine (etwa 10 Micron im
Durchmesser) Luftblasen pro Meter Draht. Die Eigenschaften des
isolierten Drahtes sind in der weiter unten aufgeführten Tabelle
2 dargestellt.
Vergleichsbeispiel 4
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Ein Satz von sieben verseilten Kupferleitern (0,127 mm
Durchmesser) wurde mit einem Lösungsmittel-freien strahlungshärtbaren
Anstrich (Viskosität: 5200 cps bei 30ºC) beschichtet, indem sie
durch eine Düse geführt wurden. Der Anstrich war ein 1 : 1
Gemisch von VR-90 (Epoxidacrylatoligomer von Showa Highpolymer
Co., Ltd. in Japan) und Aronix 6100 (Ätheracrylatoligomer von
Toagosei Chemical Co., Ltd.). Die aufgebrachte Schicht wurde
erhitzt, indem sie einer Gesamtdosis von 7 Mrad von
Elektronenstrahlen in einer Stickstoffatmosphäre ausgesetzt wurde. Die
Drahtgeschwindigkeit betrug 20 in/min. Diese Beschichtungs- und
Härtungszyklen wurden 4mal wiederholt. Die resultierende
isolierende Beschichtung enthielt 10 bis 30 sehr kleine (etwa 10
Micron im Durchmesser) Luftblasen pro Meter Draht. Die
Eigenschaften des isolierten Drahtes sind in Tabelle 2 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 5
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Die Vorgänge des Vergleichsbeispiels 4 wurden mit der Ausnahme
wiederholt, daß die verseilten Leiter in das Anstrichbad
eingeführt wurden, nachdem sie durch eine Vakuumeinrichtung liefen,
die bei 300 mmHg gehalten war. Die resultierende, isolierende
Beschichtung enthielt 5 bis 20 sehr kleine etwa 10 Micron im
Durchmesser Luftblasen pro Meter Draht. Die Eigenschaften des
isolierten Drahtes sind in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 1
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Die Vorgänge des Vergleichsbeispiels 1 wurden mit der Ausnahme
wiederholt, daß die verseilten Leiter zuerst mit einem
Lösungsmittel-freien strahlungshärtbaren Anstrich beschichtet wurden
(bezüglich der Zusammensetzung siehe Vergleichsbeispiel 5), und
zwar mittels eines Filzapplikators, gefolgt durch das Aushärten
der aufgebrachten Schicht, indem diese einer 3kW UV-Lampe
ausgesetzt wurde. Die Drahtgeschwindigkeit betrug 20 in/min, und die
Beschichtungs- und Härtungszyklen wurden zweimal wiederholt.
Danach wurden die Leiter mit einem isolierenden Anstrich auf
Polyurethanbasis beschichtet, wie in Vergleichsbeispiel 1
gezeigt ist. Der resultierende isolierte verseilte Draht hatte
eine isolierende Beschichtung mit einem guten Erscheinungsbild
ohne Blasen. Die Eigenschaften des Drahtes sind in Tabelle 1
gezeigt.
Beispiel 2
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Die Vorgänge des Vergleichsbeispiels 2 wurden mit der Ausnahme
wiederholt, daß die verseilten Leiter zuerst mit einem
Lösungsmittel-freien strahlungshärtbaren Anstrich beschichtet wurden
(bezüglich der Zusammensetzung siehe Vergleichsbeispiel 6) und
zwar mittels eines Filzapplikators, gefolgt durch das Aushärten
der aufgebrachten Schicht, indem diese einer Gesamtdosis von 7
Mrad Elektronenstrahlen in einer Stickstoffatmosphäre ausgesetzt
wurde. Die Drahtzuggeschwindigkeit betrug 20 in/min, und nur ein
Beschichtungs- und Härtungszyklus wurde ausgeführt. Danach
wurden die Leiter mit einem isolierenden Anstrich auf
Polyesterbasis beschichtet, wie bei Vergleichsbeispiel 2 gezeigt ist. Der
resultierende isolierte verseilte Draht hatte eine isolierende
Beschichtung mit einem guten Erscheinungsbild ohne Blasen. Die
Eigenschaften des Drahtes sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 3
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Die Vorgänge des Vergleichsbeispiels 3 wurden mit der Ausnahme
wiederholt, daß die mit einem Lösungsmittel-freien
strahlungshärtbaren Anstrich überzogenen Leiter durch eine Wärmekammer
(230ºC, 1,5 in lang) geführt wurden, bevor die Beschichtung
gehärtet wurde, indem sie UV-Strahlen ausgesetzt wurde. Die
resultierende, isolierende Beschichtung enthielt keine kleinen
Luftblasen. Die Eigenschaften des isolierten verseilten Drahtes
sind in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 4
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Die Vorgänge des Vergleichsbeispiels 4 wurden mit der Ausnahme
wiederholt, daß die mit dem Lösungsmittel-freien
strahlungshärtbaren Anstrich beschichteten Leiter durch eine Wärmekammer
(240ºC, 1,5 in lang) geführt wurden, bevor die aufgebrachte
Schicht gehärtet wurde, indem sie Elektronenstrahlen in einer
Stickstoffatmosphäre ausgesetzt wurde. Die resultierende
isolierende Beschichtung enthielt keinerlei kleine Luftblasen. Die
Eigenschaften des isolierten verseilten Drahtes sind in Tabelle
2 gezeigt.
Beispiel 5
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Die Vorgänge des Vergleichsbeispiels 3 wurden mit der Ausnahme
wiederholt, daß die verseilten Leiter durch eine
Vakuumeinrichtung (80 mmHg) geführt wurden, bevor sie in das Anstrichbad
eingeführt wurde. Da keine Luftblasen in das Anstrichbad
gerieten, wurde ein erhärteter isolierender Überzug erreicht, der
keine Luftblasen enthielt. Die Eigenschaften des isolierten
verseilten Drahtes sind in Tabelle 2 gezeigt.
Beispiel 6
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Die Vorgänge des Vergleichsbeispiels 4 wurden mit der Ausnahme
wiederholt, daß die verseilten Leiter durch eine
Vakuumeinrichtung (100 mmHg) geführt wurden, bevor sie in das Anstrichbad
eingeführt wurden. Da keine Luftblasen in das Anstrichbad
gerieten, wurden ein erhärteter isolierender Überzug erhalten, der
keine Luftblasen enthielt. Die Eigenschaften des isolierten
verseilten Drahtes sind in Tabelle 2 gezeigt.
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In den Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurden die verseilten Leiter
mit hochviskosen isolierenden Anstrichen beschichtet, indem sie
durch eine Düse geführt wurde, und die resultierenden
isolierenden Beschichtungen hatten viele Blasen.
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Bei dem Beispiel 1 wurde der isolierende Anstrich auf
Polyurethanbasis auf die verseilten Leiter aufgebracht, nachdem der
Anstrich, der durch Bestrahlung mit UV-Strahlen härtbar ist,
aufgebracht und gehärtet war. Bei dem Beispiel 2 wurde der
isolierende Anstrich auf Polyesterbasis auf die verseilten
Leiter aufgebracht, nachdem der Anstrich, der durch Bestrahlung
mit Elektronenstrahlen härtbar ist, aufgebracht und gehärtet
war. In keiner der isolierenden Beschichtungen der Beispiele 1
und 2 traten Luftblasen auf.
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Bei den Vergleichsbeispielen 3 und 4, bei denen Anstriche, die
durch UV-Strahlen oder Elektronenstrahlen härtbar sind, auf die
verseilten Leiter aufgebracht und danach gehärtet wurden, waren
die erhaltenen isolierenden Beschichtungen nicht blasig, jedoch
enthielten sie viele Luftblasen. In den Beispielen 3 und 4
wurden die Leiter, die Überzüge aus strahlungshärtbaren
Anstrichen hatten, durch die Heizkammer geführt, bevor die
Beschichtungen gehärtet wurden. Da alle Luftblasen in den Überzügen
während des Durchgangs durch die Heizkammer entfernt wurden,
enthielt die endgültig erhaltene isolierende Beschichtung keine
Luftblasen.
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In dem Vergleichsbeispiel 5 wurden die Leiter durch eine
Vakuumeinrichtung geführt, bevor sie in das Anstrichbad eingeführt
wurden, jedoch betrug der Druck in der Einrichtung 300 mmHg, d. h.
der Druck war höher als 150 mmHg, der bevorzugte Wert für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung. Deshalb enthielt die
gehärtete isolierende Beschichtung eine signifikante Anzahl von
Luftblasen, obwohl diese nicht so zahlreich waren wie in der
Beschichtung des Vergleichsbeispiels 4. Bei den Beispielen 5 und
6 betrugen die Drücke in der Vakuumeinrichtung jeweils 30 mmHg
und 50 mmHg, deutlich weniger als der bevorzugte Wert von 2 · 10&sup4;
Pa (150 mmHg). Deshalb waren die isolierenden Beschichtungen,
die in diesen Beispielen hergestellt wurden, völlig frei von
Luftblasen.
Tabelle 1
Vergleichsbeispiel Beispiel Faktoren¹) AD des verseilten Drahtes (mm) Endgültiger AD Beschichtungsdicke Adhäsion zu den Leitern Flexibilität Anzahl der Löcher/5 m Durchschlagspannung des verseilten Paares Anzahl von Blasen/m²) ¹) Alle Messungen der Faktoren erfolgen gemäß JIS C 3003. ²) Die Anzahl der Blasen wurde unter Beobachtung mit einem Stereomikroskop gezählt (·70).
Tabelle 2
Vergleichsbeispiele Beispiele Faktoren AD d. verseilten Drahtes
Endgültiger AD Beschichtungsdicke Adhäsion z. d. Leitern Flexibilität Anz. Löcher D-Spannung d. verseilten Paares Anz. d. Blasen Anz. Luftblasen ¹) und ²) Siehe Fußnoten zu Tabelle 1