СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕНТОЧНОГО КАБЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК H01B13/00 H01B7/08 

Изобретение относится к кабельной технике, в частности к технологии и устройствам для изготовления ленточных (плоских) кабелей.

Ленточные кабели широко используются в электронных устройствах, например, на телевидении, в вычислительной технике, магнитной записи и при воспроизведении информации, в сигнализации, связи.

Известны способы изготовления ленточного кабеля из параллельно расположенных изолированных проводов путем их склеивания. Все они либо не содержат элементов регулирования монтажных качеств ленточного кабеля, заключающихся в способности проводов разделяться по линии клеевых соединений без разрыва изоляционных оболочек токопроводящих жил, либо эти регулировки не эффективны.

Примером первого из таких решений является циклический способ изготовления ленточного кабеля (патент Японии N 57-57806 кл. H 01 В 13/00, 7/08,1982) заключающийся в том, что изолированные провода разрезают на куски определенной длины, с концевых частей полученных заготовок удаляют изоляционное покрытие и заготовки группируют так, чтобы они примыкали друг к другу. Ленточный кабель получают склеиванием примыкающих заготовок. В этом способе необходимость разделения проводов при монтаже отпадает, так как концы проводов оголены и подготовлены для пайки на стадии изготовления кабеля.

Примером второго решения является непрерывный способ производства ленточного кабеля по патенту США N 3005739 кл. 156-7, 1961, который является прототипом предлагаемого способа. Согласно этому способу отдельные провода, изолированные поливинилхлоридным (ПВХ) пластикатором выравнивают и, приведя их соприкосновение в одной плоскости и поддерживая под натяжением, протягивают через растворитель способный растворять ПВХ композиции, выдерживают в растворителе в течение заданного короткого промежутка времени, достаточного для того, чтобы связать соседние провода. В дополнительных пунктах формулы прототипа указано, что ПВХ покрытие содержит от 25 до 60% ПВХ смолы, в качестве растворителя используют тетрагидрофуран или тетрагидроуран в смеси с 0,1-3% ПВХ смолы, время выдержки проводов в указанных растворителях составляет 0,15-1 с при температуре, которая существенно ниже температуры кипения тетрагидрофурина под агоносферным давлением, а испарение остатков растворителя с готового ленточного кабеля осуществляется с использованием тепла.

В этом способе не предусмотрено регулирование прочности клеевого соединения, выбран лишь оптимальный интервал контактирования проводов с растворителем (0,45-1 с), в пределах которого получается кабель нужного качества, при условии надежного взаимного прилегания проводов друг к другу.

Однако при изменении влажности тетрагидрофурана, легко поглощающего атмосферную влагу, и колебаниях температуры оптимальный интервал нахождения проводов в растворителе будет иным, поэтому для поддержания заданного уровня качества кабеля требуется оперативное регулирование прочности клеевого соединения.

Другой недостаток известного способа заключается в том, что параллельно расположенные провода в процессе протягивания через жидкость склеивания подвергается лишь соприкосновению и растяжению, которое не создает давления при склеивании проводов, т.е. силы, направленной по нормали к растягивающему усилию и определяющему качество клеевого соединения.

Кроме того, данный способ позволяет получать лишь одну разновидность ленточного кабеля изготовление кабелей иной конструкции, например, с шаговой укладкой проводов на изоляционной подложке не предусмотрено.

Задача изобретения повышение качества изготовляемого ленточного кабеля путем улучшения характеристик клеевого соединения между проводами и расширение ассортимента ленточных кабелей, получаемых по клеевой технологии, использующей явление растворения полимерной изоляции проводов.

Задача решается с помощью признаков, перечисленных в формуле изобретения.

В способе изготовления ленточных кабелей по первому варианту, из одиночных изолированных полимерным материалом проводов, при котором последние протягивают через летучую жидкость, способную при взаимодействии с указанным полимером образовывать клеевой слой, склеивают и формируют кабель при определенном давлении и сушат вне указанной жидкости отличительной особенностью является то, что при протягивании проводов через жидкость, их располагают на некотором расстоянии друг от друга, образуя при этом клеевой слой, а склеивание и формирование кабеля осуществляют путем укладки в одной плоскости приведенных в соприкосновение проводов на рабочую поверхность опорного элемента, расположенного в указанной жидкости, причем сушку проводят на опорном элементе, после чего кабель снимают с последнего.

Согласно второму пункту формулы изобретения в процессе в качестве летучей жидкости используют диметилформамид, метиленхлорид, нитробензол, циклогексанон, их смеси друг с другом или смесь тетрагидрофурана с этими жидкостями.

Пункт 3 формулы изобретения характеризует оперный элемент, используемый в качестве приспособления в процессе, а именно: в качестве опорного элемента используют барабан, обладающий свободой вращения вокруг своей оси, нижняя часть которого погружена в летучую жидкость.

В соответствии с пунктом 4 формулы изобретения характеризуется порядок проведения операций сушки, а именно: сушку ведут в два этапа (сначала отсасывают воздух от поверхности кабеля вместе с парами летучей жидкости, а затем обдувают струей воздуха).

В способе изготовления ленточного кабеля по второму варианту согласно пункту 5 формулы изобретения предварительно одиночный провод или одновременно несколько проводов навивают на барабан, укладывая витки вплотную друг к другу, а склеивание и формирование кабеля производят путем погружения нижней части барабана в жидкость, осуществляя его вращение, извлекают барабан из клееобразующей жидкости и производят сушку, после чего полученное кольцо кабеля разрезают по образующей.

Согласно 6 пункту формулы в процессе в качестве летучих жидкостей используют диметилформамид, метиленхлорид, митробензол, циклогексанон, их смеси друг с другом или смеси тетрагидрофурана с этими жидкостями.

В соответствии с пунктом 7 формулы изобретения характеризуется порядок проведения операции сушки, а именно: сушку ведут в два этапа (сначала отсасывают воздух от поверхности кабеля вместе с парами летучей жидкости, а затем обдувают струей воздуха).

В способе изготовления ленточного кабеля по третьему варианту, согласно пункту 8 форулы изобретения одновременно с одиночными проводами, расположенными на некотором расстоянии друг от друга, через жидкость пропускают ленту, изготовленную из того же материала, что и изоляция проводов, образуя на проводах и ленте клеевой слой, а склеивание и формирование кабеля осущесчтвляют с помощью опорного элемента, накладывая на ленту провода, располагая их параллельно на заданном расстоянии друг от друга, после чего извлекают кабель из жидкости и сушат.

Согласно 9 пункту формулы в процессе в качестве летучей жидкости используют диметилформамид, метиленхлорид, нитробензол, циклогексанон, их смеси друг с другом или смеси тетрагидрофурана с этими жидкостями.

Согласно 10 пункту формулы характеризуется порядок проведения операции сушки, а именно: сушку ведут в два этапа (сначала отсасывают воздух от поверхности кабеля вместе с парами летучей жидкости, а затем обдувают струей воздуха).

Пункт 11 формулы изобретения опорный элемент, используемый в качестве приспособления в процессе, а именно: в качестве опорного элемента используют барабан, обладающий свободой вращения вокруг своей оси, нижняя часть которого погружена в летучую жидкость.

По изобретению в качестве летучей может использоваться любая жидкость, способная растворяться в полимерном материале изоляции проводов.

По отношению к ПВХ такими жидкостями являются тетрагидрофуран, диметилформамид, метиленхлорид, циклогексанон, ацетон и др. и их смеси друг с другом. Согласно изобретению использовали тетрагидрофуран или смеси: тетрагидрофуран + 10% диметилформамида; тетрагидрофуран + 10% циклогексанона; тетрагидрофуран + 10% ацетона. Коэффициент диффузии каждой из указанных жидкостей в полимерной матрице, а, следовательно, и их время на клееобразование различны, поэтому, смешивая жидкости в определенном соотношении друг с другом, можно менять время клееобразования, исчисляемое как интервал от момента приведения полимера в контакт с растворяющейся в нем жидкости до достижения клеевым составом плато липкости. Изменение состава клееобразующей смеси предлагается как один из приемов управления процессом склеивания и регулирования качества клеевого соединения при производстве ленточных кабелей.

Другой прием улучшения монтажных качеств кабеля основан на регулировании толщины клеевого слоя, наращиваемого на проводах в зависимости от давления, задаваемого при склеивании. Конкретная цель такого регулирования получить кабель, у которого прочность клеевого соединения меньше, чем прочность оболочки, изолирующей токопроводящие жилы. Процесс склеивания разделен на два этапа: сначала на поверхности одиночных проводов, протягиваемых через жидкость и не соприкасающихся друг с другом, получают клеевой слой совершенно одинаковой и регулируемой толщины, выдерживая провода в жидкости заданное время, затем провода приводят в соприкосновение друг с другом и сжимают, склеивая их и одновременно осуществляя формирование кабеля, выдерживают его заданное время в жидкости для завершения структурообразования, а затем кабель вытягивают из жидкости и сушат.

Важным фактором, влияющим на качество клеевого соединения, является стадия склеивания проводов и формирование кабеля, которое осуществляется в среде летучей жидкости.

В процессе изготовления кабеля технологически важной операцией является создание давления при склеивании проводов. Это объясняется тем, что давление склеивания должно быть приложено тогда, когда на проводах уже нарощен слой клея и они находятся в жидкости, т.е. когда любое механическое приспособление, осуществляющее сжатие, неизбежно повреждало бы изоляцию крайних проводов, снимая с них клеевой слой. Поскольку давление нельзя создать без участия противодействующей силы, то поставленная задача решается путем применения элемента, например, в виде барабана, имеющего оперную поверхность, при механическом взаимодействии которой с натянутыми проводами, укладываемыми на эту поверхность, сила натяжения проводов раскладывающие на две составляющие, направленные таким образом, что одна из них создает давление склеивания, а другая фиксирует неизменным положение проводов относительно друг друга, причем формирование кабеля, его склеивание, структурообразующая выдержка клеевого соединения и высушивание полученного изделия производится на том же барабане при заданном положении проводов.

Разложение силы натяжения проводов на две составляющие достигается выбором соответствующего рельефа опорной поверхности и системы укладки на нее проводов. Например, барабан имеет кольцевые проточки с шагом, несколько меньшим, чем диаметр склеивания проводов, а в качестве системы укладки использована такая, при которой в проточки барабана одновременно укладывают все нечетные провода, а вслед за ними все четные. Давление склеивания, направленное по нормали к склеиваемым поверхностям, возникает в момент вклинивания проводов четного ряда в междурядья нечетного. Наличие на проводах предварительно нарощенного клеевого слоя и присутствие летучей жидкости, в которую погружена нижняя часть барабана, облегчает создание давления при одновременно протекающем процессе выпрямления проводов и формирования кабеля.

Возможна следующая система укладки проводов: сначала на барабан одновременно укладывают группу прилегающих проводов, разделенных интервалом в один провод (например, 1-й и 2-й провода, 4-й и 5-й, 7-й и 8-й и т.д.) затем в междурядье укладывают одиночные провода (3-й, 6-й и т.д.).

Согласно изобретению после склеивания проводов и извлечения кабеля из жидкости процесс высушивания его осуществляется значительно быстрее, если сначала осуществить отсос воздуха от поверхности ленты, что способствует быстрому испарению летучей жидкости и дает возможность улавливать ее пары, пропуская воздушный поток через проходящий поглотитель, а затем обдув воздухом. Этот прием настолько ускорил сушку, что, не прибегая к повышенной температуре, позволил снимать готовый кабель с того же барабана, на котором его склеили и сформировали.

Предлагаемый способ имеет следующие преимущества перед известным способом:
повышение качества и расширение ассортимента, так как все основные операции получения ленточного кабеля (склеивание выпрямление проводов, формирование кабеля, структурообразующая выдержка и сушка) производится на одном и том же опорном элементе при строго фиксированном положении всех проводов;
улучшение качества, так как склеивание производится под давлением, причем характеристики клеевого соединения доступны для регулирования;
повышение качества, так как при сушке кабель предохранен от усадки клеевых швов, колебаний расстояния между проводами и появления волнистости ленты, так как сушка производится на том же опорном элементе, обеспечивающем полное отсутствие механических воздействий на сформировавшиеся клеевые соединения при жестко фиксированном положении проводов.

Условия проведения прогресса согласно второму варианту. Предлагаемый способ позволяет получить ленточный кабель в виде отрезков заданной длины. Согласно этому способу кабель изготавливают из одного провода, сматываемого с одной отдающей катушки. Для этого провод наматывают на барабан, который выполняет роль опорной поверхности, укладывая витки вплотную друг к другу так, чтобы уже на стадии намотки создать давление склеивания. Затем барабан приводят во вращение с определенной скоростью и погружают на фиксированную глубину в летучую жидкость или смесь летучих жидкостей, способных растворяться в полимерной изоляции проводов. После нескольких оборотов, количество которых зависит от необходимой прочности клеевого соединения, барабан извлекают из жидкости, сушат и полученное кольцо склеенных проводов разрезают по образующей. Если намотку производить одновременно двумя или несколькими проводами в цветной изоляции, получают кабель с регулярным чередованием цветов.

В этом способе выполнены все условия получения качественного клеевого соединения: толщину клеевого слоя регулируют числом оборотов барабана, нижняя часть которого погружена в летучую жидкость, давление склеивания создают на стадии формирования кабеля, а операцию соединения проводов производят слоем летучей жидкости. Кроме того, способ исключает необходимость применения большого количества отдающих катушек и позволяет получить отрезки кабеля любой необходимой длины, применяя набор барабанов различного диаметра и с любым заданным количеством проводов в кабеле.

Условия проведения процесса согласно третьему варианту. Провода, расположенные параллельно и на заданном расстоянии друг от друга, и ленту, изготовленную из того же полимера, что и изоляция проводов, протягивают, не допуская их соприкосновения, через летучую жидкость, наращивая на проводах и ленте слой клея, затем с помощью опорного элемента накладывают на ленту и склеивают с ней, создавая давление за счет натяжения проводов или при помощи прижимного приспособления, после чего полученную ленту вытягиваю т из жидкости и сушат. Использование предлагаемого способа дает возможность получать ленточный кабель с проводами, отстоящими друг от друга на заданном расстоянии, что значительно уменьшает электрическую емкость между соседними проводами по сравнению с кабелем, у которого изоляционные оболочки токопроводящих жил соединены непосредственно.

Объединение трех технических решений в одну заявку связано с тем, что три данных способа решают одну и ту же задачу повышение качества кабеля путем улучшения характеристик клеевого соединения и расширения ассортимента ленточных кабелей.

Пример. Производилось изготовление 48-жильного ленточного кабеля из провода МНВ-12 с помощью устройства, реализующего предлагаемый способ. Характеристики клеевого соединения при заданном режиме склеивания регулировали путем изменения состава летучей жидкости. Для этого в лентоизготавливающем устройстве ванну последовательно заполняли летучими жидкостями выбранного состава и осуществляли протягивание проводов со скоростью 18 м/ч при следующем режиме склеивания: продолжительность клееобразующей выдержки 4,5 с, склеивания 1 с, структурообразующей выдержки 5,6 с и сушки 38 с.

Полученный кабель для испытания разрезали на куски и после 24-часовой выдержки на воздухе с целью стабилизации физико-механических свойств клеевых соединений динамометром определяли силу, необходимую для разъединения проводов, которая для составов по изобретению лежит в пределах от 0,291 до 0,455 кг.

Для сравнения измерили силу разрыва оболочки провода марки МНВ N 12 различных партий изготовления, она лежит в пределах от 0,680 до 0,730 кг.

Прочность клеевых соединений не превышает прочности изоляции оболочки проводов, поэтому разъединение проводов в кабеле при монтаже происходит по линии клеевых швов путем их разрыва.

Использование: кабельная техника, способы изготовления ленточного кабеля (варианты). Сущность изобретения : изолированные полимерным материалом провода протягивают через летучую жидкость, способную при взаимодействии с полимером образовывать клеевой слой, склеивают и формируют кабель при определенном давлении и сушат вне указанной жидкости. Один из способов предусматривает следующие операции: при протягивании проводов через жидкость их располагают на некотором расстоянии друг от друга, образуя при этом клеевой слой, а склеивание и формирование кабеля осуществляют путем укладки в одной плоскости приведенных в соприкосновение проводов на рабочую поверхность опорного элемента, расположенного в указанной жидкости, причем сушку проводят на опорном элементе, после чего кабель снимают с последнего. Второй способ предусматривает следующие операции: провод или одновременно несколько проводов навивают на барабан, укладывая витки вплотную друг к другу, а склеивание и формирование кабеля производят путем погружения нижней части барабана в жидкость, осуществляя его вращение, извлекают барабан из жидкости и производят сушку, после чего полученное кольцо кабеля разрезают по образующей. Следующий способ предусматривает операции: одновременно с одиночными проводами, расположенными на некотором расстоянии друг от друга, через жидкость пропускают ленту, изготовленную из того же материала, что и изоляция проводов, образуя на проводах и ленте клеевой слой, а склеивание кабеля осуществляют с помощью оперного элемента, накладывая на ленту провода, располагая их параллельно на заданном расстоянии друг от друга, после чего извлекают кабель из жидкости и сушат. Способ повышает характеристики клеевого соединения и расширяет ассортимент ленточных кабелей. 3с. и 8 з. п. ф-лы.

1. Способ изготовления ленточного кабеля из одиночных изолированных полимерным материалом проводов, при котором последние протягивают через летучую жидкость, способную при взаимодействии с указанным полимером образовывать клеевой слой, склеивают и формируют кабель при определенном давлении и сушат вне указанной жидкости, отличающийся тем, что при протягивании проводов через жидкость их располагают на некотором расстоянии друг от друга образуя при этом клеевой слой, а склеивание и формирование кабеля осуществляют путем укладки в одной плоскости приведенных в соприкосновение проводов на рабочую поверхность опорного элемента, расположенного в указанной жидкости, причем сушку проводят на опорном элементе, после чего кабель снимают с последнего. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве летучей жидкости используют диметилформамид, метиленхлорид, нитробензол, циклогексанон, их смеси друг с другом или смеси тетрагидрофурана с этими жидкостями. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве опорного элемента используют барабан, обладающий свободой вращения вокруг своей оси, нижняя часть которого погружена в летучую жидкость. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку ведут в два этапа, сначала отсасывают воздух от поверхности кабеля вместе с парами летучей жидкости, а затем обдувают струей воздуха. 5. Способ изготовления ленточного кабеля из одиночных изолированных полимерным материалом проводов, при котором последние протягивают через летучую жидкость, способную при взаимодействии с указанным полимером образовывать клеевой слой, склеивают и формируют кабель при определенном давлении и сушат вне указанной жидкости, отличающийся тем, что предварительно одиночный провод или одновременно несколько проводов навивают на барабан, укладывая витки вплотную друг к другу, а склеивание и формирование кабеля производят путем погружения нижней части барабана в жидкость, осуществляя его вращение, извлекают барабан из летучей жидкости и производят сушку, после чего полученное кольцо кабеля разрезают по образующей. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве летучей жидкости используют диметилформамид, метиленхлорид, нитробензол, диклогексанон, их смеси или смеси тетрагидрофурана с этими жидкостями. 7. Способ по п.5, отличающийся тем, что сушку ведут в два этапа, сначала отсасывают воздух от поверхности кабеля вместе с парами летучей жидкости, а затем обдувают струей воздуха. 8. Способ изготовления ленточного кабеля из одиночных изолированных полимерным материалом проводов, при котором последние протягивают через летучую жидкость, способную при взаимодействии с указанным полимером образовывать клеевой слой, склеивают и формируют кабель при определенном давлении и сушат вне указанной жидкости, отличающийся тем, что одновременно с одиночными проводами расположенными на некотором расстоянии друг от друга, через жидкость пропускают ленту, изготовленную из этого же материала, что и изоляция проводов, образуя на проводах и ленте клеевой слой, а склеивание и формирование кабеля осуществляют с помощью опорного элемента, накладывая на ленту провода, располагая их параллельно на заданном расстоянии друг от друга, после чего извлекают кабель из жидкости и сушат. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве летучей жидкости используют диметилформамид, метиленхлорид, нитробензол, циклогексанон, их смеси друг с другом или смеси тетрагидрофурана с этими жидкостями. 10. Способ по п.8, отличающийся тем, что сушку ведут в два этапа, сначала отсасывают воздух от поверхности кабеля вместе с парами летучей жидкости, а затем обдувают струей воздуха. 11. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве опорного элемента используют барабан, обладающий свободой вращения вокруг своей оси, нижняя часть которого погружена в летучую жидкость.