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Verfahren zur Herstellung von Flachleitungen mit einer Isolierung
oder Umhüllung aus Polytetrafluorathylen Bei bekannten Verfahren zur Herstellung
von Flachleitungen, also von elektrischen Leitungen, bei denen die einzelnen Elemente
in einer Ebene nebeneinander liegen, erfolgt die räumliche Fixierung der Elemente
zueinander auf unterschiedliche Weise. Ein gemeinsames Merkmal der bekannten Verfahren,
bei denen als Isolier- oder Mantelmaterial für die Elemente vor allem thermoplastische
oder thermoelastische Kunststoffe wie Polyäthylen, insbesondere jedoch Polyvinylchlorid,
verwendet werden, ist, daß die Elemente wie beispielsweise Leiter, Adern oder Adergruppen
über die sie umgebende Umhüllung, also die Isolierung oder den Mantel, miteinander
verbunden werden. Beispielsweise werden mehrere Leiter gleichzeitig im Spritzverfahren
isoliert, indem zwischen den einzelnen Adern Stege aus dem Isoliermaterial geformt
werden (DT-AS 1 075 695).
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Bei einem anderen bekannten Verfahren werden die einzelnen aus verseilten
Adern, beispielsweise Paaren oder Dreiern, bestehenden Elemente der Flachleitung
mit einem gemeinsamen Mantel umgeben (DT-GM 1 711 705). Weiterhin ist es bekannt,
bei aus einzelnen Adern bestehenden Flachleitungen jede Ader zunächst für sich zu
fertigen und anschließend mehrere solche Adern seitlich durch- Verschmelzen oder
Verkleben miteinander zu verbinden (US-PS 2 749 261, DT-AS 1 113 728, DT-AS 1 790
232).
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Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung von aus mehreren nebeneinander
liegenden Elementen bestehenden Flachleitungen mit einer Isolierung oder Umhüllung
aus dem in neurer
Zeit bekanntgewordenen Isoliermaterial Polytetrafluoräthylen
(PTFE). Dieses Isoliermaterial unterscheidet sich von den bekannten thermoplastischen
und thermoelastischen Kunststoffen hinsichtlich der Verarbeitung vor allem dadurch,
daß es seine besonderen physikalischen Eigenschaften, insbesondere seine Wärmebeständigkeit,
erst durch eine zusätzliche Wärmebehandlung, den sogenannten Sinterprozeß, erreicht.
Bei der Verarbeitung des Polytetrafluoräthylens ist zu beachten, daß die Formgebung
zur Isolierung oder zum Mantel im ungesinterten Zustand erfolgen muß, da das gesinterte
Polytetrafluoräthylen nicht mehr plastisch verformt werden kann.
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Zur Herstellung von Adern mit einer Isolierung mit Polytetrafluoräthylen
ist es daher bekannt, das ungesinterte Polytetrafluoräthylen be.isnielaweise im
sogenannten Pastenextrusionsverfahren auf den Leiter aufzuspritzenoder eine beispielsweise
im Pastenextrusionsverfahren hergestellte Polytetrafluoräthylenfolie längseinlaufend
auf den Leiter aufzubringen oder auf den Leiter aufzuspinnen und die derart aufgebrachte
Schicht aus Polytetrafluoräthylen anschließend zu sintern (US-PS 2 760 229). Bei
der Herstellung von elektrischen Flachleitungen wird in ähnlicher Weise vorgegangen,
indem auf parallel geführte Leiter beidseitig eine Folie aus ungesintertem Polytetrafluoräthylen
aufgebracht und mit Hilfe von Profilwalzen zur Isolierung geformt und anschließend
gesintert wird (DT-AS 1 404 340).
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Flachleitungen mit einer Isolierung aus Polytetrafluoräthylen, die
sich durch eine wesentlich höhere Wärmebeständigkeit auszeichnen als solche mit
einer Isolierung aus den bisher üblichen thermoplastischen und thermoelastischen
Kunststoffen, werden vor allem zur Verdrahtung gedruckter Schaltungen, beispielsweise
in Geräten der Datenverarbeitung, eingesetzt. Die hierbei verwendeten Leitungen
haben eine begrenzte Länge von maximal etwa 10 bis 20 m. Derartige Längen werden
bisher durch Abschneiden von einer praktisch endlos gefertigten Leitung hergestellt.
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Durch die Erfindung soll ein Verfahren geschaffen werden, mit dem
bestimmte Längen von aus mehreren nebeneinander liegenden Elementen bestehenden
Flachleitungen mit einer Isolierung oder Umhüllung aus Polytetrafluoräthylen hergestellt
werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Verfahren aus,
bei dem das Polytetrafluoräthylen in ungesintertem Zustand aufdie Elemente der Flachleitung
aufgebracht und anschließend gesintert wird. Gemäß der Erfindung werden ein oder
mehrere Elemente, deren Länge ein Vielfaches der Länge der herzustellenden Flachleitung
beträgt, für sich mit ungesintertem Polytetrafluoräthylen umhüllt; danach wird das
oder werden die umhüllten Elemente in mehreren nebeneinander liegenden Windungen
aufgewickelt und durch Druckanwendung seitlich miteinander verbunden, so daß eine
geschlossene bandartige Schleife entsteht; die Umhüllungen der zur Schleife geformten
Elemente werden anschließend gesintert, und die Schleife wird nachfolgend an einer
oder mehreren Stellen aufgeschnitten.
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Durch die Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, bei dem also die
Elemente der Flachleitung zunächst für sich mit der Isolierung oder Umhüllung umgeben
werden und bei dem erst anschließend die Verbindung dieser Elemente zur Flachleitung
erfolgt. Dadurch ist eine hohe Genauigkeit der hergestellten Flachleitung, insbesondere
definierte Abstände der einzelnen Elemente zueinander, gewährleistet. Wenn es sich
bei den Elementen der Flachleitung um elektrische Leiter oder Adern handelt, werden
dadurch Kopplungseigenschaften verbessert, insbesondere vereinheitlicht.
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Ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, daß Flachleitungen
aus Elementen unterschiedlichen Durchmessers und damit auch aus Elementen unterschiedlichen
Aufbaues hergestellt
-werden können. Bei den Elementen kann es sich
beispielsweise um einen oder mehrere Leiter handeln, auf die eine Isolierung aus
Polytetrafluoräthylen aufgebracht wird, oder um miteinander verseilte Adern, die
mit einem gemeinsamen Mantel aus Polytetrafluoräthylen umgeben werden. Als Elemente
können auch Drähte verwendet werden, die vor dem Aufbringen der Umhüllung mit einem
Trennmittel überzogen werden, so daß die Drähte nach der Fertigstellung der Flachleitung
aus dieser herausgezogen werden können. Dadurch entstehen Hohlkanäle für pneumatische
oder hydraulische Steuerzwecke.
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Der im Rahmen der Erfindung angewendete Druck zur seitlichen Verbindung
der nebeneinander liegenden Windungen der umhüllten Elemente miteinander kann senkrecht
auf die nebeneinander liegenden Windungen oder in Richtung der Ebene ausgeflihrt
werden, in der die Windungen nebeneinander liegen. Bei senkrechter Druckanwendung
empfiehlt es sich in Weiterbildung der Erfindung, das oder die Elemente durch Anezendung
der an sich bekannten Pastenextrusion zu umhüllen und die Uilüllungen der Elemente
hierbei seitlich derart zu profilieren, daß die Profile der Umhüllungen benachbarter
Windungen beim Aufwickeln der umhüllten Elemente ineinandergreifen.
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Das seitliche Verbinden der nebeneinander liegenden Windungen des
oder der umhüllten Elemente erfolgt zweckmäßig beim Aufwickeln des oder der umhüllten
Elemente, indem das jeweils auflaufende Element bzw. die jeweils auflaufenden Elemente
mit den bereits aufgelaufenen und miteinander verbundenen Elementen und gegebenenfalls
untereinander verbunden werden.
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Es ist aber auch möglich, erst alle Windungen des oder der Elemente
aufzuwickeln und alle benachbarten Windungen dann gleichzeitig miteinander zu verbinden.
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Zur Durchführung des neuen Verfahrens, bei dem das oder die umhüllten
Elemente in nebeneinander liegenden Windungen aufgewickelt und seitlich miteinander
verbunden werden, ist eine Vorrichtung besonders geeignet, die einen Längenspeicher
zur Aufnahme des oder der umhüllten Elemente in nebeneinander liegenden Windungen
und eine im Bereich der Auflagefläche oder Auflageflächen des Längenspeichers angeordnete
Preßvorrichtung aufweist, die einen Druck auf mindestens zwei benachbarte Windungen
des aufgewickelten Elementes oder der aufgewickelten Elemente ausübt. Hierbei kann
der Längenspeicher vorzugsweise in an sich bekannter Weise als Scheibe oder Walze
ausgebildet sein, in deren Mantelfläc}ie Rillen zur seitlichen Fixierung der umhüllten
Elemente eingearbeitet sind; als Preßwerkseug elicn-t dann eine Profilwalze, deren
Achse parallel zur Achse der Scheibe oder Walze verläuft.
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Der Längenspeicher kann aber auch in an sich bekannter preise als
Scheibe oder Walze mit glatter Nanteifläche ausgebildet sein; in diesem Fall empfiehlt
es sich, als Preßwerkzeug eine Druckrolle zu verwenden, die seitlich an dem Jeweils
auf die Scheibe oder Walze auflaufenden Abschnitt des oder der umhüllten Elemente
anliegt.
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Als Lärigenspeicher sind auch zwei auf parallelen Achsen angeordnete
Walzen geeignet. In diesem Fall kann die Pref3vorrichtung, mit der die benachbarten
Windungen des oder der aurgewickelten Elemente seitlich verbunden werden, zwischen
den beiden Walzen angeordnet sein und aus zwei Druck- oder Prefilroilen bestehen;
zwischen diesen Rollen laufen dann mindestens jeweils zwei benachbarte Windungen
des oder der umhüllten Elemente hindurch.
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Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten~ Ausführungsbeispiele
von Vorrichtungen zur Durchführung des neuen Verfahrens und von Ausführungsbeispielen
der im Rahmen der Erfindung verwendeten umhüllten Elemente näher erläutert.
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Mit der in Figur 1 schematisch dargestellten Vorrichtung wird das
Element 1 mit Hilfe des Pastenextruders 2 mit einer Umhüllung aus Polytetrafluoräthylen
umgeben und das umhällte Element 3 in mehreren nebeinander liegenden, sich seitlich
berührenden Windungenauf den aus der Walze 4 bestehenden Längenspeicher aufgewickelt.
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Das umhüllte Element 3 kann unterschiedlich aufgebaut sein.
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Beispielsweise kann es sich, wie aus Figur 2 hervogeht, um eine Ader
11 handeln, deren Leiter 12 mit der Isolierung 13 aus zunächst ungesintertem, Polytetrafluoräthylen
umgeben ist.
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Hierbei kann die ungesinterte Umbüllung aus Polytetrafluoräthylen
mit Hilfe eines Pastenextruders aufgebracht sein. Es ist auch möglich, diese Umhüllung
durch Aufspinden einer Folie aus ungesintertem Polytetrafluoräthylen oder durch
Längsaufbringen einer Folie aus ungesintertem Polytetrafluoräthylen aufzubringen.
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Figur 3 zeigt eine weitere Möglichkeit für den mechanischen Aufbau
eines umhüllten Elementes. Hierbei besteht das Element 14 aus drei Leitern 15, die
gleichzeitig mit einer Isolierung 16 im Pastenextrusionsverfahren umgeben worden
sind.
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Als umhüllte Elemente kommen auch Adeigruppen infrage, die aus mehreren
miteinander verseilten Adern bestehen. Ein Beispiel hierfür zeigt Figur 4, bei dem
das umhüllte Element -17 aus drei miteinander verseilten Adern ia aufgebaut ist,
die einen gemeinsamen Mantel 19 aus ungesintertem Polytetrafluoräthylen aufweisen.
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Beim Aufwickeln der umhüllten Elemente auf die Walze 4 kann man so
vorgehen, daß eine Vielzahl von Windungen eines einzelnen Elementes nebeneinanderliegend
auf der Ober fläche der Walze aufgebracht werden. Es können aberauch mehrere gleich
artige oder unterschiedliche Elemente gleichzeitig auf die
Walze
4 aufgewickelt werden. Hierbei kann man so vorgehen, daß die einzelnen Elemente
beim Aufwickeln unmittelbar nebeneinander liegen, so daß die Windungen der Elemente
abwechselnd nebeneinander zu liegen kommen. Man kann die Elemente auch im Abstand
zueinander aufwickeln, so daß zlmächst einige Windungen des einen Elementes nebeneinander
liegen, anschließend einige Windungen des nächsten Elementes und so weiter.
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Zur Herstellung einer Flachleitung ist es erforderlich, die nebeneinander
liegenden Windungen der Elemente seitlich miteinander zu verbinden. Diese Verbindung,
die durch eine Druckanwendung erfolgt, wird erleichtert, wenn die Umhüllungen der
Elemente, sofern diese Umhüllungen im Pastenextrusionsverfahren aufgebracht werden,
seitlich derart profiliert sind, daß die Profile der Umhüllungen benachbarter Windungen
beim Aufwickeln der umhüllten Elemente ineihandergreifen.
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Ausführungsbeispiele hierfür zeigen die Figuren 5 bis 8.
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Bei dem in Figur 5 dargestellten umhüllten Element 20 handelt es sich
um eine Ader, deren Leiter 21 die Isolierung 22 aufweist. Diese Isolierung ist mit
den seitlichen Rippen 23 und 24 versehen. Die Rippen sind derart geformt und in
Umfangsrichtung derart gegeneinander versetzt, daß beim Aufwickeln der Ader in mehreren
nebeneinander liegenden Windungen die Rippen 23 wld 24 benachbarter Windungen jeweils
einen Steg bilden, wie aus Figur 6 hervorgeht. Auf diese Weise wird die Stegleitung
25 gebildet.
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Die Profilierung der Leiterumhüllung kann beispielsweise auch treppenförmig
ausgebildet sein, wie in den Figuren 7 und 8-für das umhüllte Element 26 und die
daraus resultierende Flachleitung 27 dargestellt ist. Bei einem derartigen Profil
des umhüllten Elementes 26 erhält man eine verhaltnismäßig ebene Oberfläche der
Flachleitung 27.
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Wie bereits erwähnt, erfolgt die seitliche Verbindung der nebeneinander
liegenden Windungen der umhüllten Eleniente durch Druckanzzendung. Diese seitliche
Verbindung wird nachfolgend durch eine Wärmebehandlung, den sogenannten Sinterprozeß,
bei dem die Umhüllungen der Elemente gesintert werden, fixiert. Auf diese Weise
bilden die nebeneinander liegenden Windungen der umhüllten Elemente eine geschlossene
Schleife. Durch Aufschneiden dieser Schleife entsteht eine Flachleitung, deren Länge
durch den Umfang der Walze 4 bzw.
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durch den Umfang des jeweils verwendeten Langenspeichers bestimmt
ist.
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Die seitliche Verbindung der nebeneinander liegenden Windungen der
umhüllten Elemente durch Druckanwendung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen.
Ausführungsbeispiele hierfür zeigen die Figuren 9 bis 11.
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In Figur 9 ist zur seitlichen Verbindung der auf der Walze 5 liebeneinander
liegenden Windungen einer einzelnen Ader die Druckwalze 6 vorgesehen, mit der ein
Druck in Richtung des Pfeiles 35, d. h. in radialer Richtung der Walze 5, ausgeübt
wird. Mit dieser Druckwalze, die entsprechend dem Durchmesser des aufgewickelten
Elementes profiliert ist, erfolgt gleichzeitig die seitliche Verbindung aller auf
der Walze 5 befindlichen Windungen. Durch die Druckanwendung werden die Windungen
in seitlicher Richtung leicht verformt und dabei gegeneinande gedruckt.
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Anstelle einer gleichzeitigen seitlichen Verbindung aller Windungen
ist es auch möglich, die einzelnen Windungen nacheinander miteinander zu verbinden.
Ein Beispiel hierfür ist im unteren Teil der Walze 5 in Figur 9 dargestellt. Hierzu
ist die profilierte Druckrolle 7 vorgesehen, die in Achsrichtung der Walze 5 beim
Aufwickeln der Windungen bewegbar ist. Dadurch wird sichergestellt, daß die jeweils
auflaufende Windung mit der vorhergehenden Windung seitlich verbunden wird.
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Die seitliche Verbindung der nebeneinander liegenden Windungen kann
auch durch Druckanwendung in seitlicher Richtunt erfolgen. Ein Ausführungsbeispiel
hierfür zeigt Figur 10. Hierbei werden die umhüllten Elemente auf die einc glatte
Oberfläche aufweisende Walze 8 aufgewickelt und mit Hilfe der Druckrolle 9, die
in Achsrichtung der Walze 8 bewegbar ist, gegeneinander gedrückt. Auch hierbei ist
es möglich, entweder alle aufgelaufenen Windungen gleichzeitig durch Druckanwendung
miteinander zu verbinden oder Jede einzelne auflaufende Windung bereits beim Auflaufen
gegen die vorhergehende Windung zu drücken.
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In Figur 11 ist schematisch der Längenspeicher 50 dargestellt, der
aus den beiden auf parallelen Achsen angeordneten Walzen 31 und 32 besteht, auf
den das umhüllte Element 36 in mehreren nebeneinander liegenden Windungen aufgewickelt
wird. Hierbei erfolgt die seitliche Verbindung der nebeneinander liegenden Windungen
mit Hilfe der beiden Dnickwalzon 33 und 34, die zwischen den beiden Walzen 31 und
32 des Längenspeichers angeordnet sind. Die Druckwalzen können derart ausgebildet
sein, daß die -seitliche Verbindung der nebeneinander liegenden Windungen erst nach
dem Aufwickeln aller Windungen erfolgt. Sie können aber auch derart ausgebildet
sein, daß die jeweils auflaufende Windung mit der vorhergehenden Windung verbunden
wird.
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11 Ansprüche 11 Figuren