[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung eines
Drahtes, insbesondere eines Aluminiumdrahtes, wobei in einer Beschichtungsvorrichtung
zum Aufbringen zumindest einer Schicht einer Beschichtung auf den Draht zumindest
eine Schicht eines Beschichtungsmaterials auf den Draht aufgebracht wird und die aufgebrachte
Schicht anschließend in einem Einbrennofen zum Trocknen oder Aushärten der aufgebrachten
Schicht getrocknet bzw. ausgehärtet wird, wobei der Draht vor dem Aufbringen der Schicht
und zur Rekristallisation des Drahtes durch einen von dem Einbrennofen separaten Glühofen,
welcher in Drahtförderrichtung vor dem Einbrennofen angeordnet ist und zur Rekristallisation
des Drahtes eingerichtet ist, gefördert wird.
[0002] Insbesondere betrifft die Erfindung sowohl die Vorbereitung eines zuvor gezogenen
Drahtes auf eine Beschichtung als auch die Aufbringung der Beschichtung, wobei der
Draht ein unbeschichteter Blankdraht ist, dessen Metallgefüge aufgrund der plastischen
Verformung des Drahtes beim Ziehen verzerrt ist, so dass er eine entsprechend herabgesetzte
Dehnbarkeit bzw. Zugfestigkeit aufweist. Bei der Beschichtung können eines oder mehrere
Beschichtungsmaterialien in mehreren Schichten und/oder als Beschichtungszusammensetzung
auf den Draht aufgebracht werden. Als Beschichtungsmaterialien kommen beliebige Lacke
bzw. Kunstharze in Frage, welche üblicherweise bei der Beschichtung bzw. Emaillierung
von Drähten verwendet werden, insbesondere Polyesterimid (PEI) und/oder Polyamidimid
(PAI). Der Einbrennofen (häufig auch als Beschichtungsofen, Brennofen oder engl. "Curing
Oven" bezeichnet) ist zum Trocknen und Aushärten der Beschichtung eingerichtet. Dabei
werden im Lackfilm enthaltene Lösungsmittel verdunstet, in die direkte Umgebung ausgetragen
und abtransportiert, bis das verbleibende Polymer schließlich an der Drahtoberfläche
"vernetzt" bzw. aushärtet. Nach Aufbringung der letzten Schicht der Beschichtung wird
der Draht üblicherweise gekühlt und zu einer Wicklervorrichtung zur Abnahme des Fertigdrahtes
gefördert.
[0003] Derzeit erfolgt bei Lackdrahtanlagen das Inline-Glühen von Kupferdrähten in thermisch
beheizten Rohrglühen (bzw. Profilen), welche mit Schutzgasen wie Wasserdampf (bzw.
mit Stickstoff) durchströmt sind. Der Wärmeeintrag in den Draht erfolgt bei solchen
Rohrglühen konvektiv über die Eigenbewegung des Drahtes durch die Schutzgasatmosphäre,
über Wärmestrahlung zwischen Glührohrinnenwand und Draht, und schlussendlich über
Wärmeleitung zwischen Glührohrinnenwand und mit dieser in direktem Kontakt stehenden
Draht (schleifender Draht). Der Wärmeeintrag durch Wärmeleitung ist dabei dominant.
Der Kontakt zwischen Draht und Rohrwand ist in diesem Fall sogar erforderlich, um
bei den hohen Durchlaufgeschwindigkeiten überhaupt die erforderlichen Wärmetransportraten
zu schaffen. Der Abrieb und die Beschädigung der Kupferdrahtoberfläche durch den Kontakt
mit der Rohrwand sind sehr gering. Der Wasserdampf übernimmt die Funktion als Schutzgas
gegen Oxidation des Kupfers und zugleich der Abreinigung von Ziehmittelrückständen
des zuvor gezogenen Blankdrahtes. Versuche, Aluminiumdrähte mit solchen Glührohrsystemen
zu glühen sind immer wieder gescheitert. Aluminium besitzt einen wesentlich geringeren
Schmelzpunkt (660°C) als Kupfer (1083°C) und ist materialbedingt viel weicher. Ein
direkter Kontakt des schnell bewegten Aluminiumdrahtes mit der Glührohrinnenwand führt
bei entsprechenden Temperaturen zu massivem Abrieb und Beschädigung der Drahtoberfläche,
und schlussendlich zur zeitnahen Verstopfung der Glührohre. Aufgrund der großen Länge
üblicher Glührohre (∼15m) und deren vergleichsweise kleinen Durchmessern (25 mm) ist
ein Kontakt zwischen Draht und Rohrwand nahezu unvermeidlich. Aluminium weist hinzu
im Vergleich zu Kupfer zwar eine geringere Rekristallisationstemperatur, allerdings
auch eine geringere Wärmeleitfähigkeit auf. Bei den hohen Durchlaufgeschwindigkeiten
der Aluminiumdrähte wären zu deren Aufheizprozess entsprechend hohe Glührohrtemperaturen
erforderlich, was einen störungsfreien Produktionsbetrieb unmöglich machen würde.Beim
herkömmlichen Prozessverfahren zur Beschichtung von Aluminiumdrähten in Lackdrahtanlagen
wird daher zumeist versucht, wesentliche Prozesse wie ein Rekristallisationsglühen
des Drahtmetalls, eine thermische Reinigung der Drahtmetalloberfläche von fest haftenden
organischen Ziehmittelrückständen und ein Einbrennen der Lackfilme in ein und demselben
Ofen zu realisieren. Beispielsweise beschreibt die
CN 102074308 A eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung lackierter Aluminiumdrähte, wobei
das Glühen der unlackierten Drähte und das Aushärten nach dem Aufbringen des Lacks
in ein und demselben Ofen vorgenommen wird. Das Problem dabei ist nun, dass diese
Prozesse aus physikalischen und thermodynamischen Gründen zu ihrer vollständigen Abwicklung
jedoch unterschiedliche Drahttemperaturen erfordern. Da sowohl die weich zu glühenden
Drahtspuren (d.h. die Bahnen oder Abschnitte des Drahtes im Ofen) als auch die zu
beschichtenden Drahtspuren zwangsweise dieselbe Verweilzeit im Ofen bei denselben
Ofenbedingungen aufweisen, bilden sich längs der einzelnen Drahtspuren nun aber nahezu
die gleichen Temperaturprofile aus. Die verschiedenen Prozesse können deshalb prozesstechnisch
nicht in Einklang gebracht werden: bei dieser Form der Prozessabwicklung erfolgt die
Erstbeschichtung der Aluminiumdrähte oft an nicht vollständig rekristallisierten Blankdrähten
mit stark veränderlicher Weichheit und daraus folgend mit nicht vollständig abgereinigten
Ziehmittelbelägen. Um dennoch ein Mindestmaß an Rekristallisation zu erzielen muss
die Temperatur im Ofen höher sein als für die Trocknung eigentlich geeignet. Außerdem
muss zum Abtransport der verdunsteten Lösungsmittel die Luft im Ofen ständig getauscht
und daher kühle Zuluft ständig neu erhitzt werden. Von dem damit verbundenen Energieaufwand
abgesehen führen die nicht zu kontrollierenden Weichheitsunterschiede zwischen den
einzelnen Drahtspuren zu unterschiedlichen Drahtzugspannungen, welche wiederum Drahtrisse
und Produktionsausfall bedingen können. Durch die unzureichende thermische Reinigung
der Blankdrahtspuren folgt außerdem zumeist eine unzureichende Haftung des Lackes
auf der Drahtoberfläche. Um die Haftfähigkeit des Lackes zu gewährleisten, wird daher
meistens noch vor dem Aufbringen des eigentlichen Beschichtungslackes eine sogenannte
"Primerbeschichtung" als Klebeschnittstelle aufgetragen. Unabhängig vom Mehraufwand
weisen die "Primer"-Lacke sehr niedrige Wärmeklassen auf, wodurch die Anwendbarkeit
des Fertigdrahtes in oft thermisch belasteten Spulen und Wicklungen automatisch limitiert
ist. Ein solcher Aluminiumlackdraht ist damit nur begrenzt einsetzbar und damit aber
auch begrenzt nachgefragt. Wenn umgekehrt eine höhere Temperatur im Ofen eingestellt
wird, um eine bessere Rekristallisation und Reinigung zu erzielen, werden die beschichteten
Spuren zwangsweise überbrannt, was zu einem nicht korrekt eingebrannten Draht und
ebenfalls minderer Beschichtungsqualität führt.
[0004] Die
JP H05-325684 A zeigt ein Lackierverfahren für Kupferdrähte mit einem Glühofen, wobei der noch weiche
Draht nach dem Glühen lackiert wird und zum Aushärten vom Draht selbst abgegebene
Wärmeenergie verwendet wird.
[0005] Die
CN 103000313 A zeigt eine vertikale Lackiermaschine, bei der ein Draht von einer Abspuleinrichtung
durch eine Glüheinrichtung, einen Farbbehälter und einen separaten Einbrennofen gefördert
wird.
[0006] Die
CN 103258600 A betrifft ein Lackierverfahren für Aluminiumdrähte, wobei die Drähte in einem dreischichtigen
Verfahren mit unterschiedlichen Temperaturen geglüht werden. Anschließend wird eine
Grundierungsschicht und eine Lackschicht direkt auf den Draht aufgebracht und in einem
Einbrennofen ausgehärtet.
[0007] Schließlich zeigt die
JP S59-28530 A ein Herstellungsverfahren für lackierte Kupfer- oder Aluminiumdrähte, wobei der gezogene
Draht mit konstanter Lackiergeschwindigkeit kontinuierlich durch ein Inline-Glühsystem
hindurchgeführt und geglüht wird. Nach dem Glühofen wird der Draht mit Lack beschichtet,
welcher anschließend in einem eigenen Einbrennofen ausgehärtet wird.
[0008] Demnach ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs angeführten Art
zu schaffen, mit welchem ein hochqualitativer Draht mit höchster Weichheit, prozesssicher
und insbesondere ohne produktwertmindernde Primer als Klebeschnittstelle hergestellt
werden kann. Das Verfahren soll weiters eine für die Prozesssicherheit abträgliche
Erhitzung von Lösungsmitteldämpfen weitgehend vermeiden und zugleich den mit dem Verfahren
bzw. der Vorrichtung verbundenen Energieverbrauch senken.
[0009] Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Glühofen eine im
Wesentlichen in sich geschlossene Strömung eines heißen Gases, insbesondere eine Umluftströmung,
erzeugt wird, welche Strömung vorzugsweise der Drahtförderrichtung entgegen gerichtet
ist. Dementsprechend wird bei der Vorrichtung der eingangs angeführten Art die gestellte
Aufgabe dadurch gelöst, dass der Glühofen vorzugsweise zur Erwärmung des Drahtes mittels
eines in einem im Wesentlichen geschlossenen Kreislauf bewegten erhitzten Gases, insbesondere
mittels Heißluft, eingerichtet ist. Der Glühofen (oder einfach Glüher bzw. engl. "Annealer"
genannt) ist vorzugsweise zur berührungslosen Erhitzung des Drahtes eingerichtet,
so dass auch ein Draht aus einem Material mit einer relativ geringen Erweichungstemperatur
im Glühofen nicht beschädigt wird. Dass der Glühofen separat vom Einbrennofen vorgesehen
ist bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Glühofen räumlich und thermisch von
dem Einbrennofen getrennt ist und eine unabhängige Wärmezuführung, insbesondere ein
eigenständiges Heizelement bzw. eine eigenständige Wärmeerzeugungseinheit, aufweist.
Die Anordnung des Glühofens in Drahtförderrichtung vor dem Einbrennofen ist selbstverständlich
unabhängig von der geometrischen Anordnung der beiden Öfen und bedeutet lediglich,
dass im Zuge der Herstellung eines beschichteten Drahtes ein Abschnitt des zu verarbeitenden
Drahts zunächst den Glühofen passiert, d.h. durch den Glühofen gefördert wird, bevor
derselbe Abschnitt den Einbrennofen passiert. Der Glühofen ist hinsichtlich der im
Glühofen erzeugten Temperatur bzw. des Temperaturprofils, welchem der Draht ausgesetzt
ist, so eingestellt, dass eine optimale Rekristallisation des Metallgefüge des Drahtes
erzielt wird. Die Rekristallisation findet bekanntlich oberhalb einer vom Drahtmaterial
abhängigen Temperatur statt, welche vom Fachmann in Kenntnis dieses Zwecks geeignet
ausgewählt und der Glühofen entsprechend eingestellt werden kann. Der Draht wird vorzugsweise
nach dem letzten Austritt aus dem Glühofen und vor dem ersten Eintritt in den Einbrennofen
beschichtet. Durch den separaten Glühofen können die Prozessbedingungen und die erzielte
Wärmeübertragung in den beiden Öfen, d.h. Einbrennofen und Glühofen, unabhängig und
auf die jeweilige Aufgabe optimiert eingestellt werden. Ein weiterer Vorteil der getrennten
Öfen ist, dass dadurch eine hohe Drahteintrittstemperatur in den Glühofen ermöglicht
wird, weil kein Lösungsmitteldämpfe zu befürchten sind, und der Draht nach dem Ziehen
nicht noch gekühlt werden muss. Durch die geschlossene Strömung bzw. die Umluft weist
der Glühofen einen besonders geringer Prozessluftaustrag sowie eine - im Vergleich
zu einem Ofen, welcher zur Trocknung einer Drahtbeschichtung eingerichtet ist - geringere
erforderliche Frischluftzufuhr auf. Die ansonsten notwendige Erhitzung der zugeführten
Frischluft kann daher zumindest größtenteils entfallen, was den mit dem Verfahren
bzw. der Vorrichtung verbundenen Energieverbrauch senkt. Außerdem ermöglicht der Glühofen
einen separaten Glühprozess des Drahts mit höheren Transportraten als im nachfolgenden
Einbrennofen. Die höheren Transportraten im Glühofen werden durch ein höheres Temperaturniveau
und - insbesondere bei entgegen der Drahtförderrichtung gerichteter Strömung - durch
besseren konvektiven Wärmeübergang mittels geeigneter Strömungsführung erreicht.
[0010] Weiters ist es günstig, wenn der Glühofen unabhängig vom Einbrennofen zur Einstellung
unterschiedlicher Temperaturprofile und entsprechender Drahttemperaturen steuerbar
ist. Der mit der Erzeugung des jeweiligen Temperaturprofils verbundene Energieverbrauch
kann in diesem Fall auf die jeweilige Aufgabe des Ofens optimiert werden.
[0011] Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Draht im Einbrennofen auf eine vergleichsweise
niedrigere Drahttemperatur erhitzt wird als im Glühofen. Dementsprechend ist im Betrieb
die mittlere Temperatur im Glühofen günstiger Weise höher als die mittlere Temperatur
im Einbrennofen. Aufgrund des Temperaturunterschieds zwischen Einbrennofen und Glühofen
können in den beiden Öfen auch bei gleicher Drahtgeschwindigkeit, d.h. bei gleicher
durchgeführter Drahtmenge, unterschiedliche Drahttemperaturen erzielt werden. Wegen
der geringeren Temperatur im Einbrennofen können Temperaturverluste während der Beschichtung
des Drahtes reduziert und somit der Energieverbrauch insgesamt weiter gesenkt werden.
Außerdem können bei den geringeren Temperaturen beim Einbrennen verbesserte Isolationseigenschaften
des Fertigdrahtes, insbesondere ein geforderter idealer Tangens-Delta-Wert zur Erzielung
minimaler dielektrischer Verluste erreicht werden im Vergleich zu Drähten, deren Beschichtungen
bei zu hohen Temperaturen getrocknet und ausgehärtet wurden. Schließlich sind die
niedrigeren Temperaturen im Einbrennofen auch hinsichtlich der Prozesssicherheit vorteilhaft,
da somit eine übermäßige Erhitzung der bei der Trocknung entstehenden Lösungsmitteldämpfe
vermieden wird. Aufgrund der höheren Drahttemperatur im Glühofen, welche oberhalb
einer für das Trocknen einer Beschichtung geeigneten oder zulässigen Temperatur liegen
kann, kann eine wesentlich bessere Rekristallisation und damit besserer Weichheit
bzw. Dehnbarkeit (höhere Bruchdehnung) des Drahtes erzielt werden. Die Drahttemperatur
kann beispielsweise im Glühofen oberhalb von 360°C, insbesondere zwischen 380 und
480°C, und/oder im Einbrennofen unterhalb von 360°C, insbesondere zwischen 280 und
320°C, liegen.
[0012] Wenn der Draht zumindest zweimal, vorzugsweise zwischen vier und 15 Mal, insbesondere
etwa zehnmal, durch den Glühofen gefördert wird kann zusätzlich zur Rekristallisation
eine deutlich verbesserte Reinigung des Drahtes erzielt werden. Aufgrund der mehrfachen
Durchführung durch den entsprechend heißen Glühofen werden beispielsweise Ziehmittelrückstände
schichtweise vom Draht abgebrannt. Auf diese Weise kann eine geeignete Reinigung des
Drahtes auch bei Drahttemperaturen unterhalb von 450°C erzielt werden, so dass eine
höhere Energieeffizienz im Vergleich zu einer Reinigung in einem Schritt bei Temperaturen
oberhalb von 450°C erreicht wird. Aufgrund der im Glühofen im Vergleich zu bekannten
Verfahren höheren Temperatur kann zugleich eine bessere Reinigung und somit bessere
Haftung des Lacks auf der Drahtoberfläche sowie - wegen der Reaktion mit einer praktisch
belagsfreien Oberfläche - eine bessere Selbstpassivierung durch Oxidation im Falle
eines Aluminiumdrahtes erzielt werden.
[0013] Vorteilhafter Weise kann das Beschichtungsmaterial direkt auf den Draht aufgebracht
werden, d.h. das zur Isolation des Drahtes vorgesehene Beschichtungsmaterial wird
direkt auf die metallische Oberfläche des Drahts aufgebracht. Die Verwendung eines
Primers oder vergleichabrer Haftvermittlungsschichten kann entfallen, so dass der
Fertigdraht vorteilhafter Weise eine vergleichsweise höhere Temperaturbeständigkeit
der Beschichtung und höherer Wärmeklasse aufweist.
[0014] Es hat sich zudem als günstig herausgestellt, wenn der Draht zwischen den beiden
Öfen, d.h. zwischen dem Glühofen und dem Einbrennofen, über eine Nachspannvorrichtung,
insbesondere über einen pneumatischen Tänzer, zum Nachspannen des Drahtes gefördert
wird. Bei der vorliegenden Vorrichtung kann dementsprechend in Drahtförderrichtung
nach dem Einbrennofen und vor dem Glühofen eine Nachspannvorrichtung zum Nachspannen
des Drahtes angeordnet sein. Die Nachspannvorrichtung kann Spannungsunterschieden
aufgrund der Drahttemperaturunterschiede kompensieren und verbessert die gleichmäßige
und störungsfreie Förderung des Drahtes aus dem Glühofen und in den Einbrennofen.
[0015] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen,
auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
noch weiter erläutert. In den Zeichnungen zeigen dabei im Einzelnen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm des Zusammenhangs zwischen einer Drahttemperatur
und der damit erzielten Dehnbarkeit des Drahtes;
Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung einer Drahtbeschichtungsanlage mit einem Einbrennofen
und einem Glühofen;
Fig. 3 einen pneumatischen Tänzer gemäß Fig. 2;
Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung durch den Glühofen gemäß Fig. 2;
Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung eines Drahtes im Längsschnitt während
der Erhitzung im Glühofen; und
Fig. 6 schematisch mehrere Querschnitte des Drahtes nach einer unterschiedlichen Anzahl
von Durchführungen durch den Glühofen.
[0016] Beim Drahtziehen wird das Metallgefüge des Drahtes aufgrund der plastischen Verformung
verzerrt. Dabei nehmen seine Festigkeit und Härte zu, während sich die Dehnbarkeit
massiv verschlechtert. Zur Erfüllung der für die Nachbearbeitung des Drahtes relevanten
mechanisch-technologischen Anforderungen muss der Draht wieder "weich" werden, was
eine Neuumformung des Gefüges bedingt. Dazu muss der Draht entsprechend aufgeheizt
werden. In dem in Fig. 1 dargestellten Diagramm ist auf der Abszisse die Drahttemperatur
T und auf der Ordinate die erreichte "Weichheit" bzw. Dehnbarkeit R des Drahtes aufgetragen.
Die eingezeichnete Kurve R(T) stellt schematisch den Zusammenhang zwischen der Drahttemperatur
T und der Dehnbarkeit R dar. Die eingezeichneten Temperaturen T1, T2, T3 zeigen dabei
ungefähr die optimale Temperatur T1 für die Aushärtung einer Drahtbeschichtung, die
optimale Temperatur T2 zur Rekristallisation des Drahtes (entsprechend der Bildung
einer homogenen Mikrostruktur und damit der maximalen erzielbaren Dehnbarkeit R) und
die optimale Temperatur T3 zur Abreinigung von Ziehmittelrückständen von dem frisch
gezogenen Draht. Im Fall einer Aluminiumdrahtbeschichtung wäre die Temperatur T1 beispielsweise
ungefähr zwischen 280° und 320°C, die Temperatur T2 zwischen 380 und 400°C und die
Temperatur T3 zwischen 450 und 480°C.
[0017] In Fig. 2 ist eine Produktionsstrecke zur Herstellung eines beschichteten Drahtes
gezeigt, wobei der Draht in Ziehmaschinen 1 gezogen, anschließend mehrmals durch den
Glühofen 2 gefördert wird. Bei Kupferdähten gelangt der dünn gezogene Draht üblicherweise
nach der Ziehmaschine 1 über Umlenkrollen in eine elektrisch beheizte Rohrglühe, welche
die Aufheizung des Kupferdrahtes über Wärmestrahlung, aber vor allem durch direkten
Wandkontakt über Wärmeleitung ermöglicht. Ein Glühverfahren mit direktem Wandkontakt
kann allerdings z.B. bei Aluminiumdrähten nicht angewendet werden, da im Vergleich
zu Kupfer weitaus geringere Erweichungstemperaturen vorliegen und der Draht dabei
daher massiv beschädigt werden würde. Solche Drähte, d.h. Drähte mit relativ geringen
Erweichungstemperaturen, können zum Glühen z.B. mit heißer bewegter Luft aufgeheizt
werden; dieses Verfahren ist berührungslos und die z.B. im Fall von Aludrähten auftretende
Oxidation stellt im Gegensatz zu Kupferdrähten kein Problem dar, da diese selbstpassivierend
ist. Bei der in Fig. 2 gezeigten Produktionsstrecke wird der Draht dementsprechend
im Glühofen 2 mit heißer bewegter Luft aufgeheizt (vgl. Fig. 4). Nach Austritt aus
dem Glühofen 2 wird der wärmebehandelte Draht über Umlenkrollen der Beschichtungsvorrichtung
3, z.B. in Form eines Lackgeschirrs, am Einbrennofeneintritt zugeführt, wo der flüssige
Lack bei Umgebungstemperatur auf den Draht aufgebracht wird. Die gelösten Polymere
in den Lacken vernetzen nachfolgend chemisch nach der Applikation und charakterisieren
den eigentlichen Härtungsvorgang des Lackes. Die Lackaufbringung erfolgt über konisch
geformte Abstreifdüsen, die mittels Förderpumpe kontinuierlich mit frischem Lack beschickt
werden. Dort wird ein Lackfilm mit voreingestellter Dicke gleichmäßig auf die Drahtoberfläche
aufgetragen. Aufgrund begrenzter Haftfähigkeit des Flüssiglackes am Draht muss die
Aufbringung der für die gewünschte Isolierschichtdicke erforderlichen Lackmenge in
mehreren Teilschritten erfolgen. Dazu wird der Lackdraht in bis zu 24 Spuren über
zwei gerillte Umlenkrollen zwischen Lackgeschirr am Ofeneintritt und dem Kühlerende
durch den Einbrennofen 4 geführt. Zur Trocknung des polymeren Flüssigfilms wird bei
dem derzeit praktisch weltweit eingesetzten Lackierprozess innerhalb des Ofens heiße
Prozessluft im Umluftbetrieb geführt, während der Draht entgegen der Luftströmung
die Maschine geradlinig durchläuft. Während dieser konvektiven Trocknung werden die
im Lackfilm enthaltenen Lösungsmittel verdunstet, in die direkte Umgebung ausgetragen
und abtransportiert, bis das verbleibende Polymer aufgrund der hohen Temperaturen
(450-700°C) schließlich an der Drahtoberfläche "vernetzt" bzw. aushärtet. Im Einbrennofen
4 wird dabei ein Temperaturprofil erzeugt, mit dem eine Trocknung und anschließende
Aushärtung der aufgebrachten Schicht erzielt wird. Zwischen den einzelnen Beschichtungsdurchgängen
wird der Draht in Kühlvorrichtungen 5 gekühlt. Zwischen dem Glühofen 2 und dem Einbrennofen
3 wird der Draht über pneumatische Tänzer 6 (vgl. Fig. 3) geführt, welche den Draht
nachspannen und temperaturbedingte Spannungsschwankungen kompensieren. Der vollständig
beschichtete Fertigdraht wird abschließend den Wicklervorrichtungen 7 zugeführt, welche
den Draht auf Rollen 8 aufwickeln.
[0018] Fig. 4 zeigt schematisch einen Längsschnitt parallel zur Drahtförderrichtung 9 durch
den Glühofen 2. Auf einer Eintrittseite 10 wird der ungekühlte Blankdraht in den Glühofen
2 eingeführt.
[0019] Eine hohe Drahteintrittstemperatur ermöglicht einen geringen Temperaturverlust bzw.
eine geringe notwendige Wärmezufuhr und eine optimale Rekristallisation des Drahtes
14. Die Strömung der heißen Umluft im Glühofen 2 entlang eines geschlossenen Kreislaufs
wird durch die Pfeile 11, 12 angezeigt. Dabei strömt die Heißluft im Drahttransportbereich
13 entgegen der Drahtförderrichtung 9 (vgl. Fig. 5) um eine optimale Wärmekonvektion
und damit eine maximale Wärmeübertragung von der Heißluft auf den Draht zu ermöglichen.
Durch die hohe Temperatur der Heißluft können Rückstände 15 auf dem Blankdraht, z.B.
Ziehmittelrückstände, schichtweise abgetragen bzw. abgebrannt werden. Da der Draht
14 im Glühofen 2 noch unbeschichtet ist, treten keine Emissionen wie etwa beim Trocknen
einer Lackierung auf, so dass die Heißluft von der Eintrittseite 10 gemäß dem Pfeil
11 parallel zum Drahttransportbereich 13 zirkuliert und wiederverwendet werden kann.
Ein Luftaustausch kann weitgehend unterbleiben. Die abgetragenen Rückstände können
von der umgewälzten Heißluft abgetrennt werden.
[0020] Die sukzessive Abtragung der Rückstände 15 vom Draht 14 ist in Fig. 6 schematisch
dargestellt, wobei die drei gezeigten Drahtquerschnitte 16 jeweils einen unterschiedlichen
Fortschritt der Abtragung zeigen. Der oberste Drahtquerschnitt 17 zeigt den Draht
14 vor dem ersten Durchlauf durch den Glühofen 2, wobei noch sämtliche nach dem Ziehen
am Draht 14 verbliebenen Rückstände 15 vorhanden sind; der mittlere Drahtquerschnitt
18 zeigt den Draht nach fünf Durchläufen, wobei bereits der größte Teil der Rückstände
15 abgetragen werden konnte; und der unterste Drahtquerschnitt 19 zeigt den vollständig
gereinigten Draht 14 nach dem zehnten Durchlauf durch den Glühofen 2.
[0021] Im Glühofen herrscht beispielsweise eine Lufttemperatur der Umluft von 650°C. Die
folgende Tabelle zeigt die Zugfestigkeit des Drahtes anhand der Dehnung (in Prozent)
bis zum Bruch nach jedem Durchlauf durch den Glühofen 2:
Durchlauf 1 |
34,1 % |
Durchlauf 2 |
37,7 % |
Durchlauf 3 |
37,8 % |
Durchlauf 4 |
36,7 % |
Durchlauf 5 |
38,2 % |
Durchlauf 6 |
37,2 % |
Durchlauf 7 |
38,3 % |
Durchlauf 8 |
37,8 % |
Durchlauf 9 |
36,4 % |
Durchlauf 10 |
37,6 % |
[0022] Die folgende Tabelle zeigt beispielhaft eine Folge von Durchläufen durch den Einbrennofen
4 zum Einbrennen der Lackfilme mit dem jeweils zuvor aufgebrachten Beschichtungsmaterial
und der Zugfestigkeit des Drahtes nach dem Durchlauf:
Durchlauf 1 |
Polyesterimid |
37,9 % |
Durchlauf 2 |
Polyesterimid |
37,7 % |
Durchlauf 3 |
Polyesterimid |
38,1 % |
Durchlauf 4 |
Polyesterimid |
38,5 % |
Durchlauf 5 |
Polyesterimid |
37,8 % |
Durchlauf 6 |
Polyesterimid |
37,3 % |
Durchlauf 7 |
Polyesterimid |
38,4 % |
Durchlauf 8 |
Polyesterimid |
37,9 % |
Durchlauf 9 |
Polyesterimid |
38,2 % |
Durchlauf 10 |
Polyesterimid |
38,8 % |
Durchlauf 11 |
Polyesterimid |
37,8 % |
Durchlauf 12 |
Polyesterimid |
37,1 % |
Durchlauf 13 |
Polyesterimid |
38,5 % |
Durchlauf 14 |
Polyesterimid |
38,0 % |
Durchlauf 15 |
Polyamidimid |
38,9 % |
Durchlauf 16 |
Polyamidimid |
38,1 % |
Durchlauf 17 |
Polyamidimid |
38,7 % |
Durchlauf 18 |
Polyamidimid |
40,3 % |
1. Verfahren zur Verarbeitung eines Drahtes (14), insbesondere eines Aluminiumdrahtes,
wobei zumindest eine Schicht eines Beschichtungsmaterials auf den Draht (14) aufgebracht
wird und die aufgebrachte Schicht anschließend in einem Einbrennofen (4) getrocknet
und/oder ausgehärtet wird, wobei der Draht (14) vor dem Aufbringen der Schicht und
zur Rekristallisation des Drahtes (14) durch einen von dem Einbrennofen (4) separaten
Glühofen (2) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Glühofen (2) eine im Wesentlichen in sich geschlossene Strömung eines heißen Gases,
insbesondere eine Umluftströmung, erzeugt wird, welche Strömung vorzugsweise der Drahtförderrichtung
(9) entgegen gerichtet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (14) im Einbrennofen (4) auf eine vergleichsweise niedrigere Drahttemperatur
(T) erhitzt wird als im Glühofen (2).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (14) zumindest zweimal, vorzugsweise zwischen zwei und 15 Mal, insbesondere
etwa zehnmal, durch den Glühofen (2) gefördert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial direkt auf den Draht (14) aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (14) zwischen den beiden Öfen (2, 4) über eine Nachspannvorrichtung (6),
insbesondere über einen pneumatischen Tänzer, zum Nachspannen des Drahtes (14) gefördert
wird.
6. Vorrichtung zur Verarbeitung eines gezogenen Drahtes (14), insbesondere eines Aluminiumdrahtes,
mit einer Beschichtungsvorrichtung (3) zum Aufbringen zumindest einer Schicht einer
Beschichtung auf den Draht (14) und mit einem Einbrennofen (4) zum Trocknen und/oder
Aushärten der aufgebrachten Schicht, wobei ein von dem Einbrennofen (4) separater
Glühofen (2) vorgesehen ist, welcher in Drahtförderrichtung (9) vor dem Einbrennofen
(4) angeordnet ist und zur Rekristallisation des Drahtes (14) eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Glühofen (2) zur Erwärmung des Drahtes (14) mittels eines in einem im Wesentlichen
geschlossenen Kreislauf bewegten erhitzten Gases, insbesondere mittels Heißluft, eingerichtet
ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Glühofen (2) unabhängig vom Einbrennofen (4) zur Einstellung unterschiedlicher
Temperaturprofile und entsprechender Drahttemperaturen (T) steuerbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb die mittlere Temperatur im Glühofen (2) höher ist als die mittlere Temperatur
im Einbrennofen (4).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Drahtförderrichtung (9) vor dem Einbrennofen (4) und nach dem Glühofen (2) eine
Nachspannvorrichtung (6) zum Nachspannen des Drahtes (14) angeordnet ist.