NO301394B1 - Fremgangsmåte for fremstilling av en elektrisk båndkabel - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved fremstilling av en elektrisk båndkabel, omfattende de trinn å tilveiebringe et antall langstrakte, elektriske ledere, å anordne lederne i en side-om-side-oppstilling, å anordne minst én plate av isolasjonsmateriale som inneholder PTFE og et termoplastisk materiale, nær opp til lederne, og å oppvarme isolasjonsmaterialet.

Båndkabler benyttes for mange forskjellige anvendelser, deriblant særlig sammenkopling av komponenter i elektriske og elektroniske systemer og undersystemer. Båndkabler har betydelige fordeler fremfor kabler med sirkulært tverrsnitt som har et antall individuelt isolerte, elektriske ledere anbrakt i en ringformet, ytre isolasjonskappe. For eksempel opptar båndkabler mindre plass, har større fleksibilitet og har en tendens til å ha forbedrede elektriske egenskaper sammenliknet med liknende kabler med sirkulært tverrsnitt.

Det har tidligere vært foreslått å fremstille båndkabler ved hjelp av forskjellige teknikker. Ved én tidligere foreslått metode ekstruderes et termoplastisk isolasjonsmateriale over et antall elektriske ledere etter hvert som de mates gjennom en profilert pressform. Denne metode er bare effektiv når det benyttes harpikser som er virkelig termoplastiske og kan behandles ved hjelp av konvensjonelt, termoplastisk behandlings-utstyr. Sådanne harpikser omfatter for eksempel polyvinylklorid, polyetylen og polyvinylfluorid.

Ved mange anvendelser er imidlertid polytetrafluoretylen(PTFE)-polymer det ønskede isolasjonsmateriale for sådan båndkabel på grunn av dets evne til å stå imot høye temperaturer, dets lave dielektrisitetskonstant og dets fleksibilitet. PTFE kan imidlertid ikke behandles ved hjelp av konvensjonelle termoplastiske teknikker. Én metode som benyttes for å fremstille PTFE-båndkabel, er beskrevet i US-patent nr. 3 082 292, og består i å laminere et antall elektriske ledere, isolerte eller uisolerte, mellom to eller flere lag av usintret PTFE-bånd. Lamineringen utføres ved å føre lederne og deres tilhørende PTFE-lag gjennom en spalte som er dannet av to profilerte valser. De profilerte valser forårsaker at partier av PTFE-båndene på motsatte sider av lederne bringes i kontakt med hverandre på steder mellom lederne, for å danne steg derimellom. Produktet blir senere varmebehandlet ved en temperatur over 327°C for å sintre PTFE- materialet slik at det flyter eller smelter sammen ved stegene. Denne prosess har ulemper ved at det, som følge av nødvendigheten av å danne steg av tilstrekkelig utstrekning mellom individuelle ledere, ikke kan fremstilles en båndkabel som er så smal i bredde som en båndkabel som er fremstilt ved hjelp av den ovenfor beskrevne prosess med termoplastisk ekstrusjon. En ytterligere ulempe ved en PTFE-isolert kabel slik den fremstilles ved hjelp av den metode som er beskrevet i US-patent nr. 3 082 292, er at kabelen, som følge av de mellomliggende steg, ikke lettvint kan formes til bend i planet for dens bredde. Denne formbarhet er ønskelig for å tillate dirigering eller legging av kabelen innenfor begrensede rom.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en PTFE-isolert båndkabel ved hvilken de forannevnte ulemper er unngått eller redusert.

Kabelen dannes ved termisk binding av en oppstilling av ledere som er atskilt av ett eller flere lag av PTFE-inneholdende isolasjonsmateriale. Isolasjonslagene kan være av forskjellige utforminger, slik at tilgrensende ledere kan være atskilt av ett, to eller tre lag av isolasjonsmateriale.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved de trinn (a) at platen av isolasjonsmateriale føres mellom og atskiller lederne, og (b) at isolasjonsmaterialet oppvarmes til et nivå som er tilstrekkelig for det termoplastiske materiale til å smelte tilstrekkelig til at tilgrensende partier av den nevnte minst ene plate av isolasjonsmateriale skal smelte sammen for å danne minst ett isolasjonslag som støter opp til og elektrisk isolerer hver leder fra en tilgrensende leder.

Isolasjonsmaterialet anordnes fortrinnsvis mellom lederne slik at hver leder er atskilt fra en tilgrensende leder en avstand som ikke er større enn i hovedsaken tre ganger tykkelsen av platen av isolasjonsmateriale.

Platen eller arket av isolasjonsmateriale kan træs mellom tilgrensende ledere eller grupper av disse, eller hver leder kan omvikles individuelt. Ytterligere plater av isolasjonsmateriale kan anbringes på overflatene av oppstillingen av

ledere.

Med uttrykket "PTFE-inneholdende" slik det her benyttes i relasjon til isolasjon, menes polytetrafluoretylen som er modifisert ved en termoplastisk innleiring. Et eksempel på et slikt passende materiale er beskrevet i internasjonal patent-søknad nr. PCT/GB91/00661 som ble innlevert den 26. april 1991. Det nevnte isolasjonsmateriale omfatter en blanding av en termoplastisk kopolymer av tetrafluoretylen og perfluor(propyl-vinyleter) sammen med polytetrafluoretylen.

Utførelser av båndkabler fremstilt i overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal nå beskrives som eksempel under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et ufullstendig perspektivriss av en første utførelse av en båndkabel ifølge oppfinnelsen forut for varmebehandling, fig. 2 viser et skjematisk tverrsnittsriss av båndkabelen på fig. 1 idet den mates gjennom en spalte mellom lamineringsvalser forut for varmebehandling, fig. 3 viser et tverrsnittsriss av et avsnitt av den ferdige båndkabel som er vist på fig. 1 og 2, fig. 4-6 viser skjematisk illustrasjoner av avsnitt av alternative utførelser av oppfinnelsen, og fig. 7 viser et skjematisk riss av en konfigurasjon som antas av en båndkabel ifølge oppfinnelsen etter en støpeoperasjon.

Idet det henvises til fig. 1-3, omfatter en båndkabel en oppstilling bestående av et antall langstrakte, elektriske ledere 11, idet hver leder 11 består av sju rep av tjuefire parter av blank kobbertråd med en diameter på 0,051 mm. Hver leder 11 er ved hjelp av en isolasjon 12 individuelt isolert fra en tilgrensende leder ved at den er innhyllet i PTFE-inneholdende isolasjonsbånd med en tykkelse på 0,23 mm. De individuelt isolerte ledere 11 varmebehandles deretter ved å lede dem gjennom en 3-meters oppvarmet ovn ved en temperatur på ca. 400°C og med en hastighet på 2,5 meter pr. minutt for å tillate isolasjonen 12 å danne et homogent lag som er tilstøtende til og tettslutt-ende omgir hver leder 11.

Etter avkjøling blir de isolerte ledere deretter kombinert med første og andre bærelag eller plater 13, 14 av PTFE-inneholdende isolasjonsbånd. Lagene 13, 14 har i hovedsaken samme tykkelse som isolasjonen 12. Slik det fremgår av fig. 1, er laget 14 plant og er beliggende tvers over undersiden av oppstillingen av ledere 11. Laget 13 er på den annen side innvevd på slangeliknende buktet måte mellom tilgrensende ledere 11. Kombinasjonen av isolerte ledere 11 og bærebånd 13, 14 ledes deretter i strekk gjennom en spalte mellom samvirkende, øvre og nedre pressvalser 15 og 16 som tjener til å laminere sammen de isolerte ledere 11 og båndene 13, 14. Slik det fremgår av fig. 2, er overflaten av den øvre valse 15 glatt, mens overflaten av den nedre valse 16 er profilert ved dannelse av omkretsspor som hvert er tilpasset til å oppta en isolert leder 11 for å lette trekking av sammenstillingen gjennom valsene.

Etter å ha passert gjennom lamineringsvalsene 15, 16 og mens den fremdeles holdes i strekk, oppvarmes kabelen til en temperatur på over 320°C, hvilket tillater den termoplastiske fase i det PTFE-inneholdende bånd å smelte tilstrekkelig til å tillate binding mellom bærebåndene 13, 14 og de isolerte ledere 11.

Et snitt av den ferdige båndkabel er vist på fig. 3, og det fremgår at hver leder 11 er atskilt fra en tilgrensende leder en avstand som er ekvivalent med tykkelsen av det isolerende lag 12 rundt hver av lederne 11 sammen med tykkelsen av det innvevde, buktende lag 13, dvs. i hovedsaken tre ganger tykkelsen av isolasjonslaget 12 rundt hver leder.

Etter å ha kommet ut fra valsene 15, 16 føres bånd-kabelsammenstillingen gjennom et 0,5 meters bad av smeltet salt ved en temperatur på 400"C og med en linjehastighet på 6 meter pr. minutt. Linjestrekket er 0,017 N/mm<2.>Den således dannede båndkabel blir deretter avkjølt og vasket i et vannbad for å fjerne overskytende salt.

En båndkabel som ble fremstilt slik som beskrevet ovenfor, ble elektrisk testet og motsto 2,0 kV (vekselspenning) mellom lederne og 2,0 kV (vekselspenning) mellom lederne og en elektrode i kontakt med kabelens utside.

De PTFE-inneholdende isolasjonslag som er beskrevet i ovenstående utførelse, kan eventuelt være sintret før innlemmelse i kabelen.

På fig. 4 er det vist en andre utførelse av oppfinnelsen som i produkt og prosess likner på den som er beskrevet i forbindelse med den første utførelse på fig. 1-3, bortsett fra at det plane lag eller bærebånd 14 i denne utførelse er utelatt. Kabelen omfatter individuelt isolerte ledere 30 som hver har et omgivende, individuelt isolasjonslag 31. Mellom de isolerte ledere 30 er det innvevd eller innflettet et slangeliknende buktet isolasjonslag 32. Fig. 5 viser en tredje utførelse som i produkt og prosess er identisk med utførelsen på fig. 1-3, bortsett fra at et buktet isolasjonslag 40 er innflettet mellom annenhver eller to og to av lederne 41 som har individuelle isolasjonslag 42. Lederne er derved oppdelt i grupper på to. Et plant isolasjonslag 43 er anordnet på sammenstillingens underside. Fig. 6 viser en fjerde utførelse hvor en oppstilling av ikke-isolerte kobberledere 50 som er beskrevet i forbindelse med utførelsen på fig. 1-3, er forsynt med et innvevd eller innflettet, buktet isolasjonslag 51. Plane isolasjonslag 52, 53 er deretter anbrakt på både over- og undersidene av oppstillingen av ledere 50. For øvrig likner produktet og prosessen på det som er beskrevet i forbindelse med utførelsen på fig. 1-3.

Man vil legge merke til at hver elektrisk leder 50 i utførelsen på fig. 6 er atskilt fra sin tilgrensende leder en avstand som er i hovedsaken ekvivalent med tykkelsen av det buktede isolasjonslag 51.

Fig. 7 illustrerer én form for forhåndsinnstilt fasong til hvilken båndkabler ifølge oppfinnelsen kan formes. En båndkabel 70 som ble fremstilt i overensstemmelse med utførelsen på fig. 1-3, ble lagt i en kanal med den på fig. 7 viste form som var dannet i en metallblokk. En annen metallblokk ble lagt på toppen av kabelen for å holde den på plass i kanalen. Hele sammenstillingen ble oppvarmet til 350°C i en hydraulisk presse og holdt på denne temperatur i 5 minutter. Etter 5 minutter ble sammenstillingen fjernet fra pressen og avkjølt under vann. Etter fjerning av kabelen fra kanalen forble kabelen i sin støpte fasong.

Det vil være klart for fagfolk på området at de foran beskrevne utførelser bare er ment som eksempler på oppfinnelsen, og at forskjellige modifikasjoner og forbedringer kan gjøres. Ved for eksempel å innføre forskjellige styrker av bærebånd som beskrevet foran, kan lettheten ved atskillelse av lederne endres. Ved å innføre avsnitt av bånd med høyere styrke på forskjellige steder langs kabelen, kan det videre fremstilles en kabel som har avsnitt med lav og høy styrke langs sin lengde, hvilket vil være nyttig ved håndtering og avslutning av kabelen.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av en elektrisk båndkabel, omfattende de trinn å tilveiebringe et antall langstrakte, elektriske ledere, å anordne lederne i en side-om-side-oppstilling, å anordne minst én plate av isolasjonsmateriale som inneholder PTFE og et termoplastisk materiale, nær opp til lederne, og å oppvarme isolasjonsmaterialet, KARAKTERISERT VED de trinn (a) at platen av isolasjonsmateriale føres mellom og atskiller lederne, og (b) at isolasjonsmaterialet oppvarmes til et nivå som er tilstrekkelig for det termoplastiske materiale til å smelte tilstrekkelig til at tilgrensende partier av den nevnte minst ene plate av isolasjonsmateriale skal smelte sammen for å danne minst ett isolasjonslag som støter opp til og elektrisk isolerer hver leder fra en tilgrensende leder.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at isolasjonsmaterialet anordnes mellom lederne for å atskille hver leder fra en tilgrensende leder med en avstand som ikke er større enn i hovedsaken tre ganger tykkelsen av platen av isolasjonsmateriale.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at hver individuell leder innhylles individuelt i PTFE-inneholdende isolasjonsbånd, og deretter oppvarmes tilstrekkelig til at båndet danner et homogent lag rundt lederen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, KARAKTERISERT VED at isolasjonsmaterialet tilveiebringes i form av en første plate og platen anbringes mellom lederne i et buktet arrangement som er innflettet mellom tilgrensende ledere eller grupper av disse.

5. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-4, KARAKTERISERT VED at isolasjonsmaterialet videre tilveiebringes i form av en andre plate, og den andre plate anbringes på en ytterside av oppstillingen av ledere.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at isolasjonsmaterialet videre tilveiebringes i form av en tredje plate, og den tredje plate anbringes på den andre ytterside av oppstillingen av ledere.

7. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-6, KARAKTERISERT VED at isolasjonsmaterialet og oppstillingen av ledere forut for oppvarming av isolasjonsmaterialet føres i strekk gjennom en spalte mellom samvirkende pressvalser.

8. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-7, KARAKTERISERT VED at isolasjonsmaterialet og oppstillingen av ledere er i strekk under oppvarmingen av isolasjonsmaterialet.

9. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-8, KARAKTERISERT VED at den videre omfatter de trinn å anordne kabelen i en konfigurasjon med minst én bøyning i planet for bredden av oppstillingen av ledere, og å oppvarme kabelen så mye at det termoplastiske materiale smelter tilstrekkelig til at isolasjonsmaterialet flyter og antar den nevnte konfigurasjon.