DE2843895C3 - Verfahren zur Herstellung von mit Lack isolierten elektrischen Leiterdrähten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit härtbarem Lack isolierten Leiterdrähten, insbesondere profilierten Starkdrähten, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der üblichen Herstellung von Lackdrähten wird auf den ausgeglühten und gegebenenfalls vorbehandelten Draht kontinuierlich Isolierlack aufgebracht, durch Abstreifen überflüssigen Lacks die Lackschichtdicke kalibriert, der auf den Leiterdraht aufgebrachte isolierlack durch äußere Wärmeeinwirkung gehärtet und der so gefertigte Lackdraht schließlich aufgewikkelt. Beim Härten 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 Isolierlacks bestimmt werden können, wie dies nebst dem oben umrissenen Verfahren z. B. DE-AS 10 33 291 zu entnehmen ist.

Diese bekannte Fertigungstechnik hat sich zwar hinsichtlich der Qualität so gefertigter Lackdrähte gut *>5 bewährt, weist jedoch gravierende Nachteile auf, die vor allem in einer erheblichen Umweltbelastung durch die bei der Wärmehärtung freigesetzten, gesundheitsschädlichen Lösungsmitteldämpfe sowie ferner in dem hierfür notwendigen hohen Energieaufwand liegen. Dieser ω sowie der unvermeidliche Verlust des bis zu 70% der Menge des aufgetragenen Isolierlacks betragenden Lösungsmittels, das nicht zurückgewonnen werden kann, verursachen hohe Betriebs- und Fertigungskosten, die ferner durch den bei jedem Anfahren einer hierlür eingerichteten Fertigungsvorrichtung samt ausgedehnter Trocknungs- und Hi^Uingseinrichtungen unvermeidlichen hohen Schrottanfall und sonstige Faktoren noch beachtlich gesteigert werden.

Sehr hoch sind auch die Erstellungskosten einer solchen Vorrichtung wegen ihrer aufwendigen Trocknungs- und Härtungseinrichtung, deren Umrüstung für die Fertigung von Lackdrähten unterschiedlichen Querschnitts schwierig und für größere Durchmesser, z, B. für profilierte Starkdrähte unmöglich ist, weshalb diese in Wickeltechnik isoliert werden. Eine derartige Vielgang-Ofenanlage zur Herstellung von Lackdrähten ist der DE-OS 19 57 504 entnehmbar. Diese ist mit in einem einzigen Ofenkörper eingebauten Trocken-Retorten ausgerüstet, durch welche jeder Drahtgang in zwei parallelen Ebenen nach Einzel-Lackierungen über Umlenkungen mehrmals bis zur Erreichung einer gewünschten Auftragsstärke hin- und hergeführt wird. Hierbei sind an der einen Ofenseite für jeden Einzel-Durchzug der verschiedenen Drahtgänge je eine lose Umlenkrolle und an der anderen Ofenseite auf je einer gemeinsamen Achse gelagerte, einen vollständigen Dra.htgang führende Rillenscheiben angeordnet, die unabhängig voneinander durch je ;in separates, in seiner Geschwindigkeit regelbares Antrebs-Aggregat angetrieben sind Diese bekannte Lackdraht-Ofenanlage kann zur Durchführung einer Zweischicht-Lackierung ausgebildet sein, indem in einem gemeinsamen Ofenköirper vier Trocken-Retorten übereinander eingebaut sind und zusammen mit den zugeordneten Führungs- und Um.'enkrollen zwei gleiche Vielgang-Lackiersysteme bilden.

Andererseits ist aus DE-AS 24 59 320 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 Beschiditungsdicke 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 FertigungsgeschwintJ-igkeit 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 abgedichtete Eintrittsöffnung für die Lichtleitfaser befindet, in drren weiteren Lauf unmittelbar über der Badoberfläche 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 d'p Umwelt belasten und den hohen Wärmeenergieaufwand der üblichen Isolierlackhärtung bedingen. Im Hinblick auf diese Vorteile der durch Ultraviolett-Strahlung härtbaren Beschichtungsmittel

wurde deren Einsatz für 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 Starkdrähte mit gehärteter Lackisolierung anzugeben, welches es ermöglicht, diese aus durch Ultraviolett-Strahlung härtbarem Lack 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 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 im einzelnen angegebenen Verfahrensschritte gelöst.

Die Herstellung der Isolierung in mehreren nacheinander aufgebrachten und durch Ultraviolett-Strahlung gehärteten Schichten gewährleistet die hohe, den Lackdrähten mit wärmegehärteter Isolierung zumindest gleichwertige Qualität dieser Lackdrähte und ermöglicht darüber hinaus eine äußerst feine optimal einstellbare Differenzierung der Eigenschaften dieser Lackdrähte entsprechend dem vorgesehenen Verwendungszweck. Sie gestattet nämlich die gezielte l.ackauswahl der die gewünschten Eigenschaften aufweisenden Lacke und deren mehrschichtigen Auftrag, entsprechend den jeweiligen Erfordernissen und den spezifischen Eigenschaften des Lacks jeder dieser Schichten, um bei sparsamstem Lackverbrauch und dementsprechend rationell verschiedene bzw. unterschiedlichen Qualitätsaniorderungen entsprechende Lackdrähte herzustellen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, caß 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 Umsicht unterschiedlichen Eigenschaften in dem gewünschten Maße nicht ausreicht: Die Isolierung elektrischer 1 pitprHrähtp muft nämlirh nirhi nur uiirp Haftfähigken an der metallischen Leiteroberfläche sowie Elastizität bzw. Flexibilität, sondern darüber hinaus hohe elektrische Isolierfähigkeit. Wärmebeständigkei; und mechanische Festigkeit, insbesondere Abrieb- und Kratzfestigkeit ihrer Oberfläche aufweisen. MIe diese und gegebenenfalls noch zusätzlich geforderte andere Eigenschaften zugleich sind weder mit einem bekannter. Beschichiungsn,;;·^! dieser Art noch durch deren Mischung;.u bewirken.

Daher werden auf den zu isolierenden Draht wenigstens eine Schicht eines gut haftfähigen Lacks hoher Flexibilität, sodann wenigstens eine Schicht eines dielektrisch hochwertigen Isolierlacks, danach wenigsten', eine Schicht eines im Endzustand warmfesten und schließlich eine Schicht eines im Endzustand mechanisch festen, insbesondere abrieb- und kratzfesten sowie ausreichend flexiblen Isoüer'acks aufgebracht und mittels Ultraviolett-Strahlung gehärtet. Für die Herstellung profilierter, z. B. bandförmiger Starkdrähte. d:e einen Querschnitt von mehr als 100 mm- aufweisen können, we-den durch Ultraviolett-Strahlung härtbare Lacke aufgebracht, die gegenüber der zu beschichtenden Fläche, z. B. Metailfiäche. genrge Oberflächenspannung aufweisen, um auch - Bereich der Kanten deprofiiierten. beispielsweise Rech-eckquerschniti 4 / 20 mm aufw eisenden S:ark:e;!er c^:e Kontinuität der Beschichtung mit im wesentlichen gleichmäßiger Lackschichtdicke zu gewährleisten.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens betreffen die bevorzugte Art und Weise und Schichtdicke des Lackauftrags sowie dessen Härtung unter technisch und wirtschaftlich optimalen Bedingungen. Sie sind in den Unteransprüchen 3 bis 5 beschrieben. Eine zur Durchführung dieses Verfahrens ausgebildete Vorrichtung und verschiedene Einrichtungen und Ausgestaltungen derselben sind in den Ansprüchen 6 bis 12 angegeben.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen vor allem in einer wesentlich wirtschaftlicheren l.ackdrahtfertigung 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 ferner darin, daß dieses »Ciiafircn durchaus urnwc!t;rc^-unü!;cn :st unt! üsü s;cn damit auf rationelle Weise auch lackisolierte Leiter großen Querschnitts bis mehr als 100 mm² bzw. mit profiliertem, beispielsweise rechteckigem Querschnittsprofil herstellen lassen. Da hierzu keine Lösungsmittel des Lacks und dementsprechend keine Trocknungs- und Verdampfungseinrichtungen benötigt werden, entfällt die Umweltbelastung durch ausgeschiedene Lösungsmittel, so daß eine Humanisierung der Fertigungsstätte erreic: wird.

Der mehrfache Wiederkehrdurchlauf des gleichen Drahtes durch die Ultraviolett-Strahlungshärtungsstrccke 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 Isolierlacks, der Dicke der betreffenden Lackschicht und der Strahlungsintensität. Beispielsweise läßt sich mit einer Strahlerleistung von nur 20 W/cm ein Lackfilm von etwa 25 μ in 3 see. also drei Durchläufen von je einer Sekunde, aushärten. Diese Härtungs- oder Vpru.'pil7f"it Wann jedoch nach den erforderlichen Eigenschaften des gehärteten Lackfilms und der entsprechenden Zusammensetzung des jeweils verwendeten Lacks 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 Durchlaufe, abgesehen von der Abzugsgeschwindigkeil. nach der Länge der zur Verfügung stehenden Ultraviolett-Strahlungsstrecke und der Härtungszeit des jeweils verwendeter. Lacks und der Dicke des betreffenden Lackauftrags. Dieser liegt vorzugsweise zwischen 5 und 25 μ. wobei größere Schichten durch mehrfachen Auftrag mit nachfolgender Ultraviolett-Härtung des gleichen Lacks 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 sowie 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 IJItraviolett-Strahlern ausgerichteten, ebenen Reflektoren ausgestattet und zum Hindurchführen eines küh^|onden Gases, z. B. eines Luftstroms, eingerichtet. In bevorzugter Ausführung dieser Vorrichtung sind in der kastenförmigen Härtungskammer Paare von IJItraviolett-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 stabformigen Ultraviolettstrahlern, deren Strahlungsemission zufolge der dahinter bzw. dazwischen angeordneten Reflektoren auf die dazwischen hinclurchgeführten. lackbeschichteten Drähte von allen Seiten im wesentlichen gleichmäßig einwirkt.

Die stabformigen Uliraviolett-Strahler, ζ. Π Metalldampf-. Hochdruck- oder Niederdrucklampe!!, wie etwa Quecksilberdampf·. Ultra violett-.Strahlerlampen sind ohne Schwierigkeiten auf dem freien Markt in verschiedenen Längen erhältlich. Zufolge der paarweise" Reihenanordnung dieser Lampen, z. B. HTQ oder HQK 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 bzw. den dazwischen in diese rechtwinklig schneidenden Ebenen angeordneten Reflektoren geführt Miiu. ίνίιι einem Abstand derselben von nui 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 Betrieb der Ultraviolett-Strahler ist Temperaturabhängig. Die beste Strahlungsemission erfolgt bei einer relativ hohen Temperatur, 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 Gasstroms, z. B. Luftstroms, 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^s C. vorzugsweise zwischen 150 und 180⁼C. 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 Reihenanordnung von unterschiedlicher, Ultraviolett-Strahlerpaarer. 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.

Ein Ausftihrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt schematisch

Tig. I einen Querschnitt durch den hergestellten Lackdraht,

F" i g. 2 eine Stirnansicht der Vorrichtung.

F-'ig. J einen Vertikalschnitt durch die Härtungskammer der Vorrichtung gemäß F i g. 2 mit zugeordneten Einrichtungen für den Lackauftrag bzw. für das kalibrierende l.ackabstreifen.

Fig. 4 einen Horizontalschnitt durch die Flärtungskamnier gemäß F"ig. 2 mit zugehörigen Einrichtungen zur Kühlung der Strahler und

F-" i g. 5 ebenfalls im Schnitt eine Ausführungsform der Abstreif- und Kalibriereinrichtung gemäß F i g. 2.

Der in F i g. I 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, 4, 5 isoliert ist. Jede dieser Lackschichten ist durch mehrmaligen Auftrag und nachfolgende Härtung eines Isolicrlacks der gleichen Art gebildet zur Erzielung der notwendigen Gesamtschichtdicke. In dem gezeigten Lackdraht wurde nach dem vorausgehend beschriebenen Verfahren auf den blanken, ausgeglühten und gegebenenfalls vorbehandelten Leiter 1 eine innerste Schicht 2 aus einem der metallischen Leiteroberflärl.e sowohl im flüssigen als auch im ausgehärteten Zustand

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anhaftenden Isolierlack aufgebracht, gefolgt von einer zusätzlichen Lackschicht 3. mit hervorragenden Isoliereigenschaften, die ihrerseits von einer besonderes 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 Querschnittsform sowie mit einer bis über 100 mm² 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.

Fs hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn jede Lackschicht in einer Schichtdicke von wenigstens 5 μ. vorzugsweise 15 bis 20 μ, 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 2Ou. selbst mit wiederholtem Durchgang, nur schwer durchhärten lassen, wogegen Schichtdicken unter 5 μ nicht mehr mit Sicherheit einen durchgehend homr-genen Film bilden, wird der Aufbau jeder unterschiedlichen Lackschicht 2 bzw. 3, 4 oder 5 aus mehreren einzelnen Auftrageschichten bevorzugt.

Nach jedem Auftrag wird der beschichtete Leiterdraht 1 jeweils für einen Zeitraum von weniger als 2^r> Sekunden, vorzugsweise zwischen 3 und 15 Sekunden, der Ultraviolett-Strahlung bei einer Temperatur von mehr als 100^rC. vorzugsweise /wischen 150 und 180 C. ausgesetzt. Dies kann bei entsprechender Strahlerstrekke 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 Heschichtung versehenen Lackdrahtes erfolgt vorteilhaft bei einer LacWtrmperatur von weniger als 100 C. 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 8. eine kombinierte Abstreif- und Kalibriereinrichtung 12 und eine Härtungskammer 16. Zwischen der Abstreifeinrichtung 12 und der Härtungskammer 16 ist eine von den beschichteten Lackdrähten durchsetzte, reflektierende Lochblende 13 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 10 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 zugeordneten (hier nicht gezeigten) Abwickler abgezogen, über die Umlenkrollen 9, gegebenenfalls in mehrfachem Durchgang, durch die Auftrage- und Abstreifeinrichtung 8 bzw. 12 und die Härtungskammer 16 zu den betreffenden oberen Umlenkrollen 9 hindurchgeführt, 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 Isolierlack."; auf den blanken Leiterdraht 1 bzw. den mit bereits ausgehärteten Schichten 2, 3 oder 4 versehenen Lackdraht ist unterhalb der Härtungskammer 16 die LackauftrageeinrichUing 8 und zwischen dieser und der Lochblende 13 die Abstreif-Kalibriereinrichtung 12 angeordnet. Die Auftrageeinrichtung 8 umfaßt eine Anzahl getrennter, zur Niveauregelung ihres Inhalts 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 14 eine Absireif-Kalibricreinrichtung 12 gesondert zugeordnet ist. Diese Anordnung ermöglicht sowohl konzentrischen Lackauftrag und Härtung mehrerer Schichten aufeinander als auch — umgekehrt — die wiederholte Nachhärtung einer einzelnen Auftrageschicht des Isolierlacks. 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 Bader 14 b/w. gegebenenfalls durch Trennwände 33 unterteilte Badergruppen der Auftrageeinrichtung 8 trogförmig. mit gegen unter rückspringend, einwärts geneigter oder gekrümmter Seitenwand 32 ausgebildet, von der als Durchtrittsöffnungen gegen außen offene, vertikale Schlitze 34 ausgenommen sind. Hierbei sind für den aus diesen Schlitzen rinnenden Lack Auffangwannen 15 mit einer F.inrichtung 11 zu dessen kontinuierlicher Rückführung in die Bäder 14 unterhalb derselben vorgesehen. Die Auffangwannen 15 sind in einer der rückspringenden Unterkante der Bäder 14 entsprechenden, gegenüber einer die Schlitze 34 schneidenden vertikalen Drahtführungsebene mit geringem Abstand rückversetzten Lage angeordnet. Dies ermöglicht einen kontinuierlichen Kreislauf des aufzubringenden Isolierlacks von den Auffangwannen 15 in die Auftragebader 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 14 konstant gehalten, während die Nachspeisung des verbrauchten Isolierlacks in gewissen Zeitabständen erfolgen kann.

Von wesentlicher Bedeutung für die erfolgreiche und rationelle Durchführung des vorausgehend beschriebenen Verfahrens ist die spezielle Ausbildung der Härtungskammer 16. Diese ist mit einem kastenförmigen Gehäuse mit Seitenwänden 24 bzw. 25 und Stirnwänden 27 bzw. 28 ausgebildet, wie dies aus den F i g. 3 und 4 ersichtlich ist. Die Höhe der Härtungskammer 16 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 Aii^fühningsform der Härtungskammer 16 sind mit einem Abstand von jeweils 200 mm über zwei Paaren von Niederdruck-UItraviolett-Strahlern 18 vier Paar?

von '.lüc'ridruck-Ultraviolett-Strahlern 17 so angeordnet, daß der zwischen Strahlern jedes Paares verbleibende Abstand nicht mehr als 50 rnm. vorzugsweise 40 mm, betraf'. Dadurch wird der dazwischen mittig ·· ^durchgeführte, beschichtete Draht ohne Berührungs- > gefahr einer möglichst intensiven Bestrahlung sjsge setzt, die durch hinter jedem Strahler 17 bzw. 18 angeordnete, vorzugsweise konkav gekrümmte Reflektoren 21 und durch ebene, zwischen den Strahlerpaaren in deren Achsen senkrecht schneidenden Ebenen n> aufrecht angeordnete Reflektoren 20 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 ΐί Niederdruck-1 Htiaviolctt-Strahler 18, deren Emission auch eine nicht unerhebliche Infrarot-Strahlungskomponente enthalt, im unteren Bereich der Härtungskammer 16 angeordnet. Als zusätzliche Einrichtung können /um sc'hnetlpn Aiifhoi/rn ilor ~/ii härtrnfjen Beschichten- -" gen auf Reaktioiistomperatur dem unteren Bereich der Härtungskamin.r 16 zu beiden Seiten Infrarot-Strahler 19 vorgeschaltet sein. Dadurch wird die Reaktionstemperattir der jeweils äußersten Beschichtung ohne nennenswerte Erwärmung des Leiters I oder der bereits :■> ausgehärteten Beschichtungen sehr schnell erreicht, was /u dein 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 i" derselben von üblicherweise mehr als 400'C zu achten, die jedoch den Grenzwert von 500"C 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 Härtungskainmer 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 raumbedinger Anschließbarkeit derselben an Gasführungsrohrleitungen 29 sowie auch zur einfachen Umrüstung der Härtungskammer 16 für den Betrieb unter Luftabschluß sind die Gasdukte vorzugsweise an ^v 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 hier nicht gezeigte Leitungen sowie gegebenenfalls Luftfilter für die Zufuhr von Frischluft mit freier Atmosphäre außerhalb des Gebäudes verbunden sein. In jedem Fall wird der Luftstrom zufolge dieser Einrichtungen im wesentlichen nur über den Bereich der Strahler 17, 18, 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 31, z, B. einer schwenkbaren Klappe, gesteuert werden. Dieses Kühlsystem läßt sich ohne Schwierigkeiten auf den Schutzg.isbetrieb umstellen, indem der Ausgang des Exhaustors 30 über entsprechende Rohrleitungen, vorzugsweise unter Zwischenschaltung einer Rückkühlcinrichtung mit einem Gas-

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nuiigen der Gasdukte 22 der gegenüberliegenden Stirnwand 27 Jer Härtungskammer 16 verbunden wird, bei entsprechendem Verschluß der letzteren.

Von wesentlicher Bedeutung für die Dicke jedes einzelnen Isolierlackauftrages ist die zwischen der Lackauftrageeinrichtung 8 und der Lochblende 13 angeordnete Abstrnif- und Kalibriervorrichtung 12. Hierbei isl die oder jede der Abstreif-Kalibriereinrichtung 12 entsprechend dem Profil des zu beschichtenden Drahtes I ausgestaltet und umfaßt in einer Führung 35. gegebenenfalls lateral von- und gegeneinander, bewegbare Teile 36, die mit elastischer Kraft zusammengehalten sein können. Die in F i g. 5 gezeigte Abstreif- und KalibriereinrichtuMg 12 ist für Rundleiter vorgesehen und so ausgebildet, daß sie sich mittels ihrer Abstreifstiicke 37, 38 selbstzentrierend den dem beschichteten Draht anhaftenden, überflüssigen Lack bis auf das vergesehene Schichtdickenmaß abstreift. Es versteht sich, daß für jedes Schichtdickenmaß entsprechende Abstreifstücke mit ge Tau passender Abmessung ihrer Bohrung bzw. öffnung vorgesehen sind.

Insbesondere für das Kalibrieren des Lackauftrages an flpr Ohfrflärhp nrnfi!ij=rti»r S^l2^r"kdr2htc weist die Abstreifeinrichtung 12 im Querschnitt H- bzw, doppel-T-förmige Führungsteile auf, in deren Ausnehmungen segment- oder quaderförmige Abstreifstücke 37, 38 mit gerieften Abstreifflächen geführt sind, deren Riefen eine der gewünschten Lackauftragsdicke 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 beschichtenden Drahtes so viel Lack, daß er sich darauf zufolge seiner Kohäsions- und Adhäsionskräfte zur Bildung eines gleichmäßigen Films vorgesehener Dicke verteilt, wie dies für den betreffenden Lackauftrag erwünscht ist, für den die eingesetzten Abstreifstükke bestimmt sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung von mit Lack isolierten elektrischen Leiterdrähten, insbesondere profilierten Starkdrähten, bei welchem auf den ausgeglühten und gegebenenfalls vorbehandelten Draht in kontinuierlicher Aufeinanderfolge wenigstens zwei Lackschichten aufgebracht werden, wobei nach jedem Lackauftrag die Schichtdicke ι ο durch Abstreifen überflüssigen Lacks kalibriert und die Lackschicht ausgehärtet wird und schließlich der so gefertigte Lackdraht nach Aushärtung seiner äußersten Schicht aufgewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf den zu isolierenden Leiterdraht (1) nacheinander Lackschichten (2, 3, 4, 5) aus im ausgehärteten Zustand unterschiedliche Eigenschaften aufweisenden Isolierlacken aufgebracht werden, die in an sich bekannter Weise strahlungshärtbar sind und nach jedem Lackauftrag durch ausreichende Einwirkung von Ultraviolett-Strahlung ausgehärtet werden, und daß zunächst eine Schicht (2) eines gut haftfähigen Lacks hoher Flexibilität, sodann wenigstens eine Schicht (3) eines dielektrisch hochwertigen Isolierlacks, 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 Isolierlacks aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß luf profilierte, z.B. bandförmige Starkdrähte aufeinanderfolgend ',acke aufgebracht werden, von weichen zumindest jener der innersten Schicht (2) im zähflüssigen Zustand gegenüber der zu beschichtenden Metallfläche bzw. der Lack der übrigen Schichten gegenüber der betreffenden Lackoberfläche geringe Oberflächenspannung aufweist, und daß jede Lackschicht in einer Schichtdikke von wenigstens 5 μ, vorzugsweise 15 bis 20 μ *o aufgebracht, sodann mit Infrarot-Strahlung und in unmittelbarer Folge nacheinander mit Ultraviolett-Strahlung unterschiedlicher Intensität behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der beschichtete Leiterdraht, zumindest nach jedem Lackauftrag, jeweils für einen Zeitraum von weniger als 25 see, vorzugsweise zwischen 3 und 15 see der Ultraviolett-Strahlung bei einer Temperatur von mehr als 100° C, vorzugsweise zwischen 150 und 18O⁰C, ausgesetzt wird, wobei die jeweils äußerste Lackschicht durch relativ kurzzeitige Ultraviolett-Strahlungseinwirkung vorgehärtet und schließlich durch wenigstens eine weitere Ultraviolett-Strahlungseinwirkung höherer Intensitat ausgehärtet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils mit vor- oder teilgehärteter Lackschicht versehene Leiterdraht (1) zur Rückführung mit gleichsinniger Bewegungsrichtung in einen &o weiteren Durchgang durch den Ultraviolett-Strah· lungsbereich bzw. — nach Aushärtung der betreffenden Schicht — zum nächstfolgenden Lackauftrag, gegebenenfalls nach Rückkühlung der äußersten Lackschicht unter 100°C, zweimal umgelenkt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Lackschichten unter Luftabschluß bzw. unter

Schutzgas aufgebracht und/oder gehärtet wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher auf gemeinsamer Plattform mit Traggestell, im wesentlichen vertikal übereinander eine Lackauftrageeinriehtung, welche eine Anzahl getrennter, zur Niveauregelung ihres Inhalts eingerichteter Bäder mit Durchtrittsöffnungen für den zu beschichtenden Draht umfaßt, eine Abstreif-Kalibriereinrichtung, 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 Bäder (14) nebeneinander in Reihengruppen bzw. in seitlich und/oder höhenversetzten Gruppen angeordnet sind und jedem Bad (14) eine Abstreif-Kalibriereinrichtung (12) gesondert zugeordnet ist, und daß die Härtungskammer (16) mit wenigstens einem Paar von quer zur Bewegungsrichtung des hindurchgeführten Drahtes (1) ausgerichteten Ultraviolett-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 Uitraviolett-Strahlern (17) ausgerichteter, ebener Reflektoren (20) ausgestattet und zum Hindurchführen eines kühlenden Gases, z. B. Luftstroms, eingerichtet ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der kastenförmigen Härtungskammer (16) Paare von Ultraviolett-Strahlern (17) unterschiedlicher Strahlungsintensität, beispielsweise ein Paar von Niederdruckstrahlern (18) vor einem Paar von Hochdruckstrahlern (17) angeordnet sind, wobei der Härtungskammer (16) eine Infrarot-Strahlungsstrecke (19) vorgeschaltet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Härtutigskammer (16) als Einrichtung zum Hindurchführen kühlenden Gases stirnseitig den einander gegenüberliegenden Ultraviolett-Strahlern (17) bzw. Strahlergruppen (17, 18) jeder Seite zugeordnete Gasdukte (22) und in deren Bereich gegen die Ultraviolett-Strahler (17, 18) offene Durchlässe (23) der Stirnwände (27, 28) der Härtungskammer (16) umfaßt, und daß an den beiden Seitenwänden (24, 25) derselben einwärts gerichtete Kühlgas-Leitbleche (26) vorgesehen und in achsparalleler Ausrichtung mit den Ultraviolett-Strahlern (17, 18) zwischen diese eingreifend angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei der 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) angeschlossen sind, in deren Verlauf zumindest eine die Durchflußmenge der Kühlluft temperaturabhängig Steuernde Regeleinrichtung(31)vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bäder (14) oder 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 unterhalb der rückspringenden Unterkante der Bäder (14) für den aus diesen rinnenden Lack Auffangwannen (15) mit Einrichtungen (11) zu dessen kontinuierlicher Rückführung in die Bäder ■> (14), in gegenüber einer die Schlitze (34) schneidenden Drahtführungsebene mit geringem Abstand rückversetzter Lage angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede ι ο Abstreif-Kalibriereinrichtung (12) entsprechend dem Profil des zu beschichtenden Drahtes (1) ausgestaltete, in einer Führung (35), gegebenenfalls lateral von- und gegeneinander, bewegbare Teile (36) umfaßt, die mit elastischer Kraft zusammengehalten sind

IZ Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifeinrichtung zwei im Querschnitt H- bzw. doppel-T-förmige Führungsteile aufweist, in deren Ausnehmungen segment- oder quaderförmige Abstreifstücke (37, 38) mit gerieften Abstreiffiächen geführt sind, deren Riefen eine der gewünschten Lackauftragsdicke entsprechende Tiefe aufweisen.

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