CH491472A - Rouleau d'une bande formée d'un ruban conducteur isolé et destiné à être rebobiné et procédé pour sa fabrication - Google Patents

Description

Rouleau dune bande formee d'un ruban conducteur isole et destine ä eire rebobine et procede pour sa fabrication La presente invention a pour objet un rouleau dune bande formee d'un ruban conducteur isole et destine ä etre rebobine pour former un enroulement electrique et un procede de fabrication de ce rouleau.

Ort a trouve que 1e procede 1e plus pratique pour former les bandes qui constituent cet enroulement est de les couper dans un ruban d'aluminium plus large qui a ete precedemment recouvert dune matiere dielectrique sur une au moins de ses faces. Un des avantages importants du procede consistant ä deposer la matiere dielectrique sur un Beul ruban large et ä couper celui-ci en bandes etroites individuelles est qu'on peut obtenir un revetement dilatable dune epaisseur beaucoup plus uniforme et dune meilleure qualite que cela n'est possible avec des revetements etroits. En outre, une succession de revetements indivi- duels ne peut pas etre obtenue aussi economiquement qu'un Beul revetement plus large.

11 est evident toutefois que lorsqu'un ruban relati- vement large recouvert d'un dielectrique est coupe lon- gitudinalement en bandes plus etroites, la coupe expose le metal de base tont le long des bords des bandes etroites et laisse des bavures.

Le but de I'invention est de fournir un rouleau ne presentant pas ]es defauts des rouleaux connus.

Le rouleau que comprend I'invention, comprenant plusieurs spires et le ruban conducteur portant un film dielectrique adlierant ä l'une au moins de ses faces, est caracterisc en ce que le film dielectrique s'etend au- delä des bords lateraux du ruban conducteur qui pre- sente une largeur inferieure ä celle du film et en ce qu'il comprend un liant dispose entre les spires du rou- leau au moins sur les parties marginales de la bande de maniere ä empecher la penetration de liquide entre les spires, 1e liant etant tel que les couches successives for- mees par les spires adjacentes de la bande puissent se separer les unes des autres afin de permettre 1e rebobi- nage de la bande pour former un enroulement elec- trique. Le dessin annexe illustre, ä titre d'exemple, une mise en oeuvre du procede que comprend 1'invention.

La fig. 1 est une vue schematique dune installation utilisee dans cette mise en oeuvre.

La fig. 2 est une coupe montrant les bords lateraux d'un conducteur en bande apres decoupage dans une bande plus large.

La fig. 3 est une coupe prise 1e long du bord lateral dune bande en rouleau apres gravure, et la fig.4 est une coupe prise 1e long d'un bord lateral dune bande en rouleau apres anodisation.

Dans 1e procede qui va etre decrit, Beule une ope- ration de revetement avec du film dielectrique est neeessaire pour isoler correctement l'une des larges faces planes, ou les deux faces planes d'un nombre considerable de rubans relativement etroits. De cette fa@on, an assure une epaisseur uniforme et une conti- nuit6 ä 1'isolation entre les spires des rouleaux ou des enroulements individuels. En outre, quant an traite par anodisation les bords du ruban d'aluminium, 1e metal de Base denude sur les parties marginales des bandes etroites est effectivement isole par 1e depöt d'oxyde. Un tel revetement d'oxyde dielectrique est pratique- ment toujours continu parce que 1'oxyde se forme sur tont 1e metal de Base expose, meme sur les parties marginales du ruban conducteur entre les spires du rouleau ou de I'enroulement, 1ä oü une partie du vernis s'est ecaillee pendant 1'operation de coupe. Comme les bords sont ensuite graves, tonte bavure sur les bords du ruban conducteur est eliminee par 1'at- taque chimique quand 1e rouleau est immerge dans I'electrolyte.

Dans une premiere mise en oeuvre du procede non illustree, un ruban d'aluminium relativement large dune epaisseur de 0,075 mm par exemple est passe sur un ou plusieurs rouleaux d'application portant une composition de revetement dielectrique constituee par un liquide organique, par exemple un polyvinylacetal ou un email isolant ä base de silicone, afin qu'une couche de cette composition dune epaisseur uniforme soit transferee Sur la surface du ruban d'aluminium en mouvement. Tont appareil connu de revetement ou tont procdde habituel peuvent etre utilisds pour cette operation, et 1e ruban peut etre recouvert seulement d'un c6te ou des deux cötes, ä volonte. Quand la Bande sort de cet appareil, la composition de rev8te- ment est sechee et durcie. En variante, 1e ruban large peut eire couvert par un revetement dielectrique inor- ganique, tel qu'un film anodique, dans quel cas 1e revetement anodique des Bords, applique plus tard, est encore separe de 1'isolation Sur la large surface de la Bande. La large Bande recouverte est alors envoyee dans un appareil de coupe continue oü eile est divisee longitudinalement en plusieurs Bandes dtroites, chacune de la largeur d'un rouleau.

Tont couteau utilise dans ce Stade denude 1e metal de de Base et laisse une certaine quantite de bavures ou d'autres irrd2ularites Sur ]es Bords de la Bande etroite. En outre, les couteaux separent par ecaillement de petites quantites de vernis sec ä partir des portions des cötds plats des Bandes etroites joignant ]es Bords maintenant coupes.

Les Bandes etroites sortant de l'appareil de coupe sont alors envoyees dans un appareil de bobinage oü elles sont formfies en rouleaux ä spires multiples autour d'autant de noyaux. Les noyaux sont de prUerence en aluminium ou en une matiere 6lectrique- ment non conductrice qui peut resister ä I'attaque Tors de 1'operation d'anodisation subsequente. Les noyaux d'aluminium, bien que conducteurs, sont rapidement isoles parce qu'ils sont recouverts d'un film anodique non conducteur dans 1'operation d'anodisation et sont equivalents alors aux noyaux non conducteurs.

Les deux faces planes des rouleaux cylindriques ainsi bobines sont constituees par les Bords exposes du ruban d'aluminium qui sont rugueux ä la Suite de 1'operation de coupe. De petites ecailles de vernis peu- vent manquer entre les portions marginales des spires successives, de Sorte qu'en plus de leur rugositd, les Bords de la Bande aux extremites des rouleaux presen- tent aussi de petits intervalles entre eux. Le rouleau est ensuite transfere dans un bain de gravure oü les Bords lateraux sont attaques en laissant un vide entre les films isolants, formant de nouveaux Bords lateraux dune largeur plus falble que la largeur des films iso- lants. Les parties marginales des films isolants s'dten- dent lateralement vers 1'extdrieur au-delä des Bords lateraux du ruban conducteur Sur les deux cötes, et les Bords lateraux du ruban sont RTI ID="0002.0277" WI="10" HE="4" LX="667" LY="1995"> encore exempts d'isola- tion. Le bain de oravure peut etre constitue par tont rfiactif de gravure conventionnel, par exemple de la soude caustique NaOh ä 15 :o ä 65,5 C. La pdriode de gravure fiepend de la profondeur d'attaque desiree. Les rouleaux sont alors portes par lots dann un equipe- ment d'anodisation oü ils sont soumis aux operations de nettovage habituelles, ptiis ils sont plonges dans un bain electrolytique qui peut etre avantageusement constitue par un acide, de 1'acide chromique, sulfurique ou oxalique par exemple, ou par une solution d'un alcalin caustique. Un courant continu ä falble tension, ou parfois un courant alternatif, est envoye ä travers 1e bain, chaque rouleau constituant une anode. 0n utilise une electrode conductrice comme cathode, en plomb ou en acier inoxydable par exemple. Un film d'oxyde d'aluminium est alors formt: Sur tonte surface exposee ä 1'electrolyte. Ainsi tour les Bords exposfis des rubans conducteurs etroits consituant les cötes plats des rou- leaux sont couverts d'un film anodique isolant egal et continu.

Quand le noyau d'un rouleau est en aluminium, il est vite anodise et rendu ainsi electriquement isolant. Les noyaux isolds ou non conducteurs sont avantageux pour minimiser la tendance qu'a 1e courant anodique ä contourner les spires interieures du rouleau dans 1e cas oü ce dernier est Supporte dans 1'equipement d'anodi- sation par un dlement de Support qui est anodiquement charge.

Quand 1'anodisation est complete, le lot de rou- leaux est soulevd hors du bain, rince et seche. Les rou- leaux resultants comprennent chacun une multiplicitd de spires de ruban d'alurnin:iutn qui est dlectriquement isole Sur une au moins de ses faces par la compsotion de revetement, et Sur ses deux Bords lateraux par 1e film d'oxyde anodique. Une teile Bande est prete ä etre rebobinee ä partir du rouleau en enroulements electri- ques auxquels des conducleurs peuvent etre fixes. En variante, des conducteurs peuvent etre attaches ä la Bande quand eile est enroulee en rouleaux directement apres la coupe, et ces rouleaux, aprzs que leurs Bords ont ete anodises de la fa@on ddcrite, peuvent etre employes saus autre preparation comme enroulements electriques.

L'usage d'un liant entre les spires est ndcessaire, notamment si 1e revetement dieiectrique organique dis- pose entre les Bords duRTI ID="0002.0554" WI="9" HE="4" LX="1509" LY="1208"> ruban est ä meme de se plasti- fier apres que 1e rouleau est iorme. Par exemple, des rouleaux d'un ruban d'aluminium formes de la fa@on decrite sont normalement soumis ä un procede de net tovage au cours duquel les Bandes sont immergees dans une solution caustique de force moyenne, par exemple de 3 ä 5 0!o d'hydroxyde de sodium, avant d'etre enrouldes et les rouleaux finis sont immerges plus tard dann une eau de rin@age chaude (pres de 100 C) apres anodisation. 11 existe des revetements dielectriques organiques qui se plastifient ä des tempe- ratures inferieures ä celle de 1'eau de rin@age chaude et deviennent collants. Les dielectriques vinyliques, par exemple, s'amollissent ä environ 79 C. Si'1 n'y avait pas de liant, ]es spires du rouleau forme colleraient les unes aux autres et il serait difficile de derouler la Bande pour 1'usage.

Une autre raison majeure d'effectuer Je processus de liaison est que 1'electrolyte utilise dans 1e Stade d'anodisation ne doit pas penetrer dans les spires du rouleau. Un des dlectrolytes les plus communs est une solution aqueuse ä 15 0!o d'acide sulfurique qui serait facilement aspiree entre les spires non liees d'un rou- leau par capillarite. Cette solution resterait entre les spires et corroderait ensuite 1e metal ou attaquerait le revetement organique. Les electrolytes ä Base d'acide phosphorique ou d'acide sulfonique penetreraient aussi facilement dans le rouleau et attaqueraient chimique- ment le metal ou Je revetement organique.

Le liant peut etre applique de trois manieres au moins. 11 peut etre etendu Sur les cötes plats des Bandes avant qu'elles soient enroulees et couvrir ainsi les Bandes Bord ä Bord, ou il peut etre aspire entre les spires d'un rouleau en imprcg-nant les deux faces extremes du rouleau contre un tampon sature avec 1e compose, Jans quel cas 1e liant peut s'etendre Bord ä Bord entre ]es spires sans pourtant que cela soit n6ces- @;aire, ou il peut etre applique sous forme d'un film par exetrtple un film<B>du</B> polythylcne, uni peut etre inter- cald entre les spires du rouleau quand ce dernier est en formation. Dans la premiere methode, 1e liant peut etre choisi seulement pour ses proprietes liantes, tandis que dans la seconde methode d'application, 1e compose doit presenter aussi une viscosite suffisamment Faible pour penetrer facilement par capill_arite entre les spires. La troisieme methode demande un choix attentif du type de plastique et de sa temperature de plastification en relation avec les bains chimiques choisis et leurs temperatures d'utilisation. Une huile minerale pure et limpide, par exemple une huile d'hydrocarbure Blanche raffinee, s'est montree satisfaisante quand an 1'etend Sur les Bandes avant qu'elles soient enroulees, et 1e kerosene s'est montre avantageux pour 1'impregnation entre les spires d'un rouleau forme. Ces deux exemples de liants ne permettent pas cependant de tirer une conclusion, car pratiquement tont compose resistant aux electrolytes actuellement utilises peut etre appro- prie. Generalement, ]es meilleurs liants se trouvent parmi les liquides hydrophobes.

Dans de nombreux cas, la penetration du compose entre les spires d'un rouleau forme constitue la meilleure methode d'application parce quelle demande moins de compose. Quand 1e compose est Aendu Sur les cötes dune Bande avant 1'enroulement, la plus Brande partie du composant est chassee d'entre les spires quand 1e rouleau est forme. 11 peut en resulter un produit fini d'un mauvais aspect.

Avec Tune ou I'autre methode d'application du liant aux rouleaux, <B>11</B> est necessaire que les Bords nus des Bandes Sur ]es faces extremes des rouleaux restent exposes afin qu'ils puissent etre efficacement graves et anodises. Cela peut se faire 1e mieux par un nettovage dans un bain des rouleaux formes et lies, par exemple dans un bain dune solution caustique. Le compose liant peut etre choisi alors parmi ceux qui sont capa- bles de se dissoudre dans uns solution caustique de nettovage. Ce Stade de nettovage denude de fagon satisfaisante les Bords de la Bande Sur les faces extremes des rouleaux mais n'enleve pas 1e liant dis- pose entre les spires du rouleau.

Les films de liant ainsi deposes entre les spires d'un rouleau forme dune Bande electriquement iso- lante servent ä prevenir la penetration entre les spires de 1'electrolyte ou d'autres liquides auxquels 1e rou- leau est expose. 0n evite ainsi la corrosion ou tonte autre attaque par ces liquides. Pour remplir cette condition, ilRTI ID="0003.0278" WI="4" HE="4" LX="414" LY="1916"> est generalement necessaire de disposer 1e liant seulement le long de deux portions marginales de la Bande enroulee. En plus, le liant sert d'agent de deblocage qui empeche 1e revetement dielectrique orga- nique Sur la Bande de faire adherer (es spires d'un rou- leau les unes aux autres quand ce revetement est chauffe au-desstis de sa temperature de plastification. Dans ce but, (e liant peut etre dispose aussi loin vers le centre de la Bande que la surchauffe est supposee se produire. Si necessaire, la Bande peut etre entierement recouverte d'un Bord ä 1'autre.

Dans une seconde mise en oeuvre illustree aux fit. 1 ä rt, an utilise un rouleau 10 d'un ruban d'alumi- nium 11 dune epaisseur de 0,125 mm. Bien entendu, an pourrait utiliser un ruban de cuivre et 1e procede qui va etre dccrit seraüt 1e meme, sauf que 1e Stade d'anodisation ne serait pas effectue. Le ruban 11 qui doit etre tire du rouleau 10 est trop large pour former des enroulements; il peut etre d'abord recouvert de Tune des compositions de revetement dielectriques citees dans la premiere mise en oeuvre ou, comme dans 1'exemple envisage ici, il est recouvert d'un film isolant dans une Station 12 Sur l'une au moins de ses larges faces sans avoir recu prealablement ce film dielectrique. Dans un cas pratique, 1e ruban 11 a ete recouvert avec un film de terephtalate de polyethylene dune epaisseur de 0,038 mm (par exemple du Mylar , nom depose par E.1. du Pont de Nemours and Co, Inc., Wiln-lington, Delaware), et dans un second exemple, un ruban d'aluminium de la meme epaisseur a ete recouvert Sur ses deux faces avec une epaisseur de 0,013 mm de terephtalate de polyethy- lene.

Le large ruban 11 avec les films dielectriques 13 et 14 Sur ses deux larges faces est envoye dans une Sta tion de decoupage 15 dans laquelle 1e ruban en mouve- ment est coupee longitudinalement en une pluralite de rubans etroits 16. Lors du decoupage, les Bords late- raux 17 du ruban sont denudes de tonte Isolation et les films dielectriques s'etendent jusqu'aux Bords lateraux du ruban comme 1e montre la fig. 2.

Les Bandes etroites 16 sortant de 1'appareil de coupe sont alors recouvertes dans une Station de reve- tement 18 avec 1'huile minerale citee plus haut, ou elles peuvent etre recouvertes avec une feuille de plas- tique, en polyethylene par exemple. Le rouleau peut etre aussi recouvert sans 1'huile RTI ID="0003.0556" WI="24" HE="4" LX="1730" LY="1131"> d'hydrocarbure en 1'immergeant dans un bain et en laissant penetrer I'huile entre les spires par 1'action capillaire decrite dans la premiere mise en oeuvre. Apres avoir quitte la Station de revetement, la Bande est enroulee en un rouleau 19 comprenant un liant dispose entre ses spires.

Le rouleau 19 est alors transfere dans une Station de gravure 20 oü il est immerge dans un bain de gra- vure, de Sorte que les Bords lateraux 17 sont attaques pour enlever une partie du ruban conducteur et laisser un vide 21 (fig. 3) entre les Films dielectriques Sur les deux larges faces de la Bande et un ruban conducteur de largeur reduite par rapport ä la largeur des films dielectriques. Des parties marginales 22 et 23 du film isolant s'etendent lateralement vors I'exterieur au-delä des Bords lateraux 17 du ruban conducteur. Le bain de gravure est de preference une solution de NaOH ä 15 % et avec un rouleau forme an a trouve que 20 minutes sont necessaires avec un bain ä la temperature de 65,5 C pour enlever 0,150 mm du ruban conduc- teur.

Pendant la gravure, un liant 24 (fig.3) constitue une Barriere empechant 1e bain de gravure de penetrer entre les spires du rouleau oü il pourrait reaeir avec 1e film dielectrique et Tier les spires ]es unes aux autres.

Apres la gravure, 1e rouleau est rince ä 1'eau cou- rante dans une Station de rincage 25, puis passe dans une Station de nettovage ?6 pour nettover les Bords et le noyau par immersion dans une solution de NHOa ä 10 % qui est maintenue ä la temperature ambiante.

Apres nettovage, 1e rouleau est transfere dans une seconde Station de rincage 27 oü il est immerge dans de 1'eau courante chaude.

A la Suite de ce rin@ayge, 1e rouleau est place dans une Station d'anodisation 28 et les Bords nus sont ano- dises pour former une couche d'oxyde dielectrique 29 Sur les Bords lateraux 17 du ruban conducteur. Le rou- leau est amen ensuite dans une troisieme Station de ringage 30 oü il est rince ä 1'eau courante et 1e rouleau est maintenant pret pour 1e deroulement et 1e rebobi- nage en un enroulement dann une Station de bobinage 31. Par Suite de la presence du liant pendant toutes les operations, le deroulement et 1e rebobinage sont effec- tues sans blocage entre les spires.

L'operation d'anodisation peut etre supprimee dans de nombreuses applications. Cette operation, par laquelle une protection diOectrique supplementaire est obtenue pour les Bords par ailleurs denudes du metal, est un facteur de securite. Elle devient d'autant plus avantageuse que I'epaisseur du film dielectrique est plus faible et, avec des films epais, eile peut etre com- pWement superflue.

Le terme aluminium utilise ici couvre ä la fois 1'aluminium commercialement pur et tout alliage ä Base d'aluminium qui convient pour former des enrou- lements electriques. En outre, en ce qui concerne 1e liant, il est entendu que 1e stade d'application du com- pose peut etre effectue sofft avant, sofft apres 1'enroule- ment du rouleau. 1I est entendu en outre que 1e ruban conducteur est de preference en aluminium ou en cuivre de la purete communement utilisee pour former des conducteurs en Bandes. Il est certain enfin que si an utilise du cuivre, 1'operation d'anodisation est sup- primee.

Claims (5)

1. REVENDICATION I Rouleau dune Bande formee d'un ruban condueteur isole et destinee ä etre rebobine pour fonner un enroule- ment electrique, ledit rouleau comprenant plusieurs spires et 1e ruban conducteur portant un film dielec- trique adherant ä l'une au moins de ses faces, caracte- rise en ce que 1e film dielectrique s'etend au-delä des Bords lateraux du ruban conducteur qui presente une largeur inferieure ä celle du film et en ce qu'il com- prend un liant dispose entre les spires du rouleau au moins sur les parties marginales de la Bande, de maniere ä empecher la penetration de liquide entre les spires, ledit liant etant tel que les couches successives formees par les spires adjacentes de la Bande puissent se separer les unes des autres afin de permettre 1e rebobinage de la Bande pour former un enroulement electrique. SOUS-REVENDICATIONS 1. Rouleau selon la revendication I, caracterise en ce que 1e ruban est en aluminium et en ce qu'il com- prend une couche d'oxyde dielectrique distincte qui couvre et isole les Bords lateraux de ce ruban.
2. 2. Rouleau selon la revendication I, caracterise en ce que 1e liant est une huile d'hydrocarbure.
3. 3. Rouleau selon la revendication I, caracterise en ce que 1e liant est un film dielectnque RTI ID="0004.0276" WI="10" HE="4" LX="1758" LY="344"> plaque Sur le ruban conducteur. REVENDICATION II Procede de fabrication du rouleau selon la revendi- cation I, dans lequel an applique un film dielectrique d'un cöte au moins d'un ruban de metal et an coupe la Bande ainsi obtenue en plusieurs Bandes plus etroites de Sorte que les tranches des rubans metalliques de ces dernieres ne sont pas recouvertes par 1e film dielec- trique, et an enroule une Bande etroite pour former un rouleau dans lequel les Bords du ruban conducteur sont ä nu Sur les faces opposees du rouleau, caracterise en ce qu'on applique un liant au moins Sur les parties marginales de la Bande etroite Sur l'une au moins de ses faces avant l'enroulement de la Bande en rouleau, de maniere que le liant empeche la penetration de liquide depuis 1'exterieur entre les spires du rouleau, et an immerge 1e rouleau avec 1e liant Jans un bain de gravure pour attaquer les Bords lateraux du ruban conducteur jusqu'ä ce que sa largeur sofft inferieure ä celle du film dielectrique, le liant evitant la penetration du bain de gravure entre les spires du rouleau. SOUS-REVENDICATIONS
4. 4. Procede selon la revendication Il, caracterise en ce que 1e ruban est en aluminium et en ce que, apres la gravure, an immerge le rouleau dans un bain electroly- tique aqueux et an 1e soumet ä une oxvdation anodique pour former un film d'oxyde dielectrique continu Sur les Bords nus du ruban, 1e liant evitant la penetration de I'electrolyte entre les spires du rouleau.
5. 5. Procede selon la revendication 1I, caracterise en ce qu'on applique 1e liant par immersion du rouleau dans une huile d'hydrocarbure qui penetre entre les spires du rouleau par capillarite, de facon que 1'huile penetre ä 1'interieur des spires et les lie, et en ce qu'on enleve 1'huile des Bords du ruban mis ä nu Sur les faces opposees du rouleau avant la gravure.