DE4103540C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Wickelbandes aus sinterfähigen Kunststoffen - Google Patents

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 auf 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 druckbelastete 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, 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 (8)

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 hergestellt wird, 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, bei dem das Bandmaterial mit einer Breite, die mindestens dem zweifachen der geforderten Breite des Wickelbandes entspricht, in Längsrichtung fortlaufend durch eine Quetschtrennung geteilt und gleichzeitig der beiderseits der Trennebene entstehende Bandkantenbereich im Querschnitt zu den Bandkanten hin spitz zulaufend bleibend verformt wird, gekennzeichnet durch eine druckbelastete Führungsfläche für das aufliegende Bandmaterial in Form einer umlaufenden, ggf. antreibbaren Rolle oder Walze mit glatter Oberfläche sowie einer oder mehrerer auf der der Führungsfläche abgekehrten Seite des Bandmaterials angeordnete druckbelastete Quetschrollen oder -walzen, die ein dem gewählten Querschnitt des Wickelbandes entsprechendes Profil der Umfangsfläche aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die formgebenden Umfangsflächen der Quetschrollen oder -walzen mit der Trennebene einen Winkel zwischen 5° und 70°, vorzugsweise zwischen 20° und 60° einschließen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die schräg auf die Führungsfläche zulaufenden Begrenzungsflächen der formgebenden Quetschrollen oder -walzen die Führungsfläche oberhalb des gedachten Schnittpunktes der Begrenzungsflächen treffen.