DK168344B1 - Isolerbånd af en usintret pulverformet plast med høj temperaturbestandighed - Google Patents

Description

DK 168344 B1

Opfindelsen angår et isolerbånd af en usintret pul ver fontlig plast med høj temperaturbestandighed, såsom polytetrafluor-ethylen, med en båndtykkelse på fra 30 μτη til 200 μτη og en bredde mellem 4 og 50 mm til brug ved en fremgangsmåde til 5 fremstilling af en sintret isolerende kappe til elektriske kabler og ledninger ved hvilken fremgangsmåde et antal elektriske ledninger omvikles med båndet med let overlappende randdele og derefter sintres således, at den pulverformige plast danner en sammenhængende kappe.

10 Til isolering af elektriske ledere kendes allerede bånd af temperaturbestandige materialer, f .eks. af polytetrafluorethy-len (PTFE, US-PS 3.408.453), der også vikles spiralformet umiddelbart på det elektriske lederelement. På den side, der vender bort fra lederen, er disse bånd klæbet eller svejst til 15 viklingerne på et andet båndlag. På grund af det firkantede tværsnit af de anvendte isolerbånd, der overlapper hinanden langs kanten, kan man ikke opnå en glat overflade. Endvidere danner de fremstående båndkanter, som ikke slutter sig til overfladen, angrebspunkter for udefra virkende mekaniske kræf-20 ter, og en oprivning af isoleringen i kant området kan ikke altid undgås. Dette er særlig farligt, når sådanne elektriske kabler eller ledninger, der anvendes som varmeledere, måleeller prøveledninger og lignende, ud over forhøjede temperaturer også udsættes for påvirkningen af fugtighed eller kemisk 25 angribende midler. Da kommer det frem for alt an på at sikre glatte homogene isoleringsoverflader, der tæt afslutter lederen udadtil. Dette kan som angivet ved det kendte kabel opnås ved, at der oven på polytetrafluorethylen-båndlaget er viklet et ekstra lag af et til dette formål forberedt yderligere 30 bånd, der klæbes eller svejses til det første bånd. Bortset fra at dette betyder en yderligere udgift, er der på grund af den retvinklede form af dette bånd igen en fare for, at de højt ragende båndkanter danner angrebspunkter for ydre mekaniske kræfter.

DK 168344 B1 2

For at afhjælpe ulemperne ved kendte båndbeviklinger er det naturligvis muligt f.eks. et påføre isoleringen af en elektrisk leder ved en kontinuerlig sprøjtning eller ekstrudering eller at fremstille et rørs kappe på denne måde. Disse frem-5 stillingsmetoder er almindeligt udbredt ved termoplastiske eller elastomere materialer af kendt art med forholdsvis lavt smelteområde. Fremstillingsmetoderne har dog deres begrænsning, hvor der skal anvendes materialer med højere smeltepunkt, og hvor materialerne ikke kan formes af smelten.

10 Anvender man derfor den ligeledes kendte sintringsmetode til fremstilling af en kompakt isolering, fremkommer der som den fremtrædende ulempe den uundgåelige fortrinsretning for materialedelene i akseretningen, der i væsentlig grad indskrænker anvendelsesområdet for således fremstillede ledninger. Hertil 15 kommer, at for ledninger eller kabler, der er fremstillet efter en sådan fremgangsmåde, kan kravene til ledernes centrering ikke altid opretholdes, og frem for alt er fremstillingslængderne begrænsede på grund af den begrænsede mængde af det materiale, der kan forarbejdes ved en presseproces i den til-20 hørende forarbejdningsmaskine. Betinget af den ved ekstruderingen påførte enlagede isoleringsvægstyrke fremkommer der et forøget antal mulige isolationsfejlsteder. Ligeledes tillader anvendelse af ekstrus ions fremgangsmåden kun koncentriske lederelementer.

25 Fra schweizisk patentskrift nr. 562.098 er det kendt at vikle bånd af et usintret pul verf ormigt polytetrafluorethylenmateri-ale med en båndtykkelse på ikke over 200 μτη. og en bredde på ikke over 50 mm i flere lag med overlappende båndkanter til fremstilling af en isolerende kappe, og derefter at foretage 30 en sintring af båndet. På grund af den almindelige båndform kan uregelmæssigheder i overfladen af en sådan kappe ikke undgås.

Det samme gælder i alt væsentligt US patentskrift nr. 3.054.710 ifølge hvilket de enkelte lags bånd deformeres, dvs.

DK 168344 B1 3 især tilspidses, under sintringen som følge af en krympeproces ved kanterne. Denne deformering af rektangulære båndkanter under sintringsprocessen giver mulighed for, at der opstår hulrum i den viklede isolering, og disse kan igen give anled-5 ning til elektriske udladninger.

CH PS 433.471. der har prioritet fra 1961, beskriver en elektrisk leder og en fremgangsmåde til fremstilling af samme, hvor lederen overtrækkes med et lag af et klæbemiddel, der indeholder diorganopolysiloxan, og derefter stramt omvikles 10 med mindst et derover liggende bånd af siliconegummi, der overlapper sig selv. Dette bånd kan have forskellige tværsnitsformer, f.eks. som en flad ligebenet trekant eller en linse eller en flad rhombe. Båndet kan være 25-75 mm bredt med en max tykkelse på 0,75-4,5 mm. Efter omviklingen hærdes klæ-15 bematerialet. Det selvklæbende siliconebånd fremstilles fortrinsvis ved strengpresning og vulkaniseres derefter. Det er absolut nødvendigt at anvende et klæbemiddel, som senere kan hærdes for at opnå de ønskede egenskaber, der især er rettet på at opnå en høj gennemslagsspænding til brug i forbindelse 20 med højspændingsapparater.

På grundlag af denne kendte teknik er det formålet med opfindelsen at finde muligheder for at fremstille passende færdige længder af elektriske kabler og ledninger, også i tværsnitsformer, der afviger fra c irkel formen, og i kvalitet, der er 25 egnet til høje temperaturpåvirkninger såvel som påvirkning ved aggressive medier, og som også under den samtidige indflydelse af disse påvirkninger har en høj driftssikkerhed.

Dette formål opnås ifølge opfindelsen ved at det usintrede bånd har et linse- eller trapezformet tværsnit, idet båndtyk-30 kelsen aftager mod randområderne og i det yderste randområde højst andrager 5 μτη. Herved bliver det muligt at fremstille kabler og ledninger til høje termiske påvirkninger med glat overflade, hvilket ellers kun kunne opnås ved ekstrusion af polymerer. Dermed f rembyder en kappe, der er fremstillet if øl- DK 168344 B1 4 ge opfindelsen, f.eks. en isolering eller en kappe ligesom et ekstruderet hylster, ingen angrebspunkter for mekaniske kræfter, der ville kunne medføre en oprivning af hylsteret.

I forhold til formningen f.eks. af en temperaturbestandig iso-5 lering på en elektrisk leder ved pulverpresning og sintring, tillader opfindelsen væsentlige højere fremstillingshastigheder med vilkårlige fremstillingslængder og en forbedret isoleringskvalitet. For i modsætning til den kendte pulverpresse-sinterfremgangsmåde eller til stempelekstrusion med den af 10 presseretningen bestemte fortrinsretning for materialedelene ophæves denne ulempe ved udøvelsen af opfindelsen ved den eneiler flerlagede omvikling af et bånd i periferiens retning fuldstændig. Der fås derved en til elektriske og mekaniske påvirkninger lige velegnet isoleringskvalitet. Bortset fra det 15 frembyder kravet om en ubetinget centrering af lederen ved fremstillingen af et kabel eller en ledning lige så få problemer som isoleringen af ledertværsnit, der afviger fra cirkelformen. Medens anvendelsen af ekstrusionsfremgangsmåden kun tillader koncentriske lederelementer eller profiler, kan man 20 med båndet ifølge opfindelsen omvikle vilkårlige ledergeometrier eller profiltværsnit og beskytte dem sikkert.

Et bånd ifølge opfindelsen med det linse- eller trapezformede tværsnit har med fordel et forstærket midterområde (a) og et hen imod båndkanterne fortrinsvis fladt affaldende område (b) 25 med en stadig tyndere båndtykkelse og en glat overflade. Når sådanne bånd vikles i et eller flere lag med overlappende kanter, f.eks. på den sammensnoede leder til en elektrisk måleledning til et højt temperaturområde eller til en varmeleder, vil kanterne fra de ved siden af hinanden liggende bånd 30 gribe ind over hinanden, og det vil ske i det område, hvor båndtykkelsen bliver mindre, således at der langs den isolerede overflade opstår en næsten trinfri overgang fra det ene bånd til nabobåndet.

DK 168344 B1 5

Fortrinsvis vil båndtykkelsen ifølge opfindelsen i det forstærkede midterområde ligge mellem 60 og 180 μτα. Fra dette område aftager båndtykkelsen til begge sider og andrager ved kanten af båndet kun 5 μτα eller mindre. Båndbredden andrager i 5 sådanne tilfælde fortrinsvis 10-30 mm. Valget af båndtykkelsen i det forstærkede midterområde såvel som båndbredden afhænger i reglen af det pågældende anvendelsesformål.

Hvis båndet ifølge opfindelsen består af et fra smelten ikke forarbejdeligt usintret pulveriseret eller grynet polytetra-10 fluorethylen med høj temperaturbestandighed, opnås ved den temperaturbehandling (sintring), der følger efter båndets på-vikling, f.eks. på elektriske ledere, en på grund af svejsningerne af båndkanterne såvel som lagene kompakt, ja endda i høj grad homogen isolering. Den bevikling, som kan opnås med bån-15 det ifølge opfindelsen, er da på grund af sin kompakthed ikke længere sammenlignelig med sædvanlige båndbeviklinger, men kun med de ved ekstrudering eller ved presning fremstillede isoleringer .

Den særlige formgivning af båndet ifølge opfindelsen sikrer i 20 forhold til de kendte bånd med rektangulært tværsnit også en ved sintring sikker kantsvejsning. En overflade, der således i praksis er lukket i sig selv, er meget modstandsdygtig over for ydre påvirkninger, dette gælder også påvirkninger ved aggressive medier ved høje driftstemperaturer.

25 En sikker svejsning, også af det midterste forstærkede båndområde er garanteret ved anvendelsen af et bånd ifølge opfindelsen.

Ved påviklingsprocessen bliver netop det midterste forstærkede område af båndet strakt kraftigere end randområdet, således at 30 båndet ved den efterfølgende sintringsproces - og endvidere betinget af en tilsvarende rumlig sammentrækning - samlet vil blive presset fast ind imod underlaget eller det underliggende båndlag. Det forstærkede midterområde af båndet ifølge DK 168344 B1 6 opfindelsen har i øvrigt i forhold til tilsvarende i tværsnit opbyggede rullebånd med mindre båndtykkelse den fordel, at der til opnåelse af samme vægtykkelse kræves færre båndlag, det vil således sige, at færre flader skal svejses sammen. Bortset 5 herfra formindskes endvidere faren for indføring af smuds eller luftblærer.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1-3 viser forskellige tværsnit af bånd ifølge opfindelsen 10 og fig. 4-5 anvendelser af båndet ifølge opfindelsen.

Pig. 1-3 viser i stærkt forstørret målestok skematiske tværsnit af bånd ifølge opfindelsen. Således viser fig. 1 et omtrent linseformet tværsnit af et bånd 1 med en glat overflade 15 hvis største båndtykkelse ligger på f.eks. fra 80-150 μτ& i det midterste emråde a, medens båndtykkelsen i naboområdet b aftager hen imod båndkanten 2 til ca. 5 μια. eller mindre. Fig. 2 viser en anden ligeledes mulig og ifølge opfindelsen fordelagtig trapezformet tværsnitsform for et højtemperaturbestandigt 20 rullebånd. Denne udførelses form viser en midterste flad del a' og områder b', der slutter sig til båndkanterne 4, og hvis båndtykkelse aftager ud imod båndkanterne.

Fig. 3 viser en yderligere mulighed for tværsnitsformen. Det forstærkede midterområde af rullebåndet 5 er her betegnet med 25 a" og de udenfor liggende områder, hvis tykkelse aftager mod nul, er betegnet med b". I fig. 4 er ligeledes i forstørret målestok vist en anvendelse af et rullebånd udformet ifølge opfindelsen. Det drejer sig her om en f.eks. stærkt fleksibel elektrisk leder med en oliefast og varmebeståndig PTFE-isole-30 ring. Af denne årsag er lederen 6 opbygget som en såkaldt snoet leder af f.eks. blanke, fortinnede, forsølvede eller forniklede kobbertråde 7, og den umiddelbart på lederen påfør- DK 168344 B1 7 te elektriske isolering 8 består af et eller flere lag af rullebånd 9, f.eks. fremstillet af polytetrafluorethylen. Alt efter valget af slaglængde overlapper båndkanterne 10 hinanden som vist eller endnu mere. Det afhænger blandt andet også af 5 den valgte båndform, f.eks. om båndtykkelsen i området b aftager stærkt eller lidt, eller af forholdet mellem strækningerne a.-b. Således vil, i tilfælde af, at området a andrager mindre end 1/3 af summen af områderne b, en stærkere overlapning af båndkanterne ofte være fordelagtig, og den vil falde mindre 10 stærkt ud, når området a vælges tilsvarende større. I hvert tilfælde vælges de enkelte parametre således, at resultatet bliver en ensartet jævn overflade. Dette gælder især, når et usintret bånd anvendes, og sintringen sker i tilslutning til vikleprocessen. Da er ikke kun den ydre overflade tæt tilslut-15 tet, også den tætte forbindelse mellem lagene er sikret. Endelig viser fig. 5 anvendelsen af vikle- og isoleringsbåndet til fremstilling af et beskyttelsessvøb omkring rør eller rørledninger. Sådanne rør eller rørledninger til medietransport kan indsættes alene (varmeveksler) eller sammensættes sammen med 20 tilsvarende elementer (rørbundtkabel). I udførelseseksemplet består det mediumførende rør 11 f.eks. af kobber, og som beskyttelse imod angribende medier tjener beviklingen af det usintrede rullebånd 12, der f.eks. kan være påført i flere lag og efter sintringsprocessen danner en lukket kompakt indhyl-25 ning 13.

Opfindelsen er naturligvis ikke begrænset til de viste udførelseseksempler. Således kan ved siden af en isolering også kappen omkring et elektrisk kabel eller en leder f.eks. på grund af en krævet olie- eller gastæthed eller -sikkerhed 30 bestå af et rullebånd ifølge opfindelsen. Også ledninger til specielle områder, f.eks. inden for elektronik, computerteknik, radiotransmissionsteknik, kemisk industri, automobilelektronik, automatisering m.v. beskyttes pålideligt ifølge opfindelsen.

Claims (1)

1. DK 168344 B1 8 Patentkrav. Isolerbånd af en usintret pulverformig plast med høj tempera-turbestandighed, såsom polytetrafluorethylen, med en båndtyk-5 kel se på fra 30 μνα. til 200 μιη og en bredde mellem 4 og 50 mm til brug ved en fremgangsmåde til fremstilling af en sintret isolerende kappe til elektriske kabler og ledninger ved hvilken fremgangsmåde et antal elektriske ledninger (7) omvikles med båndet (1) med let overlappende randdele (2) og derefter 10 sintres således, at den pulverformige plast danner en sammenhængende kappe, kendetegnet ved, at det usintrede bånd (1) har et linse- eller trapezformet tværsnit, idet båndtykkelsen aftager imod randområderne (2) og i det yderste randområde højst andrager 5 μτη. 15