DE2843895A1

DE2843895A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von mit ultraviolett-strahlung haertbarem lack isolierten elektrischen leiterdraehten, insbesondere profilierten starkdraehten

Info

Publication number: DE2843895A1
Application number: DE19782843895
Authority: DE
Inventors: Fritz Pohlmann; Friedrich Radeck; Wolfgang Voelker
Original assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Current assignee: Philips Kommunikations Industrie AG
Priority date: 1978-10-07
Filing date: 1978-10-07
Publication date: 1980-04-10
Also published as: DE2843895C3; US4342794A; DE2843895B2

Description

Pl 4473 - 6 - 2.10.78

Feiten & Guilleaume Carlswerk AG Köln, den 2.10.78

Schanzenstraße Ho/Gp

5OOO Köln 80

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von mit Ultraviolett-Strahlung härtbarem Lack isolierten elektrischen Leiterdrähten, insbesondere profilierten Starkdrähten

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit Ultraviolett-Strahlung härtbarem Lack isolierten Leiterdrähten, insbesondere profilierten Starkdrähten, bei welchem auf den ausgeglühten und ggf. vorbehandelten Draht kontinuierlich strahlungshärtbarer Isolierlack aufgebracht, durch Abstreifen überflüssigen Lackes die Lackschichtdicke kalibriert, die Lackschicht sodann durch ausreichende Einwirkung von Ultraviolett-Strahlung ausgehärtet und der so gefertigte Lackdraht schließlich aufgewickelt wird.

Bei der üblichen Herstellung von Lackdrähten wird in der vorausgehend angezeigten Weise verfahren, wobei jedoch der auf den Leiterdraht aufgebrachte Isolierlack durch äußere Wärmeeinwirkung gehärtet wird. Hierbei verdampft das in den bisher verwendeten Isolierlacken enthaltene Lösungsmittel bei gleichzeitiger Vernetzung des Lackfilms auf dem Leiter zufolge einer durch die Wärmeenergie bewirkten thermochemischen Reaktion. Der so ausgehärtete Lackfilm bildet eine an der Leiteroberfläche gut haftende, ausreichend flexible sowie thermisch und mechanisch feste Isolierung, deren besondere Eigenschaften, wie etwa für spezielle Anwendungszwecke erwünschte erhöhte Wärmebeständigkeit, in weiten Grenzen durch entsprechende Auswahl des jeweils verwendeten Isolierlackes bestimmt werden können, wie dies z.B. DE-AS 10 335 291 zu entnehmen ist.

Diese bekannte Fertigungstechnik hat sich zwar hinsichtlich der Qualität so gefertigter Lackdrähte gut bewährt, weist jedoch gravierende Nachtei¹e auf, die vor allem in einer erheblichen Umweltbelastung durch die bei der Wärmehärtung freigesetzten,gesundheits-

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schädlichen Lösungsmitteldämpfe sowie ferner in dem hierfür notwendigen hohen Energieaufwand liegen. Dieser sowie der unvermeidliche Verlust des bis zu 70 f° der Menge des aufgetragenen Isolierlackes betragenden Lösungsmittels, das nicht zurückgewonnen werden kann, verursachen hohe Betriebs- und Fertigungskosten, die ferner durch den bei jedem Anfahren einer hierfür eingerichteten Fertigungsvorrichtung samt ausgedehnter Trocknungs- und Härtungseinrichtungen unvermeidlichen hohen Schrottanfall und sonstige Faktoren noch beachtlich gesteigert'werden.

Sehr hoch sind auch die Erstellungskosten einer solchen Vorrichtung zufolge der aufwendigen Trocknungs- und Härtungseinrichtung derselben, deren Umrüstung für die Fertigung von Lackdrähten unterschiedlichen Querschnittes schwierig und für größere Durchmesser, z.B. für profilierte Starkdrähte unmöglich ist, weshalb diese in Wickeltechnik isoliert werden.

Andererseits ist aus DE-AS 24 59 J20 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Kunststoff-Schutzschicht auf Lichtleitfasern, insbesondere Glasfasern, bekannt, die mit einem flüssigen, bei Ultraviolett-Strahlung härtenden Polyesterharz beschichtet werden, wobei die Beschichtungsdicke durch einen Abstreifer in vorgegebenen Grenzen konstant gehalten wird. Die so beschichtete Faser wird sodann durch einen rohrförmigen Ultraviolett-Strahler geführt, dessen Strahlungsintensität auf die gewünschte Fertigungsgeschwindigkeit so abgestimmt wird, daß die Beschichtung nach dem Verlassen des Strahlers blasenfrei, glatt und ausgehärtet ist, deren Dicke unter Berücksichtigung der Viskosität des flüssigen Harzes und sonstiger Faktoren geregelt werden kann. Die Viskosität des flüssigen Harzes und die Elastizität der ausgehärteten Schutzschicht wird hierbei durch Mischung· verschiedener, bei Ultraviolett-Bestrahlung härtender Harze eingestellt.

Die aus dieser Schrift bekannte Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens weist ein Vorratsgefäß für das Polyesterharz auf, mit dem über, eine Niveauregelung ein Badbehälter verbunden ist, in dessen Boden sich eine durch eine Kapillare abgedichte-

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te Eintrittsöffnung für die Lichtleitfaser befindet, in deren weiteren Lauf unmittelbar über der Badbberfläche ein Abstreifer, eine oder mehrere Blenden gegen Ultraviolett-Strahlung und ein rohrförmiger Ultraviolett-Strahler angeordnet sind.

Die gemäß diesem bekannten Verfahren verwendeten flüssigen Beschichtungsmittel enthalten - im Gegensatz zu den üblichen Isolierlacken für Leiterdrähte - Fotoinitiatorsysteme, wodurch sie allein durch die relativ energiearme Bestrahlung mit Ultraviolett-Licht gehärtet und vernetzt werden können. Hierbei brauchen keine Lösungsmittel durch Verdampfung ausgeschieden zu werden, welche die Umwelt belasten und den hohen Wärmeenergieaufwand der üblichen Isolierlackhärtung bedingen. Im Hinblick auf diese Vorteile der durch Ultraviolett-Strahlung härtbaren Beschichtungsmittel wurde deren Einsatz fur die Herstellung isolierter elektrischer Leiterdrähte angestrebt. Es zeigte sich jedoch, daß die Übertragung der der vorgenannten Schrift entnehmbaren Lehre auf die neue Anwendung nicht ohne weiteres möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung isolierter Leiterdrähte, insbesondere profilierter Stahldrähte mit durch Ultraviolett-Strahlung gehärteter Lackisolierung anzugeben, welches es ermöglicht, diese zumindest mit gleichwertiger Qualität wie die bisher üblichen Lackdrähte, jedoch ohne Belastung der Umwelt und mit wesentlich geringerem Aufwand als diese herzustellen*· Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach Aushärtung der aufgebrachten Lackschicht in kontinuierlicher Aufeinanderfolge wenigstens eine zusätzliche Lackschicht aufgebracht und mittels Ultraviolett-Strahlung gehärtet wird. Vorzugsweise werden in kontinuierlicher Folge auf den zu isolierenden Draht Lackschichten aus durch Ultraviolett-Strahlung härtbaren und im ausgehärteten Zustand unterschiedliche Eigenschaften aufweisenden Isolierlacken aufgebracht.

Die Herstellung des Isolierlackes in mehreren nacheinander aufgebrachten und durch Ultraviolett-Strahlung gehärteten Schichten, gewährleistet die hohe, den Lackdrähten mit wärmegehärteter Iso-

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lierung zumindest gleichwertige Qualität dieser Lackdrähte und ermöglicht darüber hinaus eine äußerst feine optimal einstellbare Differenzierung der Eigenschaften dieser Lackdrähte, entsprechend dem vorgesehenen Verwendungszweck derselben. Sie gestattet nämlich die gezielte Lackauswahl der die gewünschten Eigenschaften aufweisenden Lacke und deren ggf. mehrschichtigen Auftrag, entsprechend den jeweiligen Erfordernissen und den spezifischen Eigenschaften des Lackes jeder dieser Schichten, um bei sparsamstem Lackverbrauch und dementsprechend rationell verschiedene bzw. unterschiedlichen Qualitätsanforderungen entsprechende Lackdrähte herzustellen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die bekannte Maßnahme, durch Mischung verschiedener bei Ultraviolett-Strahlung härtender flüssiger Beschichtungsmittel die Eigenschaften der ausgehärteten Beschichtung zu bestimmen, zur gleichzeitigen Erzielung der für die Lackdrahtisolierung notwendigen, in vieler Hinsicht unterschiedlichen Eigenschaften in dem gewünschten Maße nicht ausreicht: . ' Die Isolierung elektrischer Leiterdrähte muß nämlich nicht nur gute Haftfähigkeit an der metallischen Leiteroberfläche sowie Elastizität bzw. Flexibilität sondern darüber hinaus hohe elektrische Isolierfähigkeit, Wärmebeständigkeit und mechanische Festigkeit, insbesondere Abrieb- und Kratzfestigkeit ihrer Oberfläche aufweisen. Alle diese und ggf. noch zusätzlich geforderte andere Eigenschaften zugleich sind weder mit einem bekannten Beschichtungsmittel dieser Art noch durch deren Mischung zu bewirken.

Daher werden in bevorzugter Ausführung der Erfindung auf den zu isolierenden Draht wenigstens eine Schicht eines gut haftfähigen Lackes hoher Flexibilität, sodann wenigstens eine Schicht eines dielektrisch hochwertigen Isolierlackes, danach wenigstens eine Schicht eines im Endzustand warmfesten und schließlich eine Schicht eines im Endzustand mechanisch festen, insbesondere abrieb- und kratzfesten s.owie ausreichend flexiblen Isolierlackes aufgebracht und mittels Ultraviolett-Strahlung gehärtet. Für die Herstellung profilierter, z.B. bandförmiger Starkdrähte, die einen Querschnitt

von mehr als 100 mm aufweisen können, werden durch Ultraviolett-Strahlung härtbare Lacke aufgebracht, die gegenüber der zu beschichtenden Fläche, z. B. Metallfläche geringe Oberflächenspannung aufwei-

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sen, um auch im Bereich der Kanten der profilierten, beispielsweise Rechteckquerschnitt 4 χ 20 mm aufweisenden, Starkleiter die kontinuität der Beschichtung mit im wesentlichen gleichmäßiger Lackschlchtdicke zu gewährleisten.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, betreffend die bevorzugte Weise und Schichtdicke des Lackauftrages sowie von dessen Härtung unter technisch und wirtschaftlich optimalen Bedingungen sind mit den Unteransprüchen 5 bis 9 angegeben.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen vor allem in einer wesentlich wirtschaftlicheren Lackdrahtfertigung zufolge des hierbei auf nur etwa ein Zehntel des bisher üblichen verringerten Energiebedarfs und den vergleichsweise sehr geringen Erstellungskosten einer hierzu geeigneten Vorrichtung gleicher Kapazität sowie

darin
ferner/,daß dieses Verfahren durchaus umweltfreundlich ist und daß

sich damit auf rationelle Weise auch lackisolierte Leiter großen

Querschitttes bis mehr als 100 mm , bzw. mit profiliertem, beispielsweise rechteckigem Querschnittsprofil herstellen lassen. Da hierzu keine Lösungsmittel des Lackes und dementsprechend keine Trocknungs- und Verdampfungseinrichtungen benötigt werden, entfällt die Umweltbelastung durch ausgeschiedene Lösungsmittel, so daß eine Humanisierung der Fertigungsstätte erreicht wird.

Der mehrfache Wiederkehrdurchlauf des gleichen Drahtes durch die Ultraviolett-Strahlungshärtungsstrecke der. Vorrichtung nach jedem Lackauftrag ergibt eine optimale Nutzung derselben und große Abzugsgeschwindigkeiten bei jeweils nur geringer Verweil- oder Einwirkungszeit der Ultraviolett-Strahlung von wenigen Sekunden oder auch nur Bruchteilen von Sekunden, entsprechend der Zusammensetzung des benutzten Isolierlackes, der Dicke der betreffenden Lackschicht und der Strahlungsintensität. Beispielsweise läßt sieh mit einer Strahlerleistung von nur 20 W/cm ein Lackfilm von etwa 25/u in 3 see. also drei Durchläufen von je einer Sekunde aushärten. Diese Härtungs- oder Verweilzeit kann jedoch nach den erforderlichen Eigenschaften des gehärteten Lackfilms und der entsprechenden Zu-

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sammensetzung des jeweils verwendeten Lackes auch ein Mehrfaches oder nur ein Bruchteil dieses Wertes betragen, bei einer bevorzugten Abzugsgeschwindigkeit von beispielsweise 20 m/min. Hierbei richtet sich die Anzahl der Durchläufe, abgesehen von der Abzugsgeschwindigkeit, nach der Länge der zur Verfügung stehenden Ultraviolett-Strahlungsstrecke und der Härtungszeit des jeweils verwendeten Lackes und der Dicke des betreffenden Lackauftrages. Dieser liegt vorzugsweise zwischen 5 und 25 /u, wobei größere Schichten durch mehrfachen Auftrag mit nachfolgender Ultraviolett-Härtung des gleichen Lackes bewirkt werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des vorausgehend beschriebenen Verfahrens weist auf einer gemeinsamen Plattform mit Traggestell im wesentlichen vertikal übereinander eine Lackauftrageeinrichtung, eine Abstreif-Kalibriereinrichtung, eine Härtungskammer sowie unterhalb der Auftrageeinrichtung bzw. oberhalb der Härtungskammer eine Anzahl von Umlenkrollen auf, soxväe diesen entsprechend zugeordnete Ab- und Aufwickler. Bei einer solchen Vorrichtung ist erfindungsgemäß die Härtungskammer mit wenigstens einem Paar von quer zur Bewegungsrichtung des hindurchgeführten Drahtes ausgerichteten Ultraviolett-Strahlern und diesen dahinter zugeordneten, vorzugsweise konkav gekrümmten Reflektoren sowie mit einer Anzahl von in regelmäßigen Abständen zwischen den einzelnen Drahtzügen und im wesentlichen senkrecht zu den Ultraviolett-Strahlern ausgerichteten, ebenen Reflektoren ausgestattet und zum Hindurchführen eines kühlenden Gases, z.B. eines Luftstromes, eingerichtet. In bevorzugter Ausführung dieser Vorrichtung sind in der kastenförmigen Härtungskammer Paare von Ultraviolett-Strahlern unterschiedlicher Strahlungsintensität, beispielsweise ein Paar von Niederdruckstrahlern vor einem Paar von Hochdruckstrahlern angeordnet.

Im Gegensatz zum Stand der Technik weist diese Vorrichtung keinen rohrförmigen also hohlzylindrischen Ultraviolett-Strahler auf, durch dessen langgestreckten Hohlraum der mit der zu härtenden Beschichtung versehene langgestreckte Gegenstand hindurchzuziehen ist, sondern einander gegenüberliegende in einem Gehäuse angeordnete Paare von etwa stabförmigen Ultraviolett-Strahlern, deren Strahlungs-

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emission zufolge der dahinter bzw. dazwischen angeordneten Reflektoren auf die dazwischen hindurchgeführten, lackbeschichteten Drähte von allen Seiten im wesentlichen gleichmäßig einwirkt.

Die stabförmigen Ultraviolett-Strahler, z.B. Metalldampf- Hochdruckoder Niederdrucklampen, wie etwa Quecksilberdampf-, Ultraviolettstrahlerlampen sind ohne Schwierigkeiten auf dem freien Markt in verschiedenen Längen erhältlich. Zufolge der paarweisen Reihenanordnung dieser Lampen, z.B.HTQ oder HOK- bzw. TL/05-Strahler der Fa. Philips GmbH, in der erfindungsgemäßen Härtungskammer ist eine optimale Raum- und Energieausnutzung dadurch gegeben, daß eine Vielzahl parallel geführter, beschichteter Drähte oder Drahtzüge gleichzeitig durch diese Härtungskammer hindurchgeführt und der Strahlungsenergie ausgesetzt werden können. Die Härtungskammer ist so ausgelegt, daß die zu härtenden beschichteten Drähte mit geringem Abstand etwa in der Mitte zwischen den Lampenpaaren bzxv. den dazwischen in diese rechtwinklig schneidenden Ebenen angeordneten Reflektoren geführt sind. Mit einem Abstand derselben von nur 5 mm gegenüber den Reflektoren bzw. 20 mm von deren Strahleroberflächen ist die beste Strahlungsintensität ohne Gefahr einer Berührung der Lampen und/oder der Reflektoren gewährleistet.

Der wirksame Betrieb der Ultraviolett-Strahler ist temperaturabhängig, da die beste Strahlungsemission bei einer relativ hohen Temperatur erfolgt, die jedoch nicht überschritten werden darf, weil sonst der Energiefluß abreißt, wobei der Strahler erlischt. Daher ist die Konstanthaltung der Strahlertemperatur mit Hilfe eines kühlenden Gasstromes, z.B. Luftstromes, wichtig für den störungsfreien Betrieb der Härtungskammer dieser Vorrichtung, deren Gas- oder Luftkühlung durch nachstehend näher beschriebene Einrichtungen herbeigeführt und gesteuert wird.

Da die Härtungsreaktion am besten bei einer Temperatur über 100 ⁰C, vorzugsweise zwischen I50 und I80 ⁰C, abläuft, ist es vorteilhaft, wenn der Härtungskammer eine Infrarot-Strahlerstrecke vorgeschaltet ist, deren Wirkung die zu härtenden Lackschichten schnell auf die gewünschte Reaktionstemperatur bringt. Desgleichen trägt die Reihen-

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anordnung von unterschiedlichen Ultraviolett-Strahlerpaaren zur Steuerung der Betriebstemperatur in der Härtungskammer bei, unabhängig von der obenerwähnten Strahlerkühlung. Daher empfiehlt es sich, Im unteren Bereich der Härtungskammer, wo die mit der zu härtenden Beschichtung versehenen Drähte in diese eintreten, Niederdruckstrahlerpaare anzuordnen, die neben der Ultraviolett-Strahlung auch einen erheblichen Anteil Infrarot-Strahlung emittieren und somit zugleich eine Aufheizung der zu härtenden Beschichtungen bewirken. Die Betriebstemperatur nimmt jedoch gegen den oberen Bereich der Härtungskammer innerhalb der angegebenen Grenzen gezielt ab, während die beschichteten Drähte von den Hochdruckstrahlerpaaren die Einwirkung intensiver Ultraviolett-Bestrahlung erfahren.

Weitere Ausgestaltungen und Einrichtungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mit den Unteransprüchen 13 bis 18 angegeben. Nachstehend ist-die Erfindung anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei zugleich weitere Einzelheiten und Vorteile derselben dargelegt werden.

In der Zeichnung zeigen schematisch

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Lackdraht,

Fig. 2 eine Stirnansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch die Härtungskammer der Vorrichtung gemäß Fig. 2, mit zugeordneten Einrichtungen für den Lackauftrag bzw. für das kalibrierende Lackabstreifen,

Fig. 4 einen Horizontalschnitt durch die Härtungskammer gemäß Fig. 2, mit zugehörigen Einrichtungen zur Kühlung der Strahler und -

Fig. 5 ebenfalls im Schnitt eine AusfUhrungsform der Abstreif- und Kalibriereinrichtung gemäß Fig. 2.

Der in Fig. 1 gezeigte Lackdraht weist einen elektrischen Leiter 1, beispielsweise Kupferdraht, auf, der mit einer Anzahl konzentrisch übereinander aufgebrachter und nach jedem Auftrag durch Ultraviolett-Strahlungseinwirkung gehärteter Lackschichten 2, 3» ^* 5 isoliert ist. Jede dieser Lackschichten ist durch mehrmaligen Auftrag und nachfolgende Härtung eines Ioslierlackes der gleichen Art gebildet

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zur Erzielung der notwendigen Gesaratschichtdicke. In dem gezeigten Lackdraht wurde nach dem vorausgehend beschriebenen Verfahren auf den blanken, ausgeglühten und ggf. vorbehandelten Leiter 1 eine innerste Schicht 2 aus einem der metallischen Leiteroberfläche sowohl im flüssigen als auch im ausgehärteten Zustand^ allseitig, ggf. auch über Kanten dauerhaft gut anhaftenden Isolierlack aufgebracht, gefolgt von einer zusätzlichen Lackschicht 3, mit hervorragenden Isoliereigenschaften, die ihrerseits von einer besonders warmfesten Lackschicht 4 und darüber von einer im gehärteten Zustand mechanisch festen, insbesondere abrieb- und kratzfesten, konzentrischen äußersten Deckschicht 5 umschlossen ist. Ebenso lassen sich auch lackisolierte Starkdrähte mit Leitern 1 beliebiger, beispielsweise rechteckiger, quadratischer oder sonstiger Quer-

schnittsform sowie mit einer bis über 100 mm bemessenen Querschnittsfläche herstellen, die in der gleichen Weise mit einer geschichteten Lackisolierung dieser Art versehen sind, wobei sich Anzahl und Dicke der einzelnen Schichten nach dem Verwendungszweck des so gefertigten Lackdrahtes richten. Es empfiehlt sich jedoch bei Leitern 1 mit kantigem Querschnittsprofil zumindest für die innerste Schicht 2 einen solchen Isolierlack zu verwenden, der bezüglich der von ihm umfaßten metallischen Leiterfläche geringe Oberflächenspannung aufweist, so daß er sich um deren Kanten, diese mit gleicher Schichtdicke abdeckend, gut herumlegt.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn jede Lackschicht in einer Schichtdicke von wenigstens 5/u, vorzugsweise bis 20/u aufgebracht, sodann relativ kurzzeitig der Strahlungseinwirkung ausgesetzt und schließlich durch wenigstens eine weitere, jeweils kurzzeitige Ultraviolett-Bestrahlung ausgehärtet wird, wobei also der gleiche Draht durch entsprechende Umlenkung mehrmals nacheinander der Ultraviolett-Strahlung ausgesetzt werden kann. Da sich Auftrageschichten von mehr als 20/u, selbst mit wiederholtem Durchgang, nur schwer durchhärten lassen, wogegen Schichtdicken unter 5/u nicht mehr mit Sicherheit einen durchgehend homogenen Film bilden, wird der Aufbau jeder unterschiedlichen Lackschicht 2 bzw. 3* 4 oder 5 aus mehreren einzelnen Auftrageschichten bevorzugt.

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Nach jedem Auftrag wird der beschichtete Leiterdraht 1 jeweils für einen Zeitraum von weniger als 25 Sekunden vorzugsweise zwischen 3 und 1-5 Sekunden der Ultraviolett-Strahlung bei einer Temperatur von mehr als 100 ⁰C, vorzugsweise zwischen 15O und I80 ⁰C ausgesetzt. Dies kann bei entsprechender Strahlerstrecke in einem Durchgang oder - was zur rationelleren Nutzung der Härtungskammer bevorzugt wird - in mehreren Durchgängen erfolgen. Hochreaktionsfähige Isolierlacke, die sich jedoch nur für ganz bestimmte Sonderzwecke eignen, können durch noch kürzere Ultraviolett-Strahlungseinwirkung, beispielsweise schon in 0,2 bis 0,3 Sekunden ausgehärtet werden. Die Umlenkung zur Rückführung des mit teilgehärteter Beschichtung versehenen Lackdrahtes erfolgt vorteilhaft bei einer Lacktemperatur von weniger als 100 ⁰C, um plastische Verformungen der Isolierschicht zu vermeiden. Für manche Zwecke müssen durch Ultraviolett-Strahlung härtbare Lacke unter Luftabschluß bzw. unter inertem Schutzgas, z.B. Stickstoff, aufgebracht und/oder ausgehärtet werden, um deren gewünschte Eigenschaften im gehärteten Zustand herbeizuführen oder weil sich bestimmte hervorragende Eigenschaften aufweisende Lacke nur so härten lassen»

Die gezeigte Vorrichtung umfaßt auf einer gemeinsamen Plattform 6 mit einem Traggestell 7 übereinander eine Lackauftrageeinrichtung S, eine kombinierte Abstreif- und Kalibriereinrichtung 12 und eine Härtungskammer 16. Zwischen der Abstreifeinrichtung 12 und der Härtungskammer l6 ist eine von den beschichteten Lackdrähten durchsetzte, reflektierende Lochblende I3 angeordnet, welche die vorgenannten Einrichtungen gegenüber der Einwirkung der Ultraviolett-Strahlung abschirmt, um eine ungewollte, vorzeitig einsetzende Lackhärtung zu verhüten sowie Strahlungsverlusten entgegenzuwirken. Aus dem gleichen Grund ist auch oberhalb der Härtungskammer 16 eine Lichtfalle .1° angeordnet.

Im unteren und im oberen Bereich dieser Vorrichtung sind eine Anzahl von Umlenkrollen 9 derart angeordnet, daß ein zu isolierender Blankdraht von einem diesen vorzugsweise auf der gemeinsamen Plattform 6 zugordneten (hier nicht gezeigten) Abwickler abgezogen,

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liber die Umlenkrollen 9* gg*¹· in mehrfachem Durchgang, durch die Auftrage- und Abstreifeinrichtung 8 bzw. 12 und die Härtungskammer 16 zu den betreffenden oberen Umlenkrollen 9 hindurchgefUhrt, an diesen umgelenkt und außerhalb der Vorrichtung zur entsprechenden unteren Umlenkrolle 9 rückgeführt werden kann. Über diese kann er für weiteren Lackauftrag bzw. Lackaushärtung, entsprechend der notwendigen Anzahl von Aufträgen und Lackschichten, zu wiederkehrenden Durchgängen durch die Vorrichtung geführt und schließlich als mit gehärteter Lackisolierung versehener, gebrauchsfertiger Lackdraht abgezogen und auf einen Aufwickler aufgebracht werden.

Für den problemlosen Auftrag des Isolierlackes auf den blanken Leiterdraht 1 bzw. den mit bereits ausgehärteten Schichten 2, J5 oder 4 versehenen Lackdraht ist unterhalb der Härtungskammer 16 die Lackauftrageeinrichtung 8 und zwischen dieser und der Lochblende I^ die Abstreif-Kalibriereinrichtung 12 angeordnet. Die Auftrageeinrichtung 8 umfaßt eine Anzahl getrennter, - zur Niveauregelung ihres Inhaltes eingerichteter Bäder 14 mit Durchtrittsöffnungen 34 für den zu beschichtenden Draht 1, wobei die Bäder 14 nebeneinander in Reihengruppen bzw. seitlich und/oder höhenversetzten Gruppen angeordnet sind und jedem Bad l4 eine Abstreif-Kalibriereinrichtung 12 gesondert zugeordnet ist. Diese Anordnung ermöglicht sowohl konzentrischen Lackauftrag und Härtung mehrer Schichten aufeinander als auch - umgekehrt - die wiederholte Nachhärtung einer einzelnen Auftrageschicht des Isolierlackes. Der so rückgeführte, beschichtete Leiter 1 kann hierzu entweder über entsprechend versetzte Umlenkrollen 9 oder - bei koaxialen, gleichen Rollen 9 - durch für eine bestimmte Fertigung lackfrei gehaltene Bäder 14 hindurch zur weiteren Härtung geführt werden.

In bevorzugter Ausführung sind die Bäder 14 bzw. ggf. durch Trennwände 35 unterteilte Bädergruppen der Auftrageeinrichtung 8 trogförmig, mit gegen unter rUckspringend, einwärts geneigter oder gekrümmter Seitenwand J2 ausgebildet, von der als Durchtrittsöffnungen gegen außen offene, vertikale Schlitze ?4 ausgenommen sind. Hierbei sind für den aus diesen Schlitzen rinnenden Lack Auffangwannen 15 mit einer Einrichtung 11 zu dessen kontinuierlicher Rückführung in die Bäder 14 unterhalb derselben vorgesehen. Die Auf-

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fangwannen 15 sind in einer der rückspringenden Unterkante der Bäder 14 entsprechenden, gegenüber einer die Schlitze 3^ schneidenden vertikalen Drahtführungsebene mit geringem Abstand rückversetzten Lage angeordnet. Dies ermöglicht einen kontinuierlichen Kreislauf des aufzubringenden Isolierlackes von-den Auffangwannen 15 in die Auftragebäder 14, wo er zum Teil auf den zu isolierenden Draht 1 aufgebracht wird, während der Rest durch die Schlitze 34 und längs der geneigten oder gekrümmten Seitenwand 32 abrinnt und so in die darunter befindliche Auffangwanne 15 zurückgelangt. Auf diese Weise wird das Niveau der Auftragebäder l4 konstant gehalten, während die Nachspeisung des verbrauchten Isolierlackes in gewissen Zeitabständen= erfolgen kann.

Von wesentlicher Bedeutung für die erfolgreiche und rationelle Durchführung des vorausgehend beschriebenen Verfahrens ist die spezielle Ausbildung der Härtungskammer l6. Diese ist mit einem kastenförmigen Gehäuse mit Seitenwänden 24 bzw. 25 und Stirnwänden 27 bzw. 28 ausgebildet, wie dies aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist. Die Höhe der Härtungskammer l6 entspricht etwa der Länge der vorgesehenen Härtungsstrecke, in deren Verlauf die Beschichtungen der Ultraviolett-Strahlung ausgesetzt werden. An den Seitenwänden 24 bzw. 25 der Härtungskammer 16 sind übereinander eine Anzahl von stabförmigen Ultraviolett-Strahlern paarweise einander gegenüberliegend angeordnet. Der Abstand zwischen den einzelnen Paaren ist entsprechend der Strahlungsintensität der betreffenden Strahler so gewählt, daß sich ihre Emissionsbereiche überschneiden. In der gezeigten Ausführungsform der Härtungskammer l6 sind mit einem Abstand von jeweils 200 mm über zwei Paaren von Niederdruck-Ultraviolett-Strahlern l8 vier Paare von Hochdruck-Ultraviolett-Strahlern I7 so angeordnet, daß der zwischen Strahlern jedes Paares verbleibende Abstand nicht mehr als 50 mm, vorzugsweise 40 mm, beträgt. Dadurch wird der dazwischen mittig hindurchgeführte, beschichtete Draht ohne Berührungsgefahr einer möglichst intensiven Bestrahlung ausgesetzt, die durch hinter jedem Strahler 17 bzw. l8 angeordnete, vorzugsweise konkav gekrümmte Reflektoren 21 und durch ebene, zwischen den Strahlerpaaren in deren Achsen senkrecht schneidenden Ebenen aufrecht angeordnete Reflektoren 20

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intensiviert und so reflektiert wird, daß sie auf die zu härtende Beschichtung von allen Seiten im wesentlichen gleichmäßig einwirkt.

Aus den vorausgehend erläuterten Gründen sind die Niederdruck-Ultraviolett-Strahler 18, deren Emission auch eine nicht unerhebliche Infrarot-Strahlungskomponente enthält, im unteren Bereich der Härtungskammer 16 angeordnet. Als zusätzliche Einrichtung können zum schnellen Aufheizen der zu härtenden Beschichtungen auf Reaktionstemperatur dem unteren Bereich der Härtungskammer l6 zu beiden Seiten Infrarot-Strahler 19 vorgeschaltet sein. Dadurch wird die Reaktionstemperatur der jeweils äußersten Beschichtung ohne nennenswerte Erwärmung des Leiters 1 oder der bereits ausgehärteten Beschichtungen sehr schnell erreicht, was zu dem geringen Energiebedarf wesentlich beiträgt. Wie ebenfalls vorausgehend erörtert, ist für einen wirksamen Betrieb der Ultraviolett-Strahler 17 bzw. 18 auf eine möglichst konstante, relativ hohe Betriebstemperatur derselben von üblicherweise mehr als 400 ⁰C zu achten, die jedoch den Grenzwert von 500 ⁰C nicht überschreiten darf, da sonst Betriebsstörungen durch Strahlerausfall eintreten können. Daher ist die Härtungskammer 16 im Bereich sämtlicher Strahler mit einer effektiven Gaskühlung, vorzugsweise Luftkühlung eingerichtet.

Hierzu sind an der Härtungskammer 16 stirnseitig Gasdukte 22, und in deren Bereich gegen die Enden der Strahler 17, 18 offene Durchlässe 23 der Stirnwände 27 bzw. 28 der Härtungskammer 16 und an deren beiden Seitenwänden 24 bzw. 25 einwärts gerichtete Kühlgas-Leitbleche 26 vorgesehen, die in achsparalleler Ausrichtung mit den Ultraviolett-Strahlern 17 bzw. 18 zwischen diese eingreifen. Für eine einfache Luftkühlung sind an einer der Stirnwände 27, 28 der Härtungskammer 16 angeordnete Gasdukte 22 ausreichend, die über entsprechende Rohrleitungen 29 mit einem Exhaustor 30 verbunden sind, während an der gegenüberliegenden Stirnwand 27 in Höhe jedes Strahlers ebenfalls Durchlässe 23 ausgenommen sind. Aus Gründen einer einheitlichen Fertigung von Härtungskammergehäusen mit raumbedingter Anschließbarkeit derselben an Gasführungsrohr-

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leitungen 29 sowie auch zur einfachen Umrüstung der Härtungskammer 16 für den Betrieb unter Luftabschluß sind die Gasdukte vorzugsweise an den beiden Stirnwänden 27, 28 vorgesehen.

Bei einfacher Luftkühlung können die Anschlußöffnungen der nicht an einen Exhaustor 30 angeschlossenen Gasdukte 22 offen bleiben oder über hler nicht gezeigte Leitungen sowie ggf. Luftfilter, für die Zufuhr von Frischluft mit freien Atmosphäre außerhalb des Gebäudes verbunden sein. In jedem Fall wird der Luftstrom zufolge dieser Einrichtungen im wesentlichen nur über den Bereich der Strahler 17, l8, und zwar zufolge der dazwischen eingreifenden Kühlgasleitbleche 26 parallel zu diesen in deren Längsrichtung geführt. Zur Konstanthaltung der Strahlertemperatur kann die Menge des so hindurchgeführten Kühlgases in Abhängigkeit von im Endbereich der Strahler bzw. im Gasdukt 22 angeordneten Thermostatfühlern mittels wenigstens einer in der Rohrleitung 29 vorgesehenen Durchlaßmengen-Regeleinrichtung 51» z.B. einer schwenkbaren Klappe, gesteuert wer* den. Dieses Kühlsystem läßt sich ohne Schwierigkeiten auf den Schutzgasbetrieb umstellen, indem der Ausgang des Exhaustors "}0 über entsprechende Rohrleitungen, vorzugsweise unter Zwischenschaltung einer Rückkühleinrichtung mit einem Gasspeicher und dieser seinerseits mit den Einführungsöffnungen der Gasdukte 22 der gegenüberliegenden Stirnwand 27 der Härtungskammer l6 verbunden wird, bei entsprechendem Verschluß der letzteren.

Von wesentlicher Bedeutung für die Dicke Jedes einzelnen Isolierlack· auftrages ist die zwischen der Lackauftrageeinrichtung 8 und der Lochblende 13 angeordnete Abstreif- und Kalibriervorrichtung 12. Hierbei ist die oder jede der Abstreif-Kalibriereinrichtungen 12 entsprechend dem Profil des zu'beschichtenden Drahtes 1 ausgestaltet und umfaßt in einer Führung 35, ggf. lateral von- und gegeneinander, bewegbare Teile 36, die mit elastischer Kraft zusammengehalten sein können. Die in Fig. 5 gezeigte Abstreif- und Kalibriereinrichtung 12 ist für Rundleiter vorgesehen, und so ausgebildet, daß sie sich mittels ihrer Abstreifstücke 37, 38 selbstzentrierend, den dem beschichteten Draht anhaftenden, überflüssigen Lack bis auf das vorgesehene Schiehtdickenmaß abstreift. Es versteht sich, daß für

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jedes Schichtdickenmaß entsprechende Abstreifstücke mit genau passender Abmessung ihrer Bohrung bzw. Öffnung vorgesehen sind.

Insbesondere für das Kalibrieren des Lackauftrages an der Oberfläche profilierter Starkdrähte weist die Abstreifeinrichtung 12 im Querschnitt H- bzw. doppel-T-förmige Führungsteile auf, in deren Ausnehmungen segment- oder quäderförmige Abstreifstücke 37, 38 mit gerieften Abstreifflächen geführt sind, deren Riefen eine der gewünschten Lackauftragdicke entsprechende Tiefe aufweisen. Diese sind mittels Federkraft so gegeneinander gehalten, daß sie mit ihren Kalibrierflächen an der Auftragefläche gleiten und den überflüssigen Lack abstreifen. Hierbei verbleibt jedoch, entsprechend der Bemessung dieser Riefen, auf der Oberfläche des zu beschichten«=· den Drahtes so viel Lack, daß er sich darauf zufolge seiner Kohäsions- und Adhäsionskräfte zur Bildung eines gleichmäßigen Filmes vorgesehener Dicke verteilt, wie dies für den betreffenden Lackauftrag erwünscht ist, für den die eingesetzten Abstreifstücke bestimmt sind.

Mit der beschriebenen Vorrichtung lassen sich qualitativ hochwertige lackisolierte Leiterdrähte beliebigen, ggf. auch kantigen Querschnittes in der vorausgehend beschriebenen Weise äußerst rationell und umweltfreundlich herstellen.

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Claims

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Ansprüche:

(1.)Verfahren zur Herstellung von mit Ultraviolett-Strahlung härtbarem Lack isolierten elektrischen Leiterdrähten, insbesondere profilierten Starkdrähten, bei welchem auf den ausgeglühten und ggf. vorbehandelten Draht kontinuierlich strahlungshärtbarer Isolierlack aufgebracht, durch Abstreifen überflüssigen Lackes die Lackschichtdicke kalibriert, die Lackschicht sodann durchausreichende Einwirkung von Ultraviolett-Strahlung ausgehärtet und der so gefertigte Lackdraht schließlich aufgewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach Aushärtung der aufgebrachten Lackschicht (2) in kontinuierlicher Aufeinanderfolge wenigstens eine zusätzliche Lackschicht (j) aufgebracht und mittels Ultraviolett-Strahlung gehärtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in kontinuierlicher Folge auf den zu isolierenden Draht (l) Lackschichten (2, 3* 4, 5) aus durch Ultraviolett-Strahlung härtbarem und im ausgehärteten Zustand unterschiedliche Eigenschaften aufweisenden Isolierlacken aufgebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1'oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den zu isolierenden Draht (l) wenigstens eine Schicht (2) eines gut haftfähigen Lackes hoher Flexi bilität, sodann wenigstens eine Schicht (3) eines dielektrisch hochwertigen Isolierlackes, danach wenigstens eine Schicht (4) eines im Endzustand warmfesten, und schließlich eine Schicht (5) eines im Endzustand mechanisch festen, insbesondere abrieb- und kratzfesten sowie ausreichend flexiblen Isolierlackes aufgebracht und mittels Ultraviolett-Strahlung gehärtet werden.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf profilierte, z.B. bandförmige Starkdrähte durch Ultraviolett-Strahlung härtbare Lacke aufgebracht werden, die im zähflüssigen Zustand gegenüber der zu beschichtenden Fläche, z.B. Metallfläche, geringe Oberflächenspannung aufweisen.
5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Lackschichten nacheinander mit Ultraviolett-Strahlung unterschiedlicher Intensität behandelt sowie ggf. mit Infrarot-Strahlung vorbehandelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch g e kennze lehnet, daß jede Lackschicht in einer Schichtdicke von wenigstens 5/u, vorzugsweise 15 bis 20/u aufgebracht, sodann durch relativ kurzzeitige Ultraviolett-Strahlungseinwirkung vorgehärtet, und schließlich durch wenigstens eine weitere jeweils kurzzeitige Ultraviolett-Strahlungseinwirkung ausgehärtet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der beschichtete Leiterdraht (l) jeweils für einen Zeitraum von weniger als 25 see, vorzugsweise zwischen 3 15 see, der Ultraviolett-Strahlung bei einer Temperatur von mehr als 100 ⁰C, vorzugsweise zwischen 15Ο und 18Ο ⁰C, ausgesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder J, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils mit vor- oder teilgehärteter •Lackschicht versehene Leiterdraht (l), ggf. nach Rückkühlung der äußersten Lackschicht unter 100 ⁰C, zur Rückführung in einen weiteren Durchgang mit gleichsinniger Bewegungsrichtung durch den Ultraviolett-Strahlungsbereich, vorzugsweise zweimal, umgelenkt und nach Aushärtung der betreffenden Schicht zum nächstfolgenden Lackauftrag umgelenkt wird.

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9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch

g e k e η η ζ e i ohne t, daß wenigstens eine der Laeksehieh-

ten unter Luftabschluß bzw. unter Schutzgas aufgebracht und/oder gehärtet wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher auf gemeinsamer Plattform mit Traggestell, im wesentlichen vertikal übereinander eine Lackauftrageeinrichtung, eine Abstreif-Kalibrie.reinrichtung, eine Härtungskammer sowie unterhalb der Auftrageeinrichtung bzw. oberhalb der Härtungskammer eine Anzahl von Umlenkrollen angeordnet, sowie Ab- und Aufwickler zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Härtungskammer (l6) mit wenigstens einem Paar von quer zur Bewegungsrichtung des hindurchgeführten Drahtes (l) ausgerichteten Ültraviolett-Strahlern (17) und, diesen dahinter zugeordneten, vorzugsweise konkav gekrümmten Reflektoren (21) sowie mit einer Anzahl in regelmäßigen Abständen zwischen den einzelnen Drahtzügen und im wesentlichen senkrecht zu den Ültraviolett-Strahlern (17) ausgerichteter, ebener Reflektoren (20) ausgestattet und zum Hindurchführen eines kühlenden Gases, z.B. Luftstromes, eingerichtet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, da. durch gekennzeichnet, daß in der kastenförmigen Härtungskammer (l6) Paare von Ültraviolett-Strahlern (17) unterschiedlicher Strahlungsintensität, beispielsweise ein Paar von Niederdruckstrahlern (l8) vor einem Paar von Hochdruckstrahlern (I7) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Härtungskammer (l6) eine Infrarot-Strahlungsstrecke (19) vorgeschaltet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Härtungskammer (l6) als Einrichtung zum Hindurchführen kühlenden Gases stirnseitig den einander gegenüberliegenden Ültraviolett-Strahlern (I7) bzw.

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Strahlergruppen (17» l8) jeder Seite zugeordnete Gasdukte (22) und in deren Bereich gegen die Ultraviolett-Strahler (17, 18) offene Durchlässe (23) der Stirnwände (27, 28) der Härtungskammer (ΐβ) umfaßt, wobei an den beiden Seitenwänden (24, 25) derselben einwärts gerichtete Kühlgas-Leitbleche (26).vorgesehen und in achsparalleler Ausrichtung mit den Ultraviolett-Strahlern (l7j 18) zwischen diese:, eingreifend angeordnet sind.
l4. Vorrichtung nach Anspruch IJ, dadurch gekennzeichnet, daß bei Luftkühlung die Gasdukte (22) bzw. Durchlässe (23) der einen Stirnwand (27) mit der freien Atmosphäre verbunden bzw. zur Umgebungsluft geöffnet sind, wobei die Gasdukte der gegenüberliegenden Stirnwand (28) an wenigstens einen Exhaustor (30) durch Rohrleitungen (29) angeschlos-

in
sen sind,'deren "Verlauf zumindest eine die Durchflußmenge der Kühlluft temperaturabhängig steuernde Regeleinrichtung (3I) vorgesehen ist.
15· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftrageeinrichtung (8) eine Anzahl getrennter, zur Niveauregelung ihres Inhalts eingerichteter Bäder (l4) mit Durchtrittsöffnungen (^4) für den zu beschichtenden Draht (l) umfaßt, wobei die Bäder (l4) nebeneinander in Reihengruppen bzw. in seitlich und/oder höhenversetzten Gruppen angeordnet sind und jedem Bad (l4) eine Abstreif-Kalibriereinrichtung (12) gesondert zugeordnet ist.
l6. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bäder (l4). bzw. ggf. durch Trennwände (33) unterteilte Bädergruppen der Auftrageeinrichtung (8) trogförmig, mit gegen unten rückspringend, einwärts geneigter oder gekrümmter Seitenwand (32) ausgebildet sind, von der als Draht-Durchtrittsöffnungen gegen außen offene, vertikale Schlitze (34) ausgenommen sind, wobei für den aus diesen rinnenden Lack Auffangwannen (15) mit Einrichtungen (ll) zu dessen kontinuierlicher Rückführung in die Bäder (l4) unterhalb derselben vorgesehen und in einer ihrer rückspringenden Unterkante entsprechen-

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den, gegenüber einer die Schlitze (34) schneidenden Drahtführungsebene mit geringem Abstand rückversetzten Lage angeordnet sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Abstreif-Kalibrier einrichtung (12) entsprechend dem Profil des zu beschichtenden Drahtes (l) ausgestaltete, in einer Führung (35), ggf ·
lateral von- und gegeneinander, bewegbare" Teile (36) umfaßt, die mit elastischer Kraft zusammengehalten sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch I7, dadurch gekennze i chne t, daß die Abstreif einrichtung zwei im Querschnitt H- bzw. doppel-T-förmige Führungsteile aufweist, in deren Ausnehmungen segment- oder quaderförmige Abstreifstücke (37, 38) mit gerieften Abstreifflächen geführt sind, deren Riefen eine der gewünschten Lackauftragedicke entsprechende Tiefe aufweisen.

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