DE4103540A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines wickelbandes aus sinterfaehigen kunststoffen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines wickelbandes aus sinterfaehigen kunststoffenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine
Vorrichtung zur Herstellung eines Wickelbandes mit einer von
der rechteckförmigen Querschnittsform abweichenden Querschnitts
form aus hochtemperaturbeständigen Kunststoffen, insbesondere
aus Fluorpolymeren, wie Polytetrafluorethylen, bei dem der
Kunststoff durch Pastenextrusion und anschließendes Auswalzen
des extrudierten Stranges zu einem Bandmaterial geformt wird.
Die sogenannte Pastenextrusion von hochtemperaturbeständigen
Fluorpolymeren ist hinreichend bekannt (CH-PS 5 62 098). Bei
diesem bekannten Verfahren wird durch Auswalzen des extrudier
ten Polymerstranges ein ungesintertes Wickelband hergestellt,
das durch mehrlagiges Aufwickeln und anschließendes Sintern
zur Bildung eines rohrförmigen Formkörpers verwendet werden
kann. Sollen, wie ebenfalls bekannt (DE-OS 32 14 447), solche
Wickelbänder für elektrische Zwecke eingesetzt werden, also
beispielsweise für die Isolierung elektrischer Leiter, ist eine
spezielle Querschnittsform des Wickelbandes gefordert, um die
Oberfläche der Isolierung gegen mechanische und chemische An
griffe dicht und dauerhaft auch im Kantenbereich zu verschlie
ßen. Da die Wickelbänder erst im gewickelten Zustand gesintert
werden, spielt die spezielle Bandform auch insofern eine ent
scheidende Rolle, als durch die unterschiedliche Querschnitts
form die Massenverteilung und damit die Sinterung das Maß der
Schrumpfkräfte, die zu einem dichten Gefüge ähnlich dem eines
extrudierten Formstranges führen, steuerbar sind. Bekanntlich
weisen die für elektrische Zwecke verwendeten Wickelbänder
Banddicken auf, die im mittleren verstärkten Bandbereich zwischen
30 und 200 µm betragen. Es versteht sich von selbst, daß z. B.
für den Anwendungsbereich der elektrischen Isolierung daher eine
Vielzahl von übereinander gewickelten Einzellagen notwendig
ist, um die geforderte Isolierwandstärke zu erreichen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Möglichkeit
zu finden, Wickelbänder mit vom rechteckförmigen Querschnitt
abweichenden Bandquerschnitten aus fertigungstechnisch problem
losem und kostengünstigem Wege herzustellen.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß das
Bandmaterial mit einer Breite, die mindestens dem zweifachen
der geforderten Breite des Wickelbandes entspricht, in Längs
richtung fortlaufend durch eine Quetschtrennung geteilt und
gleichzeitig der beiderseits der Trennebene entstehende Band
kantenbereich im Querschnitt zu den Bandkanten hin spitz zu
laufend bleibend verformt wird. Diese Maßnahme sichert eine
rationelle Fertigung auch einer Vielzahl speziell geformter
Wickelbänder, da als Ausgangsmaterial ungesintertes Bandmaterial
großer Breite eingesetzt werden kann. Die bleibende Formgebung
während der gleichzeitigen Aufspaltung des Bandmaterials in
eine Mehr- oder Vielzahl von einzelnen Wickelbändern sichert
eine hohe Qualität der hieraus wiederum hergestellten Endpro
dukte, z. B. der erwähnten elektrischen Isolierungen.
Die Querschnittsform des Wickelbandes im mittleren Bandbereich
kann beliebig sein, wenn nur der Kantenbereich spitz ausläuft.
So kann z. B. eine Linsenform des Bandes interessant sein, also
eine Querschnittsform mit gekrümmten Flächen. Zur Herstellung
solcher Wickelbänder kann es zweckmäßig sein, das Bandmaterial
vor dem Aufteilen in Längsrichtung entsprechend vorzuformen.
Mit Rücksicht auf die geringen Abmessungen der erfindungsgemäß
hergestellten Wickelbänder hat es sich jedoch als besonders
vorteilhaft erwiesen, das Bandmaterial zu Wickelbändern mit
trapezförmigem Querschnitt umzuformen. Die in zwei Ebenen im
wesentlichen parallel verlaufenden oberen und unteren Begren
zungsflächen des Bandmaterials ergeben sich beim Auswalzen des
durch Pastenextrusion hergestellten Stranges praktisch von
selbst, so daß nur der Quetsch-Trennvorgang nachzuschalten ist.
Das Fertigungsverfahren läßt sich so vereinfachen.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn nach einem weiteren Erfindungs
gedanken die den im Querschnitt spitz zulaufenden Bandkanten
bereich abschließenden Bandkanten des Wickelbandes eine Dicke
von weniger als 10 µm, vorzugsweise weniger als 5 µm aufweisen.
Es hat sich nämlich herausgestellt, daß bei einer solchen Aus
bildung des Wickelbandes im Falle des lagenweisen Wickelns die
Kanten jeweils benachbarter Bänder so übereinander greifen, und
zwar mit sich vermindernder Banddicke, daß sich längs der Ober
fläche eines hieraus gebildeten Profiles, etwa die Isolierung
eines elektrischen Leiters, von einer Bandwindung zur anderen
ein praktisch stufenfreier Übergang ergibt, wenn das gewickelte
Profil einer Temperaturbehandlung zum Zwecke des Sinterns bei
Temperaturen von etwa 350 bis 450°C unterworfen wird.
Auch in diesem Zusammenhang kann es weiterführen, wenn nach der
Erfindung die den im Querschnitt spitz zulaufenden Bandkanten
bereich abschließenden Bandkanten des Wickelbandes längs der
Trennlinie unregelmäßig verlaufen. Eine solche von üblichen
scharfkantigen, geradlinigen Schnittkanten völlig abweichende
Kantengeometrie hat nämlich zur Folge, daß nach dem Überein
anderwickeln und Sintern des Wickelbandes die Konturen der be
nachbarten Bänder so ineinander greifen, daß an der Oberfläche
des Endproduktes Stoßstellen kaum feststellbar und im Innern
des Endproduktes Bandlagen kaum auseinanderzuhalten sind. Viel
mehr ist ein kompaktes, weithin homogenes Endprodukt geschaf
fen.
Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung hat sich eine
Vorrichtung als besonders zweckmäßig erwiesen, die eine druck
belastete Führungsfläche für das aufliegende Bandmaterial sowie
eine oder mehrere auf der der Führungsfläche abgekehrten Seite
des Bandmaterials angeordnete Durckbelastete Quetschvorrichtungen,
z. B. Quetschrollen oder -walzen aufweist. In einfachster und für
die Zwecke der Erfindung in der Regel ausreichender Ausführung
wird als Führungsfläche eine umlaufende, ggf. angetriebene Rolle
oder Walze mit glatter Oberfläche verwendet werden, auf der das
Bandmaterial aufliegt bzw. über die das Bandmaterial von einem
entsprechenden Vorrat abgezogen wird.
Die formgebenden Quetschvorrichtungen sind dem gewählten Quer
schnitt des Wickelbandes entsprechend an der Umfangsfläche pro
filiert. Diese Profilierung kann soweit getrieben werden, daß
die Quetschvorrichtungen als Matrizen aus dem auf der Führungs
fläche transportierten Bandmaterial geeignete Profilquerschnitte
herausformen. So können auch ohne die erwähnte Möglichkeit einer
Verformung des Bandmaterials für eine z. B. von der Trapezform
abweichende Querschnittsform aus dem Bandmaterial die gewünschten,
beispielsweise linsenförmigen Querschnittsformen unmittelbar
ausgeformt werden. Die entsprechende Krümmung des mittleren Band
bereiches ist dann durch eine entsprechende Profilgestaltung der
den mittleren Bandbereich formenden Umfangsfläche der Quetsch
rollen oder -walzen zu erreichen.
Für die bleibende Umformung des Bandkantenbereiches hat es sich
als zweckmäßig erwiesen, daß die formgebenden Umfangsflächen
z. B. von Quetschrollen oder -walzen mit der Trennebene einen
Winkel zwischen 5 und 70°, vorzugsweise zwischen 20 und 60° ein
schließen. Dieser Winkelbereich sichert eine ausreichende blei
bende Umformung des Bandkantenbereiches durch eine entsprechende
Materialbeanspruchung, er bietet aber auch mit Gewähr dafür,
daß die Bandkanten des so hergestellten Wickelbandes nach dem
Sintern des hochtemperaturbeständigen Werkstoffes glatt und
dicht verschweißen.
Für den geschilderten Fall, daß die Bandkanten des Wickelbandes
längs der Trennlinie unregelmäßig verlaufen, d. h. eine von einer
scharfkantigen Schnittkante abweichende Kantengeometrie aufwei
sen sollen, wird man nach einem weiteren Erfindungsgedanken so
vorgehen, daß die schräg auf die Führungsfläche zulaufenden
Begrenzungsflächen der formgebenden Quetschvorrichtungen die
Führungsfläche oberhalb des gedachten Schnittpunktes der Be
grenzungsflächen treffen.
Die Erfindung sei an Hand der in den Fig. 1 und 2 dargestell
ten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Fig. 1 sieht die gleichzeitige Herstellung mehrerer im Quer
schnitt trapezförmiger Wickelbänder vor. Zu diesem Zweck wird
das von einem nicht dargestellten Bandvorrat abgezogene Band
material 1 etwa aus Polytetrafluorethylen, z. B. mit einer
Dicke von 80 µm und einer Breite von 150 mm der schematisch dar
gestellten Quetsch-Trennvorrichtung 2 zugeführt. Diese besteht
im wesentlichen z. B. aus druckbelasteten umlaufenden Quetsch
rollen 3 sowie der Walze 4 auf der gegenüberliegenden Seite
des Bandmaterials 1, die als Führungsfläche für das Bandmaterial
1 dient. Walze 4 und Quetschrollen 3 laufen in Pfeilrichtung
um. Dabei werden, wie dargestellt, aus dem Bandmaterial 1 drei
Wickelbänder 5 mit hier trapezförmigem Querschnittsprofil
herausgeformt. Diese Wickelbänder 5 können jeweils aufgewickelt
und als Vorrat für die Bewicklung z. B. blanker metallischer
Leiter für elektrische Zwecke eingesetzt werden.
Werden nicht im Querschnitt trapezförmige, sondern etwa linsen
förmige Wickelbänder angefordert, kann man, wie in der Fig. 2
z. B. angedeutet, eine druckbelastete Quetschrolle 6 als eine
Art Matrize gegenüber der Walze 7 verwenden, die auf der form
gebenden Umfangsfläche eine entsprechend linsenförmige Ausfor
mung 8 für den mittleren Bandbereich aufweist, während der Kan
tenbereich bis zur Trennlinie spitz zu verläuft.
Wesentlich für die Erfindung ist die Verwendung sinterfähiger
Kunststoffe. Das können z. B. Fluorpolymere, wie das genannte
Polytetrafluorethylen, sein, es können aber auch Polyimide mit
Vorteil eingesetzt werden. Diese auch in Korngrößen von 45 bis
300 µm pulverförmig vorliegenden hochtemperaturbeständigen
Werkstoffe sind auch z. B. mit Polytetrafluorethylen oder auch,
wie umgekehrt das Polytetrafluorethylen, mit anderen geeigneten
Füllstoffen zur Anpassung an spezielle Einsatzgebiete füllbar.
Claims (11)
1. Verfahren zur Herstellung eines Wickelbandes mit einer von der
rechteckförmigen Querschnittsform abweichenden Querschnitts
form aus hochtemperaturbeständigen, sinterfähigen Kunststoffen,
insbesondere Fluorpolymeren, wie Polytetrafluorethylen, bei
dem der Kunststoff durch Pastenextrusion und anschließendes
Auswalzen des extrudierten Stranges zu einem Bandmaterial ge
formt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial mit
einer Breite, die mindestens dem zweifachen der geforderten
Breite des Wickelbandes entspricht, in Längsrichtung fortlau
fend durch eine Quetschtrennung geteilt und gleichzeitig der
beiderseits der Trennebene entstehende Bandkantenbereich im
Querschnitt zu den Bandkanten hin spitz zulaufend bleibend
verformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor,
während oder nach der bleibenden Verformung des Bandkantenbe
reiches der mittlere zwischen zwei Bandkantenbereichen eines
Bandes befindliche und gegenüber diesem verstärkte Bereich
ebenfalls bleibend verformt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Bandmaterial zu Wickelbändern mit trapezförmigem Quer
schnitt geformt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch
gekennzeichnet, daß die den im Querschnitt spitz zulaufenden
Bandkantenbereich abschließenden Bandkanten des Wickelbandes
eine Dicke von weniger als 10 µm, vorzugsweise weniger als
5 µm aufweisen.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch
gekennzeichnet, daß die den im Querschnitt spitz zulaufenden
Bandkantenbereich abschließenden Bandkanten des Wickelbandes
längs der Trennlinie unregelmäßig verlaufen.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1
oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch eine druck
belastete Führungsfläche für das aufliegende Bandmaterial
sowie eine oder mehrere auf der der Führungsfläche abgekehr
ten Seite des Bandmaterials angeordnete druckbelastete Quetsch
vorrichtungen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Führungsfläche durch eine umlaufende ggf. antreibbare Rolle
oder Walze mit glatter Oberfläche gebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der folgenden, dadurch
gekennzeichnet, daß die formgebenden Quetschvorrichtungen dem
gewählten Querschnitt des Wickelbandes entsprechend an der
Umfangsfläche profiliert sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der folgenden, dadurch
gekennzeichnet, daß die formgebenden Umfangsflächen der Quetsch
vorrichtungen mit der Trennebene einen Winkel zwischen 5° und
70°, vorzugsweise zwischen 20° und 60° einschließen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
schräg auf die Führungsfläche zulaufenden Begrenzungsflächen
der formgebenden Quetschvorrichtungen die Führungsfläche ober
halb des gedachten Schnittpunktes der Begrenzungsflächen treffen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder einem der folgenden, dadurch
gekennzeichnet, daß die Quetschvorrichtungen Rollen oder Wal
zen sind.
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